Todo lo que siempre quiso saber sobre la fotosíntesis y la respiración celular y no se atrevió a preguntar (VI)



Por fin, seis entradas más tarde, veremos cómo se produce la fotosíntesis. Ya tenemos todos los mimbres necesarios, y ahora sólo hay que poner el foco.

Eso sí, hay que seguir un orden: primero veremos cómo se generan esas moléculas de ATP y de NADPH (que exigen la presencia de luz) y luego analizaremos cómo esas moléculas son utilizadas, como «combustible», para producir los azúcares que nos alimentan a todos.

Como ya sabéis, en los cloroplastos hay apilados una especie de sacos que se llaman tilacoides. En la membrana de los tilacoides hay unos conjuntos de moléculas llamadas fotosistemas, básicamente pigmentos y proteínas. Los hay de dos tipos (dependiendo fundamentalmente del tipo de clorofila y del tipo de radiación solar -de longitud de onda- que absorben), y para entender su funcionamiento empezaremos por el fotosistema II.





Los fotosistemas están formados por unas moléculas antena que absorben la luz. Los electrones se animan y saltan a órbitas más alejadas del núcleo. La ventaja del sistema es que la energía va pasando hacia las moléculas cercanas hasta que llega al centro de reacción, una parte del fotosistema de naturaleza mayoritariamente proteínico, que termina, gracias a la energía adquirida, liberando dos electrones bien cargados de energía que se dirigen hacia un sistema transportador de electrones. Los transportadores de electrones son moléculas que funcionan como una especie de escalera: los electrones pasan a través de ellos, perdiendo energía en cada paso. Esa energía se utiliza para hacer un trabajo fundamental: el trabajo que producirá ATP. Aquí hay que hacer un alto: hay que hablar de la quimiósmosis.

La explicación de la quimiósmosis se la debemos al bioquímico y premio Nobel Peter Mitchell, que en 1961 planteó la hipótesis de que la energía que fluía a través de los transportadores de electrones se usaba para crear un gradiente químico. Ya vimos que el cloroplasto está lleno de un líquido llamado estroma. En el estroma se encuentran iones hidrógeno. Para entendernos, se trata de átomos de hidrógeno que han perdido de vista su electrón, que normalmente se encuentra cerca de alguna molécula de agua. El caso es que la energía de nuestros electrones se utiliza para transportar iones hidrógeno desde fuera del tilacoide hacia dentro: básicamente, los electrones arrastran los protones hacia el interior. Al final, al aumentar la concentración de iones dentro, se crea un gradiente químico. Ya saben lo que sucede con los gradientes: ¡a la termodinámica no le gustan los gradientes! La energía acumulada en el interior del tilacoide debe equlibrarse con la del exterior. Para aprovecharlo, el tilacoide tiene unas proteínas insertas dentro de la membrana que se llaman ATP-sintasa. Son canales a través de los cuáles circulan los iones hidrógeno. En el proceso se libera un exceso de energía que se utiliza para producir ATP partiendo de ADP. El primer paso se ha conseguido: obtener ATP que será luego utilizado en las reacciones oscuras (en ausencia de luz) para producir glucosas.





Ahora hablaremos de los fotosistemas I, aunque ya se ha anticipado en el vídeo anterior. El funcionamiento es similar. Las moléculas antena absorben luz (de una longitud de onda diferente) y de allí pasan al centro de reacción que termina liberando dos electrones que pasan a una cadena de transporte de electrones. Antes de seguir, puesto que se trata de procesos cíclicos, hay que advertir que los electrones que pierden son repuestos gracias a los electrones que provienen del fotosistema II, una vez han llegado a un nivel mínimo de energía.

