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La poderosa molécula de clorofila

por | Nov 29, 2023 | blogs, Luces de cultivo | 0 Comentarios

Introducción – Los cultivadores pueden ser científicos.

¿Qué es la clorofila? Es un elemento esencial en las plantas que permite convertir la luz en energía utilizable para su crecimiento. Pero a algunos nos intimida toda la ciencia que hay detrás. Por ello, en este artículo desmitificamos este fascinante tema para ayudar a los cultivadores y científicos en ciernes a comprender los detalles junto con el panorama general.

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Fig 1 – Foto de Pixabay

¿Qué tiene de poderosa la clorofila?

Si lo pensamos bien, todo lo que comemos, directa o indirectamente, procede de las plantas. Incluso la carne que consumimos procede de herbívoros o animales que se alimentan de plantas. Y es la clorofila la que desencadena la fotosíntesis, dando lugar al crecimiento de las plantas que se convierten en los componentes básicos de todos los alimentos. Así pues, la clorofila podría ser la molécula más esencial, además del agua, para la vida en este planeta.

 

Horticultura de interior

Fig 2 – Todos los alimentos proceden en última instancia de las plantas – Foto de Lina Kivaka (Pexels)

¿Dónde están las moléculas de clorofila?

La molécula de clorofila forma parte del proceso de fotosíntesis en las plantas, del que ya se habló en un artículo anterior (aquí). Allí mencionamos que la Fotosíntesis ocurre en la Planta > Célula de la Planta > Cloroplasto > Tilacoide > Membrana del Tilacoide.

Horticultura de interior

Fig 3 – La clorofila forma parte de la fotosíntesis que tiene lugar en la membrana tilacoide (haga clic en la imagen para ampliarla).

La membrana tilacoide contiene una especie de fábrica que recibe la luz y la transforma en energía vegetal utilizable (ADP y NADPH). En esta fábrica se encuentran los componentes PSII y PSI; contienen moléculas de clorofila que absorben la luz.

Fig 4 – La fábrica de luz-energía en la membrana tilacoide

¿Qué es una molécula? Un poco de ciencia.

Es fácil entender qué es una molécula pensando en el agua. Un «átomo»es un elemento fundamental y universal. Por ejemplo, hay átomos de oxígeno y átomos de hidrógeno. Si unimos un átomo de oxígeno con dos átomos de hidrógeno, obtendremos una molécula de H2O o, simplemente, agua. El dióxido de carbono (CO2) es un átomo de carbono y dos de oxígeno, todos conectados. Así pues, una molécula es simplemente un montón de átomos conectados para formar una sustancia única.

Pero el H2O es un líquido y el CO2 un gas. Sus propiedades difieren, pero ¿por qué? Porque las características de sus estructuras moleculares son intrínsecamente diferentes: la masa de los átomos, la carga y las subpartículas dentro de cada átomo.

Dicho todo esto, una molécula de clorofila es simplemente un montón de átomos conectados. Su estructura molecular determina sus propiedades únicas, que consisten en absorber la luz y desencadenar la fotosíntesis.

Fitocromos, Pr y Pfr molecular

Fig 6 – La molécula de clorofila

Fitocromos, Pr y Pfr molecular

Fig 5 – Átomos y moléculas

Clorofila-a y clorofila-b

Como ya hemos mencionado, la estructura molecular de la clorofila determina su capacidad para absorber la luz. Pero no cualquier color de luz. Las plantas han evolucionado en dos tipos de clorofila, la clorofila-a y la clorofila-b.

Tanto la clorofila-a como la clorofila-b residen en el PSII y el PSI de nuestra fábrica. Sin embargo, la clorofila-b absorbe mejor la luz azul, mientras que la clorofila-a absorbe mejor la luz roja. Son fundamentalmente similares, excepto por una pequeña pieza en su estructura molecular (Figura 7). Pero esta pequeña diferencia altera la capacidad de absorción de luz de ambos.

Figura 7 – Clorofila-a y clorofila-b, diferenciadas por una pequeña formación en la cabeza de la molécula.

La clorofila es una molécula pigmentaria

Como ya hemos mencionado, ambas moléculas de clorofila pueden absorber la luz. Las clorofilas también reflejan la luz, sobre todo en la región verde del espectro, razón por la que las plantas parecen verdes.

