¿Cómo se produce el gas oxígeno durante la fotosíntesis?

La fotosíntesis es el proceso mediante el cual las plantas y algunas bacterias y protistas sintetizan moléculas de azúcar a partir de dióxido de carbono, agua y luz solar. La fotosíntesis se puede dividir en dos etapas: la reacción dependiente de la luz y las reacciones independientes de la luz (u oscuridad). Durante las reacciones de luz, se extrae un electrón de una molécula de agua liberando los átomos de oxígeno e hidrógeno. El átomo de oxígeno libre se combina con otro átomo de oxígeno libre para producir oxígeno gaseoso que luego se libera.

TL; DR (demasiado largo; No leí)

Los átomos de oxígeno se crean durante el proceso ligero de la fotosíntesis, y luego dos átomos de oxígeno se combinan para formar oxígeno gaseoso.

El propósito principal de las reacciones de luz en la fotosíntesis es generar energía para usar en las reacciones de oscuridad. La energía se obtiene de la luz solar que se transfiere a los electrones. A medida que los electrones atraviesan una serie de moléculas, se forma un gradiente de protones en las membranas. Los protones fluyen de regreso a través de la membrana a través de una enzima llamada ATP sintasa que genera ATP, una molécula de energía, que se usa en las reacciones oscuras donde se usa dióxido de carbono para producir azúcar. Este proceso se llama fotofposforilación.

La fotofosforilación cíclica y no cíclica se refiere a la fuente y el destino del electrón utilizado para generar el gradiente de protones y, a su vez, el ATP. En la fotofosforilación cíclica, el electrón se recicla de nuevo a un fotosistema donde se vuelve a energizar y repite su viaje a través de las reacciones a la luz. Sin embargo, en la fotofosforilación no cíclica, el paso final del electrón es la creación de una molécula de NADPH que también se usa en las reacciones oscuras. Esto requiere la entrada de un nuevo electrón para repetir las reacciones de luz. La necesidad de este electrón da como resultado la formación de oxígeno a partir de moléculas de agua.

En eucariotas fotosintéticos como las algas y las plantas, la fotosíntesis ocurre en un orgánulo celular especializado llamado cloroplasto. Dentro de los cloroplastos hay membranas tilacoides que proporcionan un entorno interno y externo para la fotosíntesis. Las membranas tilacoides están presentes en todos los organismos fotosintéticos, incluidas las bacterias, pero solo los eucariotas albergan estas membranas dentro de los cloroplastos. La fotosíntesis comienza en los fotosistemas ubicados dentro de las membranas tilacoides. A medida que avanzan las reacciones de luz de la fotosíntesis, los protones se empaquetan dentro de los espacios de la membrana creando un gradiente de protones a través de la membrana.

Los fotosistemas son estructuras complejas que involucran pigmentos ubicados dentro de la membrana tilacoide que energizan los electrones usando energía luminosa. Cada pigmento está en sintonía con una porción específica del espectro de luz. ¿El pigmento central es la clorofila? que cumple una función adicional de reunir el electrón que se utiliza en reacciones de luz posteriores. ¿Dentro del centro de la clorofila? son iones que se unen a las moléculas de agua. A medida que la clorofila energiza un electrón y envía el electrón fuera del fotosistema a las moléculas receptoras en espera, el electrón es reemplazado por las moléculas de agua.

A medida que los electrones se eliminan de las moléculas de agua, el agua se descompone en átomos componentes. Los átomos de oxígeno de dos moléculas de agua se combinan para formar oxígeno diatómico (O₂). Los átomos de hidrógeno, que son protones individuales a los que les faltan electrones, ayudan a la creación del gradiente de protones dentro del espacio encerrado por la membrana tilacoide. El oxígeno diatómico se libera y el centro de la clorofila se une a nuevas moléculas de agua para repetir el proceso. Debido a las reacciones involucradas, la clorofila debe energizar cuatro electrones para generar una sola molécula de oxígeno.