Características de la luz, Importancia de la luz para los seres vivos, fotoquímica de la fotosíntesis.

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

2.  ¿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?

3. Radiación electromagnética
Ondas
producidas por
la oscilación o
la aceleración
de una carga
eléctrica.
 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.php
http://enciclopedia.us.es/index.php/Radiación_electromagnética

4. 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

5. ¿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_electromagnética
http://astronomos.net23.net/radiacionelectromagnetica.html

6. Radiación electromagnética
 Heinrich
Hertz, realizó los
primeros
experimentos.
 Construyó un
aparato que emitía y
detectaba ondas
electromagnéticas
http://astronomos.net23.net/radiacionelectromagnetica.html

7. 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

8. Espectro
electromagnético
 Las ondas
electromagnéticas
están compuestas
por fotones y

9.  ¿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?

10. 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 mol
E= nhv

11. 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?

12. ¿Cómo es la interacción
entre materia y energía?
 Efecto fotoeléctrico

13. 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.

14. 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.

15. ¿Cómo se mide la luz?
1.
2.
3.
Fotómetros, miden sólo
en la región visible
Quantum o medidores de
fotones, miden la
densidad de flujo de
fotones (PPFD) en la
región PAR
Radiómetros, miden
irradiancia o energía
radiante de todas las
longitudes de
onda, unidades de
energía por unidad de
área.

16. Radiación solar

17. Unidad fotosintética

18. Antenas fotosintéticas
 luz absorbida por un pigmento puede ser
transferida a otros pigmentos.
 El concepto embudo

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

20. 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

21.  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

22. 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

23. Multiplicidad del spin
 Se define como 2S+1
http://chemwiki.ucdavis.edu/Physical_Chemistry/Spectroscopy/Electronic_Spectros
copy/Electronic_Spectroscopy%3A_Theory

24. Orbitales moleculares
 Algunos núcleos adyacentes comparten
electrones
 electrones π participan en la absorción de luz por
las moléculas
π*

25. Fotoisomerización
http://cpr.molsci.ucla.edu/rsc_preview.asp?a_id=700045&r_id=res6&e=e

26. Absorción de luz por la
clorofila

27. Efecto del ambiente molecular
Energía
π*
n
π
Solvente orgánico
Agua

29. Desexitación
• Fluorescencia
• Transiciones sin
radiación
• Transferencia
de excitación
• Donación de
electrón

30. 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

31. Clorofila y pigmentos
accesorios
Qué es un pigmento?
De qué depende su color?
http://www.emc.maricopa.edu/faculty/farabee/biobk/biobookps.html

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

33. 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

34. Espectros de absorción

35. Coeficiente de absorción
 absorción a una long de onda particular por
ciertas molec.

36. Espectro de absorción de
la clorofila a
 Chl a en éter
 Banda Soret, 430
nm
 662 nm
 Bandas menores
(615 nm)

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

38. 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).

39. Carotenoides
 Membranas lamelares de
los cloroplastos
 Cromoplastos:
 Licopeno  tomate
 Alfa y beta caroteno  zanahoria
 Flores

40. Carotenoides
Carotenoides
β-caroteno
• Fotoprotección de la fotooxidación
• Estados excitados O2  daño
• Interactúan con carotenoides
Carotenos
α-caroteno
Luteína
Anteraxantina
Neoxantina
Xantofilas
Violaxantina
Zeaxantina
Fucoxantina

41. Ficobilinas
 Phyco = alga(griego), pigmentos bili

42. Ficobilinas
 Tetrapirroles, cadena abierta
 Unidas a proteínas + 300-800
ficobilinas  ficobilisomas
 Bandas de absorción: 500-650 nm
y una peq en UV

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

44. Fotoquímica

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