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Clorofila
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¿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.

  • 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.

  • Posee acción antioxidante.

  • Nutre y fortalece los sistemas circulatorios e intestinal.

  • La clorofilina disminuye de forma significativa el colesterol y triglicéridos séricos en estudios preliminares en animales.

  • Puede ser beneficiosa en el tratamiento de piedras de oxalato cálcico y puede tener actividad antiaterogénica.

  • 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.

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.

Clorofila a Clorofila b Clorofila c1 Clorofila c2 Clorofila d
Fórmula empírica C55H72O5N4Mg C55H70O6N4Mg

C35H30O5N4Mg

C35H28O5N4Mg

C54H70O6N4Mg

Grupo C3

-CH=CH2

-CH=CH2

-CH=CH2

-CH=CH2

-CHO

Grupo C7

-CH3

-CHO

-CH3

-CH3

-CH3

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
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

http://www.casapia.com
http://www.enbuenasmanos.com
http://www.hierbasvitales.com/
http://milksci.unizar.es
http://es.wikipedia.org/