¿Por qué ocurre la fotosíntesis incluso con luz azul cuando los fotocentros se activan con luz roja?

Del experimento de Engelmann

Engelmann usó este dispositivo para iluminar una hebra de Cladophora (no Spirogyra) con luz del espectro visible, exponiendo diferentes secciones a diferentes longitudes de onda (o colores de luz). Agregó la bacteria B. termo que busca oxígeno a esta configuración y anotó dónde se acumularon (Nota: cuatro años después, Hauser concluyó que B. termo había sido mal etiquetada y no era una, sino tres especies de bacterias del género Proteus [2] ). Su agrupación le permitió ver qué regiones tenían la mayor concentración de oxígeno. Concluyó que las regiones más fotosintéticamente activas tendrán las concentraciones más altas de bacterias. Las bacterias se acumularon en las regiones de luz roja y violeta, lo que demuestra que estas longitudes de onda de luz generaron la mayor actividad fotosintética.

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Se puede concluir que las regiones de luz fotosintéticamente activas están presentes en la región azul-violeta y en la región roja .

Lo que no puedo entender es que, si los fotosistemas I y II se activan a longitudes de onda de luz de 680 nm y 700 nm (principalmente en la región roja del espectro), entonces, ¿qué tipo de fotosíntesis está ocurriendo en la región azul debido a que hay evolución de oxígeno? ?

Mi intento:

Las moléculas de la antena (complejo de captación de luz) que absorben principalmente en esta longitud de onda están transfiriendo energía al fotocentro debido a que hay excitación del fotocentro y, por lo tanto, OEC se activa.

Incluso si esto fuera cierto, ¿no debería la luz azul ser tan efectiva como la luz roja para ayudar a generar el rendimiento cuántico?

Respuestas (3)

Si bien es cierto que la actividad más fuerte de Photosystem I y II ocurre con luz de 700 nm y 680 nm, estas no son las únicas longitudes de onda que se pueden usar para la fotosíntesis.

El color verde de las plantas proviene de la clorofila, que es el principal componente que absorbe la luz en los fotosistemas. Si la clorofila tuviera un solo pico de absorción a 680-700 nm, tendría un color azul (-ish) en lugar de uno verde.

Al observar el espectro de absorción de la clorofila (qué longitudes de onda puede absorber y qué tan bien), puede ver que hay un segundo pico alrededor de 400 nm:

Espectro de absorción de clorofila

Esto explica los resultados del experimento de Engelmann y el color verde de la clorofila (con los colores rojo y azul eliminados, solo queda el verde)

Imagen tomada de: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Biology/ligabs.html

pero esto todavía no explica por qué el oxígeno se desarrolla bajo la luz azul. El PSII se activa con la luz roja y el OEC acoplado a esto, divide el agua para reducir el fotocentro... Sin embargo, no puedo entender que aunque la luz azul no excitar directamente el fotocentro PSII, cómo es capaz de provocar la producción de oxígeno. Como puede ver, hay bacterias oxigénicas en la región azul, lo que indica que hay evolución de oxígeno.
No entendiste bien mi respuesta. el pico de absorción de clorofila de 400 nm significa que la luz azul excita directamente la clorofila y, por lo tanto, PSI / PSII. Además, las bacterias causan la producción de oxígeno, no la evolución.
la luz azul excita directamente la clorofila y, por lo tanto, PSI / PSII . ¿Tiene alguna referencia para respaldar esto?

Gracias a @theforestecologist por darme la iniciativa en esta respuesta.

Solo para aclarar, en resumen:

  • Los fotocentros, como suele llamarse PAG 680 y PAG 700 no se puede decir que sean activados directamente por la luz azul violeta porque pueden absorber directamente la luz solo en las longitudes de onda de 680nm y 700nm para PSII y PSI respectivamente.

  • Las moléculas de antena son los únicos pigmentos que absorben directamente en esta baja longitud de onda (también llamada banda de Soret ), lo que hace que estas moléculas sean importantes en la protección contra la fotooxidación.

  • Sin embargo, la clorofila a, como se señaló en la respuesta de @Nicolai, aún muestra absorción en el rango de 400 nm. Esto podría explicarse por la transferencia de energía de las moléculas antena (carotenoides) al fotocentro. Todo el mecanismo se ha resumido en este documento.

Por lo tanto, puede explicar la evolución del oxígeno en presencia de luz azul.

A la última parte de mi pregunta sobre la efectividad de la luz roja sobre la luz azul se puede decir que:

  • De la luz azul total que incide sobre las moléculas de la antena, solo una parte de su energía se transfiere al fotocentro. Mientras que en el caso del incidente total de luz roja, casi toda es absorbida por el fotocentro para ser utilizado en la reacción de la luz.

Para obtener más información, consulte la respuesta del ecólogo forestal sobre la fotosíntesis.

La respuesta que buscas está seguramente aquí:

https://en.wikipedia.org/wiki/Cryptochrome

Gracias por el enlace. Pero, ¿cómo se acoplan los pigmentos criptocromos al OEC? El enlace básicamente dice sobre la fotosensibilidad, pero no puedo entender por qué hay evolución de oxígeno en presencia de luz azul.
¿Por qué ocurre la fotosíntesis incluso con luz azul cuando los fotocentros se activan con luz roja?
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