Las plantas y sus pigmentos:
Generalmente, las plantas que vemos en los parques,
en el campo, balcones, etc. tienen las hojas verdes. Esto es debido a la
clorofila, un pigmento fotosintético. En ocasiones, podemos ver plantas con
hojas que tienen una coloración diferente al verde, por ejemplo las poinsettias
(flores de pascua; Euphorbia pulcherrima),
que en navidad las vemos con unas hojas modificadas que rodean a la flor
(brácteas) de color rojo, aunque existen variedades comerciales con otras
coloraciones induciéndolas en función de la temperatura y el fotoperiodo.
También podemos encontrar plantas y árboles con hojas no modificadas de color
rojo como por ejemplo el género Coleus, los arces, etc. Esta coloración se debe a que
predomina otro pigmento llamado antocianina, dando una coloración roja o
púrpura.
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| Brácteas rojas en plantas de Poinsettias (Flores de pascua). |
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| Coloración púrpura en las hojas de Coleus blumei. |
Las coloraciones rojizas que vemos en otoño se debe a la presencia de carotenoides y también a las antocianinas, mientras que la clorofila se descompone. Se sabe que se produce una cantidad adicional de antocianina. Aunque no se conoce con exactitud qué ventaja evolutiva tiene este cambio de coloración, un estudio reciente mencionado en el New York Times revela dos teorías posibles: La primera teoría explica que las antocianinas proporcionan sombra bajo la cual, los cloroplastos pueden descomponer la clorofila, ayudando a la planta a reabsorber otros compuestos como el nitrógeno. La segunda teoría explica que las antocianinas son potentes antioxidantes que protegen a las plantas de cara al invierno.
¿Qué
pigmentos principales podemos encontrar en las plantas y cuál es su función?
En las plantas, las moléculas responsables de la
captación de energía son unos compuestos orgánicos que constituyen lo que se
denomina pigmentos fotosintéticos. Éstos se encuentran en los cloroplastos,
unos orgánulos que se encuentran en las células vegetales. Estos pigmentos dan
color a las hojas de las plantas pero cumplen una misión muy importante: Captar
la energía luminosa y transferirla a otras moléculas en la fotosíntesis,
proceso que describiremos después.
2 grupos de pigmentos fotosintéticos:
- Pigmento fotosintético principal: Clorofila a
- Pigmentos fotosintéticos accesorios: Clorofila b, carotenoides, ficobilinas,
otros.
Clorofilas:
Responsables de la coloración verde de las hojas, se sintetizan a partir del
ácido δ-amino levulínico (ALA). La clorofila está formada por 4 anillos
pirrólicos (tetrapirrol) con un átomo de magnesio en el centro. Presentan un
quinto anillo que es una ciclopentanona y un radical lipófilo llamado fitol. Si
se elimina el fitol, a la estructura se le llama clorofilida. Todos los
organismos fotosintéticos que producen oxígeno a partir del agua contienen clorofila a.
La clorofila a junto con la clorofila b constituyen
las clorofilas de las plantas verdes. La clorofila a y la clorofila b se diferencian
únicamente en el radical 1.
Las algas pardas, diatomeas y dinoflagelados
contienen clorofila c (que no tiene fitol). Las algas rojas contienen clorofila
d.
Carotenoides:
Forman parte de los pigmentos accesorios, son poliisoprenoides de 40 átomos de
carbono. Se sintetizan a través de la ruta de los terpenoides. Se encuentran en
las membranas de los tilacoides y en las de la envoltura de los cloroplastos.
Presentan una coloración desde naranja, amarilla hasta púrpura. Los
carotenoides naturales vienen de un pigmento rojo: El licopeno (que está
presente en los tomates, por ejemplo). Los carotenoides son poco eficaces en la
transferencia de energía a otras moléculas (excepto la fucoxantina), pero su
función principal es la de actuar de pantalla de protección frente a la
fotodestrucción de las clorofilas (protegen a la clorofila de una fotoxidación).
Dentro de los carotenoides distinguimos: Carotenos (α y β) y Xantofilas.
Ficobilinas:
Su estructura es un tetrapirrol similar a las clorofilas. Son pigmentos propios
de algas rojas, pardas y verde azules. Las ficobilinas se asocian formando
gránulos (ficobilisomas), colocados sobre las membranas. La excitación de sus
electrones es responsable de la absorción de luz del espectro visible y su
utilización fotosintética, son muy eficaces para transferir energía. El color
intenso de las ficobilinas puede enmascarar el verde de las clorofilas. Se
distinguen 2 grupos: Ficocianina (azul) y ficoeritrina (rojo).
Antocianinas:
Pigmentos pertenecientes al grupo de los flavonoides que da una coloración roja
o púrpura. Se forma a partir de una molécula de aglicona a la que se le une un
azúcar por un enlace glucosídico. Tiene una función protectora frente a los
rayos UV, pero también la de atraer a insectos polinizadores por las
coloraciones tan vistosas que dan.
La fotosíntesis es un proceso que lo puede hacer
desde un árbol hasta una bacteria. La fotosíntesis puede dividirse en reacciones
luminosas (Fase luminosa: Reacciones que dependen de la energía solar), que
utilizan la energía solar para producir ATP y NADPH liberando O2 en
el proceso y reacciones oscuras (Fase química u oscura: Reacciones que no
dependen de la luz) que utilizan ATP y NADPH producidos en la fase luminosa
para fijar CO2. Previamente a la fase luminosa tiene lugar la
fotólisis del agua (rotura de la molécula de agua).
Para que la fotosíntesis funcione es esencial la
existencia de sistemas moleculares capaces de absorber la luz (energía
luminosa), transmitir la energía absorbida, y convertirla en energía química.
Este sistema esencial para el funcionamiento del aparato fotosintético es
el fotosistema, que es capaz de realizar
los pasos de absorción, transmisión y conversión. En las plantas participan el fotosistema I y el fotosistema II. Un fotosistema está formado
por:
·
Antena colectora: Absorbe los
fotones que llegan y transmite la energía absorbida hasta el centro de
reacción. Está constituida por los pigmentos antena: Clorofila a, clorofila b y
carotenoides.
·
Centro de reacción: Son los pigmentos esenciales (moléculas
especiales de clorofila a) capaces de realizar el acto fotoquímico (reducir
otra molécula cediendo su electrón). En el centro de reacción se canaliza la
energía que llega de la antena colectora y se transforma en energía química de
tipo redox mediante una cadena de transportadores de electrones.
Básicamente se consigue utilizar la energía luminosa
y transformarla en energía química. La luz sería absorbida por los pigmentos
fotosintéticos que captan la energía luminosa y la transfieren a otros
pigmentos que tienen la propiedad de ceder electrones al ser excitados por la
energía absorbida. Se inicia la cadena de transporte de electrones.
Enlaces de interés:
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