Cromóforo
Todos los fenómenos fotobiológicos resultan de reacciones bioquímicas desencadenadas por los fotones de la radiación electromagnética no ionizante y por eso son llamadas reacciones fotoquímicas.
La primera ley de la fotoquímica (Grotthus e Draper, 1818) dice que solo la radiación absorbida puede promover alteraciones fotoquímicas.
La absorción de la radiación ultravioleta es visible y es la que mas a menudo promueve reacciones fotobiológicas la cual se realiza por modificaciones electrónicas en los átomos constituyentes de las moléculas.
El estado básico y fundamental de una molécula es alterado por la absorción de la energía de un fotón, circunstancia en que el fotón se extingue, integrando su energía con la de la molécula.
Cada molécula es apenas capaz de absorber energía en una franja de radiación más o menos larga, pero siempre limitada que se llama espectro de absorción de la sustancia.
Los estados de excitación electrónica son fugaces, durando apenas pequeñas fracciones de segundos. La molécula vuelve rápidamente a su estado básico y fundamental, liberando el exceso de energía que recibió por absorción del fotón.
La energía puede ser liberada bajo la forma de calor (energía de vibración) que es transmitida a las moléculas vecinas, bajo la forma de nueva energía electromagnética, por emisión de un fotón. Esto es lo que sucede en los fenómenos de fluorescencia y de fosforescencia.
Pero la energía acumulada en la molécula por absorción de un fotón es en algunos casos utilizada en reacciones químicas o fotoquímicas que están en la base de los fenómenos fotobiológicos, como ya se dijo.
Los estados de excitación electrónica son muy reactivos desde el punto de vista químico y por esa razón, desde que la molécula excitada encuentre, en tanto está en ese estado, un compuesto con quien poder reaccionar, se verifica una reacción fotoquímica.
Las sustancias que en los tejidos absorben la radiación se llaman cromóforos. En todos los fenómenos fotobiológicos existe por lo menos 1 cromóforo, más allá que en muchos casos no sea conocido.
En química un cromóforo es cualquier molécula o parte de una molécula responsable por el color del material. Cuando la luz alcanza un cromóforo, la excitación de un electrón hace con que sean emitidos fotones de un color específico.
Una carga eléctrica logra viajar a través de una cadena de cromóforos a una velocidad de 10 millones de ciclos por segundo, lo que significa que estos cromóforos son capaces de hacer cualquier cosa que los semiconductores orgánicos hacen, solo que mucho más rápidamente.
El espectro que promueve un determinado fenómeno fotobiológico se llama espectro de acción de ese fenómeno y en principio coincida con el espectro de absorción del cromóforo responsable.
A veces esto no es así por varias razones, entre las cuales contamos por ejemplo, la presencia de otros cromóforos que compiten en la absorción de radiación en determinadas franjas.
Las reacciones fotoquímicas son de dos tipos, designados I y II. En las reacciones del tipo I el cromóforo excitado reacciona con otras sustancias para formar nuevos compuestos llamados fotoproductos
c + hv ==> C
C + b ==> cb
c es el cromóforo en estado básico, hv el fotón, C el cromóforo en estado excitado, b un compuesto presente en los alrededores del cromóforo y cb es un fotoproducto.
Como se puede verificar, el cromóforo forma parte del fotoproducto y se consume en la reacción fotoquímica.
En las reacciones del tipo II la energía absorbida por el cromóforo es transferida para otra sustancia y es esta, la que posteriormente participará en la formación del fotoproducto, quedando el cromóforo libre y en estado básico, pudiendo iniciar de nuevo el proceso, pues no se consume en la reacción que promueve.
c + hv —> C
C + b —> c + B
B + d —> bd
C es el cromóforo en estado básico, hv el fotón, C es el cromóforo en estado excitado, b una substancia para la cual el cromóforo transfiere la energía absorbida, B es esa substancia luego de absorber la energía y pasar al estado de excitación, d es una sustancia presenten en los alrededores de B y bd es el fotoproducto.
Ruptura de agua a través de un esquema de fotosíntesis artificial – Esquema simplificado
