La fotosíntesis es el proceso por el cual las plantas y algunas bacterias y protistas sintetizan moléculas de azúcar a partir de dióxido de carbono, agua y luz solar. La fotosíntesis se puede dividir en dos etapas: la reacción dependiente de la luz y las reacciones independientes de la luz (u oscuras). Durante las reacciones de luz, un electrón es eliminado de una molécula de agua liberando los átomos de oxígeno e hidrógeno. el átomo de oxígeno libre se combina con otro átomo de oxígeno libre para producir gas oxígeno que luego se libera.
reacciones de luz
El objetivo principal de las reacciones de luz en la fotosíntesis es generar energía para su uso en las reacciones de oscuridad. La energía se cosecha de la luz solar que se transfiere a los electrones. A medida que los electrones pasan a través de una serie de moléculas, se forma un gradiente de protones en las membranas. los protones fluyen de regreso a través de la membrana a través de una enzima llamada atp sintasa que genera atp, una molécula de energía, utilizada en las reacciones oscuras donde el dióxido de carbono se usa para producir azúcar. Este proceso se llama fotofosforilación.
fotofosforilación cíclica y no cíclica
La fotofosforilación cíclica y no cíclica se refiere a la fuente y el destino del electrón utilizado para generar el gradiente de protones y, a su vez, el atp. En la fotofosforilación cíclica, el electrón se recicla de vuelta a un fotosistema donde se reactiva y repite su viaje a través de las reacciones de luz. sin embargo, en la fotofosforilación no cíclica, el paso final del electrón es la creación de una molécula nadph que también se usa en las reacciones oscuras. Esto requiere la entrada de un nuevo electrón para repetir las reacciones de luz. La necesidad de este electrón da como resultado la formación de oxígeno a partir de moléculas de agua.
cloroplastos
En los eucariotas fotosintéticos, como las algas y las plantas, la fotosíntesis se produce en un organelo celular especializado llamado cloroplasto. Dentro de los cloroplastos hay membranas tilacoides que proporcionan un ambiente interno y externo para la fotosíntesis. Las membranas tilacoides están presentes en todos los organismos fotosintéticos, incluidas las bacterias, pero solo los eucariotas alojan estas membranas dentro de los cloroplastos. La fotosíntesis comienza en los fotosistemas ubicados dentro de las membranas tilacoides. A medida que avanzan las reacciones de luz de la fotosíntesis, los protones se empaquetan dentro de los espacios de la membrana creando un gradiente de protones a través de la membrana.
fotosistemas
Los fotosistemas son estructuras complejas de pigmentos involucrados ubicados dentro de la membrana tilacoidea que energizan electrones utilizando energía de la luz. cada pigmento está sintonizado con una porción específica del espectro de luz. El pigmento central es la clorofila? que cumple una función adicional de reunir el electrón que se usa en las reacciones de luz posteriores. dentro del centro de clorofila? son iones que se unen a las moléculas de agua. A medida que la clorofila energiza un electrón y lo envía fuera del fotosistema a las moléculas receptoras en espera, el electrón es reemplazado por las moléculas de agua.
formación de oxígeno
A medida que los electrones se eliminan de las moléculas de agua, el agua se descompone en átomos componentes. Los átomos de oxígeno de dos moléculas de agua se combinan para formar oxígeno diatómico (o 2 ). Los átomos de hidrógeno, que son protones individuales a los que les faltan sus electrones, ayudan a la creación del gradiente de protones dentro del espacio encerrado por la membrana tilacoidea. se libera el oxígeno diatómico y el centro de clorofila se une a las nuevas moléculas de agua para repetir el proceso. Debido a las reacciones involucradas, la electrofila debe energizar cuatro electrones para generar una sola molécula de oxígeno.