Ejercicio resuelto de Fotosíntesis · Biología · Navarra · 2024

La agricultura vertical es un negocio en expansión que utiliza luz visible LED artificial.

a) ¿Qué longitudes de onda debería tener la luz que se utilice para estos cultivos?
b) Indica qué moléculas de las plantas interaccionan con la luz, su naturaleza química y localización.
c) ¿Podemos encontrar estas moléculas en otros seres vivos? En caso afirmativo, indica cuáles.

$\textbf{a) ¿Qué longitudes de onda debería tener la luz que se utilice para estos cultivos?}$

Las que las plantas absorben, no las que reflejan. El espectro de absorción de las clorofilas presenta dos máximos: uno en el azul, en torno a los $430\text{-}450\ \text{nm}$, y otro en el rojo, en torno a los $660\text{-}680\ \text{nm}$.

Por eso los LED de la agricultura vertical combinan luz azul y luz roja, y de ahí el característico color rosado o violáceo de estos cultivos. La luz verde, de unos $500$ a $600\ \text{nm}$, es precisamente la que la clorofila refleja —y la razón de que las plantas se vean verdes—, de modo que emplearla sería desperdiciar energía.

$\textbf{b) Indica qué moléculas de las plantas interaccionan con la luz, su naturaleza química y localización.}$

Son los pigmentos fotosintéticos, y hay dos grupos.

Las clorofilas, que son los pigmentos principales, son lípidos complejos formados por un anillo de porfirina con un átomo de magnesio en el centro, del que parte una larga cola hidrófoba de fitol que las ancla a la membrana. La clorofila $a$ es el pigmento diana de los fotosistemas, el único que cede electrones a la cadena.

Los carotenoides —carotenos y xantofilas— son lípidos isoprenoides, de color amarillo y anaranjado. Actúan como pigmentos accesorios: captan longitudes de onda que la clorofila no absorbe y le transfieren la energía, y además protegen al aparato fotosintético del exceso de radiación.

Todos ellos se localizan en la membrana de los tilacoides de los cloroplastos, organizados junto con proteínas en los fotosistemas I y II.

$\textbf{c) ¿Podemos encontrar estas moléculas en otros seres vivos? En caso afirmativo, indica cuáles.}$

Sí. Las clorofilas están presentes en todos los organismos fotosintéticos oxigénicos: además de en las plantas, en las algas —verdes, pardas y rojas, con distintos tipos de clorofila— y en las cianobacterias, que son procariotas y las alojan en membranas tilacoidales libres en el citoplasma, al carecer de cloroplastos.

Los carotenoides tienen una distribución aún más amplia: aparecen en algas, en hongos y en numerosas bacterias, y los animales, que no pueden sintetizarlos, los obtienen de la dieta y los emplean como pigmentos y como precursores de la vitamina A y del retinal de la retina.

Otras bacterias fotosintéticas, como las sulfobacterias púrpuras y verdes, poseen bacterioclorofilas, variantes que absorben en el infrarrojo cercano y que les permiten aprovechar la luz que las demás no utilizan.