fotosintesis

Biomoléculas en la etapa lumínica de la Fotosíntesis
Fotosíntesis: proceso biológico por el que plantas, algas y bacterias fotosintéticas utilizan energía
lumínica para sintetizar compuestos orgánicos. En la mayoría de los casos se libera O2 y se toma CO2
de la atmósfera para la biosíntesis de hidratos de carbono y otros compuestos carbonados.
6 CO2 + 6 H2O

hν

6 O2 + C6H12O6 glucosa

170Productos de etapa lumínica: ATP y NADPH
Las reacciones asociadas a la formación de enlaces
C-C de la etapa biosintética se pueden producir en
ausencia de luz (etapa oscura) utilizan los productos
de la etapa lumínica para la síntesis de glúcidos y
otros metabolitos.

Etapa lumínica. Antecedentes históricos
Joseph Priestley (siglo XVIII) descubrió la existencia de O2, sugirió que las plantas verdesdesprendían O2 pero no lo relacionó con la absorción de luz.
Robert Mayer: la luz solar aporta la energía para la fotosíntesis
CO2

+ H2O

luz

O2 + materia orgánica

Engelmann (1880) cloroplastos responsables del desprendimiento de O2 (bacterias aeróbicas migran en
busca de O2 a zonas cercanas al cloroplasto de la superficie celular de un alga eucariota)
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Organismos fotosintéticos que generanoxígeno: Muchos organismos vivos utilizan agua como dador
de electrones y de hidrógeno para reducir a varios aceptores electrónicos liberando O2 en el proceso.
CO2

+ H2O

luz

O2 + (CH2O)

Organismos fotosintéticos que no generan oxígeno: Bacterias fotosintéticas que no utilizan agua
como dador de electrones. Las bacterias verdes y purpúreas del azufre utilizan sulfuro de hidrógeno.
2 H2S

+ CO2luz

(CH2O) + H2 O + 2 S

Otras bacterias purpúreas utilizan isopropanol
2 CH3CHOH CH3 + CO2

luz

(CH2O) + 2 CH3COCH3 +

H2 O

Las reacciones de fotosíntesis anteriores son semejantes, en todas el aceptor es CO2
2 H2D

+

CO2 luz

(CH2O) + H2 O + 2 D

H2D: dador de electrones, D forma oxidada del dador

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Organismos fijadores de N: compuestos del N pueden aceptar electrones reduciéndose aNH3

9 H2D + 2 NO33 H2D + N2

luz

2 NH3 + 6 H2 O + 9 D

luz 2 NH + 3 D
3

Ecuación general

H2D

+

A luz

H2A + D

Reacción de Hill (1951)
Los cloroplastos aislados liberan O2 por acción de la luz en presencia de un aceptor electrónico
artificial (A). CO2 no interviene en la etapa luminosa, se reduce a hexosa en una etapa posterior.
H2O

+ A

luz

H2A + ½ O2

En el cloroplasto el NADP+ recibe lose- reduciéndose a NADPH.
H2O + NADP+

luz

NADPH + H+ + ½ O2
173

La fotosíntesis es un proceso endergónico, durante el cual los e- pasan de un nivel bajo a uno mayor de
energía potencial debido al aporte de energía lumínica. Existe, sin embargo, una etapa en que los e- se
mueven hacia niveles más bajos de energía, generando FPM utilizada por ATPsintasas para síntetizar de
ATP (acoplamientoquimiosmótico). A mediados del siglo pasado se probó que cloroplastos aislados en
presencia de ADP y Pi producen ATP expuestos a la luz.

Fotofosforilación: formación de ATP acoplada al transporte fotoinducido de electrones, es un
mecanismo de conservación de la energía luminosa absorbida.

Adaptado de Biología celular y
Molecular, Lodish et al.

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Absorción de luz

Luz visible:
Forma de radiaciónelectromagnética (longitud
de onda λ 400 -700 nm) que se propaga en
forma corpuscular en cuantos o fotones.
La capacidad de un compuesto para absorber
fotones depende de su estructura química.
El espectro de absorción de un compuesto indica
su capacidad para absorber la luz en función de
la longitud de onda.

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Estado excitado: algunos electrones de un átomo o molécula se elevan a nivelessuperiores de energía por absorción de la energía de un fotón. Dado que la absorción
de energía lumínica no ocurre en forma continua sino cuantizada, sólo fotones de
cierta longitud de onda (λ ) pueden llavarlos al estado excitado .
Una molécula excitada puede retornar a su estado inicial con emisión de energía,
como luz (fluorescencia) o calor, o bien transmitiéndola a otra molécula.

Una molécula...