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| Estructura y localización de la clorofila |
La fotosíntesis es posible gracias a las moléculas que absorben la luz, denominadas pigmentos. El tippo de pigmentos que absorbe energía para utilizarla en la fotosíntesis se encuentra unido totalmente o en parte a las membranas tilacoides de los cloroplastos. El pigmento que está implicado directamente en las reacciones luminosas es el pigmento conocido como clorofila.
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| Espectro electromagnético. La luz es sólo una forma de energía, como las ondas de radio, los rayos X o las microondas. |
Cada tipo de pigmento fotosintético absorbe energía luminosa en unas longitudes de onda determinadas.
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| La luz blanca al pasar por un prisma separa los colores que la componen |
La luz visible y otras formas de energía electromagnética se mueven a través del espacio en forma de paquetes energéticos denominados fotones, que varían según la cantidad de energía, dependiendo de la longitud de onda.
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| (a) Cuando una molécula absorbe la energía de un fotón, este es elevado de un estado basal a un estado excitado. (b) En el estado excitado, un electrón es empujado a una posición más distante, donde es mantenido menos firmemente. |
Un fotón con una longitud de onda menor contiene más energía que un fotón con una longitud de onda mayor. Por ejemplo, los fotones que son visibles como la luz azul contienen más energía que los fotones visibles como luz roja. La clorofila absorbe los fotones de las porciones roja y azul del espectro visible, pero transmite o refleja los fotones de la porción verde. En otras palabras, el color verde es lo que es visible después de que la clorofila haya absorbido la luz utilizada en las reacciones luminosas de la fotosíntesis. Las partes fotosintéticas de los vegetales (las hojas y algunos tallos), debido a que las membranas tilacoides reflejan la luz verde, suelen ser verdes.
Existen dos tipos principales de clorofila en las plantas y algas verdes, conocidos como clorofila a y clorofila b. En las plantas, la clorofila a es el único pigmento que está directamente implicado en las reacciones luminosas. Absorbe primordialmente luz de los campos azul-violeta y rojo del espectro y es de color verde oscuro, porque refleja principalmente la luz verde. En la fotosíntesis, el electrón de la clorofila a que ha absorbido un fotón de la porción azul del espectro pierde la energía extra en forma de calor y termina con igual energía que un electrón que ha sido energizado por un fotón de la porción roja del espectro. En otras palabras, los vegetales no utilizan de forma directa a luz azul en la fotosíntesis. La clorofila b no participa directamente en las reacciones luminosas, sino que transmite a energía absorbida a aquellas moléculas de clorofila a que están directamente implicadas. Por este motivo, la clorofila b se conoce como pigmento accesorio. Otros pigmentos accesorios, denominados carotenoides, absorben fundamentalmente luz azul-verde y reflejan la luz amarilla o amarilla-naranja. En los vegetales, estos pigmentos accesorios no suelen ser visibles hasta que la clorofila se rompe, como cuando las hojas de las plantas caducifolias cambian de color. Los carotenoides son los responsables de la coloración otoñal, después de que los días cortos y las frías temperaturas hayan ralentizado la fotosíntesis y se haya roto la clorofila.
Al medir la producción de O2 como una función de la longitud de onda, se descubre el espectro de acción para fotosíntesis, esto es, una representación de la eficacia de diferentes longitudes de onda de la luz en la promoción de la fotosíntesis. El espectro de acción para la fotosíntesis presenta picos en las regiones azul y roja del espectro, que se corresponden estrechamente con el espectro de absorción de la clorofila, es decir, el nivel de capacidad de un pigmento para absorber las longitudes de onda de la luz. Esta correspondencia indica que la clorofila es el pigmento principal presente en la fotosíntesis. El espectro de acción de la fotosíntesis también puede demostrarse colocando bacterias que necesitan oxígeno cerca de un filamento de alga fotosintética y exponiendo, a continuación, el alga a las diferentes longitudes de onda. Las bacterias se agrupan donde se libera el O2 como subproducto de la fotosíntesis, es decir, en las zonas que reciben luz azul y roja.
Pero no todos los organismos fotosintéticos utilizan la luz roja y azul; la procariota Halobacterium absorbe luz verde. Las cianobacterias, absorben luz de la región verde, pero también pueden absorber luz azul.
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| Carotenoides y otros pigmentos. Además de la clorofila, existen otros pigmentos fotosintéticos que funcionan como accesorios a la clorofila a |
Al medir la producción de O2 como una función de la longitud de onda, se descubre el espectro de acción para fotosíntesis, esto es, una representación de la eficacia de diferentes longitudes de onda de la luz en la promoción de la fotosíntesis. El espectro de acción para la fotosíntesis presenta picos en las regiones azul y roja del espectro, que se corresponden estrechamente con el espectro de absorción de la clorofila, es decir, el nivel de capacidad de un pigmento para absorber las longitudes de onda de la luz. Esta correspondencia indica que la clorofila es el pigmento principal presente en la fotosíntesis. El espectro de acción de la fotosíntesis también puede demostrarse colocando bacterias que necesitan oxígeno cerca de un filamento de alga fotosintética y exponiendo, a continuación, el alga a las diferentes longitudes de onda. Las bacterias se agrupan donde se libera el O2 como subproducto de la fotosíntesis, es decir, en las zonas que reciben luz azul y roja.
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| Experimento de Engelmann (1883). Thomas Engelmann colocó bacterias unicelulares que necesitaban oxígeno a lo largo de un filamento de alga fotosintética. Las bacterias se congregaron alrededor de las regiones de las células del alga que recibían luz azul y roja de un prisma. De este modo, demostró cuáles eran las longitudes de onda de la luz responsables de la producción de oxígeno al promover la fotosíntesis. |
Pero no todos los organismos fotosintéticos utilizan la luz roja y azul; la procariota Halobacterium absorbe luz verde. Las cianobacterias, absorben luz de la región verde, pero también pueden absorber luz azul.
Fuente: Introducción a la Botánica. 2005. Murray W. Nabors. Editorial Pearson.
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