Clorofila: características, estructura, localización, tipos
La clorofila es un pigmento biológico, lo cual indica que es una molécula capaz de absorber la luz. Esta molécula absorbe la longitud de onda correspondiente al color violeta, azul y rojo, y refleja la luz de color verde. Por ello, la presencia de clorofila es la responsable del color verde de las plantas.
Su estructura consiste en un anillo de porfirina con un centro de magnesio y una cola hidrofóbica, llamada fitol. Es menester resaltar la similitud estructural de la clorofila con la molécula de hemoglobina.
La clorofila se localiza en los tilacoides, estructuras membranosas que se encuentran en la interior de los cloroplastos. Los cloroplastos son abundantes en las hojas y demás estructuras de las plantas.
La función principal de la clorofila es la captación de luz que será usada para propulsar las reacciones fotosintéticas. Existen diferentes tipos de clorofila – la más común es la a – que difieren ligeramente en su estructura y en su pico de absorción, con el fin de incrementar la cantidad de luz solar absorbida.
Índice del artículo
- 1 Perspectiva histórica
- 2 Pigmentos
- 3 Características y estructura
- 4 Localización
- 5 Tipos
- 6 Funciones
- 7 Referencias
El estudio de la molécula de clorofila se remonta a 1818 cuando fue descrita por primera vez por los investigadores Pelletier y Caventou, que acuñaron el nombre “clorofila”. Posteriormente, en 1838 empezaron los estudios químicos de la molécula.
En 1851 Verdeil propone las similitudes estructurales entre la clorofila y la hemoglobina. Para la época, se exageraba este parecido y se asumía que en el centro de la molécula de clorofila también se encontraba un átomo de hierro. Más tarde se confirmó la presencia de magnesio como átomo central.
Los distintos tipos de clorofila fueron descubiertas en 1882 por Borodin usando evidencia proporcionada por el microscopio.
Un punto clave para que los organismos vivos fotosintéticos tengan la capacidad de usar la energía lumínica es la absorción de la misma. Las moléculas que llevan a cabo esta función se denominan pigmentos y están presentes en las plantas y algas.
Para entender mejor estas reacciones es necesario conocer ciertos aspectos relacionados con la naturaleza de la luz.
La luz se define como un tipo de radiación electromagnética, una forma de energía. Esta radiación se entiende como una onda y como una partícula. Una de las características de la radiación electromagnética es la longitud de onda, expresada como la distancia entre dos crestas sucesivas.
El ojo humano puede percibir la longitud de onda que va desde 400 hasta 710 nanómetros (nm = 10-9 m). Las longitudes de ondas cortas están asociadas a mayor cantidad de energía. La luz del sol incluye la luz blanca, que consiste en todas las longitudes de onda de la porción visible.
En cuanto a la naturaleza de partícula, los físicos describen a los fotones como paquetes discretos de energía. Cada una de estas partículas posee una longitud de onda y un nivel de energía característico.
Cuando un fotón golpea a un objeto pueden ocurrir tres cosas: ser absorbido, transmitido o reflejado.
No todos los pigmentos se comportan de la misma manera. La absorción de luz es un fenómeno que puede ocurrir a distintas longitudes de onda, y cada pigmento tiene un espectro de absorción particular.
La longitud de onda absorbida determinará el color al que visualizaremos al pigmento. Por ejemplo, si absorbe luz a todas sus longitudes veremos al pigmento totalmente negro. Los que no absorben todas las longitudes, reflejan las restantes.
En el caso de la clorofila, esta absorbe las longitudes de onda correspondientes a los colores violeta, azul y rojo, y refleja la luz de color verde. Este es el pigmento que le otorga a las plantas su color verde característico.
A pesar que la clorofila es uno de los pigmentos más conocidos, existen otros grupos de pigmentos biológicos como los carotenoides, que son de tonalidades rojizas o anaranjadas. Por tanto, absorben la luz a una longitud de onda diferente a la de la clorofila, sirviendo como una pantalla de transferencia de energía hasta la clorofila.
Además, algunos carotenoides tienen funciones fotoprotectoras: absorben y disipan la energía lumínica que podría dañar a la clorofila; o bien reaccionar con el oxígeno y formar moléculas oxidativas que podrían dañar las estructuras celulares.
Las clorofilas son pigmentos biológicos que al ojo humano se perciben de color verde y que participan en la fotosíntesis. Las encontramos en plantas y otros organismos con la capacidad de transformar la energía lumínica en energía química.
