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Clorofila 1 |
¿QUÉ ES LA
CLOROFILA?
La clorofila es el pigmento
de color verde que se encuentra en las plantas y algas y que es el
elemento básico, en el proceso de la fotosíntesis, para la
transformación de la luz solar en energía y oxigeno.
La clorofila es un pigmento
fotosintético verde con cuatro anillos pirrólicos formando un macrociclo
y que contiene el catión magnesio. En realidad existen diversos tipos de
clorofilas, aunque todos absorben la energía luminosa para convertirla
en energía química en la fotosíntesis. Entre sus componentes destaca el
fitol que es un diterpeno.
Las clorofilas son una
familia de pigmentos que se encuentran en las cianobacterias y en todos
aquellos organismos que contienen plastos en sus células, lo que incluye
a las plantas y a los diversos grupos de protistas que son llamados
algas.
Sus principales fuentes son:
Clorella, alga azul-verde del lago Klamath superior (Aphanizomenon flos-aquae),
espirulina, así como los
cereales
cebada,
trigo,
alfalfa y kamut (todos ellos son comúnmente denominados suplementos
"verdes"). Todos ellos son además ricos en
vitaminas, minerales,
aminoácidos y enzimas.
La clorofila se puede
extraer fácilmente mediante solventes orgánicos polares, como
etanol,
metanol
o acetona, y utilizarse como
colorante alimentario. En Europa tiene el código
E-140. Los complejos cúpricos tienen el código
E-141.
La clorofilina
La clorofilina es un
compuesto que se obtiene de la clorofila y tiene las mismas propiedades
que ella. En contraste con la clorofila, la clorofilina es soluble en
agua.
Historia
La clorofila fue descubierta
en 1817 por los químicos franceses Pelletier y Caventou, que
consiguieron aislarla de las hojas de las plantas. Pelletier introdujo
los métodos, basados en la utilización de disolventes suaves, que
permitieron por primera vez aislar no sólo la clorofila, sino sustancias
de gran importancia farmacológica como la
cafeína,
la colchicina o la quinina.
Función
La función de las clorofilas
es la absorción de energía luminosa en la variante de la fotosíntesis
que llamamos fotosíntesis oxigénica, la que es característica de los
organismos antes enumerados.
El principal papel de las
clorofilas en la fotosíntesis es la absorción de fotones de luz con la
consiguiente excitación de un electrón. Ese electrón excitado cede su
energía, volviendo al estado normal, a algún pigmento auxiliar (a veces
otras clorofilas), donde se repite el fenómeno. Al final el electrón
excitado facilita la reducción de una molécula, quedando así completada
la conversión de una pequeña cantidad de energía luminosa en energía
química, una de las funciones esenciales de la fotosíntesis.
Además del papel citado, el
de pigmento primario de la antena fotosintética, las clorofilas abundan
en los fotosistemas como pigmentos auxiliares, los que se van
transfiriendo la energía de excitación de la manera mencionada en el
párrafo anterior.
Propiedades
Los beneficios de varios
alimentos verdes parecen estar relacionados con los contenidos de la
clorofila que tiene el poder de regenerar nuestros cuerpos en el nivel
molecular y celular. Ayuda a limpiar el cuerpo, ayuda la combatir una
infección, ayuda a curar heridas, y promueve la salud del sistema
circulatorio, digestivo, inmune, y sistemas de desintoxicación. El
consumo de la clorofila aumenta el número de glóbulos rojos y por lo
tanto aumenta la utilización de oxígeno para el cuerpo. La Clorofila
reduce también la encuadernación de cancerígenos al ADN en el hígado y
otros órganos. Tambien rompe las piedras de calcio haciendo que sean
eliminadas. Estas son creadas por el cuerpo con el propósito de
neutralizar y deshacer el exceso de ácido.
La clorofila tiene
propiedades muy especiales como su gran actividad desodorizante, combate
el mal aliento ocasionados por el tabaco y combate la anemia.