La capacidad de una molécula para interactuar con la luz la convierte en una«molécula pigmentaria«. La mayoría de los objetos que pueden mostrar color tienen moléculas pigmentarias, como las pinturas y los tintes, pero también hay moléculas pigmentarias naturales, por ejemplo en el color de nuestro pelo.

Sin embargo, algunos objetos, como el vidrio transparente o el agua, no tienen moléculas de pigmento.

El gráfico de absorción o curvas de sensibilidad (Figura 8) muestra la molécula del pigmento clorofila en acción.

  • Clorofila a: Picos principales en torno a 430 nm (azul) y 662 nm (rojo).
  • Clorofila b: picos principales en torno a 453 nm (azul) y 642 nm (naranja)

Observa también que hay una gran depresión en la zona verde-amarilla y eso se debe a que en lugar de absorber el verde, lo está reflejando o transmitiendo a través de la hoja.

Fitocromos y semillas germinadas

Fig 8 (Curvas de sensibilidad a la clorofila) – imagen de Daniele Pugliesi CCA Share Alike 3.0

Fitocromos y semillas germinadas

Fig 9 – Clorofilas, utilizan la luz azul y roja para la fotosíntesis. Por debajo del dosel, la luz roja lejana es más abundante y es aquí donde entran en juego los fitocromos.

¿Por qué luz azul y luz roja?

La respuesta a esta pregunta es una fascinante consecuencia de la evolución.

Luz azul

La luz azul tiene una longitud de onda más corta que la de otros colores del espectro visual, y una longitud de onda más corta significa que contiene más energía. Las plantas han evolucionado para aprovechar este impulso de alta energía.

Las hojas que miran directamente al sol obtendrán todo el espectro de colores (figura 10) cayendo sobre su superficie. Sin embargo, las hojas que no estén orientadas hacia el sol pero sí hacia el inmenso cielo azul aprovecharán esa luz azul (figura 11). A esto se le llama luz solar indirecta; a muchas plantas de interior les va muy bien.

Luz roja

¿Y la luz roja? En la Figura 8 se puede ver que la clorofila-a amplía la gama de espectros disponibles para la fotosíntesis.

Luz roja lejana

Las estrategias mencionadas son formas evolutivas que utilizan las plantas para optimizar la captación de energía luminosa. Incluso bajo un dosel denso, puede producirse cierta fotosíntesis, ya que penetra algo de luz azul y roja. Sin embargo, los espectros de luz más abundantes bajo las hojas son los rojos lejanos, por encima de 700 nm (véase la figura 12). Aquí es donde intervienen los fitocromos, que absorben la energía de los rayos infrarrojos para aumentar la producción de clorofila y estimular el crecimiento del tallo. (Véase Fitocromos y Fotomorfogénesis).

 

Fig 10 – Espectro completo de colores bajo la luz solar directa – Las plantas emplean tanto la clorofila-a como la clorofila-b.

Fig 11 – Espectro del cielo azul para hojas orientadas en sentido contrario al sol (luz solar indirecta) – La clorofila-b puede seguir empleando la luz azul.

Fig 12 – Espectro bajo un dosel donde la fotosíntesis se ve dificultada, pero por encima de los 700 nm está el rojo lejano, donde los fitocromos acuden al rescate.

La clorofila y el ciclo de la vida

La clorofila pone en marcha la fotosíntesis, que ayuda a las plantas a crecer y convertirse en el alimento o alimento derivado que sustenta toda la vida. De esta vida surge un abono rico en nitrógeno (excrementos) que vuelve a iniciar el proceso en las tierras de cultivo. La fotosíntesis también recicla el sofocante CO2 y produce el preciado Oxígeno que respiramos.

Es el modelo por excelencia de un ecosistema sostenible, y todo empieza con la clorofila.

En este artículo, cubrimos el qué, el dónde y el cómo de la clorofila para cultivadores que quieren ser científicos en ciernes. Esperamos haberle ilustrado o llenado algunos espacios sobre esta poderosa molécula y haberle convencido de que la ciencia no es tan mala después de todo.

Fig 13 – Foto de Joshua J. Cotten en Unsplash

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