- perspectiva històrica
- pigments
- Què és la llum?
- Per què la clorofil·la és verda?
- La clorofil·la no és l'únic pigment de la natura
- Característiques i estructura
- localització
- tipus
- clorofil·la a
- clorofil·la b
- clorofil·la c i
- Clorofil·la en els bacteris
- funcions
- referències
La clorofil·la és un pigment biològic, la qual cosa indica que és una molècula capaç d'absorbir la llum. Aquesta molècula absorbeix la longitud d'ona corresponent a la color violeta, blau i vermell, i reflecteix la llum de color verd. Per això, la presència de clorofil·la és la responsable de la color verd de les plantes.
La seva estructura consisteix en un anell de porfirina amb un centre de magnesi i una cua hidrofòbica, anomenada fitol. És menester ressaltar la similitud estructural de la clorofil·la amb la molècula d'hemoglobina.
La molècula de clorofil·la és la responsable de la color verd a les plantes. Font: pixabay.com
La clorofil·la es localitza en els tilacoides, estructures membranoses que es troben a la interior dels cloroplasts. Els cloroplasts són abundants en les fulles i altres estructures de les plantes.
La funció principal de la clorofil·la és la captació de llum que serà usada per propulsar les reaccions fotosintètiques. Hi ha diferents tipus de clorofil·la - la més comuna és la a - que difereixen lleugerament en la seva estructura i en el seu bec d'absorció, per tal d'incrementar la quantitat de llum solar absorbida.
perspectiva històrica
L'estudi de la molècula de clorofil·la es remunta a 1818 quan va ser descrita per primera vegada pels investigadors Pelletier i Caventou, que van encunyar el nom "clorofil·la". Posteriorment, en 1838 van començar els estudis químics de la molècula.
En 1851 Verdeil proposa les similituds estructurals entre la clorofil·la i l'hemoglobina. Per a l'època, es exagerava aquesta semblança i s'assumia que al centre de la molècula de clorofil·la també es trobava un àtom de ferro. Més tard es va confirmar la presència de magnesi com àtom central.
Els diferents tipus de clorofil·la van ser descobertes en 1882 per Borodin usant evidència proporcionada pel microscopi.
pigments
Clorofil·la observada en microscopi. Kristian Peters - Fabelfroh
Què és la llum?
Un punt clau perquè els organismes vius fotosintètics tinguin la capacitat d'utilitzar l'energia lumínica és l'absorció de la mateixa. Les molècules que duen a terme aquesta funció es denominen pigments i estan presents en les plantes i algues.
Per entendre millor aquestes reaccions és necessari conèixer certs aspectes relacionats amb la naturalesa de la llum.
La llum es defineix com un tipus de radiació electromagnètica, una forma d'energia. Aquesta radiació s'entén com una ona i com una partícula. Una de les característiques de la radiació electromagnètica és la longitud d'ona, expressada com la distància entre dues crestes successives.
L'ull humà pot percebre la longitud d'ona que va des de 400 fins 710 nanòmetres (nm = 10 -9 m). Les longituds d'ones curtes estan associades a major quantitat d'energia. La llum de el sol inclou la llum blanca, que consisteix en totes les longituds d'ona de la porció visible.
Pel que fa a la naturalesa de partícula, els físics descriuen als fotons com paquets discrets d'energia. Cadascuna d'aquestes partícules posseeix una longitud d'ona i un nivell d'energia característic.
Quan un fotó colpeja a un objecte poden passar tres coses: ser absorbit, transmès o reflectit.
Per què la clorofil·la és verda?
Les plantes es perceben com verds perquè la clorofil·la absorbeix principalment la longitud d'ona blava i vermella i reflecteix el verd. Nefronus
No tots els pigments es comporten de la mateixa manera. L'absorció de llum és un fenomen que pot ocórrer a diferents longituds d'ona, i cada pigment té un espectre d'absorció particular.
La longitud d'ona absorbida determinarà el color a què visualitzarem a l'pigment. Per exemple, si absorbeix llum a totes les seves longituds veurem a el pigment totalment negre. Els que no absorbeixen totes les longituds, reflecteixen les restants.
En el cas de la clorofil·la, aquesta absorbeix les longituds d'ona corresponents als colors violeta, blau i vermell, i reflecteix la llum de color verd. Aquest és el pigment que li atorga a les plantes el seu color verd característic.
