Di David Chandler Aggiornato il 24 marzo 2022
Durante la fase leggera della fotosintesi, l'acqua viene divisa per rilasciare atomi di ossigeno liberi che si accoppiano per formare ossigeno gassoso.
Le reazioni luminose raccolgono l'energia solare e la convertono in energia chimica per le reazioni oscure. La luce solare eccita gli elettroni nella clorofilla, che viaggiano attraverso una catena di trasporto degli elettroni, creando un gradiente protonico attraverso la membrana tilacoide. L'ATP sintasi sfrutta questo gradiente per produrre ATP, mentre NADP⁺ viene ridotto a NADPH. Queste molecole alimentano la sintesi dei carboidrati nel ciclo di Calvin.
La fotofosforilazione può avvenire in due modalità. Nella fotofosforilazione ciclica, l'elettrone ritorna al fotosistema dopo aver energizzato la catena, producendo ATP senza formare NADPH. Nella fotofosforilazione non ciclica (lineare), l'elettrone viene infine trasferito al NADP⁺, generando NADPH e richiedendo un nuovo elettrone dall'acqua. Questo turnover guida l'evoluzione dell'ossigeno.
Negli organismi fotosintetici eucariotici, l'intero processo avviene all'interno dei cloroplasti. Questi organelli contengono membrane tilacoidi che formano pile chiamate grana. Le membrane tilacoidi ospitano i fotosistemi e stabiliscono il gradiente protonico necessario per la sintesi di ATP. Sebbene tutti gli organismi fotosintetici possiedano membrane tilacoidi, solo gli eucarioti le incapsulano all'interno dei cloroplasti.
I fotosistemi sono complessi pigmento-proteine incorporati nella membrana tilacoide. La clorofilla a si trova al centro di ogni fotosistema e cattura l'energia luminosa, energizzando gli elettroni. La clorofilla ospita anche un complesso di scissione dell'acqua che reintegra l'elettrone perduto ossidando l'acqua, rilasciando ossigeno come sottoprodotto.
Quando il complesso di scissione dell’acqua ossida l’acqua, divide una molecola di H₂O in due protoni e un elettrone. Due di questi elettroni si combinano e gli atomi di ossigeno liberati da due molecole d'acqua formano una molecola di O₂. Quattro elettroni, quindi, devono essere trasferiti per generare una singola molecola di O₂. I protoni risultanti contribuiscono al gradiente protonico attraverso la membrana tilacoide, mentre ATP e NADPH vengono prodotti per il ciclo di Calvin.
