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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