La clorofila (del griego χλωρός, chlōrós - "verde claro, fresco" y φύλλον, phýllon - "Hoja") o Hoja Verde se refiere a una clase de pigmentos naturales producidos por organismos que realizan la fotosíntesis. Las plantas en particular obtienen su color verde de las moléculas de clorofila.
Las plantas, algas y cianobacterias tienen diferentes tipos de clorofila, diferentes bacterias fotosintéticas tienen diferentes tipos de bacterioclorofila .
Estructura y Propiedades
Químicamente, las clorofilas son complejos orgánicos (a base de cloro) con un ion Mg como ion central. La parte orgánica actúa como ligando tetradentado del complejo quelato. Con clorofila a la parte de la cadena de la molécula es una forma esterificada de fitol.
Los hemos, que forman parte del pigmento sanguíneo (hemoglobina), la mioglobina y los citocromos, tienen una estructura muy similar, siendo el hierro en lugar del magnesio el átomo central de los hemos.
La clorofila es altamente soluble en etanol, acetona y otros solventes con propiedades similares.
| Nombre | estructura | C3 -descanso | C7 -descanso | C8 -descanso | C17 -descanso | C17-18 -Encuadernación | fórmula molecular |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Clorofila a | -CH=CH2 | -CH3 | -CH2 CH3 | -CH2 CH2 COO-Phytyl | enlace simple | C55 H72 O5 N4 mg | |
| Clorofila b | -CH=CH2 | -CHO | -CH2 CH3 | -CH2 CH2 COO-Phytyl | enlace simple | C55 H70 O6 N4 mg | |
| Clorofila c 1 | -CH=CH2 | -CH3 | -CH2 CH3 | -CH=CHCOOH | doble enlace | C35 H30 O5 N4 mg | |
| Clorofila c 2 | -CH=CH2 | -CH3 | -CH=CH2 | -CH=CHCOOH | doble enlace | C35 H28 O5 N4 mg | |
| Clorofila d | -CHO | -CH3 | -CH2 CH3 | -CH2 CH2 COO-Phytyl | enlace simple | C54 H70 O6 N4 mg |
Propiedades espectrales
Los espectros de absorción de la clorofila disuelta en solventes siempre tienen dos máximos de absorción distintos, uno entre 600 y 800 nm, que se denota como Qy banda y una alrededor de 400 nm llamada banda de Soret. La figura de la derecha muestra estos máximos de absorción para la clorofila a y b . Además, está la Qx -banda alrededor de 580 nm perpendicular a Qy está polarizado y por lo general se absorbe muy débilmente. Para la clorofila a todavía se puede ver en la cifra de clorofila b ella desaparece bajo tierra.
A partir de los espectros de la figura, es fácil entender por qué las hojas contienen clorofila a y b - son verdes. Juntos absorben la clorofila a y b principalmente en el rango espectral azul (400-500 nm) y en el rango espectral rojo (600-700 nm). Por otro lado, no hay absorción en la región verde, por lo que la luz verde se dispersa, lo que hace que las hojas se vean verdes.
La absorción depende del disolvente y, en consecuencia, la posición de los máximos de absorción puede variar unos pocos nanómetros según el tipo de disolvente. Las cosas son diferentes en el entorno natural de la clorofila, es decir, el entorno proteico. Aquí, la posición de los máximos de absorción depende de dos factores:(1) Dependiendo de la carga parcial de los aminoácidos circundantes y la flexión de los grupos laterales de las moléculas de clorofila, los máximos de absorción pueden estar en longitudes de onda muy diferentes. (2) En las proteínas, las clorofilas se acercan mucho entre sí, de modo que interactúan entre sí (interacción dipolo-dipolo; a distancias muy pequeñas también interaccionan intercambios). Esta interacción conduce a una disminución de los niveles de energía y, por lo tanto, a un corrimiento hacia el rojo de los máximos de absorción. Esto se puede ver de manera particularmente impresionante en el ejemplo del complejo de antena LH2 de bacterias púrpuras. El complejo LH2 consta de dos grupos de moléculas de bacterioclorofila dispuestas en un anillo (ver figura a la izquierda). El anillo superior (B850) contiene 18 BChl a -Moléculas que tienen distancias muy pequeñas entre sí, es decir, están fuertemente acopladas. El anillo inferior (B800) consta de 9 BChl a -Moléculas que están mucho más separadas y, por lo tanto, tienen un acoplamiento mucho más débil.
