La Fotosíntesi: Descripció
1. Introducció
La llum: radiació electromagnètica caracteritzada per un camp elèctric i un camp magnètic perpendiculars entre sí. La llum procedent del Sol és una mescla d´ones que viatgen a través de l´espai, vibrant amb diferents freqüències.
Ona electromagnètica
La fotosíntesi depèn fonamentalment de les regions visible i infrarroig proper de l´espectre electromagnètic, ja que aquestes són les longituds d´ona que exciten les molècules anomenades PIGMENTS; per sota d´aquest intèrval, la radiació és tan energètica que és capaç de trencar enllaços i, per sobre d´aquest, és tan poc energètica que es pot considerar "calor".
2. El cloroplast
Els cloroplasts són els anàlegs dels mitocondris al món vegetal. Segons la teoria de l´endosimbiosi, aquests orgànuls eren procariotes que van passar a formar part dels eucariotes, interaccionant simbiòticament; una "evidència" d´aquesta teoria és que presenten el seu propi codi genètic i d´alguna manera es podrien considerar "semi-autònoms".
Tots els processos que tenen lloc durant la fotosíntesi es localitzen als cloroplasts. Aquests orgànuls presenten una membrana externa que és permeable, i una membrana interna que exhibeix una permeabilitat selectiva. Aquestes dues membranes separen l´exterior del medi intern, anomenat ESTROMA; aquí tenen lloc els processos de la fase fosca (cicle de Calvin). En aquest medi aquós s´apilen uns sacs de membrana anomenats TILACOIDES, on es localitzen les reaccions de la fase lluminosa. L´interior dels sacs s´anomena LLUM DE L´ESTROMA o LUMEN. Aquests sacs s´apilen formant unes estructures en forma de monedes apilades, que reben el nom de GRANA.
Simplificant molt, la fotosíntesi té lloc en dues etapes:
2.1. Fase lluminosa: els pigments fotosintètics, localitzats a la membrana tilacoide, absorbeixen llum, originant un transport electrònic que finalitza amb la síntesi d´ATP i NADH; aquests productes de reacció són alliberats a l´estroma.
2.2. Fase fosca o cicle de Calvin: Els productes de la fase anterior s´empren per reduir el diòxid de carboni a hexosa.
Cloroplast
3. Captació de l'energia lluminosa
Els processos biològics tenen lloc en dissolució aquosa. Es lògic pensar, per tant, que l´aigua no és oxidable per cap agent oxidant biològic. No obstant, la fotosíntesi aconsegueix la seva oxidació degut a l´energia aportada pels fotosistemes: la llum fa de l´aigua un bon reductor, és a dir, que és l´acceptor final dels electrons.
La llum arriba a la superfície del cloroplast, excitant les molècules de clorofil.la anomenades ANTENNA; quan la molécula de clorofil.la torna al seu estat basal, transfereix aquesta energia a una altra molècula de clorofil.la veïna, excitant-la, en un procés anomenat TRANSFERÈNCIA DE RESSONÀNCIA. Aquest procés es repeteix fins que l´energia és transferida a una molècula de clorofil.la amb un nivell energètic excitat inferior, anomenada CENTRE DE REACCIÓ. Quan aquesta molècula s´excita, no torna al seu estat basal transferint la seva energia, sinó transferint un electró, en un procés anomenat TRANSFERÈNCIA ELECTRÒNICA: aquest consititueix l´inici del transport electrònic.
La llum excita una primera molècula antenna
Quan aquesta clorofil.la antenna torna al seu estat basal, transfereix la seva energia a una molècula de pigment veïna, en un procés anomenat transferència de ressonància. D´aquesta manera, la clorofil.la veïna també és excitada.
El procés de transferència de ressonància continua fins que l´energia és transferida a una molècula de clorofil.la que constitueix una trampa de quants: el centre de reacció.
El centre de reacció no torna al seu estat basal immediatament, sinó que transfereix el seu electró a una molècula receptora, iniciant així el transport electrònic.
La molècula de clorofil.la que actua com a centre de reacció queda mancada d´un electró. Una molècula d´aigua li ofereix el seu electró, oxidant-se a oxigen molecular i retornant així el centre de reacció al seu estat basal.
Existeixen dues molècules de clorofil.la que són centres de reacció: P680 i P700. La molècula receptora de llum P680 constitueix l´inici del transport electrònic anomenat FOTOSISTEMA I, mentre que P700 és la molècula iniciadora de la cadena electrònica anomenada FOTOSISTEMA II. Al final de cada fotosistema, existeix una proteïna mòbil: la plastocianina comunica el fotosistema II amb el fotosistema I, i la ferredoxina transfereix els electrons des del fotosistema I fins una molècula de NADP+, el qual es transforma en NADPH.
