Por David Chandler Actualizado el 24 de marzo de 2022
Durante la fase luminosa de la fotosíntesis, el agua se divide para liberar átomos de oxígeno libres que se emparejan para formar oxígeno gaseoso.
Las reacciones luminosas recolectan energía solar y la convierten en energía química para las reacciones oscuras. La luz del sol excita los electrones de la clorofila, que viajan a través de una cadena de transporte de electrones, creando un gradiente de protones a través de la membrana tilacoide. La ATP sintasa aprovecha este gradiente para producir ATP, mientras que NADP⁺ se reduce a NADPH. Estas moléculas impulsan la síntesis de carbohidratos en el ciclo de Calvin.
La fotofosforilación puede ocurrir de dos modos. En la fotofosforilación cíclica, el electrón regresa al fotosistema después de energizar la cadena, produciendo ATP sin formar NADPH. En la fotofosforilación no cíclica (lineal), el electrón finalmente se transfiere a NADP⁺, generando NADPH y requiriendo un nuevo electrón del agua. Este recambio impulsa la evolución de oxígeno.
En los organismos fotosintéticos eucariotas, todo el proceso ocurre dentro de los cloroplastos. Estos orgánulos contienen membranas tilacoides que forman pilas llamadas grana. Las membranas tilacoides albergan los fotosistemas y establecen el gradiente de protones necesario para la síntesis de ATP. Si bien todos los organismos fotosintéticos poseen membranas tilacoides, sólo los eucariotas las encapsulan dentro de los cloroplastos.
Los fotosistemas son complejos pigmento-proteína incrustados en la membrana tilacoide. La clorofila a se encuentra en el núcleo de cada fotosistema y captura la energía luminosa, energizando los electrones. La clorofila también alberga un complejo que divide el agua y repone el electrón perdido oxidando el agua, liberando oxígeno como subproducto.
Cuando el complejo de división del agua oxida el agua, divide una molécula de H₂O en dos protones y un electrón. Dos de estos electrones se combinan y los átomos de oxígeno liberados de dos moléculas de agua forman una molécula de O₂. Por lo tanto, se deben transferir cuatro electrones para generar una única molécula de O₂. Los protones resultantes contribuyen al gradiente de protones a través de la membrana tilacoide, mientras que ATP y NADPH se producen para el ciclo de Calvin.