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La clorofila tiene una gran
actividad desodorizante, siendo de gran utilidad para combatir los
problemas de mal aliento ocasionados por el tabaco, bebidas alcohólicas
y alimentos; ayuda a eliminar los olores provocados por la
transpiración. Además, es efectiva en la reducción del olor urinario y
fecal en algunas circunstancias pueden ayudar a aliviar el
estreñimiento. La clorofila ha sido utilizada para reducir olores
corporales, fecales y urinarios en pacientes geriátricos. Se ha
demostrado que la clorofila mata ciertas bacterias patógenas y causantes
de mal olor en el tracto digestivo.
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Posee acción
antioxidante.
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Nutre y fortalece los
sistemas circulatorios e intestinal.
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La clorofilina disminuye de
forma significativa el
colesterol y
triglicéridos séricos en estudios preliminares en
animales.
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Puede ser beneficiosa en el
tratamiento de piedras de oxalato cálcico y puede tener actividad
antiaterogénica.
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La clorofila y la
clorofilina poseen potencial anticarcinogénico y antimutagénico, pueden
ayudar a proteger contra algunas toxinas y pueden mejorar los efectos
secundarios de algunos fármacos.
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Clorofila 1 |
En un estudio se le
suministró clorofila a animales de laboratorio. En ellos se detectó una
reducción en la absorción de tres compuestos cancerígenos incluidos en
la dieta: Aminas heterocíclicas (halladas en carnes de músculo
cocinadas), hidrocarburos poli cíclicos (hallados en
alimentos ahumados y cocinados a la barbacoa), y aflatoxina (un moho
del
cacahuete). En esa prueba, la clorofila formó compuestos complejos
con los cancerígenos mientras recorrían el tracto digestivo, limitando
su biodisponibilidad.
Aumenta también la tasa de
reparación de los tejidos dañados, factor que ha de tenerse en cuenta
para el tratamiento de úlceras o irritación digestiva. Hay que señalar
que las acciones reparadoras y bactericidas de la clorofila dependen del
contacto físico de ésta con la zona dañada. Puesto que la clorofila
natural es liposoluble, los efectos reparadores y bactericidas no pueden
ser aplicados al colon, puesto que éste se encuentra más allá del lugar
donde la clorofila es absorbida. Debido a que la clorofila es muy
similar a la hemoglobina, la diferencia reside en que la hemoglobina
contiene hierro mientras que la clorofila contiene magnesio, se le
suponen propiedades terapéuticas como reconstituyente sanguíneo.
Estructura química
La estructura de la molécula
de clorofila tiene dos partes: un anillo de porfirina (sustituida con
pequeños grupos enlazados, sustituyentes) y una cadena larga llamada
fitol.
El anillo de porfirina es un
tetrapirrol, con cuatro anillos pentagonales de pirrol enlazados para
formar un anillo mayor que es la porfirina. La hemoglobina de la sangre
y otras proteínas contienen también una porfirina, que en ese otro caso
constituye lo principal de un grupo hemo; y también se encuentra
porfirina en la estructura de la
vitamina B12. El grupo hemo contiene un átomo de hierro (Fe);
la porfirina de la clorofila lleva en lugar equivalente un átomo de
magnesio (Mg2+). La absorción de determinados picos del espectro de
radiación es una propiedad de aquellas moléculas orgánicas que contienen
dobles enlaces conjugados (dobles enlaces alternando con enlaces
simples); puede verse en las fórmulas desarrolladas que el anillo
porfirínico es rico en tales enlaces.
El fitilo (o resto de fitol;
llamamos resto o residuo a la parte de una molécula incorporada a la
estructura de otra mayor) es una cadena hidrocarbonada con restos de
metilo (-CH3) a lo largo. Tiene, como todas las cadenas
orgánicas basadas sólo en C e H, un carácter “hidrófobo”; es decir, que
repele al agua. La cadena del fitilo sirve para anclar la molécula de
clorofila en la estructura anfipática de los complejos moleculares en
que residen las clorofilas.
Localización en las
células
Las clorofilas se encuentran
en las membranas de los tilacoides, que en las cianobacterias son
invaginaciones de la membrana plasmática, y en los plastos de las célula
eucarióticas son vesículas distribuidas por su interior. Las clorofilas
aparecen insertas en la membrana, a las que se anclan por la cadena
lateral constituida por un resto de fitol, asociadas a proteínas y otros
pigmentos, con los que forman los fotosistemas.