La clorofil·la no és l'únic pigment de la natura
Malgrat que la clorofil·la és un dels pigments més coneguts, hi ha altres grups de pigments biològics com els carotenoides, que són de tonalitats vermelloses o ataronjades. Per tant, absorbeixen la llum a una longitud d'ona diferent a la de la clorofil·la, servint com una pantalla de transferència d'energia fins a la clorofil·la.
A més, alguns carotenoides tenen funcions fotoprotectores: absorbeixen i dissipen l'energia lumínica que podria fer mal a la clorofil·la; o bé reaccionar amb l'oxigen i formar molècules oxidatives que podrien danyar les estructures cel·lulars.
Característiques i estructura
Les clorofil·les són pigments biològics que a l'ull humà es perceben de color verd i que participen en la fotosíntesi. Les trobem en plantes i altres organismes amb la capacitat de transformar l'energia lumínica en energia química.
Químicament les clorofil·les són magnesi-porfirines. Aquestes són bastant similars a la molècula d'hemoglobina, encarregada de l'transport d'oxigen a la sang. Les dues molècules difereixen només en els tipus i localització dels grups substituents en l'anell tetrapirrólico.
El metall de l'anell de porfirina en l'hemoglobina és el ferro, mentre que a la clorofil·la és el magnesi.
La cadena lateral de la clorofil·la és de naturals hidrofòbica o apolar, i es troba composta per quatre unitats isoprenoides, denominades fitol. Aquest es troba esterificat a el grup àcid propióco en l'anell número quatre.
Si la clorofil·la se sotmet a un tractament tèrmic la solució pren un pH àcid, portant a l'eliminació de l'àtom de magnesi de centre de l'anell. Si l'escalfament persisteix o la solució disminueix encara més el seu pH el fitol acabarà per hidrolitzar.
localització
La clorofil·la és un dels pigments naturals de major distribució i el trobem en diferents llinatges de la vida fotosintètica. En l'estructura de les plantes el trobem majorment en les fulles i altres estructures verdes.
Si ens anem a una visió microscòpica, la clorofil·la es troba a l'interior de les cèl·lules, específicament en els cloroplasts. Al seu torn, a l'interior dels cloroplasts ha estructures formades per membranes dobles denominades tilacoides, que contenen la clorofil·la en el seu interior - juntament amb una altra quantitat de lípids i proteïnes.
Els tilacoides són estructures que s'assemblen a diversos discos o monedes apilades, i aquest ordenament tan compacte és totalment necessari per a la funció fotosintètica de les molècules que clorofil·la.
En els organismes procariotes que realitzen la fotosíntesi no existeixen cloroplasts. Per això, els tilacoides que contenen els pigments fotosintètics s'observen com a part de la membrana cel·lular, aïllats a l'interior de l'citoplasma cel·lular, o bé construeixen una estructura en la membrana interior - patró observant en els cianobacteris.
tipus
clorofil·la a
clorofil·la a
Hi ha diversos tipus de clorofil·les, els quals difereixen lleugerament en l'estructura molecular i en la seva distribució en els llinatges fotosintètics. És a dir, alguns organismes contenen certs tipus de clorofil·la i altres no.
El tipus principal de clorofil·la es denomina clorofil·la a, i en el llinatge de les plantes en el pigment encarregat directament en el procés fotosintètic i transforma l'energia lumínica en química.
clorofil·la b
clorofil·la b
Un segon tipus de clorofil·la és la bi també està present en les plantes. Estructuralment es diferencia de la clorofil·la a perquè aquesta última posseeix un grup metil en el carboni 3 de l'anell número II, i el tipus b conté en aquesta posició un grup formilo.
És considerat com un pigment accessori i gràcies a les diferències estructurals tenen un espectre d'absorció una mica diferent a la variant a. Com a resultat d'aquesta característica difereixen en el seu color: la clorofil·la a és blau verdosa i la b és groc verdosa.
