METABOLISMO

 

2.4 LOS PIGMENTOS FOTOSINTÉTICOS

 

Como se señalo anteriormente la energía lumínica pueda ser utilizada por los sistemas vivos, primero debe ser absorbida y quienes realizan esta función son los pigmentos fotosintéticos. Los pigmentos son sustancias que absorben luz; algunos absorben luz de todas las longitudes de onda y, por lo tanto, parecen negros. Otros, 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 se vean verdes, absorbe luz en las longitudes de onda del violeta y del azul y también en el rojo. Dado que refleja la luz verde, parece verde.

Cuando un pigmento absorbe un fotón o cuanto de luz, un electrón de la molécula de pigmento es lanzado a un nivel energético más alto; se dice entonces que está excitado. Este estado de excitación puede mantenerse sólo por períodos muy cortos de tiempo, de aproximadamente una millonésima de segundo o aun menos; la energía de excitación, puede disiparse como calor; también, puede reemitirse inmediatamente como energía lumínica de mayor longitud de onda, o puede provocar una reacción química, como sucede en la fotosíntesis, lo cual depende no sólo de la estructura del pigmento dado, sino también de su relación con las moléculas vecinas.



2.4.1 Clorofilas. Ficocianinas. Carotenoides


Estructura de la Molécula de Clorofila

 

Las Clorofilas son compuestos del tipo tetrapirrol, al mismo grupo pertenecen las ficocianinas y las ficoeritrinas (pigmentos accesorios en algas azules y rojas). Constan de cuatro anillos de pirrol unidos por medio de puentes de metilo (--CH=) lo que constituye una porfirina. El tetrapirrol es el cuerpo básico de las porfirinas, dentro de las cuales se incluyen además de las clorofilas, las hemoglobinas y los citocromos. La característica cromófora de la clorofila se debe justamente al sistema de dobles enlaces conjugados generados por la unión de los anillos de pirrol mediante los grupos metino. En el centro del sistema de anillos (representado como un punto negro en la gráfica) se halla un átomo metálico, para las clorofilas es el magnesio. El anillo de pirrrol III tiene una estructura isociclica adicional, el anillo de la ciclopentanona. El anillo IV esta esterificado con un alcohol, el fitol, que representa una cadena de 20 átomos de carbono con un doble enlace, esta "cola" de fitol le da a la clorofila pura una naturaleza cerosa que explica la insolubilidad del pigmento en agua y su buena solubilidad en solventes orgánicos. Al respecto, la clorofila presenta un comportamiento doble, ya que la cola de fitol es insoluble en agua, hidrófoba y el núcleo de la porfirina tiene un carácter hidrófilo, es decir es afín al agua.



 

 


Clorofila 3D




2.4.2 Clorofila a y b

En las plantas, la clorofila a es el pigmento involucrado directamente en la transformación de la energía lumínica en energía química, las células fotosintéticas casi siempre contienen un segundo tipo de clorofila, la clorofila b y otro grupo de pigmentos llamados carotenoides. Uno de los carotenoides que se encuentran en las plantas es el ß-caroteno; los carotenoides son pigmentos rojos, anaranjados o amarillos, que en las hojas verdes están enmascarados por las clorofilas, que son más abundantes; sin embargo en algunos tejidos, como los del tomate maduro, predominan los colores reflejados por los carotenoides.

Las otras clorofilas y los carotenoides pueden absorber luz de longitudes de onda diferentes de las que absorbe la clorofila a. Estos pigmentos actúan como pantallas que transfieren la energía a la clorofila a, extendiendo así la gama de luz disponible para la fotosíntesis.

La clorofila puede convertir energía lumínica en energía química solamente cuando está asociada con ciertas proteínas e incluida en una membrana especializada, y sin embargo, sólo una fracción muy pequeña de la luz dentro del espectro visible que incide en las hojas de las plantas es finalmente transformada en energía química.

Clorofila a Vs. Clorofila b



2.4.3 Otras Clorofilas

También existe una clorofila c, la cual se puede hallar en algas pardas pero es una clorofilina a la cual le falta la cola de fitol y los átomos de hidrogeno en las posiciones 7 y 8 en el anillo IV.

La clorofila d ha sido encontrada en las algas rojas mientras que la bacterioclorofila es el pigmento típico de los bacterios fototrópicos.





2.4.4 CAROTENOIDES

En estos colorantes amarillos y rojos, el sistema de dobles enlaces conjugados esta formado exclusivamente por átomos de carbono, en general consisten de una cadena larga de hidrocarburo, por esto son compuestos insolubles en agua, pero sí en solventes grasos. Se dividen en Carotenos que son hidrocarburos insaturados y en Xantofilas que son derivados oxigenados de los anteriores.





Los carotenoides que participan en la fotosíntesis se designan como carotenoides primarios, diferentes de los secundarios que aparecen en flores y frutos como componentes de los cromoplastos y en organismos heterótrofos como bacterias, levaduras y hongos, también se pueden originar en organismos fotosinteticamente activos como consecuencia de una nutrición mineral deficiente.

Caroteno 3D




2.4.5 FICOCIANINAS Y FICOERITRINAS

Estos pigmentos de color azul-verdoso y rojo-morado están limitados a las cianofíceas (algas verde-azules) y rodofíceas (algas rojas), al lado de la clorofila a y algunos carotenoides. Son compuestos emparentados con las clorofilas por ser compuestos del tipo tetrapirrol, difieren de estas en sus propiedades físicas y químicas.

Consisten de un grupo protéico de elevado peso molecular y de un grupo responsable de la coloración, un grupo cromóforo, que se denomina por su similaridad a los pigmentos biliares ficocianobilina y ficoeritrobilina.

El cuerpo básico consiste en cuatro anillos de pirrol unidos entre si por puentes de metino, pero en este caso no forman un anillo cerrado, por lo tanto no hay un átomo metálico en posición central.

El cuerpo básico consiste en cuatro anillos de pirrol unidos entre si por puentes de metino, pero en este caso no forman un anillo cerrado, por lo tanto no hay un átomo metálico en posición central. Los anillos de pirrol llevan en los carbonos 1 y 8 una función de oxigeno, en 4 y 5 un resto propionico a través de sus grupos carboxilos estén unidos el grupo cromóforo a la proteína por medio de enlaces peptídico.

Espectro de Absorción de Ficocianinas

 



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