El fotosistema I

El fotosistema I
Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., & Roberts, K. (2002). Molecular biology of the cell 4th edition. National Center for Biotechnology InformationÕs Bookshelf. (Enlace→)
Los portadores de electrones podrían ser otros ácidos de altos niveles energéticos, como el ácido sulfhídrico “H₂S”, una sustancia análoga al agua responsable del olor a huevos podridos de un pantano.
El ácido sulfhídrico se genera de forma geoquímica, lo cual concuerda con nuestro marco de referencia de comedores de roca luchando por la existencia. Sin embargo, los electrones contenidos en el ácido sulfhídrico no son del nivel energético necesario para impulsar reacciones como las generadas por NADH, o para generar más NADH independiente a la roca o a otros compuestos orgánicos.
Sin embargo, las fermentaciones habrían conllevado rápidamente a la formación de cadenas de transporte de electrones para defenderse de la acidez del ambiente generada por la fermentación misma. Una vez que la eficiencia de la cadena de transporte de electrones excede a la de la fermentación misma,  puede emplearse algunas baterías de reacción para otras funciones empleando la presión electro-osmótica externa u otras fuentes de energía.

Figura F1-01. Las bacterias verse sulfurosas al igual que los primeros seres vivos armados con fotosíntesis del tipo I emplean sus cadenas de transporte de electrones en sentido directo o inverso dependiendo de las condiciones de luz y disponibilidad de ácido sulfhídrico. Resulta notable como el mismo juego de proteínas puede ejecutar dos procesos opuestos con tan pocas modificaciones, que para este caso es el fotosistema en el cuál el rol principal lo juega la clorofila. En la imagen de izquierda a derecha tenemos el complejo I "NADH deshidrogenasa" de la cascada de transporte de electrones, la ubiquinona, los complejos II, III de la cadena de transporte de electrones que sirven como bombas de protones, la citocromo oxidasa "de azufre u otros aceptores de electrones diferentes del oxígeno" y finalmente el fotosistema que puede o no funcionar dependiendo de las condiciones ambientales.

En este contexto la cadena de transporte de electrones es meramente un escudo anticorrosivo, nada más, pero un detalle más debe saltarnos a la vista, los electrones sin energía siempre deben caer a un aceptor inorgánico.
En este contexto lo que se necesita es la evolución de una proteína que reaccione ante la luz, para despojar de electrones a una molécula inorgánica, y al mismo tiempo cargarlos con energía suficiente como para invertir el curso de la cadena de transporte de electrones, en este flujo inverso en lugar de consumir NADH se produciría. La energía final la proporcionaría el SOL.

Figura F1-02. Las bacterias verde sulfurosas reciben su nombre por el hecho de ser verdes debido a su fotosistema I y a que en el proceso de romper ácido sulfhídrico buscando protones y electrones, liberan azufre molecular S2

En otras palabras, la fotosíntesis evolucionaría generado el fotosistema, pero aprovechando a las cadenas de transporte de electrones preexistentes.
Aunque hipotético, este proceso es empleado mediante el fotosistema I de las bacterias verde-sulfurosas. En el fotosistema I se emplea luz para transferir un protón y un electrón desde el ácido sulfhídrico al NAD  a través de una cadena de transporte de electrones que funciona de manera inversa a la de la respiración celular, conllevando a la formación de NADH. Posteriormente NADH se emplea para otras reacciones que necesite la célula en rutas metabólicas alternas.
El fotosistema I necesita menor energía para formar NADH debido a que los electrones almacenados en el ácido sulfhídrico son de mayor energía que los del agua, solo se necesita un fotón para echar a andar el proceso.
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