Fotosistema: Definición, ubicación y función

¿Qué es un fotosistema?

Las plantas realizan la fotosíntesis como medio para producir su propio alimento (que es glucosa o azúcar). Dentro de las hojas de las plantas se encuentran los cloroplastos, que son fábricas químicas que convierten la luz solar en energía química. Todas las plantas verdes contienen cloroplastos. El pigmento verde de las hojas de las plantas proviene de la clorofila.

El cloroplasto es una estructura vasta que alberga otras estructuras como los tilacoides, que parecen pilas de panqueques. Dentro del cloroplasto se encuentran las moléculas de clorofila, que se organizan junto con otros pigmentos y proteínas accesorios en fotosistemas. Los fotosistemas son las unidades funcionales para la fotosíntesis, ubicadas dentro de los tilacoides. Son el sitio donde tiene lugar la reacción luminosa.

Se han identificado dos fotosistemas en plantas y algas, el fotosistema I y el fotosistema II. Ambos fotosistemas se encargan de capturar la luz y transferir los electrones excitados a la cadena de transporte de electrones. Estos electrones de alta energía proporcionarán la energía necesaria para que una planta eventualmente produzca azúcar, que es su fuente de alimento. Los fotosistemas están compuestos por un centro de reacción rodeado por numerosos complejos captadores de luz. Estos complejos captadores de luz contienen el pigmento primario clorofila a y pigmentos accesorios clorofila b y carotenoides.

Los pigmentos son sustancias absorbentes de luz que se encuentran dentro de los cloroplastos de las hojas. Debido a que una planta necesita absorber luz en diferentes longitudes de onda, los pigmentos accesorios desempeñan un papel clave para ayudar a la clorofila a en la absorción de la luz. Estos pigmentos accesorios (clorofila b y carotenoides) amplían el rango de luz que puede absorber la planta. Este es un mecanismo importante para impulsar la fotosíntesis.

¿Dónde está ubicado el Fotosistema 1?

Un fotosistema es una colección de pigmentos que incluye clorofila a, clorofila by carotenoides. El fotosistema I está ubicado en las membranas tilacoides de plantas verdes y algas. El fotosistema 1 es en realidad el segundo fotosistema cronológicamente. Sin embargo, fue descubierto primero, razón por la cual se clasifica como fotosistema I. Los pigmentos dentro del fotosistema trabajan para convertir la energía solar en energía química a través de una serie de transporte de electrones impulsado por la luz.

¿Qué hace el Fotosistema 1?

Cuando el electrón abandona la clorofila a del fotosistema II, pasa a una serie de proteínas que forman la cadena de transporte de electrones. La primera proteína en recibir el electrón es la plastoquinona (Pq), que luego lo pasa a la proteína adyacente en la cadena. En esta transferencia se pierde un poco de energía. El electrón que llega del fotosistema II es absorbido por la clorofila a. Dado que el electrón ha perdido energía al viajar por la cadena de transporte de electrones, es necesario revitalizarlo.

La energía del sol es absorbida por el fotosistema I. Esto excita al electrón a un estado de energía superior. Una vez excitado, el electrón pasa de la clorofila a a la cadena de transporte de electrones. En una serie de reacciones, el electrón pasa a la proteína ferredoxina (Fd). Luego, el electrón se transfiere a la NADP+ reductasa para formar NADPH. NADPH transportará el electrón al ciclo de Calvin. El electrón del fotosistema I es reemplazado por un electrón del fotosistema II.

¿Dónde se originan los electrones que necesita el fotosistema II?

Los electrones perdidos por el fotosistema II deben ser reemplazados. Estos electrones son reemplazados por un electrón del agua. Cuando el agua se divide, cada hidrógeno dona un electrón para convertirse en H+. Es necesario dividir dos aguas para crear O2 (el oxígeno que respiramos) como subproducto.

Resumen de la lección

La reacción de la fotosíntesis, dependiente de la luz, tiene lugar en la membrana tilacoide, que parece pequeñas pilas de panqueques dentro del cloroplasto. El tilacoide está organizado en grupos llamados fotosistemas. Hay dos fotosistemas principales: el fotosistema I y el fotosistema II. La única diferencia entre los centros de reacción es que cada uno absorbe luz a una longitud de onda diferente porque interactúan con proteínas de membrana tilacoides ligeramente diferentes. El fotosistema I absorbe luz a 700 nm y el fotosistema II absorbe luz a 680 nm. Las plantas inician la fotosíntesis utilizando el fotosistema II antes que el fotosistema I.

La reacción a la luz comienza cuando la luz solar es absorbida y excita el fotosistema II. La energía se transmite de un pigmento a otro, perdiendo un poco de energía en el camino hasta llegar a la clorofila a en el centro de reacción P680. La clorofila a pasa el electrón al aceptor primario de electrones y luego a la cadena de transporte de electrones. La primera proteína en recibir el electrón es la plastoquinona (Pq), que luego lo pasa a la proteína adyacente en la cadena. En esta transferencia se pierde un poco de energía. Aquí es donde entra en juego el agua. El agua se divide y pasa los electrones del hidrógeno para reemplazar los electrones perdidos en el fotosistema II. Una vez que dos moléculas de agua se dividen, se libera oxígeno al aire como subproducto. Este es el primer producto de la reacción luminosa.

El electrón del fotosistema II se dirige luego al fotosistema I (centro de reacción P700). El electrón pasa de manera similar a lo que le sucedió al electrón en el fotosistema II. Este electrón pasa por la cadena de transporte de electrones hasta la ferredoxina, que dona el electrón a un NADP+ para formar NADPH. A medida que los electrones pasan de P680 a P700, la energía perdida se utiliza para producir ATP. Esta producción de ATP (molécula energética) se denomina quimiosmosis. La reacción ligera produce tres productos: oxígeno, ATP y NADPH. Los portadores de electrones de alta energía (ATP y NADPH) proporcionarán la energía para alimentar el ciclo de Calvin.