La Fotosíntesi: Mecanismes, Estructures i Tipus de Fotosistemes

Concepte de la Fotosíntesi

La fotosíntesi és la conversió de l’energia lluminosa en energia química, que queda emmagatzemada en molècules orgàniques. La fotosíntesi és possible gràcies a l’existència d’unes molècules especials, anomenades pigments fotosintètics, capaces de captar l’energia lluminosa i utilitzar-la per activar electrons fins a arribar a transferir-los a altres àtoms, i iniciar així una reacció química.

Mecanismes de Recuperació d'Electrons

Per recuperar els electrons perduts pels pigments fotosintètics, bàsicament hi ha dos tipus de processos:

• Descompondre molècules d’aigua (H₂O → 2H⁺ + 2e⁻ + ½ O₂). Com que aquest mecanisme allibera oxigen a l’atmosfera, rep el nom de fotosíntesi oxigènica. És pròpia de les plantes, les algues i els cianobacteris. Gràcies a aquests últims, l’atmosfera va passar a contenir oxigen.
• Descompondre molècules de l’àcid sulfhídric que hi ha en algunes aigües (H₂S → 2H⁺ + 2e⁻ + S). Com que aquest mecanisme no allibera oxigen, sinó que dóna lloc a precipitats de sofre, rep el nom de fotosíntesi anoxigènica. És pròpia dels bacteris porprats i verds del sofre que només viuen a les aigües sulfurades.

Estructures Fotosintetitzadores

En les plantes i en les algues, la fotosíntesi es duu a terme als cloroplasts. Es tracta d’uns orgànuls discoïdals, amb una membrana externa i una d’interna, i un líquid intern anomenat estroma, que conté uns sàculs anomenats tilacoides. En les membranes dels tilacoides hi ha uns complexos proteics que contenen molècules de clorofil·la i altres pigments fotosintètics, els anomenats fotosistemes.

Tipus de Tilacoides

Es distingeixen dos tipus de tilacoides:

• Els tilacoides de grana, que es troben apilats.
• Els tilacoides d’estroma, que formen làmines paral·leles.

El Fotosistema

Un fotosistema està constituït per proteïnes transmembranals que formen dues subunitats principals: el complex captador de llum o antena i el centre de reacció.

El Complex Captador de Llum (Antena)

Conté molècules de pigments fotosintètics (clorofil·la alfa, clorofil·la beta i carotenoides) que poden captar energia llumínica i transmetre-la entre les molècules, l’anomenada energia d'excitació, fins a cedir-la finalment al pigment fotosintètic del centre de reacció.

El Centre de Reacció

Conté dues molècules d’un tipus especial de clorofil·la alfa, anomenat pigment diana, que quan rep l’energia captada pels pigments és capaç de transferir els electrons a una altra molècula, anomenada primer acceptor d’electrons, que està present en el centre de reacció. Aquest, al seu torn, els passa a una molècula externa, és a dir, que és fora del centre de reacció. D’aquesta manera, el pigment diana és capaç d’iniciar una reacció de transferència d’electrons (reacció redox). El pigment diana reposa els electrons perduts a partir d’una altra molècula anomenada primer donador d’electrons.

Tipus de Fotosistemes

• Fotosistema I (PSI): Té un pigment diana que capta la llum de longitud d’ona menor o igual a 700 nm, per això rep el nom de clorofil·la P700. Aquest fotosistema és incapaç de trencar la molècula d’aigua per aconseguir electrons. És més abundant als tilacoides d’estroma, és a dir, els no apilats.
• Fotosistema II (PSII): Té un pigment diana que capta llum de longitud d’ona menor o igual a 680 nm, per això rep el nom de clorofil·la P680. És capaç de trencar molècules d’aigua per obtenir els electrons necessaris per reposar els que ha perdut el pigment diana. És més abundant als tilacoides apilats que formen grana.