Tema 8a
La luz y el aparato
fotosintético
Objetivo
Conocer la estructura
del aparato fotosintético
en plantas
Contenido
Introducción
Energía luminosa y pigmentos
Estructura del aparato fotosintético vegetal
Elementos del aparato fotosintético en los
tilacoides
Genética y origen del aparato fotosintético
vegetal
Introducción
“Muy probablemente las plantas extraen del aire y através de sus hojas alguna parte de su alimento,
(preguntándose): ¿Y no podría también la luz
penetrar a través de las extensas superficies de las
hojas y las flores y contribuir en mucho a
embellecer los principios de los vegetales? Las hojas,
en cierta medida, sustituirán en las plantas el motor
que en los animales permite la circulación de la
sangre; y además servirán de acceso a la parte de sualimento que la planta extrae del aire”.
Stephen Hales (1677-1761)
Teddington (UK)
La mitad de la biomasa vegetal es
sintetizada por ecosistemas terrestres
(cultivos agrícolas, bosques, sabanas,
matorrales…) y la otra mitad es
producida en capas superiores de lagos y
océanos por ecosistemas acuáticos
(fitoplancton y macrófitas).
Energía luminosa y
pigmentos
Espectro electromagnéticohttp://www.etsmre.upv.es/varios/biologia/Temas/te
Rango de longitud de onda
(nm)
Longitud de onda
representativa
<400
254
11.8 x 1014
Violeta
400-425
410
7.31 x 1014
Azul
425-490
460
6.52 x 1014
Verde
490-560
520
5.77 x 1014
Amarillo
560-585
570
5.26 x 1014
Anaranjado
585-640
620
4.84 x 1014
Rojo
640-740
680
4.41 x 1014
>740
1400
2.14 x 1014
Color
UltravioletaInfrarrojo
ν=c/λ
c=2.9979 x 108 m.s-1
Frecuencia (hertzios)
Energía
(KJ/mol)
471
292
260
230
210
193
176
85
E=h.c/λ
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Las moléculas cambian su estado
cuando absorben o emiten energía
La utilización de la energía de un fotón para
impulsar una transformación física o química
conlleva la interacción con una molécula que
lo absorba. Su energíase suma a la de la
molécula y al exceso de energía tras la
absorción se denomina energía de excitación
o excitón.
El resultado de la absorción (A) de un fotón por una molécula
supone la transición desde su estado fundamental (So) de mínima
energía a uno de sus estados excitados (S1, S2, …etc.) de mayor
contenido energético.
La transición que resulta útil para promover transformacionesquímicas es un cambio en la configuración de los electrones de
valencia ya que intervienen en los enlaces químicos.
El estado excitado es muy inestable tendiendo rápidamente la
molécula a volver al estado fundamental.
De todas las opciones, la cesión o transferencia de la energía de
excitación (excitones) a otra molécula que esté suficientemente
próxima es la clave para el funcionamiento delas antenas
fotosintéticas.
Electrón
Núcleo
–
Estado
fundamental
de energía
Fotón de una de
una dada absorbido
por un electrón
Electrón
excitado
Estado
excitado
de energía
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
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Pérdida de Energía
por Fluorescencia
––
Electrón en un estado
excitado
–
–
––
–
–
Fotón emitido
de mayor
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
Electrón en el estado
fundamental
–
–
–
–
–
–
–
–
–
La energía absorbida se pierde en forma de luz de λ
mayor. El electrón vuelve a su estado normal.
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Pérdida de
Energía por
Transferencia
de Excitón
Átomo B
Electrón en
el estado
fundamental en
otro átomo
cercanoElectrón en un estado
excitado
E
Electrón en un estado
excitado en el átomo B
Electrón en
el estado
fundamental en
el átomo A
Átomo A
La energía absorbida se se cede a
otro átomo de una molécula
cercana. En la primera molécula el
electrón vuelve a su estado
fundamental mientras que en la
segunda queda en un estado
excitado.
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Átomo...
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