FOTOBIOLOGIA

PIGMENTOS ANTENA Y CAPTACIÓN DE LUZ

Los colores de la vegetación son muy variados, y son conferidos a los vegetales por compuestos químicos llamados pigmentos. Una sustancia que absorbe luz se denomina pigmento y su color está definido por la longitud de onda que éste no es capaz de absorber, es decir por la longitud que refleja. Dos pigmentos emparentados, la clorofila a y la clorofila b, le otorgan a las plantas ese color verde tan característico porque tienen la capacidad de absorber todas las longitudes de onda de la luz visible excepto el verde, el cual es reflejado y percibido por el ojo humano. La fotosíntesis ocurre en organismos que poseen clorofila, ya que ésta absorbe y convierte la energía luminosa en energía química. La clorofila es una molécula compleja, formada por cuatro anillos pirrólicos, un átomo de magnesio y una cadena de fitol larga.

Estructura molecular de la clorofila a y de la clorofila b.

En las células vegetales, los pigmentos implicados en la fotosíntesis, se localizan en organelas denominadas cloroplastos y en particular están asociados a membranas lipídicas (tilacoidales).  Dentro de la membrana fotosintética, se forman complejos de 200-300 moléculas de clorofila.  La clorofila y otros pigmentos pueden permanecer en estado de excitación sólo por periodos muy cortos de tiempo, casi siempre de una mil millonésima de segundo. Para que ocurra la fotosíntesis se requiere que la energía de los electrones excitados de varios pigmentos se transfiera a un pigmento colector de energía, un centro de reacción. Estas pocas moléculas de clorofila del centro de reacción reciben la energía absorbida por la mayoría de las clorofilas que actúan como captadoras de luz o “antenas”.  Los “complejos antena” funcionan como “embudos” que colectan los fotones y transfieren la energía hasta los centros de reacción donde está la forma especial de clorofila a. Una molécula de clorofila en el centro de reacción puede transferir su excitación como energía útil en reacciones de biosíntesis.
Además de la clorofila a hay otros pigmentos involucrados en la fotosíntesis: los pigmentos accesorios. Estos pigmentos aumentan la eficiencia de captación de la luz en las células fotosintéticas ya que son capaces de absorber las longitudes de onda que la clorofila no puede. Entre los pigmentos accesorios se encuentran la clorofila b, las xantofilas, los carotenos y la ficobilina.

Fotosistemas: Los organismos que fotosintetizan poseen sistemas "trampa" o fotosistemas para optimizar la captación de luz. Los fotosistemas son grandes complejos de pigmentos y proteínas, constituidos por un centro de reacción y un complejo antena. Los fotosistemas son esenciales  para la fotosíntesis ya que tienen la capacidad de absorber, transmitir y convertir la energía lumínica en un tipo de  energía no radiante, estable y acumulable, como es la energía química.Existen dos tipos de fotosistemas (FS) cooperativos: el FSI y el FSII. Se distinguen por la clorofila a presente en sus centros de reacción. 
El FSI está asociado a   clorofilas que absorben a longitudes de onda de 700 nm, mientras que el FSII tiene un centro de reacción que absorbe a una longitud de onda de 680 nm (rojo). Muchos organismos procariotas solamente tienen el fotosistema I. Los organismos eucariotas poseen los dos fotosistemas. En el fotosistema II se produce la ruptura de la molécula de agua (fotolisis) y la liberación de oxígeno. En el fotosistema I se transfieren electrones a la molécula de NADP+ (ver Cuaderno nº 105) reduciéndola en el estroma.
Citocromo bf: Este complejo está implicado en la transferencia de electrones de la membrana  tilacoidal. Su función principal es conectar a los dos fotosistemas. Además, el citocromo bf “bombea” protones del estroma del cloroplasto al lumen tilacoidal a medida que los electrones fluyen por la cadena transportadora.

Sistema fotosintético en membranas tilacoidales. Se representan los dos fotosistemas, el citocromo bf, el complejo ATP sintasa (síntesis de ATP), entre otros transportadores de electrones involucrados en la primera etapa de la fotosíntesis.

REFERENCIAS

http://www.porquebiotecnologia.com.ar/educacion/cuaderno/ec_106.asp?cuaderno=106

http://photobiology.info/Brennan.htm