fotobiología
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FOTOBIOLOGÍA
¿Cuál es la importancia de la luz para los seres vivos?
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¿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?
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Radiación electromagnética
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.phphttp://enciclopedia.us.es/index.php/Radiación_electromagnética
Ondas producidas por la oscilación o la aceleración de una carga eléctrica.
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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
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¿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_electromagnéticahttp://astronomos.net23.net/radiacionelectromagnetica.html
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Radiación electromagnética
Heinrich Hertz, realizó los primeros experimentos.
Construyó un aparato que emitía y detectaba ondas electromagnéticas
http://astronomos.net23.net/radiacionelectromagnetica.html
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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
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Espectro electro-magnético
Las ondas electromagnéticas están compuestas por fotones y
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¿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?
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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 molE= nhv
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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?
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¿Cómo es la interacción entre materia y energía?
Efecto fotoeléctrico
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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.
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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.
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¿Cómo se mide la luz?
1. Fotómetros, miden sólo en la región visible
2. Quantum o medidores de fotones, miden la densidad de flujo de fotones (PPFD) en la región PAR
3. Radiómetros, miden irradiancia o energía radiante de todas las longitudes de onda, unidades de energía por unidad de área.
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Radiación solar
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Unidad fotosintética
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Antenas fotosintéticas
luz absorbida por un pigmento puede ser transferida a otros pigmentos.
El concepto embudo
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http://www.uic.edu/classes/bios/bios100/lectures/ps01.htm
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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
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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
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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
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Multiplicidad del spin
Se define como 2S+1
http://chemwiki.ucdavis.edu/Physical_Chemistry/Spectroscopy/Electronic_Spectroscopy/Electronic_Spectroscopy%3A_Theory
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Orbitales moleculares
Algunos núcleos adyacentes comparten electrones electrones π participan en la absorción de luz por las moléculas
π*
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Fotoisomerización
http://cpr.molsci.ucla.edu/rsc_preview.asp?a_id=700045&r_id=res6&e=ehttp://chemwiki.ucdavis.edu/Biological_Chemistry/Chemistry_of_Vision/Cis-Trans_Isomerization_______of_Retinal
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Absorción de luz por la clorofila
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Efecto del ambiente molecular
π
π*
n
AguaSolvente orgánico
Ene
rgía
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Desexitación
• Fluorescencia• Transiciones
sin radiación• Transferencia
de excitación• Donación de
electrón
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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
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Clorofila y pigmentos accesorios
Qué es un pigmento?
De qué depende su color?
http://www.emc.maricopa.edu/faculty/farabee/biobk/biobookps.html
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Subniveles vibracionales
http://www.chem1.com/acad/webtext/chembond/cb01.html
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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
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Espectros de absorción
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absorción a una long de onda particular por ciertas molec.
Coeficiente de absorción
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Espectro de absorción de la clorofila a
Chl a en éter Banda Soret, 430
nm 662 nm Bandas menores
(615 nm)
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Espectros de absorción y de emisión de fluorescencia de la clorofila a
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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).
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Carotenoides
Membranas lamelares de
los cloroplastos Cromoplastos:
Licopeno tomate Alfa y beta caroteno zanahoria Flores
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Ca
rote
no
ide
s Carotenosβ-caroteno
α-caroteno
Xantofilas
Luteína
Anteraxantina
Neoxantina
Violaxantina
Zeaxantina
Fucoxantina
• Fotoprotección de la fotooxidación• Estados excitados O2 daño• Interactúan con carotenoides
Carotenoides
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Ficobilinas Phyco = alga(griego), pigmentos bili
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Ficobilinas
Tetrapirroles, cadena abierta Unidas a proteínas + 300-800
ficobilinas ficobilisomas Bandas de absorción: 500-650 nm
y una peq en UV
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Fotoquímica
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/bookshelf/br.fcgi?book=mboc4&part=A2559
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Fotoquímica
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Referencias
Nobel, P. S. 1999. Physicochemical & environmental plant physiology. Academic Press.