Fotosintesis. Luz y Pigmentos

8/2/2019 Fotosintesis. Luz y Pigmentos

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LUZ Y PIGMENTOS FOTOSINTETICOS



FOTOSINTESIS

ETAPAS1.Fotoquímica primaria

2. Fotoquímica secundaria 3. Anabolismo celular

Proceso fisiológico distintivo de losvegetales (organismos foto tróficos,adaptados para la utilización de la luz como

nutriente energético).







LUZ La masa del sol se convierte en energía continuamente auna vel de 120 millones de Tn.min-1.

La energía viaja a la Tierra en forma de ondas de radiación

electromagnética a la vel. De la luz: 300.000 km.seg-1

.

Con long. de onda de + de 1 km a – de 10-4 moles

La luz visible se encuentra en el espectro electromagnético

entro 400 y 700 nm.

Las plantas responden a un espectro de luz entre 300 y800 nm





Luz compuesta FOTONES

Fotón = una masa en movimiento q posee energía.

Cada fotón puede interactuar con un átomo o moléculaque lo absorba. Su energía puede ser usada para procesosfísicos o químicos. Al momento de ser absorbido, el fotóndeja de ser tal, y su energía se suma a la de la molécula,denominándose energía de excitación o excitón.

MOLÉCULA (PIGMENTO) + FOTON (ENERGIA) = EXCITON

LUZ



LUZ PROCESO DE ABSORCIÓN DEL FOTON

1. RESONANCIA.

La energía del fotón debe coincidir con la

energía necesitada por la molécula que lo

absorbe.

El resultado de la fusión del fotón es el

cambio o transición de la molécula, del

estado de mínima energía, a estados

excitados, mediante un cambio en la

configuración de electrones de valencia (de

los orbitales extremos).

Se cambia de energía lumínica a energía

química.

Existe la presencia de muchos fotones quellegan a la planta, pero sólo unos pocos sonaprovechados por la planta.Un fotón actúa solamente sobre unamolécula.

2. COINCIDENCIA ESPACIALENTRE ORBITALES DEORIGEN Y DESTINO.

Las transiciones electrónicas sonmás probables mientras mayor esla coincidencia espacial entre losorbitales de origen y destino, yaque así se favorece el paso delelectrón de uno a otro sin cambiode posición.



PIGMENTOS FOTOSINTETICOS









CLOROFILAPosee un núcleo tetrapirrólico, (en general parecido al grupo hemo de la sangre);el cual se diferencia porque el catión central en la clorofila es el Mg. en lugar delhierro.

La clorofila en general es una molécula grande que presenta al Mg. rodeado porun grupo de átomos que contienen nitrógeno, además presenta también C, H; y O.

La clorofila da el color característico a las plantas, lo que ocurre porque éstamolécula absorbe la luz azul, violeta, roja, y refleja la luz verde.

El tipo normal de clorofila es un tipo llamado clorofila A, que se encuentra en un75 %, en cambio otro tipo llamado clorofila B, es un pigmento accesorio, absorbe laluz de una diferente longitud de onda, y transfiere la energía a la clorofila A.

La fórmula empírica el la clorofila es: C55 H72 O5 N4 Mg.

A parte de los anotados, existen varios tipos de clorofila desde la A hasta la D, y

otros modificados, como las bacterioclorofilas.



CLOROFILA



CAROTENOIDES.-

Son compuestos de 40 átomos de C. Loscarotenoides oxigenados se denominan

Xantófilos.

OTROS PIGMENTOS

FOTOSINTÉTICOS



ANATOMIA SOBRE LOS

PIGMENTOS FOTOSINTÉTICOS 1. Pueden absorber luz y también generarla (absorben y generanenergía lumínica devolviéndola ): Fluorescencia.

2. Los aceptores de energía pueden extinguir la fluorescencia,demostrando la capacidad de pigmento para transferir la energía adichos aceptores, en lugar de remitirla como luz.

3. La energía puede transmitirse de molécula a molécula ; porejemplo: La clorofila A capaz de absorber energía puede transmitirlapuede transmitirla a la clorofila B que no es capaz de absorber energía.

4. La luz azul de alta energía absorbida por la clorofila, no se utiliza coneficiencia. * El funcionamiento a satisfacción de la fotosíntesisrequiere que ambos sistemas se activen.



