FOTOSÍNTESIS: Pigmentos fotosintéticos (parte 1).
Imagen 1. Hojas de croto (Codiaeum variegatum). Tomada de pixabay y reducción de tamaño en Paint por @josedelacruz.
Hola steemados amigos.
De nuevo con ustedes para seguir describiendo y completando el aparato fotosintético de los organismos autótrofos.
Recordemos las partes que señalamos del aparato fotosintético en el post anterior para refrescar y ubicarnos mejor en donde quedamos.
Esas partes son:
• La hoja: características generales y su estructura Interna.
• Pigmentos fotosintéticos.
• Plastidios.
• Cloroplastos.
• Tilacoides.
Ya desarrollamos el aspecto correspondiente a la hoja: características generales y su estructura Interna.
Nos toca ahora comenzar a describir lo relacionado con los pigmentos fotosintéticos.
Los pigmentos fotosintéticos tienen una importancia vital en el proceso de fotosíntesis, pero relacionado con su función, también lo tiene la luz solar, más específicamente, el espectro visible de la luz solar.
Por ello, en este post, trataremos los siguientes puntos:
• Definición de pigmentos fotosintéticos.
• Espectro visible de la luz solar.
• Pigmentos fotosintéticos primarios y accesorios.
• Clasificación general de los pigmentos fotosintéticos.
• Clorofilas.
Comencemos.
DEFINICIÓN DE PIGMENTOS FOTOSINTÉTICOS.
Un pigmento es una sustancia química capaz de absorber ondas luminosas como la melanina que le da color a nuestra piel.
Pero, para que sea fotosintético, además de absorberla debe ser capaz de utilizarla o cederla para que se produzca alimento, sino, no es fotosintético. Esto nos indica que la melanina no es un pigmento fotosintético.
Por lo tanto, un pigmento fotosintético, es una sustancia química capaz de absorber ondas luminosas y utilizarlas o cederlas para la producción de alimentos en el proceso de fotosíntesis.
Pero un pigmento fotosintético no solo absorbe ondas luminosas. También refleja aquellas que no absorbe.
Por ello, el color el color que apreciamos en un pigmento depende de la o las longitudes de onda que refleja.
Dicho de otro modo, si refleja el color rojo lo vemos rojo, si refleja el verde lo vemos verde y así sucesivamente.
Para comprender mejor lo anterior vamos a ver lo relacionado con la luz solar.
ESPECTRO VISIBLE DE LA LUZ SOLAR.
La luz está formada por diferentes ondas electromagnéticas. Cada onda corresponde a un color que van desde el ultravioleta al infrarrojo.
El ser humano no es capaz de captar todas las ondas de luz. El rango o región que puede captar es a lo que se le llama luz visible o espectro visible de la luz.
Queda claro que este espectro visible se refiere al ojo humano porque esto varía según la especie que necesita captar la luz solar.
Precisamente, para el ojo humano, quedan fuera de este rango la luz ultravioleta y la luz infrarroja. El ojo humano no es capaz de captarlas.
Los colores u ondas luminosas que están dentro del rango visible son violeta, azul, celeste, verde, amarillo, naranja y rojo (imagen 2).
Imagen 2. Espectro de la luz visible por el ojo humano. Autor de la imagen: Horst Frank, con algunas modificaciones de Jailbird. En Wikimedia Commons. Nuevas modificaciones por @josedelacruz en Paint.
El espectro visible va desde los 380 nm (nanómetro) a los 750 nm. Cada color tiene su rango de longitud de onda. Las longitudes de onda más cortas tienen mayor cantidad de energía que las longitudes de ondas más largas.
Precisamente estas ondas electromagnéticas o colores que anteriormente mencione como ondas luminosas son las que absorben los pigmentos fotosintéticos para luego utilizarlos en el proceso de fotosíntesis.
Sin embargo, los pigmentos fotosintéticos absorben algunas longitudes de onda luminosa y a la vez reflejan otras. Esto va a depender del tipo de pigmento fotosintético que intervenga en el proceso.
¿Cuáles son estos tipos de pigmentos fotosintéticos?
Es el punto que vamos a comenzar a desarrollar a continuación.
PIGMENTOS FOTOSINTÉTICOS PRIMARIOS Y ACCESORIOS.
Hay varios tipos de pigmentos fotosintéticos. Sin embargo, aunque todos tienen la capacidad de absorber luz, no todos cumplen con la misma función.
Algunos cumplen con el papel de pigmentos primarios o principales y otros de pigmentos accesorios o secundarios.
Los pigmentos primarios son aquellos que si no están presentes el proceso de fotosíntesis no se realiza. Estos pigmentos, además, de captar la luz, intervienen directamente para transformar esa energía luminosa en energía química. Además, pueden recibir o aceptar la energía de la luz captada por otros pigmentos.
O sea, un Pigmento Fotosintético Primario (PFP), es aquel capaz de captar luz, de aceptar energía captada por otros pigmentos y utilizar esa energía en activar y desarrollar el proceso fotosintético para convertirla en energía química que se almacena en los alimentos.
