Fotosíntesis: la luz como generadora de vida (1)

Comenzamos una serie de post en los que vamos a tratar de explicar el fenómeno de la fotosíntesis, uno de los grandes inventos de la vida.

La clorofila y otros pigmentos esenciales para la fotosíntesis

Para que la energía lumínica pueda ser utilizada por los seres vivos, primero debe ser absorbida. Un pigmento es cualquier sustancia que absorba luz. Algunos pigmentos absorben luz de todas las longitudes de onda y, por tanto, parecen negros. Algunos solamente absorben ciertas longitudes de onda, transmitiendo o reflejando las longitudes de onda que no absorben. La clorofila, el pigmento que hace que las hojas sean verdes, absorbe luz en las longitudes de onda violeta y azul y también en el rojo; dado que refleja la luz verde, parece verde. Diferentes pigmentos absorben energía lumínica a diferentes longitudes de onda. El patrón de absorción de un pigmento se conoce como el espectro de absorción de esa sustancia.

Diferentes grupos de plantas y algas usan varios pigmentos en la fotosíntesis. Hay varios tipos diferentes de clorofila que varían ligeramente en su estructura molecular. En las plantas, la clorofila a es el pigmento implicado directamente en la transformación de la energía lumínica en energía química. La mayoría de las células fotos sintéticas también contienen un segundo tipo de clorofila (en las plantas es la clorofila b) y un representante de otro grupo de pigmentos llamados carotenoides (muy recomendables para tu salud, por cierto). Uno de los carotenoides es encontrados en las plantas es el beta-caroteno. Los carotenoides son pigmentos rojos, anaranjados o amarillos. En la hoja verde su color está en mascarada por las clorofila, que son más abundante. En algunos tejidos, sin embargo, como los del tomate maduro, predominan los colores de carotenoide, como también cuando las células foliares dejan de sinterizar clorofila en el otoño.

Las otras clorofilas y los carotenoides pueden absorber la luz a longitudes de onda diferentes de las que absorben la clorofila a. Aparentemente pueden transferir energía a la clorofila a, extendiendo así la gama de luz disponible para la fotosíntesis.

Un espectro de acción define la efectividad relativa (por número de fotones incidentes) de las diferentes longitudes de onda para los procesos que requieren luz, tales como la fotosíntesis, la floración, el fototropismo (la encorvadura de la planta hacia la luz) y la visión. La similitud entre el espectro de absorción de un pigmento y el espectro de acción de un proceso se considera evidencia de que un pigmento determinado es responsable de ese determinado proceso.

Cuando los pigmentos absorben luz, los electrones dentro de una molécula de pigmento son lanzados a un nivel energético más alto. Tres consecuencias posibles pueden ocurrir:

1. La energía puede disiparse como calor;
2. Puede reemitirse inmediatamente como energía lumínica de mayor longitud de onda, fenómeno conocido como florescencia;
3. L energía puede provocar una reacción química, como ocurre con la fotosíntesis.

Que ocurra o no es una reacción química depende no solo de la estructura del pigmento dado, sino también de su relación con las moléculas vecinas. Por ejemplo, si las moléculas de clorofila se aíslan en un tubo de ensayo y se permite que la luz incida sobre ellas, entonces se vuelven fluorescentes. En otras palabras, las moléculas absorben energía lumínica y los electrones momentáneamente se elevan a un nivel de energía más alto y luego vuelven a caer a uno más bajo. Cuando caen a un nivel de energía más bajo, liberan gran parte de esta energía como luz. Ni la más mínima parte de la luz absorbida por las moléculas de clorofila aisladas se convierte en alguna otra forma de energía útil para los seres vivos. La clorofila puede convertir energía luminosa a energía química solamente cuando está asociada con ciertas proteínas e incluida en una membrana especializada.

Esto ya te lo contamos en el siguiente post.

Fuente: Biología. Curtis & Barnes.