La diferencia fundamental entre ambos fotosistemas, es que el I es menos cool y más campechano. No se complica tanto la vida. Simplemente permite que las moléculas de NADP+ se reduzcan (usando también una proteína ad hoc, la NADP+-reductasa), pasando a ser NADPH: para reducir la molécula, la enzima utiliza la NADP+, más dos iones hidrógeno del estroma, más los dos electrones que han viajado por el transportador de electrones, para producir finalmente NADPH más un ión hidrógeno. Las moléculas de NADP+ y NADPH son hidrosolubles y se acumulan en el estroma. Es decir, el fotosistema I produce una versión reducida del NADP+, un transportador de electrones que será muy útil para sintetizar las moléculas de fosfogliceraldehído que son necesarias para producir azúcares.





Se preguntarán, naturalmente, qué pasa con los electrones perdidos por el fotosistema II; cómo se recuperan. Ahí interviene el agua. El fotosistema II atrae dos electrones de una molécula de agua. Al perder los electrones, los oxígenos se unen formando moléculas de O2 y quedan sueltos y disponibles dos iones hidrógeno (ya saben para se usan éstos). Ésas moléculas de gas oxígeno pueden ser utilizadas o expulsadas: he ahí la explicación de la producción de oxígeno por las plantas mientras tienen lugar las reacciones luminosas.

El siguiente paso es la producción de azúcares, como ya hemos visto. Pero eso será otro día.

No obstante, si les ha parecido algo complicado el proceso de quimiósmosis, y el vídeo anterior no les ha servido de mucho, quizás les ayude el ejemplo que pueden ver a continuación:




15 comentarios en “Todo lo que siempre quiso saber sobre la fotosíntesis y la respiración celular y no se atrevió a preguntar (VI)

  1. Simplemente permite que las moléculas de NADP+ capten un ión hidrógeno (usando también una proteína ad hoc), pasando a ser NADPH.

    No. Esa reacción, de existir, violaría el equilibrio de cargas. La reacción es: NADP(+) -> NADPH + H(+)

    Es decir, quien capta iones hidrógeno -en la reacción inversa- es el NADPH [forma reducida] para dar NADP+ [forma oxidada]. Lo de «forma oxidada» procede de que, en un proceso red-ox, «oxidarse» es perder electrones y, por lo tanto, cargarse positivamente.

    Por ello, donde dice «capten» debería decir «pierdan».

  2. – José Luis, que no, que no te presentas.
    – Sonsoles, que es necesario, que soy imprescindible para el futuro del país
    – Pero no decías tú aquello de cualquiera podría hacerlo, que me imaginará la de millones de personas que podrían estar haciendo eso.

  3. Aquí, en la cuarta página, lo puede ver claramente. O más o menos claramente.

    En todo caso, lo que el NADP(+) capta, realmente, es un «átomo» de hidrógeno o algo muy parecido: capta una pareja protón/electrón, que -eléctricamente- es una pareja neutra. ¿De dónde procede dicha parejilla? De la fotólisis del H2O, que genera una molécula de O2 gaseoso más cuatro parejas protón/electrón. Cada dos de éllas se unen al NADP(+) dando un proceso que puede resumirse como:

    NADP(+) + 2H -> NADPH + H(+)

    Es decir, un átomo de H se integra en la estructura de la forma oxidada y el otro le cede un electrón, pasando él mismo a H(+) y la forma oxidada a forma reducida.

    (Ustedes perdonen el latazo, pero es que los post científicos de Tse me ponen cachondo.)

    ((MUY cachondo.))

      1. Hombre, hombre: pues está claro. Lo de las parejas protón/electrón y todo eso. Lo de que el anillo piridínico se hidrogene en posición «para» (ni en «meta» ni en «orto»… ¡en «para»!). Lo de que una pareja se rompa porque el núcleo (¡antes aromático! ¿entiende? «aromático») reclama su electrón… ¡Cómo no ponerse! ¡Cómo no ponerse MUCHO…!

  4. «Se preguntarán, naturalmente, qué pasa con los electrones perdidos por el fotosistema II; cómo se recuperan.»

    Francamente, esta pregunta me atormentaba.

  5. ¡Acabáramos! Ahora lo entiendo todo, todito, todo.

    (Oiga, ya me lo leeré con tiempo, que en una lectura así como por encima no me he enterado de nada, pero de nada.)

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