FOTOBIOLOGÍA

¿Cuál es la importancia de la luz para los seres vivos?

¿Cuál es la naturaleza de la luz? ¿Cuál es la diferencia entre fluorescencia

y fosforescencia? ¿Cuál es la importancia de los pigmentos

accesorios? ¿Cómo absorben la energía de la luz los

pigmentos fotosintéticos?

Radiación electromagnética

Las ondas electromagnéticas son ondas transversales, en las que el campo eléctrico y el campo magnético son perpendiculares entre sí y a su vez perpendiculares a la dirección de propagación.

http://www.fisicanet.com.ar/fisica/ondas/ap04_ondas_electromagneticas.phphttp://enciclopedia.us.es/index.php/Radiación_electromagnética

Ondas producidas por la oscilación o la aceleración de una carga eléctrica.

Radiación electromagnética J. Maxwell propuso

que el campo electromagnético podía propagarse en forma de ondas, tanto en…

Ec velocidad de propagación constante

http://astronomos.net23.net/radiacionelectromagnetica.html

¿Cómo se originan las ondas electromagnéticas? El origen de las ondas electromagnéticas es la irradiación de energía de las cargas eléctricas al ser aceleradas.

Como en todo movimiento ondulatorio, las ondas electromagnéticas transportan cierta energía y cierta cantidad de movimiento de un punto a otro del espacio

, sin que exista un transporte neto de materia.

http://enciclopedia.us.es/index.php/Radiación_electromagnéticahttp://astronomos.net23.net/radiacionelectromagnetica.html

Radiación electromagnética

Heinrich Hertz, realizó los primeros experimentos.

Construyó un aparato que emitía y detectaba ondas electromagnéticas

http://astronomos.net23.net/radiacionelectromagnetica.html

Parámetros

La longitud de onda es la distancia entre dos máximos consecutivos de la onda.

La frecuencia se define como el número de máximos que pasan por un punto en un tiempo determinado.

La amplitud es la distancia que hay entre el punto de inflexión de la onda y el máximo.

http://www.laeff.inta.es/partner/cursos/br/curso.php?c=1

Espectro electro-magnético

Las ondas electromagnéticas están compuestas por fotones y

¿Qué longitud de onda y qué frecuencia tienen las radiaciones del horno de microondas, del teléfono celular, del control remoto, de radio y de los rayos X?

La energía de la luz

E = hv = hc/l Un quantum es la energía que tiene un fotón;

hv representa un quantum de energía electromagnética.

h = 6.626 x 10-34 Js hc = 1240 eV nm Ejercicio: calcular la energía por fotón de luz

azul a 460 nm y por molE= nhv

Ejercicios

Completar la siguiente Tabla: Comparar la cantidad de energía de la

luz violeta y la luz infrarroja Comparar la energía generada por la

hidrólisis del ATP con la de la la luz verde ¿por qué se emplean las lámparas de

mercurio para esterilizar?

¿Cómo es la interacción entre materia y energía?

Efecto fotoeléctrico

Distribución de energía de Boltzmann Absorción de radiación estados + alta

energía Energía cinética de átomos y moléculas describe la frecuencia con la cual energías

cinéticas específicas están presentes en moléculas en el equilibrio a temperatura T:

La probabilidad de que una molécula tenga la energía cinética E disminuye exponencialmente a medida que E se incrementa.

Si calculamos la T para que las moléculas tengan una energía mayor que el promedio a 25ºC, obtenemos 546 K. ¿Cuántas moléculas poseen la misma energía que la luz azul (460

nm) a 25ºC?

La absorción de luz puede generar estados energéticos que de otro modo no ocurrirían a las temperaturas a las que se encuentran las plantas.

¿Cómo se mide la luz?

1. Fotómetros, miden sólo en la región visible

2. Quantum o medidores de fotones, miden la densidad de flujo de fotones (PPFD) en la región PAR

3. Radiómetros, miden irradiancia o energía radiante de todas las longitudes de onda, unidades de energía por unidad de área.

