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LOS PIGMENTOS FOTOSINTÉTICOS Y LA ABSORCIÓN DE LA LUZ

Los pigmentos fotosintéticos son lípidos unidos a proteínas presentes en algunas membranas plasmáticas, y que se caracterizan por presentar alternancia de enlaces sencillos con enlaces dobles. Esto se relaciona con su capacidad de aprovechamiento de la luz para iniciar reacciones químicas, y con poseer color propio. En las plantas estos pigmentos son las clorofilas y los carotenoides, en las cianobacterias y las algas rojas también existe ficocianina y ficoeritrina, y, finalmente, en las bacterias fotosintéticas está la bacterioclorofila. La clorofila está formada por un anillo porfirínico con un átomo de magnesio en el centro, asociado a un metanol y a un fitol (monoalcohol de compuesto de veinte carbonos). Como consecuencia, se conforma una molécula de carácter anfipático, en donde la porfirina actúa como polo hidrófilo y el fitol como polo lipófilo. Se distinguen dos variedades de clorofila: la clorofila a, que alberga un grupo metilo en el tercer carbono porfirínico y que absorbe luz de longitud de onda cercana a 630 nm, y la clorofila b, que contiene un grupo formilo y que absorbe a 660 nm. Los carotenoides son isoprenoides y absorben luz de 440 nm, pudiendo ser de dos clases: los carotenos, que son de color rojo, y las xantófilas, derivados oxigenados de los nombrados anteriormente, que son de color amarillento. Las ficocianinas y las ficoeritrinas, de color azul y rojo respectivamente, son lípidos asociados a proteínas originando las ficobiliproteínas. Como los pigmentos fotosintéticos tienen enlaces covalentes sencillos que se alternan con enlaces covalentes dobles, se favorece la existencia de electrones libres que no pueden atribuirse a un átomo concreto. Cuando incide un fotón sobre un electrón de un pigmento fotosintético de antena, el electrón capta la energía del fotón y asciende a posiciones más alejadas del núcleo atómico. En el supuesto caso de que el pigmento estuviese aislado, al descender al nivel inicial, la energía captada se liberaría en forma de calor o de radiación de mayor longitud de onda (fluorescencia). Sin embargo, al existir diversos tipos de pigmentos muy próximos, la energía de excitación captada por un determinado pigmento puede ser transferida a otro al que se induce el estado de excitación. Este fenómeno se produce gracias a un estado de resonancia entre la molécula dadora relajada y la aceptora. Para ello se necesita que el espectro de emisión del primero coincida, al menos en parte, con el de absorción del segundo. Los excitones se transfieren siempre hacia los pigmentos que absorben a mayor longitud de onda, continuando el proceso hasta alcanzar el pigmento fotosintético diana.

PIGMENTOS Los cloroplastos y las membranas celulares en plantas, algas y bacterias contienen una variedad de pigmentos que reaccionan con una parte estrecha del espectro de luz visible y reflejan otros colores. La clorofila es el pigmento más abundante y absorbe la luz azul y roja. Refleja la luz verde, por lo que las plantas con este pigmento parecen de color verde. Los carotenoides reflejan la parte roja, amarilla y naranja del espectro y absorben la luz azul. Las ficobilinas son pigmentos solubles en agua que reflejan ya sea la luz roja o azul. LUZ AZUL La luz azul tiene las longitudes de onda más cortas y la más alta energía del espectro de luz visible. Es el mayor estímulo para la clorofila para fomentar el crecimiento de hojas y tallos. Los carotenoides absorben la luz azul durante la maduración de los frutos y la caída de las hojas. LUZ ROJA La luz roja tiene una longitud de onda más larga del espectro visible y la energía más baja. La clorofila absorbe la luz roja aunque no en tan alto grado como la absorción de la luz azul. La absorción de la luz roja por los pigmentos promueve la germinación de la semilla, floración, raíces, tubérculos y el desarrollo del bulbo. LUZ VERDE Aunque la luz verde es absorbida débilmente por las plantas y otros organismos durante la fotosíntesis, la pequeña cantidad es un importante motor del proceso de fotosíntesis en las células. Algunas algas parecen negras o marrones ya que contienen el pigmento carotenoide de fucoxantina que absorbe la luz verde. Estas algas crecen en profundidades de agua a unos 900 pies (274,32 m) donde la luz disponible es menos del 1 por ciento de la luz visible en la superficie de la tierra. ULTRAVIOLETA La radiación ultravioleta (UV) tiene una longitud de onda más corta y de mayor energía que la luz azul. Tiene demasiada energía para ser absorbida por la planta u organismo durante la fotosíntesis de manera que éstas desarrollan mecanismos para protegerse a sí mismas. La planta activa una clase secundaria de pigmentos, los flavonoides y las antocianinas, para absorber la radiación UV y proteger el proceso de fotosíntesis. INFRARROJO La radiación infrarroja es calor en vez de luz visible. Tiene una longitud de onda mayor y menos energía que la luz roja. La radiación infrarroja se produce en las profundidades del océano cerca de los respiraderos geotermales. Estos son lugares de alto flujo de calor dentro de la corteza terrestre y se asocian con la actividad volcánica. Las bacterias que viven en el fondo, como las bacterias verdes del azufre, que habitan en el fondo del océano a profundidades entre 400 y 8.000 pies (121,92 a 2.438,4 m), generan energía por la fotosíntesis de la radiación infrarroja.