El efecto de gota roja es una fuerte disminución en el rendimiento cuántico (número de moléculas de oxígeno liberadas por cantidad cuántica de luz absorbida; este número suele ser 1/8 o 12%) a longitudes de onda superiores a 680 nm en plantas verdes. Se llama la ‘gota roja’ porque ocurre en la parte roja del espectro.
Hay dos fotosistemas involucrados en la fotosíntesis: PS1 (fotosistema 1) y PS2.
PS1 tiene un pigmento P700 que es un dímero de clorofila a. PS2 tiene otro pigmento dimérico P680. Estos pigmentos se excitan al absorber cuantos de luz. Los números 700 y 680 indican las longitudes de onda más eficaces para el pigmento particular. La luz incidente excita un electrón en los pigmentos a un nivel de energía más alto. El electrón es capturado por un aceptador de electrones, oxidando así P700 o P680. Estos pigmentos oxidados son agentes oxidantes muy fuertes y oxidan el agua durante la fotosíntesis.
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Sabemos que la energía de la luz es directamente proporcional a su frecuencia e inversamente proporcional a su longitud de onda. A medida que aumenta la longitud de onda de la luz incidente en los fotosistemas, disminuye su energía y, por lo tanto, su capacidad para excitar los electrones.
Entonces, la luz de una longitud de onda más larga que alrededor de 680 no tiene suficiente energía para excitar un electrón en el segundo fotosistema, pero es efectiva para el primer sistema.
Hay un proceso que ocurre durante la fotosíntesis llamado fotofosforilación. Esta es la conversión de ADP (difosfato de adenosina) a ATP (trifosfato de adenosina) utilizando la energía de la luz obtenida a través de los fotosistemas. Hay dos tipos de fotofosforilación: cíclica y no cíclica. La fotofosforilación no cíclica involucra tanto PS1 como PS2, por lo que con luz de longitud de onda larga, sucede muy poco de esto. La fotofosforilación cíclica involucra solo PS1, por lo que este es el proceso dominante en esta situación. Entonces la fotosíntesis ocurre incluso en esta longitud de onda. La clorofila a todavía absorbe la energía de la luz.
Una cosa importante a tener en cuenta aquí es que, si bien la fotofosforilación no cíclica da como resultado la evolución del oxígeno, el proceso cíclico no lo hace. Esto disminuye la evolución general del oxígeno, disminuyendo así el rendimiento cuántico.