3.2: Escenario ligero
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Los participantes de la etapa de luz incluyen fotosistemas (“clorofila”), luz, agua, ATPasa, protones y un portador de hidrógeno (NADP\(^+\)).
La idea básica de la etapa de luz es que la célula necesita ATP para ensamblar (posteriormente) dióxido de carbono en azúcar (Figura\(\PageIndex{2}\)). Para fabricar ATP, la celda necesita corriente eléctrica: bomba de protones. Para hacer esta corriente, la célula necesita la diferencia de carga eléctrica (diferencia de potenciales) entre los compartimentos tilacoides (vesícula o bolsa de membrana) y matriz (estroma) del cloroplasto (Figura 2.3.1). Para marcar esta diferencia, la célula necesita segregar iones: cargados positivamente van de afuera y permanecen dentro, cargados negativamente van de adentro hacia afuera. Para segregarse, la célula necesita el potenciador de energía: los rayos solares capturados por las moléculas de clorofila incrustadas en la membrana tilacoidea. La molécula de clorofila es no polar (similar a los lípidos de membrana) y contiene magnesio (Mg). Es fácil excitar la molécula de clorofila con luz; la clorofila excitada puede liberar el electrón si la energía de la luz es lo suficientemente alta.
Para hacer hidratos de carbono a partir del dióxido de carbono (el CO\(_2\) aparentemente no tiene hidrógeno), la célula necesita átomos de hidrógeno (H) del portador de hidrógeno, NADP+ que al final de la etapa de luz, se convierte en NADPH.
El evento principal de la etapa de luz es que la clorofila reacciona con la luz, dando electrón (\(e^-\)) y convirtiéndose en molécula oxigenada, cargada positivamente. Entonces electrones, protones y NADP\(^+\) reaccionan para producir NADPH que participará en reacciones enzimáticas más adelante. El positivo
La clorofila cargada es extremadamente activa químicamente, por lo tanto divide las moléculas de agua (“fotólisis del agua”) en protones (que se acumulan dentro del tilacoide), oxígeno (O\(_2\)) y electrón. El electrón regresa a la clorofila. Cuando el gradiente creciente alcanza el umbral, la bomba de protones comienza a funcionar a medida que los protones (H\(^+\)) pasan a lo largo del gradiente. La energía de los protones que pasan permite la síntesis de ATP a partir de ADP y P\(_i\) (fosfato inorgánico). Al otro lado de la membrana, estos protones hacen agua con iones hidróxido.
En el párrafo anterior, “clorofila” es en realidad dos fotosistemas: el fotosistema II (P680) y el fotosistema I (P700). El fotosistema II (contiene clorofila y carotenos) es más importante. Divide el agua, hace protón el gradiente y luego ATP, y reenvía electrones al fotosistema I. El fotosistema I contiene solo clorofilas y produce NADPH.
En última instancia, la etapa de luz parte de la luz, agua\(^+\), NADP, ADP y da como resultado una acumulación de energía (ATP) e hidrógeno (NADPH) con una liberación de oxígeno que es una especie de gas de escape (Figura 2.3.1).
