Fotosíntesis

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Fotosíntesis
Es el proceso por el cual se transforma la energía lumínica del sol en energía química que puede ser aprovechada.
Alimento: compuesto orgánico que puede ser degradado por un ser vivo para obtener energía y materia prima para sintetizar sus moléculas.
Nutriente: sustancias inorgánicas y agua.
Heterótrofos: se alimentan degradando otros organismos.
Autótrofos: fabrican su propio alimento.
Fase lumínica y fase biosintética: En las reacciones de la fase lumínica, la energía de la luz solar dirige la síntesis de ATP y NADPH, acoplada a la formación de O2 a partir del H2O. En las reacciones de la fase biosintética, el ATP y el NADPH producido en la fase lumínica dirigen la síntesis de glucosa. En las células eucariotas, tanto la fase lumínica como la biosintética tienen lugar en los cloroplastos, (las reacciones de la fase lumínica en la membrana tilacoidal y las reacciones de la fase biosintética en el estroma).
Cloroplastos
Son depósitos de energía, almacenan almidón. Como almacenan tanto hay lípidos (“gotitas de aceite”) repartidos. No todas las células vegetales realizan fotosíntesis (el tallo, por ejemplo).
Los cloroplastos son responsables de la conversión fotosintética de CO2 en carbohidratos. Además, los cloroplastos sintetizan aminoácidos, ácidos grasos y los componentes lipídicos de sus propias membranas. 
Transporte de electrones
La luz solar es absorbida por los pigmentos fotosintéticos, siendo las clorofilas los más abundantes en las plantas. La absorción de luz excita un electrón a un estado energético más elevado, convirtiendo así la energía de la luz solar en energía química potencial.
Los pigmentos están organizados en fotosistemas en la membrana del tilacoide. Las numerosas moléculas de pigmento en cada fotosistema actúan como antenas, absorbiendo la luz y transfiriendo la energía de sus electrones excitados a una molécula de clorofila que sirve como centro de reacción. 
La clorofila del centro de reacción transfiere a continuación su electrón de alta energía a una molécula aceptora de una cadena de transporte de electrones. Los electrones de alta energía se trasfieren entonces a través de una serie de transportadores de membrana, acoplados a la síntesis de ATP y de NADPH.
La transferencia de electrones esta acoplada a la transferencia de protones a la luz del tilacoide, estableciéndose así un gradiente de protones a través de la membrana del tilacoide. La energía almacenada en este gradiente de protones se obtiene posteriormente por un complejo de proteínas de la membrana del tilacoide, la ATP sintasa, que acopla un flujo retrogrado de protones, a través de la membrana, a la síntesis de ATP.
Una diferencia importante entre el trasporte de electrones en los cloroplastos y en las mitocondrias es que la energía derivada de la luz solar durante la fotosíntesis no solo es convertida en ATP, sino que también se utiliza para generar el NADPH requerido para convertir el CO2 en carbohidratos. Esto se consigue utilizando dos fotosistemas diferentes en la fase lumínica de la fotosíntesis, uno para generar ATP y el otro para generar NADPH. Los electrones se transfieren de forma secuencial entre los dos fotosistemas, interviniendo el fotosistema I para generar NADPH y el fotosistema II para generar ATP.
El flujo de electrones se inicia en el fotosistema II. En este la energía derivada de la absorción de los fotones se utiliza para romper moléculas de agua en oxigeno molecular y protones, con el fin de obtener electrones. Esta reacción tiene lugar en la luz del tilacoide, por lo que la liberación de protones a partir de H2O determina un gradiente de protones a través de la membrana del tilacoide. Los electrones de alta energía derivados de este proceso se transfieren a través de una serie de transportadores a la plastoquinona. Esta trasporta los electrones desde el fotosistema II al complejo citocromo B-F (que es la única bomba de H+), en el que los electrones son transferidos a la plastocianina. De esta manera, el transporte de electrones a través del fotosistema II esta acoplado a la generación de un gradiente de protones, que dirige la síntesis qumiosintética de ATP.
Desde el fotosistema II, los electrones son transportados por la plastocianina (proteína periférica de membrana) hasta el fotosistema I, donde la absorción de otros fotones vuelve a generar electrones de alta energía. El fotosistema I, sin embargo, no actúa como una bomba de protones, sino que utiliza estos electrones de alta energía para reducir el NADP+ a NADPH. La clorofila del centro de reacción del fotosistema I transfiere sus electrones excitados a través de una serie de transportadores hasta la ferredoxina, una pequeña proteína de la membrana del tilacoide que da al estroma. Esta puede formar un complejo con la enzima NADP reductasa, que transfiere los electrones de la ferredoxina al NADP+, generando NADPH, que son utilizados por las enzimas del ciclo de Calvin en el estroma del cloroplasto para convertir CO2 en carbohidratos.
Una segunda ruta de transporte de electrones, denominada flujo cíclico de electrones, genera ATP sin la síntesis de NADPH, proporcionando de este modo ATP adicional para otros procesos metabólicos. En el flujo cíclico de electrones, la energía de la luz obtenida en el fotosistema I se utiliza para la síntesis de NADPH. Por tanto, la transferencia de electrones desde el fotosistema I puede generar ATP o NADPH, dependiendo de las necesidades metabólicas de la célula. 
Ciclo de Calvin
En las reacciones biosintética, el ATP y el NADPH producidos en las reacciones luminosas promueven la síntesis de carbohidratos a partir del CO2 y H2O. Las moléculas de CO2 se añaden una a una al ciclo de Calvin que conduce a la formación de carbohidratos. En total, el ciclo de Calvin consume 18 moléculas de ATP y 12 de NADPH por cada molécula de glucosa sintetizada. Se necesitan dos electrones para convertir cada molécula de NADP+ a NADPH, así que deben pasar 24 electrones por la cadena de transporte de electrones para generar suficiente NADPH para sintetizar una molécula de glucosa. Estos electrones se obtienen de la conversión de 12 moléculas de H2O a seis moléculas de O2, lo que produce la formación de seis moléculas de O2 por cada molécula de glucosa.
En la imagen se muestra la síntesis de una molécula de glucosa a partir de seis moléculas de CO2. Cada molécula de CO2 se añade a la ribulosa 1,5 – bifosfato para producir dos moléculas de 3 – fosfoglicerato. Estas seis moléculas de CO2 conducen, de este modo, a la formación de 12 moléculas de 3 – fosfoglicerato, que son convertidas en 12 moléculas de gliceraldehido 3 – fosfato con un gasto de 12 moléculas tanto de ATP como de NADPH. Dos moléculas de gliceraldehido 3 – fosfato son empleadas a continuación para la síntesis de glucosa y diez moléculas continúan en el ciclo de Calvin para dar lugar a seis moléculas de ribulosa 5 – fosfato. El ciclo se completa entonces con el uso adicional de seis moléculas de ATP para la síntesis de ribulosa 1,5 – difosfato.