¿Qué es la clorofila y para qué sirve?

Definición y características

Un pigmento es una sustancia que absorbe determinadas longitudes de onda de la luz y refleja otras, lo que le confiere un color característico. La clorofila es el pigmento responsable del color verde de los vegetales y se encuentra en todos los organismos que realizan fotosíntesis oxigénica: plantas, algas y cianobacterias.

Desde el punto de vista químico, la molécula de clorofila está formada por dos partes. La primera es un anillo plano, denominado anillo de porfirina, en cuyo centro se ubica un átomo de magnesio; esta región es la que absorbe la luz. La segunda es una cadena larga de carbono e hidrógeno, el fitol, que ancla la molécula a las membranas internas del cloroplasto.

Localización en la célula vegetal

La clorofila se encuentra en los cloroplastos, organoides característicos de las células vegetales y de las algas. Dentro de cada cloroplasto existe un sistema de sacos membranosos aplanados, los tilacoides, que se apilan formando estructuras denominadas granas. Las moléculas de clorofila están insertas en la membrana de los tilacoides, organizadas junto con proteínas en complejos llamados fotosistemas.

En una planta, la mayor concentración de cloroplastos se localiza en el mesófilo de las hojas, el tejido situado entre las dos epidermis. La forma laminar y extendida de la mayoría de las hojas constituye una adaptación que aumenta la superficie expuesta a la luz.

¿Por qué las plantas se ven verdes?

La luz solar que percibimos como blanca es, en realidad, una mezcla de radiaciones de distintas longitudes de onda, que corresponden a los colores del espectro visible. La clorofila absorbe con gran eficiencia la luz azul-violeta (alrededor de 430 nm) y la roja (alrededor de 660 nm), pero absorbe muy poco la luz verde, que es reflejada o transmitida a través de la hoja.

Esa radiación verde que no es absorbida es la que llega a nuestros ojos; por eso percibimos las hojas de ese color. La relación entre la luz absorbida por un pigmento y su color aparente puede representarse mediante un gráfico denominado espectro de absorción.

Tipos de clorofila y pigmentos accesorios

En las plantas existen dos tipos principales de clorofila. La clorofila a es el pigmento central de la fotosíntesis: forma parte del centro de reacción de los fotosistemas, donde la energía luminosa se transforma en energía química. La clorofila b es un pigmento accesorio: absorbe longitudes de onda ligeramente diferentes y transfiere la energía captada a la clorofila a, lo que amplía el rango de luz aprovechable.

Junto a las clorofilas se encuentran otros pigmentos accesorios, como los carotenoides (carotenos y xantofilas), de color amarillo y anaranjado. Además de colaborar en la captación de luz, los carotenoides cumplen una función protectora, ya que disipan el exceso de energía que podría dañar el aparato fotosintético.

Dado que el magnesio forma parte de la molécula de clorofila, su carencia en el suelo impide que la planta sintetice cantidades suficientes de este pigmento. Las hojas adquieren entonces un tono amarillento, fenómeno conocido como clorosis, que también puede deberse a la falta de nitrógeno o de hierro.

La función de la clorofila en la fotosíntesis

Cuando una molécula de clorofila absorbe un fotón de luz, uno de sus electrones adquiere un nivel de energía mayor; se dice que la molécula queda excitada. Esa energía se transmite de una molécula a otra hasta llegar al centro de reacción del fotosistema, donde un electrón de alta energía es cedido a una cadena de transporte de electrones.

El recorrido de esos electrones permite sintetizar ATP y NADPH, moléculas que almacenan energía química y que luego se emplean para transformar el dióxido de carbono en glucosa. Los electrones que pierde la clorofila se reponen a partir de la ruptura de moléculas de agua, proceso que libera oxígeno como subproducto.

El cambio de color de las hojas en otoño

En las especies caducifolias, la disminución de las horas de luz y de la temperatura durante el otoño desencadena la senescencia de las hojas. La planta deja de sintetizar clorofila, degrada la existente y reabsorbe parte de sus componentes, como el nitrógeno y el magnesio, para reutilizarlos en la temporada siguiente.

A medida que la clorofila desaparece, se hacen visibles los carotenoides que ya estaban presentes en la hoja y que el verde enmascaraba. Las tonalidades rojizas y violáceas de algunas especies, en cambio, se deben a las antocianinas, pigmentos que la hoja sintetiza durante esa etapa.

Propuestas para el aula

• Cromatografía de pigmentos: triturar hojas de espinaca con alcohol, colocar una tira de papel de filtro con un extremo sumergido en el extracto y observar, al cabo de unos minutos, la separación de bandas de distintos colores. La actividad permite comprobar que la hoja contiene varios pigmentos además de la clorofila.
• Diseño experimental: cubrir una porción de una hoja con papel de aluminio durante una semana y comparar su coloración con la del resto de la hoja. Se sugiere que los estudiantes formulen una hipótesis previa y registren los resultados.
• Recolección y clasificación de hojas en otoño según su color, con una explicación escrita de los pigmentos responsables de cada tonalidad.
• Para Secundaria: analizar un gráfico del espectro de absorción de las clorofilas a y b y relacionarlo con el color que percibimos.
• Repaso del vocabulario específico (pigmento, cloroplasto, tilacoide, fotosistema, carotenoide) mediante un crucigrama o un acróstico con la palabra CLOROFILA.