ANATOMIA SOBRE LOS

PIGMENTOS FOTOSINTÉTICOS 5. La tasa de fotosíntesis en luz de 2 longitudes de onda unidas esmayor que la suma de dos tasas en cada longitud por separado =sinergismo

6. La luz se absorbe por 2 diferentes sistemas de pigmentos:aLongitud de onda larga.-I Fotosistema uno PSI.- Mayor proporción de clorofila A, ymenor que de otros pigmentos.

bLongitud de onda corta.-II Fotosistema dos PSII.- Algo de clorofila A, una buenacantidad de clorofila B y de otros pigmentos accesorios comoFicobilinas.



EL ESTADO ELECTRÓNICO EXCITADO El EXCITON es muy inestable, tiende a ceder el exceso de energía, y volver al estado fundamental. Esteproceso se denomina relajación o desexcitación.

Hay tres vías para verificar éste proceso:

1. La vuelta directa al estado fundamental que no es muy probable.

2. Normalmente la relajación tiene lugar mediante saltos descendentes mas cortos en estadospróximos, cediéndose todo por parte de la energía en pequeños paquetes o grupos atómicos de lamisma molécula, o de moléculas adyacentes que modifican su estado vibracional. Este proceso se

denomina CONVERSIÓN INTERNA.

3. Algunos de los saltos pueden ocurrir entre estados suficientemente separados, y la energía emitidapuede verse en forma de FOTON (fluorescencia) de menor energía que la que causo la excitación.



EL ESTADO ELECTRÓNICO EXCITADO

* Por lo tanto lo mejor es la conversión interna.

La vida media del estado excitado para las membranasfotosintéticas es del orden del Nano segundo, y es menoraún para los carotenoides.

Debido a que los procesos no están impedidos porbarreras de activación, sólo implican saltos electrónicos entre los orbitales, y cambios vibracionales en los enlaces.

Para utilizar la energía extra del excitón para algunaactividad metabólica, se debe evitar el proceso derelajación, para lo cual es necesaria una ruta conservadorade energía.





FOTOQUÍMICA SECUNDARIA EN ELCENTRO DE REACCION

CENTRO DE REACCION: ACEPTOR –

DONADOR

Proteínas pigmentados. Componentes intrínsecos de la membranafotosintética y donde la separación de cargas tiene lugar en pocospicosegundos (ps = 10 –12 s) tiempo más corto que las de las rutas derelajación

La eficiencia de la transferecia electrónica depende de:

Especies químicas adecuadas:Donador inicial clorofila

Aceptor porfirina (fectina 2H+ en lugar de Mg

Los reaccionantes no pueden estar en estado diluido

Las 2 molécula deben estar a la distancia precisa y con laorientación relativa adecuada para que los orbitales implicados sesuperpongan en el espacio y se posibilite el salto electrónico.



FOTOQUÍMICA SECUNDARIA

Es necesario utilizar el birradical a la brevedad posible.

Por transferencia secundaria de las cargas hacia los otrostransportadores electrónicos también integrados en el propio centrode reacción y organizados secuencialmente.

La orientación y distancia del donador y aceptor electrónicogarantiza que las cargas acaben alejadas a expensas de consumirparte de la energía que conservan los productos de la reacciónprimaria FQ.

El CR no sólo es la sede de la fotoquímica fotosintética, es tambiénun minicadena de transportadores redox que:oEvita la recombinación futil de las cargas separadasoActua como interfaz o búfer para acoplar la rápida velocidad de lafotoquímica primaria a la lenta de la química metabólica (de los pico a

los mili segundos).



ANTENA COLECTORA DE LUZ

Absorbe fotones y transfiere elexcitón a las clorofilas del centro

de reacción donde se realizará lafotoquímica primaria con tantafrecuencia como permitan lasetapas trasnferencia secundarios.

La antena está formada porproteínas pigmentadas mucho +simples que las del centro dereacción (relación de masa :pigmento : peptido superior) y

carecen de transportadores deelectrones. Son gran variedad declorofilas y catoteniodesespecíficos y distintos de loscentros de reacción.

FUNCIONES DE LASAPOPROTEINAS

Estructural. Mantener a lospigmentos en la diposición espacialadecuada.

Influye en las propiedades de lospigmentos y otro cofactores.Establecen las interaccionesespecíficas que acoplan entre sí distitntas proteínas para facilitar lastransformaciones físicas y químicas quecompletan el conjunto del proceso

fotosintético, las interacciones antena –

CR o las de éste último con las flavo ocuproproteínas que participan en lasúltimas etapas de la transferenciaelectrónica secundaria.

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