Complejos Antenas para la Fotosíntesis

La captura de la energía de la luz para la fotosíntesis, está reforzada por redes de pigmentos en los cloroplastos, dispuestos en grupos en los tilacoides. Estos grupos se denominan complejos antenas. La evidencia de este tipo de imagen salió de la investigación de Robert Emerson y William Arnold en 1932, cuando midieron el oxígeno liberado en respuesta a destellos de luz muy brillantes. Encontraron que se requerían unas 2500 moléculas de clorofila para producir una molécula de oxígeno, y que en el proceso se absorbía un mínimo de ocho fotones de luz.

El modelo que surge es el de unas 300 moléculas de clorofila y unas 40 o así de beta carotenos y otros pigmentos accesorios, que actúan como una antena de recolección luz, que rodea una molécula de clorofila-a, la cual es una parte de un centro de acción. Un fotón es absorbido por una de las moléculas de pigmento, y transfiere esa energía por sucesivos eventos de fluorescencia a las moléculas vecinas hasta que alcanza el centro de acción, en donde la energía se utiliza para transferir un electrón energético a un aceptor de electrones.

El modelo de fluorescencia sugiere que cada fotón transferido tiene una longitud de onda mayor y una energía cuántica menor, perdiéndose un poco de energía en calor

Cuando un fotón llega a la clorofila-a en el centro de reacción, esa clorofila puede recibir la energía porque absorbe los fotones de longitudes de onda más largas que los otros pigmentos. Se han identificado dos tipos de centros de clorofila, y están asociados con dos complejos de proteínas identificadas como Fotosistema I y Fotosistema II.

Fotosistema I

Los procesos de absorción de luz asociados con la fotosíntesis se llevan a cabo en grandes complejos de proteínas conocidos como fotosistemas. El conocido como Fotosistema I contiene un dímero de clorofila con un pico de absorción a 700 nm, conocido como P700.

El Fotosistema I hace uso de un complejo antena para recoger la energía de la luz para la segunda etapa del transporte de electrones no cíclico. Recoge electrones energéticos de la primera etapa de proceso que se alimenta a través del Fotosistema II, y utiliza la energía de la luz para potenciar aún más la energía de los electrones, hacia el logro del objetivo final de proveer energía en forma de coenzimas reducidas al ciclo de Calvin.

El dibujo anterior muestra la configuración del Fotosistema I en el proceso de transporte de electrones, que proporciona los recursos de energía para el ciclo de Calvin.

El Fotosistema I es el complejo de energía de luz para el proceso de transporte de electrones cíclico, utilizado en algunas procariotas fotosintéticas.

El complejo de proteína que constituye el Fotosistema I contiene once polipéptidos, seis de los cuales están codificados en el núcleo, y cinco están codificados en el cloroplasto. El núcleo del Fotosistema I contiene aproximadamente 40 moléculas de clorofila-a, varias moléculas de beta caroteno, de lípidos, cuatro de manganeso, una de hierro, varias de calcio, varias de cloro, dos moléculas de plastoquinona, y dos moléculas de feofitina, una forma incolora de la clorofila-a . (Moore, et al)

Fotosistema II

Los procesos de absorción de luz asociados con la fotosíntesis, se llevan a cabo en grandes complejos de proteínas conocidos como fotosistemas. El conocido como Fotosistema II contiene el mismo tipo de clorofila a que el Fotosistema I, pero en un entorno de proteína diferente, con un pico de absorción a 680 nm. (Se designa como P680). Las proteínas de unión del FS II es mucho menor que la del FS I, unas 47.000 en comparación con 110.000. Resuena de la energía transmitida, por unas 250 clorofila-a y b en igual número. Su núcleo contiene xantofilas, pero no beta caroteno (Moore).

El Fotosistema II hace uso de un complejo antena para recoger energía de la luz, para las primeras etapas del transporte de electrones no cíclico.

Este dibujo muestra algo del contexto del Fotosistema II en el proceso de transporte de electrones en la membrana tilacoidal. Es parte del proceso de la división del agua, y proporciona los electrones a la plastoquinona para su posterior transporte al complejo citocromo y luego al Fotosistema I.