Luz y color en la fotosíntesis
¿Por qué los árboles son verdes? Es posible que haya escuchado que los árboles son verdes porque sus pigmentos verdes los ayudan a atrapar la energía de la luz para la fotosíntesis. Pero, ¿por qué los pigmentos son importantes para la fotosíntesis? ¿Y los árboles no podrían tener otro color de pigmento para hacer lo mismo?
Cuando un pigmento absorbe energía, puede suceder una de estas tres cosas:
- emite la energía en forma de calor
- lo cambia a una longitud de onda más larga (es decir, es fluorescente), o
- provoca una reacción química (como la fotosíntesis).
Las plantas utilizan sus pigmentos verdes para absorber la energía luminosa. Cuando un fotón de luz golpea una molécula de clorofila, excita un electrón; es decir, pone al electrón en un estado de mayor energía. Este electrón excitado desencadena una cadena de eventos llamada fotosíntesis , que eventualmente convierte la energía en ese electrón en energía almacenada en forma de azúcar.
Las plantas son verdes porque reflejan la mayor cantidad de luz verde. Las plantas son más eficientes para absorber la luz roja y azul. Un espectro de absorción muestra toda la luz que normalmente absorbe una hoja. Mientras tanto, un espectro de acción muestra toda la luz que se utiliza realmente para la fotosíntesis.
Pigmentos vegetales
Hay tres tipos principales de pigmentos que son responsables del color de las plantas:
- clorofilas : participan directamente en la fotosíntesis
- carotenoides : participan indirectamente en la fotosíntesis
- antocianinas : no participan en la fotosíntesis
La clorofila es el más conocido de los pigmentos vegetales y es lo que hace que las plantas sean verdes. Hay dos tipos de clorofila, clorofila ay clorofila b. La clorofila a es de color verde hierba y absorbe mejor la luz en las longitudes de onda azul violeta y naranja rojizo. La clorofila b es de color amarillo verdoso y absorbe longitudes de onda azul verdoso y naranja. La clorofila forma parte del espectro de absorción y acción.
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Los carotenoides son pigmentos vegetales que hacen que las plantas sean de color naranja o amarillo. Llevan el nombre de las zanahorias, pero también se pueden ver en las batatas y las flores amarillas. Los carotenoides incluyen el licopeno, que enrojece los tomates; betacaroteno, que hace que las zanahorias sean anaranjadas; y luteína, que es particularmente abundante en vegetales de hojas verde oscuro.
Cuando ve hojas amarillas en los árboles en el otoño, está viendo carotenoides. Los carotenoides se denominan pigmentos accesorios, lo que significa que, aunque las plantas no pueden realizar la fotosíntesis con carotenoides, los carotenoides pueden transmitir la energía luminosa que reciben a la clorofila. Esto permite que las plantas amplíen el rango de longitudes de onda que pueden usar para la fotosíntesis. También se cree que los carotenoides ayudan a la fotosíntesis al proteger la clorofila del daño solar. Entonces, aunque contribuyen indirectamente a la fotosíntesis, no forman parte del espectro de acción.
Las antocianinas reflejan el rojo o el azul y a menudo se ven en las flores. Uno de los principales propósitos de las antocianinas es atraer polinizadores. También pueden ayudar a las plantas a permanecer «invisibles» para los herbívoros que no pueden ver la luz roja. Las antocianinas no participan directamente en la fotosíntesis; sin embargo, como los carotenoides, también se cree que ayudan a proteger a las plantas del daño solar. Por tanto, las antocianinas contribuyen al espectro de absorción de una planta, pero no a su espectro de acción.
¿Por qué los árboles no son negros?
Entonces, si los pigmentos ayudan a las plantas a atrapar la luz, ¿no tendría sentido que las plantas fueran negras? Entonces podrían absorber toda la energía luminosa disponible en lugar de reflejar la luz verde.
El espectro de luz visible parece ser mejor para la fotosíntesis. Las ondas como la ultravioleta pueden ser demasiado fuertes y destruir la molécula de clorofila, mientras que las ondas como la infrarroja pueden ser demasiado débiles y no ser capaces de excitar el electrón lo suficiente.
Los científicos creen que las bacterias que contienen rodopsina, un pigmento púrpura, evolucionaron antes que las bacterias que contienen clorofila. Las bacterias que contienen clorofila evolucionaron para ser verdes para poder absorber la luz que las bacterias que contienen rodopsina no podían usar.
Cuando las plantas colonizaron la tierra por primera vez, la luz no era un factor limitante. En otras palabras, había suficiente luz que, si algo mataba una planta, no era falta de luz. Así que no hubo presión de selección que hiciera que las plantas fueran de cualquier color excepto el verde.
Por lo tanto, los organismos que contienen clorofila comenzaron en verde porque tenían que usar la luz de ‘desperdicio’ que los organismos que contienen rodopsina no podían usar. Pero permanecieron verdes porque después de eso, simplemente no importó.
Resumen de la lección
Cuando un pigmento absorbe energía luminosa, puede disipar esa energía en forma de calor, puede emitir fluorescencia o puede usar esa energía para una reacción química. Una de esas reacciones químicas es la fotosíntesis , que convierte la energía de un electrón excitado en energía almacenada en forma de azúcar.
Un espectro de absorción muestra todos los colores de luz absorbidos por una planta. Un espectro de acción muestra todos los colores de luz que se utilizan en la fotosíntesis.
- Las clorofilas son los pigmentos verdes que absorben el rojo y el azul y participan directamente en la fotosíntesis.
- Los carotenoides son pigmentos anaranjados y amarillos que pueden transmitir electrones excitados para su uso en la fotosíntesis.
- Las antocianinas son pigmentos rojos o azules que no participan en la fotosíntesis, pero desempeñan otras funciones que son importantes para la planta.
No hay ninguna razón biológica conocida por la que las plantas no puedan utilizar la luz solar de manera más eficiente al desarrollar otros colores de pigmentos fotosintetizadores. Sin embargo, su historia evolutiva los ha llevado a ser verdes.
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