Cada fotosistema contiene
alrededor de 200 moléculas de clorofila, además de pigmentos auxiliares,
con los que constituye la llamada antena. La antena está formada por
conjuntos ordenados de moléculas de clorofila, otros pigmentos y
proteínas, que se llaman complejos colectores de la luz. Sólo una
molécula de clorofila a en cada fotosistema convierte propiamente la
energía radiante (luz) en energía química, cuando recibe un fotón con
energía suficiente desde las moléculas de la antena, que se la van
pasando.
Espectro de absorción y
color
Absorbencia de las
clorofilas a y b a distintas longitudes de onda. Puede verse que
absorben los colores de los extremos del arco iris (hacia el azul y el
rojo), pero no el verde, de lo que procede su color.
Las clorofilas tienen
típicamente dos picos de absorción en el espectro visible, uno en el
entorno de la luz azul (400-500 nm de longitud de onda), y otro en la
zona roja del espectro (600-700 nm); sin embargo reflejan la parte media
del espectro, la más nutrida y correspondiente al color verde (500-600
nm). Esta es la razón por la que las clorofilas tienen color verde y se
lo confieren a los organismos, o a aquellos tejidos, que tienen
cloroplastos activos en sus células, así como a los paisajes que forman.
Fuera de las plantas verdes,
que son de este color, las clorofilas van acompañadas de grandes
cantidades de pigmentos auxiliares, principalmente
carotenoides y
ficobilinas, que son de distinto color y dominan el conjunto, tiñendo al
organismo de colores como el amarillo dorado típico de los cromófitos, o
el rojo púrpura de las algas rojas.
Diversidad y distribución
taxonómica
Las distintas formas de la
clorofila se distribuyen desigualmente en la diversidad de los
fotosintetizadores oxigénicos. La tabla siguiente presenta las
diferentes formas de la clorofila y resumen su distribución sistemática.
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Clorofila
a |
Clorofila
b |
Clorofila
c1 |
Clorofila
c2 |
Clorofila
d |
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Fórmula empírica |
C55H72O5N4Mg |
C55H70O6N4Mg |
C35H30O5N4Mg |
C35H28O5N4Mg |
C54H70O6N4Mg |
|
Grupo C3 |
-CH=CH2 |
-CH=CH2 |
-CH=CH2 |
-CH=CH2 |
-CHO |
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Grupo C7 |
-CH3 |
-CHO |
-CH3 |
-CH3 |
-CH3 |
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Grupo C8 |
-CH2CH3 |
-CH2CH3 |
-CH2CH3 |
-CH=CH2 |
-CH2CH3 |
|
Grupo C17 |
-CH2CH2COO-Fitil |
-CH2CH2COO-Fitil |
-CH=CHCOOH |
-CH=CHCOOH |
-CH2CH2COO-Phytyl |
|
Enlace C17-C18 |
Simple |
Simple |
Doble |
Doble |
Simple |
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Distribución |
Universal |
Sobre todo Plantae y algas verdes
(1) |
Cromoalveolados y algas rojas
(2) |
Cromoalveolados y algas rojas (2) |
Algún alga roja
(3) |
1. La clorofila a se
encuentra en todos los casos, vinculada al centro activo de los
complejos moleculares, llamados fotosistemas, que absorben la luz
durante la fotosíntesis, difiere de la clorofila b en que el radical de
la posición 3 del grupo tetrapirrólico es -CH3 (alquilo) en lugar de -CHO
(carbonilo).
2. La clorofila b
caracteriza a los plastos de las algas verdes y de sus descendientes las
plantas terrestres (reino Plantae). Esos plastos, y los organismos que
los portan, son de color verde. También se encuentran plastos verdes en
algunos grupos de protistas que han asimilado algas verdes unicelulares
endosimbiontes adquiriendo así plastos secundarios. Podemos citar a las
euglenas, a los cloraracniófitos y a algunos dinoflagelados, como
Gymnodinium viride. También se encuentra en algunas cianobacterias (las
cloroxibacterias), que por ello son de color verde planta en vez de
azuladas; hace algún tiempo se les atribuyó por este rasgo el carácter
de antepasados de los plastos verdes, pero luego se ha comprobado que es
un carácter adquirido independientemente en varias líneas separadas.
