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 electromagnèticaOna 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.

CloroplastCloroplast

 

 

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.