Clorofilas, los pigmentos de la fotosíntesis

Fue en 1893 cuando se identificaron los primeros pasos de un proceso por el cual las plantas aprovechaban la radiación lumínica para fijar energía. A aquel proceso se le denominó fotosíntesis y es posiblemente la reacción química más natural e impresionante que jamás lleguemos a estudiar.

El pequeño pero inagotable laboratorio vegetal funciona gracias a unas moléculas químicas llamadas clorofilas, capaces de captar la luz solar. No son solo responsables de este fenómeno. La maduración en los vegetales puede observarse por la degradación de sus pigmentos.

Las clorofilas son una familia de sustancias orgánicas que forman parte de los pigmentos vegetales, y aportan un característico color al reino vegetal. Como ocurre con otros pigmentos, se encuentran ubicadas dentro de la célula, en un orgánulo denominado cloroplasto que es indispensable para poder realizar la fotosíntesis.

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Estructura de la clorofila a y espectro de absorción para clorofilas y carotenoides genéricos

Desde un punto de vista químico y estructural consisten en un anillo de porfirina unido a cuatro anillos aromáticos pirrólicos, los cuales a su vez se coordinan a un átomo de magnesio. Son moléculas con un gran número de enlaces dobles conjugados, lo cual genera una estructura con una gran deslocalización electrónica y numerosos electrones dispuestos a absorber energía de la radiación lumínica.

De la luz, los fotones, los electrones y los enlaces conjugados hablamos en «Luz, electrones y el color de la naturaleza». En resumidas cuentas, los pigmentos son sustancias capaces de absorber la radiación solar y emitir una parte de ella, que es apreciable a nuestros ojos con una cierta coloración. Depende, por supuesto, de la estructura química.

En el caso de las clorofilas, vistas bajo la luz blanca las apreciamos de colores verdes porque es en esta zona del espectro donde no son capaces de absorber radiación. Liberan esta parte de la energía lumínica, y son las frecuencias no absorbidas que percibe el ojo humano. Pero… ¿qué relación tiene esto con la fotosíntesis?

Las clorofilas sí absorben en otras zonas del espectro visible, concretamente frecuencias relacionadas con colores rojos y azules. Esta parte de la luz, que no reflejan, es energía almacenada que estará destinada a la reacción de fotosíntesis. No obstante, cabe recordar que las clorofilas son una familia de sustancias análogas, y las ligeras variaciones estructurales permiten captar radiaciones lumínicas diferentes.

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Extractos de clorofila a y clorofila b, a través de cromatografía en capa fina, de una muestra de espinacas

¿Qué quiere decir todo esto? Tenemos al clorofila a, común en todos los organismos fotosintéticos, que absorbe las radiaciones mencionadas. Como apoyo, dependiendo de la especie, encontramos las clorofilas b, c, d o e que absorben otras radiaciones en frecuencias amarilla-verde-naranja que la principal no es capaz de tomar de la luz.

En resumidas cuentas, todos sabemos cual es la idea básica de la fotosíntesis: la energía solar que se almacena en los cloroplastos está destinada a la conversión de dióxido de carbono (CO2) y agua (H2O) en oxígeno (O2) y moléculas de azúcares, que serán la fuente de energía para los tejidos de la planta. Como todo ser vivo, hay una necesidad energética relacionada con el azúcar.

«En la fotosíntesis se sabe hoy que el agua actúa tanto como donante de hidrógeno como fuente del oxígeno molecular liberado; que sólo parte del proceso depende de la luz (fase luminosa); que las plantas no crean energía sino que simplemente fijan en forma de carbohidratos la que reciben del Sol» podemos leer desde Cuaderno de Cultura Científica y de la mano de Cesar Tomé López. También que Melvin Calvin recibió el Premio Nobel en química por su contribución al estudio de la fotosíntesis en 1961.

Pero no son los únicos pigmentos naturales, y sabemos que donde hay clorofilas también encontramos carotenoides. Uno de los motivos los desglosamos en «¡La zanahoria sí ayuda a la vista y la culpa la tienen los carotenoides!» : los carotenoides actuan como unas especies de “moléculas de sacrificio” cuando la radiación es muy intensa, para evitar la degradación de las clorofilas. Estas últimas son especialmente sensibles a la luz, los ácidos, el aire, las enzimas o el calor; y se acaban degradando en clorinas y purinas que pierden ese color característico.

 

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El debate sobre el color de los pimientos, sus variedades y cuáles son las diferencias

Curiosamente, la degradación de las clorofilas favorece la aparición de otras tonalidades. Es el caso de los pimientos que encontramos en el mercado, los cuales evolucionan desde un verde intenso hacia un rojo fuerte y vivo. Podemos encontrar estudios en el ámbito científico que analizan, precisamente, la evolución del color en los vegetales.

En el caso de los pimientos, los colores no están relacionados con diferentes especies, como algunos creen. Un cambio en el color de la piel que nos indica, en cierta medida, el grado de maduración del alimento. Los pimientos verdes son más tempranos, con una importante cantidad de clorofila en sus células que impone su tonalidad.

Conforme el pimiento madura se van degradando las clorofilas, y son los carotenoides los que toman el mando en el color. Algunas especies son estables en tonos amarillos, por ello los encontramos en el mercado, pero con el tiempo todos derivan a un color rojo muy conocido que se corresponde con los carotenoides del fruto. Pero, para interesados, en La Vanguardia nos hablaron de color, maduración y valor nutricional.

Por poner un ejemplo, un trabajo dirigido por Gómez-Ladrón de Guevara en 1996 estudió por primera vez 13 variedades de pimientos y los cambios experimentados durante la maduración, hasta recolectarlos. Algunos ejemplares eran capaces de retener la clorofila: evaluaron la evolución del color en todas ellas, distinguiendo así las diferentes fases de la maduración.


Otras fuentes para este artículo han sido: Clickmica y el Museo de la Ciencia Virtual (CSIC).

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