La idea d'aquests espectres diferencials és que ambdues molècules es complementin en l'absorció de la llum i aconsegueixin incrementar la quantitat d'energia lumínica que ingressa a el sistema fotosintètic (de manera que l'espectre d'absorció es vegi ampliat).
clorofil·la c i
clorofil·la d
Hi ha un tercer tipus de clorofil·la, la c, que trobem a les algues marrons, diatomees i dinoflagel·lats. En el cas de les algues cianofícies només exhibeixen clorofil·la de l'tipus a. Finalment, la clorofil·la d es troba en alguns organismes protistas i també en els cianobacteris.
Clorofil·la en els bacteris
Hi ha una sèrie de bacteris amb la capacitat de realitzar la fotosíntesi. En aquests organismes hi clorofil·les denominades conjuntament bacterioclorofilas, i a l'igual que les clorofil·les dels eucariotes es classifiquen seguint les lletres: a, b, c, d, ei g.
Històricament es manejava la idea que la molècula de clorofil·la va aparèixer primer en el curs de l'evolució. Avui dia, gràcies a l'anàlisi de seqüències, s'ha proposat que probablement la molècula de clorofil·la ancestral era similar a una bacterioclorofilas.
funcions
La molècula de clorofil·la és un element crucial en els organismes fotosintètics, ja que és la responsable de l'absorció de la llum.
A la maquinària necessària per dur a terme la fotosíntesi ha un component anomenat fotosistema. Hi ha dos i cada un està format per una "antena" encarregada de col·lectar la llum i un centre de reacció, on trobem a la clorofil·la de l'tipus a.
Els fotosistemes es diferencien principalment en el pic d'absorció de la molècula de clorofil·la: el fotosistema I té un pic de 700 nm, i el II a 680 nm.
D'aquesta manera, la clorofil·la aconsegueix complir el seu paper en la captació de la llum, que gràcies a una bateria enzimàtica complexa serà transformada en energia química emmagatzemada en molècules com carbohidrats.
referències
- Beck, CB (2010). An introduction to plant structure and development: plant anatomy for the twenty-first century. Cambridge University Press.
- Berg, JM, Stryer, L., & Tymoczko, JL (2007). Bioquímica. Reverté.
- Blankenship, RE (2010). Early Evolution of Photosynthesis. Plant Physiology, 154 (2), 434-438.
- Campbell, NA (2001). Biologia: Conceptes i relacions. Pearson Educació.
- Cooper, GM, & Hausman, RE (2004). The cell: Molecular approach. Medicinska naklada.
- Curtis, H., & Schnek, A. (2006). Invitació a la Biologia. Ed. Mèdica Panamericana.
- Hohmann-Marriott, MF, & Blankenship, RE (2011). Evolution of Photosynthesis. Annual review of plant biology, 62, 515-548.
- Humphrey, AM (1980). Chlorophyll. Food Chemistry, 5 (1), 57-67. doi: 10.1016 / 0308-8146 (80) 90064-3
- Koolman, J., & Röhm, KH (2005). Bioquímica: text i atles. Ed. Mèdica Panamericana.
- Lockhart, PJ, Larkum, AW, Steel, M., Waddell, PJ, & Penny, D. (1996). Evolution of chlorophyll and bacteriochlorophyll: the problem of invariant sites in sequence analysis. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 93 (5), 1930-1934. doi: 10.1073 / pnas.93.5.1930
- Palade, GE, & Rosen, WG (1986). Cell Biology: Basic Research and Applications. National Academies.
- Posada, JOS (2005). Fonaments per a l'establiment de pastures i conreus farratgers. Universitat d'Antioquia.
- Raven, PH, Evert, RF, & Eichhorn, ES (1992). Biologia de les plantes (Vol. 2). Reverté.
- Sadava, D., & Purves, WH (2009). Vida: La ciència de la biologia. Ed. Mèdica Panamericana.
- Sousa, FL, Shavit-Grievink, L., Allen, JF, & Martin, WF (2013). Chlorophyll biosynthesis gene evolution indicates photosystem gene duplication, not photosystem merger, at the origin of oxygenic Photosynthesis. Genome biology and evolution, 5 (1), 200-216. doi: 10.1093 / gbe / evs127
- Taiz, L., & Zeiger, E. (2007). Fisiologia vegetal. Universitat Jaume I.
- Xiong J. (2006). Photosynthesis: what color was its origin ?. Genome biology, 7 (12), 245. doi: 10.1186 / gb-2006-7-12-245