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En las reacciones lumínicas fotosintéticas, la clorofila absorbe fotones y utiliza la energía para dividir el agua, liberando O₂ y suministrando electrones que viajan a través de la cadena de transporte de electrones para generar NADPH y ATP. Estos portadores de energía alimentan el ciclo de Calvin, donde el CO₂ se fija en carbohidratos.
Las plantas verdes dependen de la clorofila para capturar la energía luminosa. Cuando un fotón choca contra una molécula de clorofila, uno de sus electrones se excita a un estado de mayor energía. Este electrón energizado se transfiere al aceptor primario de electrones, iniciando la cadena de transporte de electrones que culmina en la reducción de NADP⁺ a NADPH.
Para reponer el electrón perdido, la clorofila oxida las moléculas de agua en un proceso conocido como fotólisis. Cada molécula de agua se divide en dos átomos de oxígeno, que se combinan para formar gas O₂ liberado a la atmósfera, y dos protones (H⁺) más dos electrones. Los protones ingresan a la luz del tilacoide, creando un gradiente de protones que impulsa la síntesis de ATP a través de la ATP sintasa.
Por lo tanto, el agua es el único donante de electrones en las reacciones luminosas y su oxidación proporciona tanto los electrones necesarios para la formación de NADPH como los protones que impulsan la producción de ATP.
Con el NADPH y el ATP generados, la planta entra en el ciclo de Calvin, el conjunto de reacciones oscuras que fijan el CO₂ atmosférico en azúcares. El NADPH dona electrones para reducir la ribulosa-1,5-bisfosfato (RuBP), mientras que el ATP proporciona la energía para los pasos catalíticos. El resultado neto es la síntesis de un carbohidrato con la fórmula empírica CH₂O, más comúnmente glucosa (C₆H₁₂O₆).
Si bien el ciclo de Calvin se desarrolla sin luz, está estrechamente ligado a las reacciones luminosas porque depende de los portadores de energía que allí se producen. El oxígeno liberado durante la fotólisis es absorbido simultáneamente por la planta para la respiración celular, completando el ciclo energético.
