Complexo captador de luz
Un complexo captador de luz ou complexo antena consta de varios cromóforos[1] que son complexas subunidades proteicas que poden ser parte dun complexo moi longo dun fotosistema, a unidade funcional da fotosíntese. Utilízanos as plantas, algas e bacterias fotosintéticas para captar unha maior cantidade da luz que incide na planta que a que sería captada polo centro de reacción fotosintético en solitario. A luz que capturan os cromóforos é capaz de excitar moléculas desde o seu estado fundamental a un estado de maior enerxía, chamado estado excitado.[1] Este estado excitado dura pouco tempo.[1]
Os complexos captadores de luz encóntranse nunha ampla variedade de especies fotosintéticas, sen homoloxía entre os principais grupos.[2] Os complexos constan de proteínas e pigmentos fotosintéticos e rodean un centro de reacción fotosintético para enfocar a enerxía, obtida dos fotóns absorbidos polo pigmento, cara ao centro de reacción usando a transferencia de enerxía de resonancia de Förster.
Función
editarA fotosíntese é un proceso onde se absorbe ou capta a luz por complexos de proteínas pigmentos que poden converter a luz do sol en enerxía.[1] A absorción dun fotón de luz por unha molécula ten lugar cando os complexos de proteína-pigmento captan a luz solar orixinando a excitación electrónica que pasa ao centro de reacción, onde ten lugar o proceso de separación de carga[1] cando a enerxía do fotón capturado conincide cunha transición electrónica. O destino desa excitación pode ser a volta ao estado fundamental ou outro estado electrónico da mesma molécula. Cando a molécula excitada ten unha molécula veciña moi próxima, a enerxía de excitación pode transferirse tamén, por medio de interaccións electromagnéticas, dunha molécula a outra. Este proceso chámase transferencia de enerxía de resonancia e a velocidade depende fortemente da distancia entre as moléculas doantes de enerxía e as aceptoras. Antes de que un fotón excitado poida transicionar de novo ao estado fundamental, a enerxía debe ser captada. Esta excitación transfirese entre cromóforos, desde onde se cede ao centro de reacción.[1] Os complexos captadores de luz teñen os seus pigmentos especificamente situados para optimizar esta velocidade.
Nas bacterias púrpuras
editar- Artigo principal: Complexo antena das bacterias púrpuras.
As bacterias púrpuras son un tipo de organismo fotosintético cun compleo captador de luz que consta de dos compleos proteína-pigmento denominados LH1 e LH2.[3] Dentro da membrana fotosintética estes dous complexos difiren no modo en que están arranxados.[3] Os complexos LH1 rodean o centro de reacción, mentres que os compleos LH2 están dispostos arredor dos complexos LH1 e do centro de reacción en posición periférica.[3] As bacterias púrpuras usan bacterioclorofilas e carotenoides para recoller a enerxía da luz. Estas proteínas están dispostas en ringleira creando un cilindro que abrangue todo o grosor da membrana.[4][5]
Nas bacterias verdes
editar- Artigo principal: Clorosoma.
As bacterias verdes do xofre e algunhas Chloroflexia usan complexos elipsoidais chamados clorosomas para capturar a luz e posúen unha bacterioclorofila verde.[6] O clorosoma contén agregados con forma de bastón de bacterioclorofila c (BChl c) con proteínas incrustadas en lípidos que as rodean.[6] Os clorosomas encóntranse fóra da membrana que cobre o cenro de reacción.[6]
Nas cianobacterias e plantas
editar- Artigo principal: Complexos captadores de luz das plantas verdes.
As clorofilas e carotenoides son importantes nos complexos captadores de luz presentes nas plantas. A clorofila b é case idéntica á clorofila a, excepto por un grupo formilo en lugar dun grupo metilo. Esta pequena diferenza fai que a clorofila b absorba a luz cunha lonxitude de onda entre 400 e 500 nm máis eficientemente. Os carotenoides son moléculas orgánicas lineares longas nas que alternan os enlaces simples e dobres en toda a súa lonxitude. Tales moléculas chámanse polienos. Dous exemplos de carotenoides son o licopeno e o β-caroteno. Estas moléculas tamén absorben luz máis eficientemente no rango dos 400–500 nm. Debido á súa rexión de absorción, os carotenoides teñen cores vermellas e amarelas e proporcionan a maioría desas cores presentes nos froitos e moitas flores.
As moléculas de carotenoides tamén realizan unha función protectora, xa que suprimen os danos das reaccións fotoquímicas, en particular as que inclúen o oxíxeno, que pode causar a exposición á luz. As plantas que carecen de carotenoides morren rapidamente ao expoñerse ao oxíxeno e á luz.
Ficobilisoma
editar- Artigo principal: Ficobilisoma.
