Clorofilla

Clorofilla

La clorofilla è un pigmento fotosintetico presente nei cloroplasti delle cellule vegetali che permette la fotosintesi grazie all’assorbimento di energia radiante. Il termine clorofilla, proviene dal greco χλωρός, chloros, verde e φύλλον, phyllon, foglia.
Il pigmento fu isolato per la prima volta da Joseph Bienaimé Caventou nel 1817, e la sua struttura fu decodificata da Hans Fischer nel 1940; nel 1978, quando la stereochimica della clorofilla era nota, Robert Burns Woodward pubblicò una sintesi completa della molecola com’è ad oggi conosciuta.
La clorofilla si trova nei grani dei cloroplasti delle cellule vegetali, o negli organismi procarioti che attuano la fotosintesi clorofilliana. Negli eucarioti sono presenti due diverse tipi di clorofilla:
– la clorofilla A, che assorbe soprattutto la luce nella lunghezza d’onda blu-violetta e rossa;
– la clorofilla B, che assorbe soprattutto la luce nella lunghezza d’onda blu ed arancione.
La clorofilla ha una struttura caratterizzata da una molecola con un gruppo eterociclo porfirinico, al centro del quale è coordinato uno ione Mg.
La colorazione verde delle foglie è un effetto ottico dovuto al fatto che le lunghezze d’onda del verde sono le meno assorbite dalle piante. La clorofilla è una clorina prodotta attraverso lo stesso processo metabolico che porta alle porfirine alle quali è strutturalmente simile.
La molecola della clorofilla ha una struttura ad anello, al centro del quale si trova un atomo di magnesio. L’atomo di magnesio svolge la funzione di mantenere la struttura rigida per evitare che l’energia solare incidente si disperda sotto forma di calore prima che possa essere utilizzata per il processo fotosintetico.

Collegata con questo anello si trova una catena idrorepellente che svolge il ruolo di ancorare la molecola di clorofilla alle membrane tilacoidi.
La clorofilla è la molecola cardine su cui si basa la Vita del pianeta; è infatti la molecola fondamentale per la fotosintesi che permette alle piante di ottenere energia direttamente dalla luce.
Le molecole di clorofilla sono strutturalmente circondate da complessi proteici, chiamati foto sistemi, che sono racchiusi nei tilacoidi dei cloroplasti. In tali complessi la clorofilla svolge due funzioni principali, che in gran parte è quella di assorbire la luce e trasferire l’energia ad una coppia specifica di clorofilla nel centro di reazione del fotosistema.
I fotosistemi sono di due tipi: il fotosistema I o P700 ed il fotosistema II o P680. I numeri “700” e “680” indicano la lunghezza d’onda in nanometri in cui i due diversi accettori primari hanno il loro picco di assorbimento.
I diversi fotosistemi hanno identità, funzione e proprietà spettrali distinte e determinate dalle loro caratteristiche e dalla struttura proteica circostante.
La funzione del centro di reazione della clorofilla è quella di utilizzare l’energia assorbita, trasferita dall’altra clorofilla nel foto sistema, per provocare una separazione di cariche, una specifica reazione di ossidoriduzione in cui la clorofilla dona un elettrone a una serie di intermediari molecolari sulla cosiddetta catena di trasporto degli elettroni.
Così la clorofilla del centro di reazione caricata (P680+) è successivamente ridotta nuovamente allo stato di equilibrio acquisisce un elettrone. Nel fotosistema II l’elettrone che riduce il P680+ proviene infine dall’ossidazione dell’acqua in O2 e 4H+ ad opera del complesso evolvente ossigeno.
È proprio grazie a questa reazione biochimica che gli organismi fotosintetici producono ossigeno gassoso che va poi a costituire quasi tutto l’ossigeno presente nell’atmosfera terrestre.
Il Fotosistema I lavora in serie col fotosistema II così il P700+ del fotosistema I è normalmente prodotto dal fotosistema II attraverso intermediari presenti nella membrana tilacoide. Le reazioni di trasferimento degli elettroni nella membrana tilacoide sono comunque alquanto complessi e la fonte degli elettroni usati per ridurre il P700+ può variare.
Il flusso di elettroni che si sono generati dalla reazione clorofilliana è usato per trasportare gli ioni H+ attraverso la membrana tilacoide creando un potenziale energetico usato per produrre energia chimica dall’ATP. Quegli elettroni infine riducono il NADP+ in NADPH, un riducente universale che viene utilizzato per ridurre la CO2 in zuccheri ed altre riduzioni biosintetiche.
Oltre alla clorofilla vi sono altri pigmenti, chiamati accessori, che intervengono in questi complessi processi per ottimizzare la trasformazione dell’energia solare (luce) in energia chimica.