Pigmentos fotosintéticos

¿Qué es la cromatografía?

La cromatografía es una técnica de laboratorio utilizada por biólogos y bioquímicos. Permite separar una mezcla, lo que se consigue haciéndola pasar por una solución o suspensión en la que los componentes de la mezcla pueden moverse a velocidades diferentes. A menudo se utiliza para separar un producto de cualquier solución que no haya reaccionado.

Existen dos tipos principales de cromatografía: la cromatografía en capa fina (a veces abreviada como TLC) y la cromatografía en columna.

La función de ambos métodos es la misma, pero cada uno utiliza un equipo diferente para separar una mezcla en sus distintos componentes. Lo más probable es que utilices la cromatografía en capa fina durante tus estudios; sin embargo, a nivel universitario o en un laboratorio profesional, harás uso de ambos. Las diferencias entre ambas se ilustran en la Figura 1.

¿Cómo se investiga la fotosíntesis utilizando la cromatografía?

En tu curso de nivel A, se te pedirá que utilices la cromatografía para investigar los pigmentos aislados de las hojas de distintas plantas. Por ejemplo, te pedirán que compares las hojas de plantas tolerantes a la sombra con las de plantas intolerantes a la sombra, o las hojas de distintos colores de una misma planta. Para ello, tendrás que llevar a cabo el experimento que se detalla a continuación.

Equipamiento:

• Muestras de hojas

• Papel de filtro

• Agua destilada

• Mortero

• Regla

• Tubo capilar

• Disolvente cromatográfico

• Acetonas

• Pipeta

• Lápiz

Método:

1. Con el lápiz, traza una línea recta aproximadamente 1 cm por encima de la parte inferior del papel de filtro. Es importante utilizar un lápiz para este paso, no un bolígrafo, ya que la tinta entraría en la solución y estropearía los resultados.

2. Toma una parte de la hoja y colócala en el mortero. Añade 20 gotas de acetona y machaca las hojas con la acetona utilizando el mortero. Esto liberará los pigmentos de la hoja.

3. Con el tubo capilar, extrae el pigmento y déjalo caer sobre el centro de la línea de lápiz del papel de filtro.

4. Suspende el papel de filtro con el pigmento en el disolvente; sin embargo, asegúrate de que el nivel del líquido no sobrepasa la línea del lápiz.

5. Deja el papel hasta que el disolvente haya subido cerca de la parte superior. Asegúrate de que el disolvente no empapa el papel.

6. Retira el papel del disolvente y traza una línea de lápiz que marque por dónde ha subido el disolvente. Deberías observar que el pigmento se ha separado en diferentes compuestos, que deberían situarse todos a diferentes alturas por encima de la primera línea de lápiz.

Fig. 1 - Ejemplo de cromatografía en capa fina

Aunque esto no se parecerá exactamente a tu experimento, se preparará de forma similar.

¿Cómo se calcula un valor Rf?

Una vez que hayas recogido tu papel de filtro con los distintos pigmentos separados, calcularás el valor Rf de cada mancha. Rf significa factor de retención, y esta fórmula se utiliza para ayudar a identificar los pigmentos presentes en tu muestra de cromatografía.

La ecuación para el valor Rf es la siguiente:

$Rf=\frac{dis\tan cetravelledbythecompound}{dis\tan cetravelledbythesolventfront}$

Cuando tengas tu conjunto de valores Rf, podrás compararlos con los valores Rf conocidos (proporcionados por un profesor) para identificar qué pigmentos están presentes en tu hoja. Si necesitas encontrar tu propia base de datos, asegúrate de que sea específica para cromatografía en papel. Utiliza el mismo disolvente que tú, ¡ya que estas variables afectarán a la distancia recorrida por determinados pigmentos!

¿Qué pigmentos fotosintéticos se encuentran en los cloroplastos?

Es probable que encuentres los siguientes pigmentos en una hoja durante la cromatografía:

• Clorofila a y clorofila b: Estos pigmentos son de color verde. La clorofila a, el más abundante de los dos pigmentos, absorbe la luz azul y roja y refleja la luz verde. La clorofila b es el menos abundante de los dos; sin embargo, puede absorber una longitud de onda de energía luminosa más amplia que la clorofila a. La clorofila b absorbe la luz azul y roja y refleja la luz verde, como la clorofila a; sin embargo, la luz verde reflejada es de un tono diferente de verde. A nivel molecular, la clorofila tiene un anillo de porfirina, que ayuda a absorber la energía luminosa con mayor eficacia.

• Carotenoides: Estos pigmentos reflejan ondas de luz naranja, amarilla y roja. En el cloroplasto, los pigmentos carotenoides se agrupan junto a las moléculas de clorofila para transmitir eficazmente los fotones absorbidos.

• Xantofilas: al igual que los carotenoides, las xantofilas pasan la energía luminosa a la clorofila a y actúan como antioxidantes. Las xantofilas reflejan las ondas de luz amarilla.

• Antocianina: pigmento que absorbe la luz azul y verde. Las moléculas de antocianina se almacenan en la vacuola de la célula vegetal.

¿Por qué son importantes los pigmentos fotosintéticos en la fotosíntesis?

Los pigmentos fotosintéticos son cruciales para la fotosíntesis, ya que absorben fotones (ondas de luz) de determinadas longitudes de onda. Como verás en el diagrama siguiente, diferentes pigmentos pueden absorber y reflejar diferentes longitudes de onda de luz, lo que permite a una planta obtener la máxima energía posible de una única fuente de luz.

Tras absorber fotones, los electrones contenidos en los pigmentos se excitan y aumentan su nivel de energía. Lospigmentos accesorios , como los carotenoides, las antocianinas y las xantofilas, pueden transmitir esta energía a los pigmentos primarios, como la clorofila a, que pueden oxidarse y donar un electrón a la cadena de transporte de electrones en la reacción dependiente de la luz.