Los pigmentos conocidos que presentan esta característica son la clorofila a, la bacterioclorofila a, bacterioclorofila b y bacterioclorofila g. Por lo tanto, son catalogados como PFP.
Por otro lado, existen sitios desde donde se activa el proceso de fotosíntesis llamados Centro de Reacción.
Los PFP, en número de dos, forman un Centro de Reacción. Un Centro de Reacción solo puede estar formado por PFP.
Los Pigmentos Fotosintéticos Accesorios (PFA) son aquellos que captan la luz y la ceden a los PFP que están formando el Centro de Reacción para sea utilizada en la fotosíntesis y transformada en energía química.
Todos los pigmentos, incluyendo los PFP, pueden actuar como PFA y que, además, no trabajan aislados. Lo hacen en grupo de aproximadamente 300 pigmentos formando lo que se conoce como Complejo Antena cuya función es captar energía para transferirla a los Centros de Reacción.
Por lo tanto, un Complejo Antena está formado por PFP y PFA.
El grupo de Pigmentos Fotosintéticos Accesorios (PFA) o Complejo Antena se ubican muy cerca del Centro de Reacción. Generalmente lo rodean o se localizan encima o debajo de él.
Hagamos una representación de lo anterior:
Imagen 3. Transferencia de energía desde los Pigmentos Fotosintéticos Accesorios (PFA) en el Complejo Antena hasta los Pigmentos Fotosintéticos Primarios (PFP) en el Centro de Reacción.
Los Centros de Reacción y los Complejos de Antena forman parte de Sistemas Fotosintéticos. Estos sistemas son conocidos como Fotosistema I y Fotosistema II.
Ambos sistemas serán descritos en el post correspondiente a las fases de la fotosíntesis.
Recordemos, hay pigmentos primarios y accesorios y todos pueden desempeñar la función de accesorios (imagen 4).
Imagen 4. Clasificación de los pigmentos fotosintéticos en primarios y accesorios.
Además los pigmentos primarios más el resto de pigmentos pueden formar parte del Complejo Antena.
Pero el Centro de Reacción solo puede estar formado por pigmentos primarios.
Debemos recalcar que los pigmentos que son estrictamente accesorios no pueden por si solos realizar la fotosíntesis pero si aumentar la eficacia de la misma aportando la energía que capturan.
Pero ¿Cuáles son los pigmentos estrictamente accesorios?
Son aquellos que en ningún momento pueden desempeñar el papel de pigmento primario. O sea, si a los pigmentos fotosintéticos le quitamos los primarios nos queda solo pigmentos fotosintéticos estrictos.
CLASIFICACIÓN GENERAL DE LOS PIGMENTOS FOTOSINTÉTICOS.
Los pigmentos fotosintéticos se clasifican generalmente en los siguientes grupos: clorofilas, carotenoides, ficobilinas, antocianinas y bacterioclorofilas (imagen 5).
Imagen 5. Clasificación general de los pigmentos fotosintéticos.
Vamos a desarrollar, en este post, el primer grupo: clorofilas.
CLOROFILAS.
Las clorofilas son los pigmentos fotosintéticos de color verde y son los más importantes en el proceso fotosintético. Por lo tanto, son los más abundantes en la naturaleza. Se encuentran en las plantas, algas, protistas microscópicos fotosintéticos, y cianobacterias.
Hay varios tipos de clorofilas. Ellas son las clorofilas a, b, c, d, y f (imagen 6).
Imagen 6. Tipos de clorofila.
La más importante de todas ellas es la clorofila a ya que es el pigmento primario por excelencia. O sea, forma parte de los Centros de Reacción de casi todos los seres vivos fotosintéticos.
Las demás clorofilas, aunque importantes, son pigmentos accesorios estrictos de la clorofila a.
La clorofila a, además de funcionar como pigmento primario, también actúa como pigmento accesorio lo que aumenta su importancia y eficacia.
Existen varios tipos de clorofila a según el tipo de onda luminosa que absorben. De estas sobresalen la clorofila a P680 (absorbe la longitud de onda 680 nm) y la clorofila a P700 (absorbe la longitud de onda 700 nm).
La P680 y la P700 forman los Centros de Reacción de los Fotosistemas I y II como se verá en el post de las Fases de la Fotosíntesis.
Las clorofilas absorben varios tipos de ondas de luz u ondas electromagnéticas. Pero ninguna absorbe la onda correspondiente al verde. En vez de absorberla la reflejan. Debido a esto es que se ven de color verde.
La clorofila a absorbe las longitudes de ondas violeta, azul, anaranjado, rojizo y rojo. Preferiblemente el azul y el rojo.
La clorofila b absorbe en azul, anaranjado y rojo. Preferiblemente el azul. Esta clorofila sigue en importancia a la clorofila a pero es menos abundante.
La clorofila a está presente en todas las plantas, algas y cianobacterias. La clorofila b está presente en plantas, algas (solo las verdes) y algunas cianobacterias.
Las demás clorofilas se encuentran en los siguientes organismos: la clorofila c está presente en criptofitas, algas pardas, diatomeas, xantofitas y haptofitas. Las clorofilas d y f son poco abundantes y solo se les encuentra en algunas cianobacterias.
