Pigmento fotosintético
pigmento que está presente en los cloroplastos o bacterias fotosintéticas y captura la energía luminosa necesaria para la fotosíntesis
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Un pigmento fotosintético es un pigmento presente en cloroplastos o en las membranas de bacterias fotosintéticas que captura la energía luminosa necesaria para llevar a cabo la fotosíntesis. Cada pigmento tiene la capacidad de absorber longitudes de onda específicas de la luz y reflejar otras, lo que determina su color. La combinación de diferentes pigmentos en un organismo le permite absorber energía de una porción más amplia del espectro electromagnético, optimizando la captación de luz en su entorno particular.[1][2]
Cuando una molécula de pigmento absorbe un fotón, sus electrones pasan a un estado excitado. Esta molécula excitada es inestable y rápidamente transfiere su energía (no el electrón en sí, en el caso de las antenas) a una molécula de pigmento vecina, generalmente otra clorofila, en un proceso de resonancia. Esta energía es finalmente canalizada hacia los centros de reacción de los fotosistemas, donde se inicia la conversión de la energía luminosa en energía química (flujo de electrones).[3]
Lista de pigmentos fotosintéticos (en orden creciente de polaridad):[4]
- Caroteno: un pigmento naranja.
- Xantófila: un pigmento amarillo.
- Feofitina a: un pigmento marrón grisáceo.[5]
- Feofitina b: un pigmento amarillo-marrón.[5]
- Clorofila a: un pigmento azul verdoso.
- Clorofila b: un pigmento amarillo verdoso.
Clorofilas
Las clorofilas son una familia de pigmentos de color verde, fundamentales en la fotosíntesis. Existen varios tipos (a, b, c, d) y la bacterioclorofila, presente en bacterias fotosintéticas anoxigénicas. La clorofila a es el pigmento primario y esencial en todos los organismos que realizan fotosíntesis oxigénica (plantas, algas y cianobacterias), ya que es la única capaz de convertir la energía luminosa en energía química en los centros de reacción.[1] La clorofila b es un pigmento accesorio que amplía el espectro de luz absorbida, captando energía en longitudes de onda donde la clorofila a es menos eficiente, y transfiriéndola a esta. Se encuentra en plantas y algas verdes, y también en la bacteria fotosintética Prochloron.[1][2]
El conjunto de longitudes de onda que absorbe un pigmento se conoce como su espectro de absorción.[2] En organismos vivos, el espectro de absorción es una combinación de todos los pigmentos presentes. La clorofila a presenta picos de absorción en el azul (400–450 nm) y el rojo (650–700 nm). La clorofila b absorbe principalmente en el azul y naranja (450–500 nm y 600–650 nm). Los carotenoides absorben en la región azul-violeta (400–530 nm). Esta absorción complementaria permite a las plantas aprovechar una mayor parte del espectro solar. La luz verde, al no ser fuertemente absorbida, es reflejada o transmitida, razón por la cual percibimos las hojas de ese color.[2][3]
La fluorescencia de la clorofila a es un fenómeno por el cual el exceso de energía absorbida es reemitida como luz de mayor longitud de onda (rojo lejano). Su medición es una herramienta útil en fisiología vegetal para evaluar el estado fotosintético de la planta y detectar situaciones de estrés, ya que la fluorescencia aumenta cuando la maquinaria fotosintética está dañada o saturada.[6]
Carotenoides
Los carotenoides son pigmentos accesorios liposolubles de color rojo, naranja o amarillo. Absorben la luz en la región violeta-azul verdosa del espectro (400-550 nm).[3] Cumplen dos funciones principales:
- Antena: captan energía luminosa y la transfieren a la clorofila.
- Fotoprotección: disipan el exceso de energía que la planta absorbe del sol, actuando como antioxidantes que neutralizan las especies reactivas de oxígeno y previenen el daño fotooxidativo en los centros de reacción.[2][3] Se clasifican en carotenos (como el β-caroteno, de color naranja) y xantofilas (como la luteína, de color amarillo).[1]
Ficobilinas
Las ficobilinas son pigmentos accesorios hidrosolubles que se encuentran en cianobacterias y en algas rojas (Rhodophyta). Se organizan en estructuras llamadas ficobilisomas, ubicadas en la superficie de los tilacoides.[3] Estos pigmentos permiten a estos organismos captar la luz verde y amarilla que penetra a mayores profundidades en el agua o que predomina en condiciones de sombra, un rango espectral poco aprovechado por las clorofilas.[2] Los principales tipos son la ficoeritrina (de color rojo) y la ficocianina (de color azul).[3] Su característica fluorescencia las hace valiosas como marcadores en investigación biomédica.
Pigmentos en bacterias y arqueas
A diferencia de las plantas y cianobacterias, que realizan fotosíntesis oxigénica, muchas bacterias llevan a cabo una fotosíntesis anoxigénica, que no produce oxígeno. Utilizan bacterioclorofila como pigmento principal, que absorbe longitudes de onda en el infrarrojo cercano (>800 nm), lo que les permite prosperar en nichos con luz filtrada (como capas profundas de lagos) sin competir con organismos que usan clorofila.[3][7] Ejemplos de estos grupos son las bacterias púrpuras y las bacterias verdes del azufre. Las bacterias verdes poseen estructuras especializadas llamadas clorosomas, que actúan como antenas altamente eficientes.[7]
Recientemente, se ha descubierto en algunas Gammaproteobacterias marinas la proteorrodopsina, un pigmento basado en el retinal (similar al de la rodopsina humana). A diferencia de los complejos clorofílicos, la proteorrodopsina actúa como una bomba de protones impulsada directamente por la luz, generando un gradiente de protones para la síntesis de ATP sin necesidad de una cadena de transporte de electrones.[3]
En el dominio Archaea, las halobacterias utilizan un pigmento similar, la bacteriorrodopsina (también llamada arqueorrodopsina), para generar energía de forma análoga.[3]