O complexo captador de luz con forma de antena das cianobacterias, glaucocistófitas e algas vermellas coñécese como ficobilisoma, o cal está composto de pigmentos tetrapirrólicos lineares. Os complexos proteína-pigmento denomindos R-ficoeritrina teñen forma de bastón e constitúen os bastóns e a parte central do ficobilisoma.[6] Ás algas que viven a un metro ou máis de profundidade no mar chégalles pouca luz, xa que a luz é absorbida pola auga. Os pigmentos, como as ficocianobilinas e as ficoeritrobilinas, son os cromóforos que se unen por medio dun enlace covalente tioéter ás súas apoproteínas en residuos de cisteína. A apoproteína co seu cromóforo denomínase ficocianina, ficoeritrina e aloficocianina, respectivamente. A miúdo aparecen formando hexámeros de subunidades α e β (α3β3)2. Aumentan a cantidade e ventá espectral da absorción de luz e enchen o "baleiro verde" (na absorción de luz), que ocorre nas plantas superiores.[7]
O arranxo xeométrico dun ficobilisoma é moi elegante e ten como resultado unha eficiencia do 95% de transferencia de enerxía. Hai un núcleo central de aloficocianina, que se sitúa sobre un centro de reacción fotosintético. Hai subunidades de ficocianina e ficoeritrina que radian deste centro como finos tubos. Isto incrementa a área superficial da sección que absoorbe os electróns e axuda a enfocar e concentrar a enerxía da luz no centro de reacción nunha clorofila. A enerxía transfírese de electróns excitados absorbidos por pigmentos nas subunidades de ficoeritrina na periferia destas antenas e chega ao centro de reacción en menos de 100 ps.[8]
Notas
editar- ↑ 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 Fassioli, Francesca; Dinshaw, Rayomond; Arpin, Paul C.; Scholes, Gregory D. (2014-03-06). "Photosynthetic light harvesting: excitons and coherence". Journal of the Royal Society Interface 11 (92): 20130901. PMC 3899860. PMID 24352671. doi:10.1098/rsif.2013.0901.
- ↑ Kühlbrandt, Werner (xuño de 1995). "Structure and function of bacterial light-harvesting complexes". Structure 3 (6): 521–525. doi:10.1016/S0969-2126(01)00184-8.
- ↑ 3,0 3,1 3,2 Ramos, Felipe Cardoso; Nottoli, Michele; Cupellini, Lorenzo; Mennucci, Benedetta (2019-10-30). "The molecular mechanisms of light adaption in light-harvesting complexes of purple bacteria revealed by a multiscale modeling". Chemical Science (en inglés) 10 (42): 9650–9662. ISSN 2041-6539. PMC 6988754. PMID 32055335. doi:10.1039/C9SC02886B.
- ↑ Wagner-Huber R, Brunisholz RA, Bissig I, Frank G, Suter F, Zuber H (1992). "The primary structure of the antenna polypeptides of Ectothiorhodospira halochloris and Ectothiorhodospira halophila. Four core-type antenna polypeptides in E. halochloris and E. halophila". Eur. J. Biochem. 205 (3): 917–925. PMID 1577009. doi:10.1111/j.1432-1033.1992.tb16858.x.
- ↑ Brunisholz RA, Zuber H (1992). "Structure, function and organization of antenna polypeptides and antenna complexes from the three families of Rhodospirillaneae". J. Photochem. Photobiol. B 15 (1): 113–140. PMID 1460542. doi:10.1016/1011-1344(92)87010-7.
- ↑ 6,0 6,1 6,2 6,3 Hu, Xiche; Damjanović, Ana; Ritz, Thorsten; Schulten, Klaus (1998-05-26). "Architecture and mechanism of the light-harvesting apparatus of purple bacteria". Proceedings of the National Academy of Sciences (en inglés) 95 (11): 5935–5941. Bibcode:1998PNAS...95.5935H. ISSN 0027-8424. PMC 34498. PMID 9600895. doi:10.1073/pnas.95.11.5935.
- ↑ Singh, NK; Sonani, RR; Rastogi, RP; Madamwar, D (2015). "The phycobilisomes: an early requisite for efficient photosynthesis in cyanobacteria.". EXCLI Journal 14: 268–89. PMC 4553884. PMID 26417362. doi:10.17179/excli2014-723.
- ↑ Light Harvesting by Phycobilisomes Annual Review of Biophysics and Biophysical Chemistry Vol. 14: 47-77 (Data de publicación do volume: xuño de 1985)
Véxase tamén
editarOutros artigos
editarBibliografía
editar- Caffarri (2009)Functional architecture of higher plantphotosystem II supercomplexes. The EMBO Journal 28: 3052–3063
- Govindjee & Shevela (2011) Adventures with cyanobacteria: a personal perspective. Frontiers in Plant Science.
- Liu et al. (2004) Crystal structure of spinach major light-harvesting complex at 2.72A° resolution. Nature 428: 287–292.
- Lokstein (1994)The role of light-harvesting complex II energy dissipation: an in-vivo fluorescence in excess excitation study on the origin of high-energy quenching. Journal of Photochemistry and Photobiology 26: 175-184
- MacColl (1998) Cyanobacterial Phycobilisomes. Journal of Structural Biology 124(2-3): 311-34.
Ligazóns exterans
editar- Light-harvesting protein complexes Medical Subject Headings (MeSH) na Biblioteca Nacional de Medicina dos EUA.
- Fotosíntese e todas as subcategorías