Debido al fuerte acoplamiento, la absorción de BChl a cambiado a rojo en el anillo B850. La banda de absorción está a 850 nm. El BChl débilmente acoplado a del anillo B800, por otro lado, absorbe a 800 nm, aproximadamente en el mismo rango que BChl a disuelto en solvente -Moléculas. En el espectro de absorción (figura derecha) del complejo LH2, las bandas de absorción son B800 y B850 BChl a - Moléculas claramente separadas. Además, se muestran bandas que se originan en moléculas de carotenoides, las cuales no están dibujadas en la estructura.
Tipos
Hay diferentes tipos de clorofila, que difieren en los grupos laterales de la porfirina. Tienen diferentes espectros de absorción y ocurren en diferentes organismos fototróficos:
| Tipo de clorofila | color | Máximos de absorción (nm) | Ocurrencias |
|---|---|---|---|
| Clorofila a | verde azulado | 430, 662 | Cianobacterias y todos los eucariotas fototróficos |
| Clorofila b | amarillo-verde | 454, 643 | Algas verdes (Chlorophyta), Euglenozoa y todas las plantas terrestres |
| Clorofila c | verde | 444, 576, 626 | en lugar de clorofila b en algas pardas (Phaeophyta), diatomeas (Bacillariophyta), Algas doradas (Chrysophyta), Algas verde-amarillas (Xanthophyta), Haptophyta, Dinophyta y Raphidophyceae |
| Clorofila d | 447, 688 | en lugar de clorofila b en algas rojas (Rhodophyta) | |
| Bacterioclorofila a | verde | 358, 577, 773 | Bacterias moradas (Rhodospirillaceae, Chromatiaceae) |
| Bacterioclorofila b | 368, 580, 794 | Bacterias del azufre púrpura (Chromatiaceae) | |
| Bacterioclorofila c | verde | 432, 660 | Bacterias verdes del azufre (Chlorobiaceae) |
| Bacterioclorofila cs | Bacterias verdes no sulfurosas (Chloroflexaceae) | ||
| Bacterioclorofila d | 458, 646 | Bacterias verdes del azufre (Chlorobiaceae) | |
| Bacterioclorofila e | 424, 654 | Bacteria verde del azufre (Chlorobiaceae) | |
| Bacterioclorofila g | 408, 418, 470, 575, 763 | Heliobacterias |
Importancia en la fotosíntesis
Las clorofilas tienen varias funciones en la fotosíntesis. Con mucho, la mayor parte se utiliza para la absorción de luz y la transmisión de la energía absorbida. Para ello, las moléculas de clorofila se organizan en complejos captadores de luz, que se disponen de tal forma que por un lado se forma la mayor superficie absorbente posible y por otro lado se crea un embudo energético que dirige la energía absorbida hacia el llamado centro de reacción. En el centro de reacción, dos clorofilas sirven como aceptores de esta energía. Están dispuestos de una manera tan especial que su excitación conduce a la separación de carga, que puede considerarse como el primer paso en la fotosíntesis real. Este par de clorofilas se llama par especial llamado.
Hay muchas diferencias en la estructura de los complejos captadores de luz en los muy diferentes organismos fotosintéticos, pero la estructura del centro de reacción es siempre casi la misma. La pareja especial siempre es reemplazada por clorofila a en plantas, algas y cianobacterias , formado por varias bacterioclorofilas en bacterias.
Historia
Richard Willstätter fue el primero en estudiar la estructura química de la clorofila. El químico Hans Fischer retomó la investigación de Willstätter en la década de 1930 y en 1940 pudo dilucidar la estructura de la molécula. La investigación de Fischer fue confirmada por la síntesis de clorofila de Robert B. Woodward en 1960.
Otro
Una propiedad importante de la clorofila es la fluorescencia de la clorofila. Se utiliza principalmente para determinar el contenido de clorofila y su actividad, así como para otros análisis científicos.
Como aditivo alimentario, la clorofila recibe el número de identificación E 140.
Referencias
- ↑ Hugo Scheer (Editor):Clorofilas. CRC Press, 1991. ISBN 0-8493-6842-1
Referencias
- Jeremy M. Berg, John L. Tymoczko, Lubert Stryer:Bioquímica . 6ª edición. Elsevier Spektrum Akademischer Verlag GmbH, Heidelberg 2007, ISBN 978-3-8274-1800-5
- Complejo de recolección de luz
