Los Dos Fotosistemas

Las plantas evolucionaron para utilizar los electrones del agua y transferirlos a acarreadores de electrones, como el NADPH, para realizar reacciones bioquímicas benéficas. El problema es que un solo fotón no contiene suficiente energía para elevar un electrón al nivel de energía requerido en una sola etapa. Por tal razón, las plantas utilizan dos diferentes fotosistemas que funcionan en serie para elevar el nivel de energía de los electrones mediante la captura de dos fotones consecutivos (Figura: Captura de Energía). Cada fotosistema está formado por un conjunto de pigmentos antena y un centro de reacción, que tiene la capacidad de realizar las reacciones fotoquímicas necesarias. Los centros de reacción en estos fotosistemas son pigmentos específicos que han sido denominados P-680 y P-700.

En el esquema simplificado de la Figura: Captura de energía, un fotón es capturado primeramente por los pigmentos del fotosistema II; la energía de excitación es entonces transferida a un electrón del centro de reacción P-680. Enseguida, el electrón de alta energía del P-680 excitado (P-680*) es transferido a una molécula de plastoquinona (PQ), usando la proteína D1 como molécula intermediaria. Pasando por una serie de aceptores, este electrón será eventualmente transferido al fotosistema I.

De manera similar a lo ocurrido en el fotosistema II, otro fotón es capturado en el fotosistema I y su energía es transferida al pigmento P-700 del centro de reacción. Pasando a través de la proteína llamada ferredoxina (Fd), el electrón excitado en P-700 (P-700*) es transferido a NADP+ para producir NADPH. Al ceder sus electrones de alta energía, P-680* y P-700* se oxidan por la falta de uno de sus electrones. Para que estos sistemas regresen a su estado neutral original, de tal forma que el proceso de transferencia de electrones pueda continuar su ciclo, los electrones perdidos por P-680 son reemplazados por electrones extraídos de moléculas de agua contenidas en el lumen del tilacoide, formándose entonces oxígeno molecular (O2). Los electrones perdidos por P-680 son primeramente transferidos a una PQ, luego pasan por los intermediarios citocromo (Cyt) y plastocianina (PC), hasta llegar al P-700 y de ahí ser trasferidos a la ferredoxina y eventualmente a NADP+.

Captura de energía: Las plantas han desarrollado un esquema de captura de energía luminosa basado en dos fotosistemas. La energía de un fotón es primero provista a través del fotosistema II.

El efecto neto de la captura de fotones es que su energía es utilizada para extraer electrones del agua y moverlos a un nivel de energía lo suficientemente alto como para formar NADPH. La alta energía almacenada en NADPH es utilizada por la célula para llevar a cabo muchas de las reacciones de reducción necesarias en diferentes rutas metabólicas. Haga CLICK para ver una animación sobre como ocurre el proceso descrito anteriormente.