La recolección de luz: clorofilas y bacterioclorofilas

Fototrofas son capaces de capturar la energía de la luz gracias a los pigmentos fotosintéticos, como clorofila y bacterioclorofila, que absorben energía de la luz dando inicio a un proceso que eventualmente resulta en la producción de ATP.

Hay dos tipos principales de la fotosíntesis: los que generan el oxígeno (llamados fotosíntesis oxigénica) Y aquellos que no lo hacen (llamado fotosíntesis anoxigénica). En su mayor parte, oxigénica fototrofas tienen clorofila mientras que fototrofas anoxigénicas tienen bacterioclorofila.

La estructura general de estos dos pigmentos es muy similar. Ambos tienen el anillo tetrapirrol distintiva con un Mg²⁺ en el centro y una cola larga fitol 20-carbono que ayuda a anclar a la membrana fotosintética. Las diferencias se producen en las sustituciones de todo el anillo y en la longitud y sustituciones en la cola fitol.

Hay cuatro tipos diferentes de chlorophyll- ayb son los más comunes. También hay siete variantes conocidas de bacterioclorofilas. Estos tipos de clorofila y bacterioclorofila difieren en estructura, y esas diferencias afectan a la longitud de onda específica de luz que cada uno puede absorber, lo que permite que varias especies diferentes de microbios juntos para recoger el espectro completo de la luz, cada uno que absorbe una diversa gama de longitudes de onda.

Aquí está una lista de los tipos conocidos de clorofila y bacterioclorofila:

• La clorofila a absorbe la luz roja (alrededor de 680 nm) y es el principal pigmento en las plantas superiores, muchas algas y las cianobacterias.

• La clorofila b También absorbe la luz roja (660 nm) y se encuentra en todas las plantas superiores, así como un grupo de bacterias llamadas proclorofitas.

• La clorofila c se encuentra en los microbios eucariotas, como las algas marinas y de agua dulce, y absorbe la luz roja (entre 450 y 640).

• La clorofila d se encuentra en un tipo de cianobacteria que vive en zonas que carecen de la luz visible, pero que contiene la radiación infrarroja (700 nm a 730 nm), como acurrucado debajo de corales y algas.

• Bacterioclorofila a y b absorber la radiación infrarroja (en el rango de 800 a 1040 nm) y se encuentran en las bacterias púrpuras.

• Bacteriochlorophyll c, d, ye absorber la luz roja lejana (en el rango de 720 nm a 755 nm) y se encuentran en las bacterias verdes del azufre.

• Bacteriochlorophyll c_s También absorbe la luz roja lejano (720 nm) y se encuentra en las bacterias verdes del azufre.

• Bacteriochlorophyll g absorbe la luz roja de color rojo o el momento (ya sea en 670 nm o 788 nm) y se encuentra en la Heliobacteria.

Otro tipo de pigmento fotosintético encontró originalmente en arqueas marinas pero ahora sabe que es más extendida en el océano es bacteriorrodopsina. Las proteínas de membrana se unen pigmentos de la retina formando una bomba de protones impulsada por la luz. La mayoría de ellos absorben luz verde (entre 500 nm y 650 nm) y aparecen de color púrpura.

Esta relativamente simple pigmento captura la luz y sin pigmentos accesorios para actuar como antena. Todavía se están estudiando los mecanismos exactos de la fijación de carbono bacteriorodopsina impulsada. Desde su reciente descubrimiento, se han encontrado varias otras bacterias y arqueas tener bacteriorhodopsins con diferentes espectros de absorción, lo que les permite vivir a diferentes profundidades de agua donde las longitudes de onda de la luz disponible se filtran a medida que aumenta la profundidad.

El tipo de proteínas de unión de pigmento presenta determinar la máximos de absorción para un organismo. Los máximos de absorción es el rango de longitudes de onda de la luz que proporcionan la mayor cantidad de energía a ese organismo. Hay muchos tipos de estas proteínas de unión de pigmento, y su posición en torno a los pigmentos captadores de luz puede cambiar el espectro de la luz absorbida.

La combinación de pigmentos captadores de luz y las proteínas de unión de pigmento se llama photocomplex y siempre ocurrir dentro de una membrana. La disposición dentro de una membrana es esencial para la creación de la fuerza motriz de protones necesaria para generar ATP.

Los photocomplexes están organizados de manera que hay un centro de reacción central (por lo general de la clorofila o bacterioclorofila) alrededor de los cuales un máximo de 300 pigmentos accesorios están dispuestos a recoger la energía de la luz y pasarlo al centro de reacción.

Cuando los pigmentos que rodean contienen clorofila o bacterioclorofilas adicional, que están apropiadamente llamados antenas, ya que absorben tanta luz como sea posible y embudo al centro de reacción. Los pigmentos en el centro de reacción participan directamente en las reacciones implicadas en la conversión de la energía luminosa en energía química. Esta configuración es especialmente esencial para fototrofas que viven en condiciones de poca luz.

Membranas fotosintéticas, que albergan los photocomplexes, ocurren en todos los fototrofas, pero su estructura puede ser muy diferente en cada organismo. En eucariotas, que tienen compartimentos celulares llamados orgánulos, es común encontrar estructuras llamadas cloroplastos.

Cloroplastos contienen membranas tilacoides dispuestas en pilas llamados grana y participar en la generación de la fuerza motriz de protones durante la fotosíntesis. En los microorganismos que no tienen orgánulos tradicionales, como las bacterias y arqueas, una variedad de membranas fotosintéticas se puede encontrar:

• Las cianobacterias tienen membranas tilacoides, que no están contenidos dentro de un cloroplasto.

• Las bacterias púrpuras utilizan estructuras llamadas laminillas, que son hechas por el plegado hacia el interior de la membrana citoplasmática y cromatóforos, que son estructuras vesiculares elaborados a partir de la membrana.

• La propia membrana citoplasmática es utilizado por el Heliobacteria.

• los clorosoma, una estructura especializada en las bacterias verdes, permite el crecimiento en entornos tales como el fondo de los lagos y en las zonas que tienen las intensidades de luz más bajas. En lugar de los pigmentos de antena que rodean el centro de reacción fotosintética dentro de la membrana, que están dispuestos en matrices densas dentro de la clorosoma, que se encuentra adyacente a la membrana citoplasmática donde se encuentran los centros de reacción.