Entra una energía y sale otra

Las reacciones dependientes de la luz tienen lugar en la membrana de los tilacoides, dentro de los cloroplastos. Como son reacciones “dependientes” de la luz, podrás imaginarte que estas reacciones necesitan luz para funcionar. ¿Recuerdas que el fin de la primera parte de la fotosíntesis es convertir la energía de la luz solar en otra forma de energía?

Las reacciones de la fotosíntesis dependientes de la luz requieren luz solar. Imagen de Mell27.

Las plantas no pueden usar directamente la energía de la luz para fabricar azúcares. En lugar, las plantas cambian la energía lumínica en una forma que ellas pueden usar: energía química. La energía química nos rodea por todas partes. Por ejemplo, los automóviles necesitan la energía química de la gasolina para funcionar. La energía química que usan las plantas está almacenada en el ATP y NADPH, que son dos tipos de moléculas transportadoras de energía. Estas dos moléculas no sólo se encuentran en las plantas, sino que los animales también las utilizan.

Una receta para la energía

Las plantas necesitan agua para fabricar NADPH. Esta agua se disocia para liberar los electrones (partículas subatómicas cargadas negativamente). Cuando el agua se disocia también se libera el oxígeno, un gas que todos respiramos.

Los electrones deben viajar a través de unas proteínas especiales fijadas en la membrana de los tilacoides. Pasan a través de la primera proteína especial (la proteína fotosistema II) y continúan por la cadena transportadora de electrones. Después pasan a través de la segunda proteína especial (proteína fotosistema I).

Photosystem I and Photosystem II

Espera un momento.... ¿primero los electrones pasan por el segundo fotosistema y segundo pasan por el primero? Eso parece realmente confuso. ¿Por qué se han nombrado así los fotosistemas?

El agua se disocia para liberar los electrones. Estos electrones se transportan por un gradiente, almacenando energía en el ATP durante el proceso. Imagen de Jina Lee.

Los fotosistema I y II no se alinean con la ruta que siguen los electrones en la cadena transportadora porque no fueron descubiertos en ese orden.

El fotosistema I fue descubierto primero. Después se descubrió el fotosistema II y que se encontraba antes en la cadena transportadora de electrones. Pero fue demasiado tarde y el nombre permaneció. Los electrones primero viajan por el fotosistema II y luego por el fotosistema I.

La cadena transportadora de electrones

Mientras están en los fotosistemas II y I los electrones obtienen energía de la luz solar. ¿Cómo lo hacen? La clorofila, que está presente en los fotosistemas, absorbe la energía lumínica. Los electrones energizados se usan entonces para fabricar NADPH.

La cadena transportadora de electrones es una serie de moléculas que aceptan o dan electrones con facilidad. Moviéndose paso a paso por ella, los electrones se mueven en una dirección específica a través de una membrana. El movimiento de iones de hidrógeno está acoplado a esto. Esto significa que cuando se mueven los electrones, los iones de hidrógeno también se mueven.

El ATP se crea cuando los iones de hidrógeno son introducidos al espacio interior (lumen) del tilacoide. Los iones de hidrógeno tienen carga positiva. Como en los imanes, las cargas del mismo signo se repelan, por lo que los iones de hidrógeno quieren huir unos de otros. Escapan del tilacoide a través de una proteína de membrana llamada ATP sintasa. Moviéndose a través de la proteína le dan energía, como el agua pasando por una presa. Cuando los iones de hidrógeno se mueven por la proteína y por la cadena transportadora de electrones, se crea ATP. Así es cómo las plantas convierten la luz solar en energía química que pueden utilizar.

El ciclo de Calvin: construyendo vida a partir del aire

¿Cómo puede algo como el aire convertirse en la madera de un árbol? La respuesta subyace en de qué está hecho el aire.

¿Cómo puede el aire que rodea a un árbol convertirse en materia del árbol? A través de un complejo conjunto de reacciones que usan el carbono del aire para fabricar otros materiales. Imagen de André Karwath

El aire contiene diferentes elementos como oxígeno, carbono y nitrógeno. Estos elementos construyen moléculas como dióxido de carbono (CO2). El dióxido de carbono está hecho de un átomo de carbono y dos átomos de oxígeno. Las plantas toman el átomo de carbono y lo usan para fabricar azúcares.

Esto se hace utilizando el ciclo de Calvin. El ciclo de Calvin ocurre dentro de los cloroplastos, pero fuera de los tilacoides (donde se crea el ATP). El ATP y el NADPH de las reacciones dependientes de la luz se usan en el ciclo de Calvin.

Partes del ciclo de Calvin algunas veces se llaman reacciones independientes de la luz. Pero que no te engañe el nombre.... esas reacciones necesitan de la luz solar para funcionar.

La proteína RuBisCO también ayuda en el proceso de convertir el carbono del aire en azúcares. La RuBisCO trabaja despacio, por lo que las plantas necesitan mucha cantidad. De hecho, ¡la RuBisCO es la proteína más abundante del mundo!

Los productos del ciclo de Calvin se usan para fabricar el azúcar simple glucosa. La glucosa se usa para hacer azúcares más complejos como el almidón y la celulosa. El almidón almacena energía para la planta y la celulosa es de lo que están hechas las plantas.

Imágenes via Wikimedia Commons. Imagen de plántula de Bff.