Fotobioloxía

Fotobioloxía é o estudo científico das interaccións beneficiosas e nocivas da luz (tecnicamente, radiación non-ionizante) en organismos viventes. O campo inclúe o estudo de fotofísica ou fotobiofísica, fotoquímica ou fotobioquímica, fotosíntese, fotomorfoxénese, procesamento visual, ritmos circadianos, fotomovemento, bioluminescencia, e efectos de radiación ultravioleta.
A división entre radiación ionizante e radiación non ionizante normalmente considérase unha enerxía de fotón superior a 10 eV, que corresponde aproximadamente á primeira enerxía de ionización do osíxeno e á enerxía de ionización do hidróxeno, a uns 14 eV.
Cando os fotóns entran en contacto con moléculas, estas poden absorber a enerxía dos fotóns e excitarse. Despois poden reaccionar con moléculas ao seu redor e estimular cambios "fotoquímicos " e "fotofísicos" das estruturas moleculares. Fotofísica
A fotofísica é a área da fotobioloxía que se centra nas interaccións físicas da luz e da materia. Cando as moléculas absorben fotóns que coinciden cos seus requirimentos enerxéticos, promoven un electrón de valencia dun estado fundamental a un estado excitado e fanse moito máis reactivos. Este é un proceso extremadamente rápido, pero moi importante para diferentes procesos. Fotoquímica
A área da fotobioloxía coñecida como fótoquímica estuda a reactividade dunha molécula cando absorbe a enerxía que procede da luz. Tamén estuda o que ocorre con esta enerxía, podería desprenderse como calor ou fluorescencia polo que a molécula volve ao estado fundamental.
Hai tres leis básicas da fotoquímica: Primeira Lei da Fotoquímica: explica que para que poida ocorrer a fotoquímica hai que absorber a luz.
Segunda Lei da Fotoquímica: explica que só se activará unha molécula por cada fotón que se absorba.
Lei de Bunsen-Roscoe da Reciprocidade: explica que a enerxía nos produtos finais dunha reacción fotoquímica será directamente proporcional á enerxía total que foi absorbida inicialmente polo sistema. Fotobioloxía vexetal
O crecemento e desenvolvemento das plantas depende moito da luz. A fotosíntese é un dos procesos bioquímicos máis importantes para a vida na terra e é posible só debido á capacidade das plantas para usar a enerxía dos fotóns e convertela en moléculas como NADPH e ATP, para despois fixar o dióxido de carbono e convertelo en azucres. As plantas poden usalas para o seu crecemento e desenvolvemento. Pero a fotosíntese non é o único proceso vexetal impulsado pola luz, outros procesos como a fotomorfoloxía e o fotoperíodo das plantas son extremadamente importantes para a regulación do crecemento vexetativo e reprodutivo, así como para a produción de metabolitos secundarios de plantas.
Fotosíntese
A fotosíntese defínese como unha serie de reaccións bioquímicas que realizan as células fototróficas para transformar a enerxía da luz en enerxía química e almacenala en enlaces carbono-carbono dos hidratos de carbono. Como é ben coñecido, este proceso ocorre dentro do cloroplasto das células vexetais fotosintéticas onde se poden atopar pigmentos absorbentes de luz incrustados nas membranas das estruturas chamadas tilacoides. Hai 2 pigmentos principais presentes nos fotosistemas das plantas superiores: clorofila (a ou b) e carotenos. Estes pigmentos están organizados para maximizar a recepción e transferencia de luz, e absorben lonxitudes de onda específicas para ampliar a cantidade de luz que se pode capturar e usar para as reaccións foto-redox.
Radiación fotosintéticamente activa (Photosynthetically Active Radiation, PAR)
Debido á cantidade limitada de pigmentos nas células fotosintéticas das plantas, hai un rango limitado de lonxitudes de onda que as plantas poden usar para realizar a fotosíntese. Este rango chámase "Radiación Fotosintéticamente Activa" (PAR, polas siglas en inglés)". Este rango é interesantemente case o mesmo que o espectro visible humano e esténdese en lonxitudes de onda de aproximadamente 400-700 nm. A PAR mídese en μmol s-1 m-2 e mide a velocidade e a intensidade da luz radiante en termos de micro-moles por unidade de superficie e tempo que as plantas poden empregar para a fotosíntese.
Fotomorfoxénese
Este proceso refírese ao desenvolvemento da morfoloxía dos seres vivos en interacción coa luz; en particular o desenvolvemento da morfoloxía das plantas mediada pola luz é controlada por 5 fotorreceptores distintos: UVR8, Criptocromo, Fototropina, Fitocromo r e Fitocromo fr. A luz pode controlar procesos morfoxénicos como o tamaño das follas e o alongamento do brote.
Diferentes lonxitudes de onda de luz producen diferentes cambios nas plantas. A luz infravermella, por exemplo, regula o crecemento do tallo e o enderezamento dos brotes de plántulas que saen do chan. Algúns estudos tamén afirman que a luz vermella e infravermella aumenta a masa de enraizamento dos tomates, así como a porcentaxe de enraizamento das vides. Por outra banda, a luz azul e UV regulan a xerminación e o alongamento da planta, así como outros procesos fisiolóxicos como o control estomático e as respostas ao estrés ambiental. Finalmente, críase que a luz verde non estaba bio-dispoñíbel para as plantas debido á falta de pigmentos que absorberan esta luz. Non obstante, no 2004 comprobouse que a luz verde pode influír na actividade estomática, o alongamento do talo das plantas novas e a expansión das follas.
Metabolitos vexetais secundarios
Estes compostos son produtos químicos que as plantas producen como parte dos seus procesos bioquímicos e axúdanlles a realizar certas funcións, así como a protexérense de diferentes factores ambientais. Neste caso, algúns metabolitos como as antocianinas, flavonoides e carotenos poden acumularse nos tecidos vexetais para protexelos da radiación UV e dunha intensidade de luz moi alta. Fotobiólogos
Thomas Patrick Coohill, expresidente da American Society for Photobiology
Harold F. Blum, que explorou o cancro de pel inducido pola luz solar