domingo, julio 01, 2012



5.2  P i g m e n t o s  a n t e n a  y  c a p t a c i ó n  d e  l u z



Pigmentos antena

En todos los organismos fotosintéticos, el proceso fotosintético depende de la clorofila. Las clorofilas a y b en plantas, y bacterioclorofila a o b en las bacterias fotosintéticas. Además estas moléculas, los organismos fotosintéticos también pueden tener otros pigmentos con capacidad para absorber la luz. Estos últimos pigmentos contribuyen a la absorción de la luz, pero no son indispensables. Los pigmentos accesorios incluyen por ejemplo los carotenos y otras moléculas con colores característicos y definidos.



Estas moléculas están diseñadas para poder absorber luz, y los estudiosos del problema se refieren a ellas como pigmentos antena, ya que recogen y transmiten a otros componentes la energía luminosa. De acuerdo con esta propiedad, los pigmentos antena tienen un espectro de absorción de luz muy característico. Las clorofilas de plantas verdes absorben la energía de la luz de una longitud de onda entre 640-670 nm. En las bacterias fotosintéticas, el espectro de absorción es más amplio y en general sus pigmentos antena pueden absorber luz de mayor longitud de onda.


El complejo antena funciona así: Cuando una de sus moléculas se excita al captar un fotón (unidad de energía lumínica) transfiere esa energía de excitación a otra molécula cercana por un proceso de resonancia y, en una reacción en cadena, esa energía llega hasta el centro reactivo.  

Captación de luz

El proceso de captación de la luz solar y su conversión en energía química es fundamental para la existencia de la vida tal como se conoce. Este fenómeno al parecer apareció independientemente en varias líneas evolutivas de los dominios Eukarya y Bacteria, pues está presente en las plantas, algunas algas y las bacterias verdes y rojas. La fotosíntesis es quizá la propiedad más distintiva de todas las plantas, pues es el proceso que les confiere su capacidad autotrófica. Este capítulo está dedicado a conocer las bases del proceso de la fotosíntesis, estudiando la estructura del aparato fotosintético, las rutas bioquímicas que lo caracterizan y el destino de los productos finales de dicho proceso (fotosintatos).

La luz que llega al cuerpo vegetal puede ser reflejada, transmitida o absorbida, siendo sólo en este último caso utilizable en algún proceso fisiológico de la planta. Para que sea absorbida con eficiencia las plantas usan moléculas especializadas denominadas pigmentos, las cuales dan color a las diferentes partes del cuerpo, como hojas o pétalos, según el tipo de luz visible que absorban o reflejen. A la curva que muestra la cantidad de luz absorbida por un pigmento en función de la longitud de onda, se le denomina espectro de absorción de dicho pigmento , la cual es de  gran utilidad para el estudio de sus propiedades y funciones. Un motivo químico recurrente en los pigmentos es la presencia de dobles enlaces alternos, los cuales presentan propiedades de resonancia cuando son impactados por luz visible, lo que les permite absorber la energía para tornarla biológicamente utilizable.

En las plantas los principales pigmentos son las clorofilas (a y b), así como los carotenoides , los cuales se encuentran muy organizados en el interior de los cloroplastos. La clorofila a es la principal molécula fotosintética según puede verse en la coincidencia de su espectro de absorción con la mayor actividad fotosintética por longitud de onda, a lo cual se le denomina espectro de acción. La clorofila b y los carotenoides son denominados pigmentos accesorios, ya que sirven como complemento fotosintético a la clorofila a, como puede deducirse del hecho que la curva de absorción de esta molécula no calza perfectamente con la curva del espectro de acción de la fotosíntesis, por lo que parte de ella se debe al trabajo de otros pigmentos.


La clorofila a está constituida por una anillo de tetrapirrol que posee un átomo de magnesio en el centro y una serie de sustituyentes en la periferia de los anillos, entre los cuales el mayor es una cadena de fitol. Los dos puntos de máxima absorción de la clorofila a corresponden a 430 y 662 nm, mientras que la clorofila b posee sus máximos de absorción a los 453 y 642 nm. El rango de absorción de los carotenoides suele estar entre 400 y 550 nm, ampliando así la gama energética de fotones que puede ser absorbida por el aparato fotosintético. Los pigmentos tienen un estado basal de mínima energía (S0), en el cual pueden absorber fotones y pasar a un estado excitado de mayor energía (S1, S2, etc.), el cual es inestable y tiende

a ceder su energía para regresar a su estado basal. Este retorno energético puede suceder de varias formas, como por la pérdida de energía por emisión de calor, por conversión interna, por emisión de fotones visibles de menor energía (fluorescencia), o por fosforescencia. En estos casos, sin embargo, la energía no es utilizable en procesos fotosintéticos. Para que la fotosíntesis se dé, existe otra forma de cesión de energía, llamada transferencia excitónica, en la cual la molécula excitada transfiere su energía a otra molécula cercana, lo cual se puede dar debido a la ordenada disposición de los pigmentos fotosintéticos.


Referencias:



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