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Reacciones dependientes de la luz (fotofosforilación)

1954
  • Daniel I. Arnon
Cloroplastos en un entorno de laboratorio que resaltan las reacciones dependientes de la luz en la fisiología vegetal.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

La primera etapa de la fotosíntesis, las reacciones dependientes de la luz, ocurre en las membranas tilacoides de los cloroplastos. La clorofila captura la energía lumínica para disociar el agua (fotólisis), liberando oxígeno, protones ([latex]H^+[/latex]) y electrones ([latex]e^-[/latex]). Esta energía se utiliza para crear dos moléculas transportadoras de energía: el trifosfato de adenosina (ATP) y el fosfato de nicotinamida adenina dinucleótido (NADPH), que impulsan las reacciones posteriores. ciclo de Calvin.

Las reacciones dependientes de la luz se inician cuando los fotones inciden en las moléculas de pigmento del Fotosistema II (PSII). Esto excita los electrones, que luego se transmiten a través de una cadena de transporte de electrones. Para reemplazar estos electrones, el PSII divide las moléculas de agua en el complejo generador de oxígeno, un proceso llamado fotólisis, que libera O₂ como subproducto. A medida que los electrones descienden por la cadena de transporte hacia el Fotosistema I (PSI), su energía se utiliza para bombear protones desde el estroma hacia el lumen del tilacoide, creando una fuerza protomomotriz.

En el PSI, los electrones se reenergizan mediante otro fotón y se utilizan para reducir el NADP+ a NADPH. El gradiente de protones establecido a través de la membrana tilacoide impulsa una enzima llamada ATP sintasa, que sintetiza ATP a partir de ADP y fosfato inorgánico a medida que los protones fluyen de vuelta al estroma. Este proceso se conoce como fotofosforilación. En algunos casos, puede producirse una vía cíclica en la que solo interviene el PSI, que genera ATP pero no NADPH, lo que ayuda a equilibrar las necesidades energéticas de la célula.

UNESCO Nomenclature: 2417
– Fisiología vegetal

Tipo

Proceso bioquímico

Ruptura

Fundacional

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • descubrimiento de los cloroplastos por Hugo Von Mohl
  • aislamiento de clorofila por Peter Joseph Pelletier y Joseph Bienaime Caventou
  • La demostración de Robert Hill de que los cloroplastos aislados producen oxígeno en presencia de luz y un aceptor de electrones artificial (la reacción de Hill).
  • Descubrimiento del ATP como principal moneda energética de la célula

Aplicaciones

  • Investigación sobre la fotosíntesis artificial
  • Desarrollo de herbicidas que atacan las cadenas de transporte de electrones
  • comprensión de la conversión de energía solar
  • producción de biohidrógeno a partir de algas

Patentes:

NA

Ideas para posibles innovaciones

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Relacionado con: reacciones dependientes de la luz, fotofosforilación, tilacoides, clorofila, fotosistema II, fotosistema I, cadena de transporte de electrones, ATP, NADPH, fotólisis.

Contexto histórico

Reacciones dependientes de la luz (fotofosforilación)

1940
1950
1950
1954
1960
1967
1970
1930
1940
1950
1951
1958
1960
1970
1973

(Si la fecha es desconocida o no es relevante, por ejemplo "mecánica de fluidos", se proporciona una estimación redondeada de su aparición notable)

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