A clorofila é o pigmento verde das plantas. Encontra-se no interior dos cloroplastos e é vital para o processo de fotossíntese. Existem duas formas de clorofila: clorofila-a e clorofila-b. Para que a fotossíntese ocorra, é necessária energia para a remoção de átomos de hidrogênio da água, iniciando a primeira etapa de um processo de dois estágios. Esta energia provém da luz, e o processo envolve a excitação da clorofila pela energia luminosa.
A reação dependente da luz do primeiro estágio da fotossíntese ocorre na membrana tilacoide no interior do cloroplasto. A membrana tilacoide contém quatro complexos proteicos integrais de membrana que catalisam as reações luminosas. São eles: fotossistema I, fotossistema II, complexo citocromo b6f e ATP sintase. Os dois fotossistemas contêm clorofila e outros pigmentos absorvedores de luz que utilizam para absorver energia luminosa para o processo de fotossíntese.
As reações dependentes da luz iniciam no fotossistema II quando uma molécula de clorofila-a absorve um fóton de luz. Isto excita um elétron nesta molécula, tornando-o instável. Ele é facilmente transferido para a próxima molécula, desencadeando uma cadeia de reações redox chamada cadeia de transporte de elétrons (CTE). O fluxo de elétrons move-se do fotossistema II para o citocromo b6f e depois para o fotossistema I. Aqui, o elétron recebe energia de outro fóton antes de prosseguir para o aceptor final de elétrons, conhecido como NADP.
A fotofosforilação é o processo através do qual o ATP rico em energia é formado pelo citocromo b6f e pela ATP sintase. Existem duas variações do processo. Na fotofosforilação não cíclica, a energia dos elétrons provenientes do fotossistema II é usada para bombear prótons do estroma para o lúmen. Isto cria uma força próton-motriz utilizada pela ATP sintase para formar ATP. A fotofosforilação cíclica utiliza elétrons de ambos os fotossistemas I e II para formar mais moléculas de ATP.
Os dois fotossistemas são muito semelhantes em estrutura e função. Ambos contêm moléculas de clorofila-a e clorofila-b, além de outras moléculas pigmentares. Possuem também proteínas especiais chamadas complexos de captação de luz, muito eficientes na absorção de fótons. Estes fótons são então absorvidos pela molécula pigmentar clorofila no centro de reação fotossintética. A clorofila só consegue absorver luz num espectro estreito, insuficiente para a fotossíntese. Os complexos de captação de luz permitem um espectro de absorção muito mais amplo, de modo que luz suficiente é absorvida para o processo. Estes complexos, também conhecidos como proteínas LHC, contêm moléculas pigmentares de clorofila, carotenos e xantofilas na sua estrutura.
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