¿Fotólisis del dióxido de carbono o del agua?

¿Qué ocurre tras la excitación de una molécula de clorofila del centro de reacción? ¿Cómo se relaciona este acontecimiento con la asimilación de CO₂ y con la formación de glucosa y O₂?

Puesto que la fórmula molecular de la glucosa (C₆H₁₂O₆) podía escribirse como (CH₂O)₆, parecía razonable suponer que se formaba a base de combinar átomos desnudos de carbono (C) con agua (H₂O). Entonces, el acontecimiento central de la fotosíntesis debería ser la ruptura de CO₂ por la luz solar, expulsando el O₂ y reteniendo el “C”. Esta hipótesis, conocida como fotólisis del CO₂ (del griego phōtο, “luz”, y lýsis, “descomposición”), había dominado el pensamiento sobre la química de la fotosíntesis hasta 1937, fecha en que el bioquímico inglés Robert Hill (1899-1991) la puso en entredicho.

Hill había inventado una técnica para aislar cloroplastos en estado aparentemente intacto; pero, en realidad, debía dañarlos de algún modo, ya que dejaban de funcionar. Pensó que en el proceso se habría perdido alguna sustancia esencial, y probó a sustituirla por ferricianuro, cuyo ion férrico (Fe³⁺) era capaz de aceptar electrones y reducirse a ion ferroso (Fe²⁺). Observó entonces que se formaba O₂ a buen ritmo, pero no se consumía CO₂. Esto significaba que el O₂ no procedía del CO₂; la única alternativa era que proviniese de la molécula de H₂O, para lo cual esta debería ceder sus electrones a algún aceptor A (precisamente, el que Hill había reemplazado por ferricianuro):

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La reacción de Hill, como se llamó, parecía indicar que el acontecimiento clave de la fotosíntesis era la fotólisis del agua, no la del CO₂. La demostración definitiva la proporcionaron el bioquímico estadounidense Samuel Ruben (1913-1943) y el canadiense Martin David Kamen (1913-2002). En 1941, iluminaron una suspensión de algas verdes en presencia de H₂¹⁸O —agua en la que el isótopo ordinario, designado como ¹⁶O por tener una masa atómica de 16 u, había sido sustituido por el oxígeno “pesado” ¹⁸O— y analizaron, mediante el espectrógrafo de masas , el O₂ formado: contenía ¹⁸O en la proporción exacta que cabría esperar si derivaba enteramente del agua.