Radiación solar

Unidad fotosintética

Antenas fotosintéticas

luz absorbida por un pigmento puede ser transferida a otros pigmentos.

El concepto embudo

http://www.uic.edu/classes/bios/bios100/lectures/ps01.htm

Absorción de la luz por las moléculas Electrones

partículas cargadas que se mueven en una órbita alrededor del núcleo.

¿Qué sucede si absorben luz?Estado basal estado excitado

El campo eléctrico de la luz ocasiona que el electrón se mueva.

Si la frecuencia de la radiación electromagnética causa una gran oscillación se dice que el electrón está en RESONANCIA con la onda de luz.

DIPOLO ELÉCTRICO en la molécula

Spin del electrón

El spin neto (S) de un átomo o molécula es una suma vectorial

http://cwx.prenhall.com/bookbind/pubbooks/hillchem3/medialib/media_portfolio/07.html

Multiplicidad del spin

Se define como 2S+1

http://chemwiki.ucdavis.edu/Physical_Chemistry/Spectroscopy/Electronic_Spectroscopy/Electronic_Spectroscopy%3A_Theory

Orbitales moleculares

Algunos núcleos adyacentes comparten electrones electrones π participan en la absorción de luz por las moléculas

π*

Fotoisomerización

http://cpr.molsci.ucla.edu/rsc_preview.asp?a_id=700045&r_id=res6&e=ehttp://chemwiki.ucdavis.edu/Biological_Chemistry/Chemistry_of_Vision/Cis-Trans_Isomerization_______of_Retinal

Absorción de luz por la clorofila

Efecto del ambiente molecular

π

π*

n

AguaSolvente orgánico

Ene

rgía

Desexitación

• Fluorescencia• Transiciones

sin radiación• Transferencia

de excitación• Donación de

electrón

Fluorescencia y fosforescencia

Radiación electromagnética (luz) emitida cuando el electrón pasa del estado singulete excitado al estado singulete basal, se llama fluorescencia.

Si pasa del estado triplete excitado al estado singulete basal, es fosforescencia.

También existe la transición sin emisión de radiación

Clorofila y pigmentos accesorios

Qué es un pigmento?

De qué depende su color?

http://www.emc.maricopa.edu/faculty/farabee/biobk/biobookps.html

Subniveles vibracionales

http://www.chem1.com/acad/webtext/chembond/cb01.html

Bandas de absorción

Estas longitudes de onda representan la transición de un subnivel vibracional del estado basal a un subnivel vibracional del estado excitado.

Las interacciones intermoleculares tienen efectos considerables

Espectros de absorción

absorción a una long de onda particular por ciertas molec.

Coeficiente de absorción

Espectro de absorción de la clorofila a

Chl a en éter Banda Soret, 430

nm 662 nm Bandas menores

(615 nm)

Espectros de absorción y de emisión de fluorescencia de la clorofila a

Carotenoides

Plantas, algas y bacterias fotosintéticas

Terpenoides (5 unidades isopreno )

Los carotenos (acc) absorben en la región azul (425-490 nm) y parte del verde (490-560 nm), presentan un espectro con 3 bandas (400- 540 nm).

Carotenoides

Membranas lamelares de

los cloroplastos Cromoplastos:

Licopeno tomate Alfa y beta caroteno zanahoria Flores

Ca

rote

no

ide

s Carotenosβ-caroteno

α-caroteno

Xantofilas

Luteína

Anteraxantina

Neoxantina

Violaxantina

Zeaxantina

Fucoxantina

• Fotoprotección de la fotooxidación• Estados excitados O2 daño• Interactúan con carotenoides

Carotenoides

Ficobilinas Phyco = alga(griego), pigmentos bili

Ficobilinas

Tetrapirroles, cadena abierta Unidas a proteínas + 300-800

ficobilinas ficobilisomas Bandas de absorción: 500-650 nm

y una peq en UV

Fotoquímica

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/bookshelf/br.fcgi?book=mboc4&part=A2559

Fotoquímica

Referencias

Nobel, P. S. 1999. Physicochemical & environmental plant physiology. Academic Press.