Finalmente, de las clorofilas, podemos señalar que su estructura química es muy semejante. Veamos un modelo de su fórmula estructural para apreciar en donde difieren las clorofilas a, b y d:
Imagen 7. Fórmula estructural y modelo molecular de la clorofila. La clorofila a presenta un grupo CH3 (metilo) donde la clorofila b tiene un grupo CHO (aldehído). Y la clorofila d presenta un grupo CHO donde la clorofila a tiene un grupo CH=CH2 (etileno). Autor de la imagen: Alejandro Porto. En Wikimedia Commons.
Hagamos un breve resumen de los aspectos más importantes hasta ahora señalados.
Existen pigmentos fotosintéticos que capturan la energía luminosa para ser utilizada en el proceso de fotosíntesis.
Esos pigmentos se subdividen en primarios y accesorios. Los primarios pueden formar los Centros de Reacción. Los accesorios, incluyendo a los primarios, se agrupan en Complejos de Antena para mejorar la captura de luz y así aumentar el rendimiento en el proceso de fotosíntesis.
Por otro lado, de todos los pigmentos, el más importante en la naturaleza es la clorofila a secundada por la clorofila b.
Ya sabemos, por la clasificación general de los pigmentos, que además de las clorofilas existen otros pigmentos.
Precisamente estos pigmentos son el punto a tratar en el próximo post.
Lecturas recomendadas:
· Centro de reacción fotosintético
· Centros de reacción fotosintéticos
· Complejos Antenas para la Fotosíntesis
· ¿Cuáles son los cuatro pigmentos accesorios necesarios para llevar a cabo la fotosíntesis?
· Luz y pigmentos fotosintéticos
· Pigmento
· Pigmentos Fotosintéticos: Características y Tipos Principales
· Pigmentos que absorben la luz
LAS PLANTAS CAPTURAN LAS LA ENERGÍA SOLAR A TRAVÉS DE COMPLEJOS ANTENAS QUE LA PASAN A UN CENTRO DE REACCIÓN FOTOSINTÉTICO PARA ACTIVAR LA FOTOSÍNTESIS
SALUDOS, UN ABRAZO DESDE SAN FERNANDO DE APURE, VENEZUELA
I'm uncomfortable for my stupid question, but I'm to ask it ...
Your write:
"Las longitudes de onda más cortas tienen mayor cantidad de energía que las longitudes de ondas más largas."
Question: the more energy, the brighter the color?
Excuse me, I have nothing to do with science, but I'm interested ...
I hope that I will not be a topic for an anecdote :-)
Hola @ludmila.kyriakou. La energía de una onda es inversamente proporcional a su longitud. O sea, mientras más larga menos energía. También lo podemos decir: una onda larga tiene menos frecuencia por lo tanto menos energía y onda corta tiene más frecuencia por lo tanto más energía. En relación a lo brillante: podemos tener un azul poco brillante y un rojo muy brillante. Sin embargo, el azul poco brillante tiene más energía que el rojo muy brillante. O sea, la cantidad de energía depende es de el tamaño de la longitud de onda. Saludos/Hello @ ludmila.kyriakou. The energy of a wave is inversely proportional to its length. That is, the longer the less energy. We can also say it: a long wave has less frequency therefore less energy and short wave has more frequency therefore more energy. In relation to the bright: we can have a little bright blue and a very bright red. However, the little bright blue has more energy than the very bright red. That is, the amount of energy depends on the size of the wavelength. Greetings.
Thank you very much for your response!!!
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Saludos estimado profesor @josedelacruz, gracias por traernos esta temática sobre pigmentos fotosintéticos, e involucrarnos en el maravilloso mundo de la fotosíntesis. Felicitaciones buen contenido.
Hola @lupafilotaxia. Gracias. Trabajando. Saludos.
Mi querido profesor, como me le va le hago una rápida visita para saludarlo y felicitarlo por esta nueva clase magistral,Pigmentos foto sintéticos, con usted provoca seguir estudiando. saludos @josedelacruz
Hola Perla gracias por tu apoyo. Saludos.
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Saludos profesor @josedelacruz, excelente artículo.
Hola @amestyj. Gracias que bueno que te gusto. Saludos.
Saludos @josedelacruz
Excelente contenido, en lo particular, enriquecedor.
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Hola @delpilar. Gracias a ti por leer, comentar y tu apoyo. Ahí estamos, trabajando.
Que interesante aporte profesor @josedelacruz, me parece un material muy digerible para un tema tan complejo, logra captar la atención del lector.
Hola @pinedaocl. Me alegra leer ese comentario. Siempre trato de hacerlo digerible al lector y a la vez de profundizar un poco. Eso obliga a buscar un punto de equilibrio. Saludos.
Excelente, estimado @josedelacruz ...muy bien desarrollado este tema clásico en el mundo biológico, y apoyado con buenas ilustraciones. Felicitaciones.
Hola @tomastonyperez. SI, un tema clásico, muy clásico, de un proceso que resulta fundamental para la vida del planeta y que se torna obligatorio para los jóvenes que están comenzando en el área de las ciencias Biológicas. Gracias por tu apoyo. Saludos.