Químicamente las clorofilas son magnesio-porfirinas. Estas son bastante similares a la molécula de hemoglobina, encargada del transporte de oxígeno en nuestra sangre. Ambas moléculas difieren solamente en los tipos y localización de los grupos sustituyentes en el anillo tetrapirrólico.
El metal del anillo de porfirina en la hemoglobina es el hierro, mientras que en la clorofila es el magnesio.
La cadena lateral de la clorofila es de naturales hidrofóbica o apolar, y se encuentra compuesta por cuatro unidades isoprenoides, denominadas fitol. Este se encuentra esterificado al grupo ácido propióco en el anillo número cuatro.
Si la clorofila se somete a un tratamiento térmico la solución toma un pH ácido, llevando a la eliminación del átomo de magnesio del centro del anillo. Si el calentamiento persiste o la solución disminuye aún más su pH el fitol terminará por hidrolizarse.
La clorofila es uno de los pigmentos naturales de mayor distribución y lo encontramos en distintos linajes de la vida fotosintética. En la estructura de las plantas lo encontramos mayormente en las hojas y otras estructuras verdes.
Si nos vamos a una visión microscópica, la clorofila se encuentra en el interior de las células, específicamente en los cloroplastos. A su vez, en el interior de los cloroplastos existen estructuras formadas por membranas dobles denominadas tilacoides, que contienen la clorofila en su interior – junto con otra cantidad de lípidos y proteínas.
Los tilacoides son estructuras que se asemejan a varios discos o monedas apiladas, y este ordenamiento tan compacto es totalmente necesario para la función fotosintética de las moléculas que clorofila.
En los organismos procariotas que realizan la fotosíntesis no existen cloroplastos. Por ello, los tilacoides que contienen los pigmentos fotosintéticos se observan como parte de la membrana celular, aislados en el interior del citoplasma celular, o bien construyen una estructura en la membrana interior – patrón observando en las cianobacterias.
Existen varios tipos de clorofilas, los cuales difieren ligeramente en la estructura molecular y en su distribución en los linajes fotosintéticos. Es decir, algunos organismos contienen ciertos tipos de clorofila y otros no.
El tipo principal de clorofila se denomina clorofila a, y en el linaje de las plantas en el pigmento encargado directamente en el proceso fotosintético y transforma la energía lumínica en química.
Un segundo tipo de clorofila es la b y también está presente en las plantas. Estructuralmente se diferencia de la clorofila a porque esta última posee un grupo metilo en el carbono 3 del anillo número II, y el tipo b contiene en dicha posición un grupo formilo.
Es considerada como un pigmento accesorio y gracias a las diferencias estructurales tienen un espectro de absorción un poco diferente a la variante a. Como resultado de esta característica difieren en su color: la clorofila a es azul verdosa y la b es amarillo verdosa.
La idea de estos espectros diferenciales es que ambas moléculas se complementen en la absorción de la luz y logren incrementar la cantidad de energía lumínica que ingresa al sistema fotosintético (de manera que el espectro de absorción se vea ampliado).
Existe un tercer tipo de clorofila, la c, que encontramos en las algas marrones, diatomeas y dinoflagelados. En el caso de las algas cianofíceas solamente exhiben clorofila del tipo a. Por último, la clorofila d se encuentra en algunos organismos protistas y también en las cianobacterias.
Existe una serie de bacterias con la capacidad de realizar la fotosíntesis. En estos organismos existen clorofilas denominadas conjuntamente bacterioclorofilas, y al igual que las clorofilas de los eucariotas se clasifican siguiendo las letras: a, b, c, d, e y g.
Históricamente se manejaba la idea que la molécula de clorofila apareció primero en el curso de la evolución. Hoy en día, gracias al análisis de secuencias, se ha propuesto que probablemente la molécula de clorofila ancestral era similar a una bacterioclorofilas.
La molécula de clorofila es un elemento crucial en los organismos fotosintéticos, ya que es la responsable de la absorción de la luz.
En la maquinaria necesaria para llevar a cabo la fotosíntesis existe un componente denominado fotosistema. Existen dos y cada uno está formado por una “antena” encargada de colectar la luz y un centro de reacción, donde encontramos a la clorofila del tipo a.
Los fotosistemas se diferencian principalmente en el pico de absorción de la molécula de clorofila: el fotosistema I tiene un pico de 700 nm, y el II a 680 nm.
De esta manera, la clorofila logra cumplir su papel en la captación de la luz, que gracias a una batería enzimática compleja será transformada en energía química almacenada en moléculas como carbohidratos.
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