¿Por qué las hojas son verdes?
¿Sabes por qué las plantas son verdes? ¿Por qué las hojas de los árboles son verdes? Las plantas están tan vivas como los animales. Todos los organismos vivos necesitan una fuente de energía para llevar a cabo reacciones bioquímicas y una fuente de carbono para construir sus cuerpos. Los animales (y los humanos), los hongos y la mayoría de las bacterias obtienen energía y carbono de compuestos orgánicos (es decir, al consumir plantas u otros animales).
Estos compuestos orgánicos son producidos únicamente por cianobacterias y plantas en el proceso de fotosíntesis. El término fotosíntesis significa literalmente “síntesis usando luz”: la energía de la luz impulsa la producción de oxígeno y la síntesis de glucosa a partir de dióxido de carbono y agua. La energía y el carbono almacenados en la glucosa pueden ser utilizados por otros organismos en las cadenas tróficas. Es por eso que la vida en la Tierra depende en última instancia de las plantas.
La luz del sol es como una lluvia de fotones de diferentes longitudes de onda. Nuestros ojos solo son sensibles a un pequeño rango de longitudes de onda; el llamado espectro visible. La luz de diferentes longitudes de onda se nos aparece como de diferentes colores. Como luz blanca, en realidad somos una mezcla de luz con diferentes longitudes de onda que van desde unos 400 nm (violeta) hasta unos 700 nm (rojo). La luz de longitud de onda corta tiene un alto contenido de energía; La luz de longitud de onda larga tiene un bajo contenido de energía.
La onda de luz puede ser reflejada, absorbida o transmitida por el objeto. Nuestra percepción del color depende de la longitud de onda de la luz reflejada. Por lo tanto, las plantas son verdes porque reflejan la luz verde (550 nm) y absorben energía de longitudes de onda violeta-azul (380-480 nm) y naranja rojiza (600-680 nm) en los extremos opuestos del espectro de luz visible.
Los pigmentos que reflejan la luz verde y colorean las plantas de verde se llaman clorofila. Las clorofilas se encuentran en los cloroplastos, que son orgánulos especializados de las células vegetales.
Las clorofilas son moléculas de pigmento clave que impulsan la fotosíntesis. Evolucionaron en la elección de pigmentos para absorber la luz visible y en la parte de mayor flujo del espectro solar. Si bien se comprende bastante bien cómo los pigmentos absorben la luz y cómo las células la dispersan, no hay certeza de por qué los pigmentos fotosintéticos absorben en estas longitudes de onda particulares.
La clorofila a es el principal pigmento fotosintético. Los pigmentos accesorios como la clorofila b y los carotenoides amplían el espectro utilizado para la fotosíntesis. La energía luminosa del sol se captura en regiones especiales de las membranas internas de los cloroplastos, llamadas fotosistemas I y II, y luego se convierte en energía química. Los fotosistemas son algo así como antenas: recogen la energía solar y la transmiten a un “receptor” central (centro de reacción) donde la energía se concentra y convierte.
La luz absorbida por los carotenoides o la clorofila b en la antena se transfiere rápidamente a la clorofila a en la antena y el centro de reacción. La matriz de pigmentos dentro de la antena, que dirige la energía absorbida hacia el centro de reacción, tiene máximos de absorción desplazados hacia longitudes de onda rojas cada vez más largas.
Este cambio máximo de absorción significa que los pigmentos de baja energía (que absorben principalmente luz roja y tienen menor energía en estado excitado) están más cerca del centro de reacción que los pigmentos de alta energía (que absorben principalmente luz azul y tienen mayor energía en estado excitado).
Este gradiente de energía asegura que la transferencia de excitación hacia el centro de reacción sea energéticamente favorable. Por lo tanto, es energéticamente más favorable para el centro de reacción absorber a longitudes de onda más largas: alcanza un máximo de absorbancia a 680 nm y 700 nm.
Por lo tanto, una absorbancia máxima “roja” de clorofila (la absorción de las longitudes de onda rojas de energía más largas y también las más bajas) permite que funcione la cascada de energía. Y la absorción máxima “azul” conduce a una mayor absorción de fotones y, en consecuencia, a una mayor conversión de energía, como varios pigmentos accesorios.