3. Las clorofilas c1 y c2
son características de un extenso y diverso clado de protistas que
coincide más o menos con el superfilo Chromista y que incluye grupos tan
importantes como las algas pardas, las diatomeas o los haptófitos.
4. La clorofila d sólo se ha
conocido durante decenios por una observación aislada y no repetida en
un alga roja. Luego se ha encontrado en una cianobacteria (Acaryochloris
marina), que parece especialmente apta para explotar luz roja cuando
crece bajo ciertas ascidias. No debe en todo caso interpretarse de la
tabla que su presencia es una característica común de las algas rojas.
También se encuentran
clorofilas en animales que albergan dentro de sus células o entre ellas
algas unicelulares (zooclorelas y zooxantelas). Gracias a esta simbiosis
la fotosíntesis contribuye de manera significativa a la nutrición de
corales, tridacnas, nudibranquios y otros animales marinos.
No todos los organismos
fotosintetizadores tienen clorofilas. Las bacterias que no son
cianobacterias tienen pigmentos muy distintos llamados
bacterioclorofilas.
Alteraciones de la
clorofila
La clorofila puede sufrir
distintos tipos de alteraciones. La más frecuente, y la más perjudicial
para el color de los alimentos vegetales que la contienen, es la pérdida
del átomo de magnesio, formando la llamada feofitina, de un color verde
oliva con tonos marrones, en lugar del verde brilante de la clorofila.
Esta pérdida del magnesio se produce por sustitución por dos iones H+, y
consecuentemente se ve favorecida por el medio ácido. La pérdida es
irreversible en medio acuoso, por lo que el cambio de color de los
vegetales verdes es un fenómeno habitual en procesos de cocinado,
enlatado, etc. La clorofila b es algo más estable que la clorofila a.
Hay que tener en cuenta que los vegetales son siempre ácidos, y que en
el tratamiento térmico se liberan generalmente ácidos presnetes en
vacuolas en las células, y que hacen descender el pH del medio.
La adición de bicarbonato, que eleva el pH, ayuda a mantener el color,
pero a costa de aumentar la destrucción de la tiamina. También
estabiliza algo el color la presencia de
sal común o de compuestos
solubles de magnesio o calcio
El calentamiento de
materiales que contienen clorofila produce también isomerizaciones
dentro de la molécula, que pueden llegar a afectar hasta el 10% del
contenido en el cocinado normal o en el escaldado de vegetales verdes.
Esta isomerización carece de importancia desde el punto de vista
alimentario.
En la clorofila puede
hidrolizarse el enlace éster que mantiene unido el grupo fitol. Esta
hidrólisis está catalizada por el enzima clorofilasa, presente en los
vegetales verdes. La estructura que queda al eliminarse el fitol recibe
el nombre de clorofilida. Su color es semejante al de la clorofila, y
consecuentemente su formación no representa un problema desde ese punto
de vista, e incluso son algo más estables que las propias clorofilas
frente a la pérdida del magnesio.
La feofitina es capaz de
unir eficientemente iones de Zn o de Cu en el lugar que ocupaba el
magnesio, formando pigmentos estables y de color verde atractivo. La
toxicidad del cobre limita su uso, pero los complejos cúpricos de
clorofilas o clorofilidas están autorizados en la Unión Europea como
colorantes alimentarios en algunos productos.
Posiblemente la formación de
pequeñas cantidades de complejos cúpricos, que mantienen el color,
explica la reiteración con la que se especifica en los libros de cocina
antiguos el uso de recipientes de cobre para cocinar los
guisantes.
Ecología
La clorofila puede
detectarse fácilmente gracias a su comportamiento frente a la luz. Medir
ópticamente la concentración de clorofila en una muestra de agua da poco
trabajo y permite una estimación suficiente de la concentración de
fitoplancton (algas microscópicas) e, indirectamente, de la actividad
biológica; de esta manera la medición de clorofila es un instrumento
importante de vigilancia de los procesos de eutrofización.
La presencia de clorofila es
también medida por sistemas de teledetección, que informan sobre la
distribución de la producción primaria, incluidas las oscilaciones
estacionales y las fluctuaciones interanuales. En esta forma la medición
de la clorofila ayuda a la investigación del cambio climático y
ecológico a escala global (ver figura a la derecha).
DOCUMENTACIÓN
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