Explicado: Cómo las plantas disipan el exceso de luz solar en forma de calor - Mayo 2022

Por primera vez, investigadores del MIT, la Universidad de Pavía y la Universidad de Verona han observado directamente uno de los posibles mecanismos a través del cual las plantas disipan la luz solar adicional.

Fotosíntesis en plantas, fotosíntesis de plantas, planta de calor extra ligero, explicación expressInvestigaciones anteriores han demostrado cómo las plantas se adaptan rápidamente a los cambios en la intensidad de la luz solar. Incluso en condiciones muy soleadas, solo el 30 por ciento de la luz solar disponible se convierte en azúcar y el resto se libera en forma de calor. (Foto de archivo)

La fotosíntesis es un proceso de mantenimiento de la vida mediante el cual las plantas almacenan energía solar como moléculas de azúcar. Sin embargo, si la luz solar es excesiva, puede provocar que las hojas se deshidraten y dañen. Para evitar tal daño, las plantas disipan el exceso de luz en forma de calor. Si bien esto se sabía, ha habido un debate durante las últimas décadas sobre cómo las plantas realmente lo hacen.


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Ahora, por primera vez, los investigadores del MIT, la Universidad de Pavía y la Universidad de Verona han observado directamente uno de los posibles mecanismos a través del cual las plantas disipan la luz solar adicional.



Publicada el martes en Nature Communications, una revista revisada por pares, la nueva investigación ha podido determinar, mediante el uso de un tipo de espectroscopia altamente sensible, que el exceso de energía se transfiere del pigmento clorofila, que da a las hojas su color verde, a otras pigmentos llamados carotenoides. Los carotenoides luego liberan la energía en forma de calor.



Durante la fotosíntesis, los complejos de captación de luz desempeñan dos funciones aparentemente contradictorias. Absorben energía para impulsar la división del agua y la fotosíntesis, pero al mismo tiempo, cuando hay demasiada energía, también deben poder deshacerse de ella, dijo Gabriela Schlau-Cohen, Thomas D. y Virginia W. Cabot. Profesor asistente de desarrollo profesional de química en el MIT.

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Investigaciones anteriores han demostrado cómo las plantas se adaptan rápidamente a los cambios en la intensidad de la luz solar. Incluso en condiciones muy soleadas, solo el 30 por ciento de la luz solar disponible se convierte en azúcar y el resto se libera en forma de calor. El exceso de energía, si no se libera, conduce a la creación de radicales libres que pueden dañar las proteínas y otras moléculas celulares importantes.

Hasta ahora, había sido difícil observar el fenómeno de disipación de calor, dado que ocurre en una escala de tiempo muy rápida, en femtosegundos o cuadrillonésimas de segundo. Además, la transferencia de energía tiene lugar en una amplia gama de niveles de energía.


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Luego, en 2017, los investigadores del MIT desarrollaron una modificación a una técnica espectroscópica de femtosegundos, que les permitió observar un rango más amplio de niveles de energía, que van desde la luz roja hasta la luz azul. Usando la nueva técnica, los investigadores pudieron observar que las clorofilas absorben la luz roja y los carotenoides absorben la luz azul y verde, pudiendo así monitorear la transferencia de energía.



Schlau-Cohen explicó: Al ampliar el ancho de banda espectral, pudimos observar la conexión entre los rangos azul y rojo, lo que nos permite trazar un mapa de los cambios en el nivel de energía. Puedes ver cómo la energía se mueve de un estado de excitación a otro.

Una vez que los carotenoides aceptan el exceso de energía, la mayor parte se libera en forma de calor, evitando así el daño a las células.