En los TILACOIDES: la CLOROFILA

La clorofila, conocida como la sangre de las plantas, es la precursora de la sangre humana.

La diferencia está en que la hemoglobina contiene principalmente átomos de Hierro (Fe), facilitador del trasporte de Oxígeno (O2 en el metabolismo aeróbico del hombre.

La clorofila, en cambio, contiene átomos de Magnesio (Mg), responsable de la absorción y trasporte de las ondas electromagnéticas de la luz visible, ocurriendo el fenómeno de la visión y el de la fotosíntesis.

Captación de la Energía Solar

La luz es un fenómeno ondulatorio, y los límites de la visión humana se encuentran en una parte de la radiación electromagnética emitida por el Sol. Esta región del espectro solar va desde la región del Ultravioleta por un lado y del Infrarrojo por el otro.

La luz se comporta como si estuviese compuesta por pequeños paquetes de la energía, llamadas fotones; partículas elementales comparables a los protones o electrones, pero sin carga eléctrica.

Trasporta un conjunto de rayos; uno por cada color del espectro visible; en cada uno, los fotones vibran a una frecuencia, con determinada cantidad de energía en forma de ondas.                                         

La molécula de Clorofila, así como la de los demás pigmentos, se caracteriza por estar formada por uniones dobles alternadas con uniones simples, entre pares de átomos de Carbono (C).

Esta estructura molecular es específica para cada pigmento, y permite solo el ingreso del fotón, cuya energía corresponda a la capacidad de absorción de la molécula.

El traslado del Fotón

Para simplificar, si elegimos una molécula sencilla, que tenga un doble enlace:

En esta figura, para cada átomo de Carbono (C), no se indica el par de electrones apareados ubicados en el nivel energético “1”.

Frente a sus átomos vecinos, cada Carbono (C) actúa buscando aparear sus cuatro (4) últimos electrones, del nivel energético “2”.

Dos de los cuatro forman uniones simples con átomos vecinos, que para el ejemplo se aparean con átomos de Hidrógeno (H).

Los dos electrones restantes de uno de los átomos de carbono se aparean con los dos restantes del otro carbono, generando una  “unión doble”.

La unión doble

Está formada por dos (2) uniones simples de distinta naturaleza:

Unión simple fuerte

En la zona amarilla de la figura se indica un trazo con la letra griega “Sigma”. Es uno de los apareamientos, donde dos electrones, uno de cada átomo de Carbono, giran en sentidos contrarios, bien cercanos y manteniendo la misma distancia entre el orbital que ocupan y el núcleo del átomo al que pertenecen.

La fuerza de atracción corresponde a una energía de 85 kilocalorías, con la que la unión subsiste ante cualquier cambio químico.        

Unión simple débil

Por encima de la Unión simple fuerte, corresponde un trazo con la letra griega “Pi”.

Este es el segundo apareamiento, donde los dos electrones giran en sentidos contrarios, más distanciados y con una fuerza de atracción menor, equivalente a 58 kcal. Una fuerza superior a esta rompería, fácilmente la unión.

En la siguiente figura se aprecia las distancias entre los electrones fuertemente unidos con la de los electrones del enlace débil. 

El par de electrones del enlace “Pi” es móvil, vibrando continuamente por encima y por debajo del plano amarillo, alrededor de la Unión simple fuerte.    

Cuando la molécula de Clorofila está inactiva el par móvil se localiza entre ambos átomos de Carbono (C) y la distribución de la energía de unión se distribuye uniformemente, como lo indica la representación siguiente:

  

El Carbono azul conserva el equilibrio entre sus protones (+ 6p) del núcleo y sus electrones (- 6e):   dos (-2e) en el nivel 1 y cuatro (-4e) en el nivel 2. En la figura solo se representan estos últimos.

De la misma forma el Carbono rojo neutraliza su carga, permaneciendo en su estado elemental.

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Cuando el rayo de luz incide sobre la CIANOBACTERIA, la molécula de clorofila se activa captando un fotón y este excita a uno de los electrones del enlace “Pi”.

Si el electrón pertenece al átomo del Carbono azul, va a ubicarse en un nivel energético superior desplazando al otro electrón hacia dicho átomo.

De esta forma el enlace “Pi” desaparece, pero permanece el enlace fuerte: donde había un enlace doble aparece un enlace simple.

       

El Carbono azul recibe un (1 e-) electrón demás, en comparación con su estado elemental de carga cero: tendría siete (7 e-) electrones en sus órbitas y seis protones (6p+) en el núcleo.

De esta forma el Carbono (C) tendría una carga neta negativa.

De lo contrario, el otro Carbono (C) tendría una carga neta positiva, con cinco (5e‑) electrones en sus orbitas y seis protones  (+ 6p) en el núcleo.

Aquí la energía no estaría distribuida uniformemente, ya que se ubicaría   alternativamente, en uno u el otro de los polos.

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Cuando el electrón excitado vuelve a su estado normal, se produce el efecto de la visión.

La energía, en forma de fotones, a la frecuencia de onda electromagnética de la zona verde, corresponde a radiaciones rechazadas por la clorofila.

La re emisión de estos fotones produce reflejos del tono azul verdoso, típico de las CIANOBACTERIAS.

Por otra parte, la energía lumínica absorbida corresponde a fotones de ondas electromagnéticas de la zona amarilla y azul, y es utilizada por la célula en las reacciones químicas de la fotosíntesis.

Por efecto de inducción, este fenómeno es trasmitido a otras moléculas de clorofila.

La RUBISCO

La reacción química para la conversión de la luz es un fenómeno controlado y catalizado por la enzima RUBISCO.

Como toda Enzima, que acelera una reacción química, no se destruye durante su actividad; se utiliza una y otra vez, siempre que se mantengan los factores, como, por ejemplo, de temperatura y humedad.

La macromolécula RUBISCO además de controlar la fotosíntesis, participa en el metabolismo aeróbico de la respiración celular.

Su variado comportamiento fue objeto de numerosos estudios.

Es una proteína presente en un 50% en las hojas de las plantas, y es la macromolécula de la que depende toda la vida del planeta.

Por Diana Vella

PP. Guillermo Monachesi