Clorofilla

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Introduzione

Clorofilla Pigmento di colore verde di origine vegetale, indispensabile allo svolgimento della fotosintesi; si trova negli organismi capaci di compiere tale processo, ovvero i batteri fotosintetici, i cianobatteri, le alghe e le piante. All’interno delle cellule, le molecole di pigmento risultano legate a sistemi membranosi che, nei batteri, sono costituiti da introflessioni della membrana cellulare, mentre nei cianobatteri e negli eucarioti sono rappresentati da sacchetti appiattiti (tilacoidi) contenuti in particolari organuli detti cloroplasti.

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Struttura chimica

La molecola di clorofilla ha una struttura planare complessa; è composta da quattro anelli pirrolici, disposti ai vertici di un ipotetico quadrato, i cui rispettivi atomi di azoto sono legati a un atomo di magnesio, presente al centro del quadrilatero. A tale struttura si lega una “coda” di fitolo, un alcol a 20 atomi di carbonio. In natura vi sono diversi tipi di clorofilla, che differiscono per alcuni gruppi legati allo scheletro fondamentale della molecola. Negli eubatteri fotosintetici si parla propriamente di batterioclorofilla (tipica dei solfobatteri rossi) e di clorobium-clorofilla (solfobatteri verdi); nei cianobatteri e negli eucarioti fotosintetici si trova la clorofilla a, che risulta il tipo di pigmento fondamentale per lo svolgimento della fotosintesi; nelle alghe verdi, nelle briofite e nelle piante superiori si riscontra anche una clorofilla b, che ha un ruolo accessorio rispetto a quella di tipo a. Nelle alghe rosse, nelle alghe brune e nelle diatomee al posto della clorofilla b si trova la cosiddetta clorofilla c. Ai vari tipi di clorofilla corrispondono spettri di assorbimento della radiazione solare leggermente diversi.

In particolare, nel caso della clorofilla a, il massimo assorbimento della luce si verifica per le lunghezze d’onda pari a 440 nm e a 680 nm. Per la clorofilla b, i due picchi di assorbimento si registrano a valori leggermente diversi (480 nm e 650 nm); per tale motivo, questo pigmento, che agisce in modo coordinato alla clorofilla a, ne amplifica lo spettro di radiazione utile allo svolgimento della fotosintesi.

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Clorofilla e fotosistemi

Le molecole di pigmento si trovano aggregate in unità funzionali dette fotosistemi. Ciascun fotosistema può contenere da 250 a 400 molecole di clorofilla di tipo a e b (o c); inoltre, possiede pigmenti accessori, quali i carotenoidi (caroteni e xantofille), composti liposolubili, e le ficobiline, molecole di tipo idrosolubile. I pigmenti accessori svolgono anch’essi un ruolo importante nell’assorbimento della radiazione solare. La loro presenza diviene evidente in autunno, quando le foglie delle piante caducifoglie si colorano di toni rosso-aranciati; infatti, al termine della stagione vegetativa, la clorofilla presente nei vegetali si degrada, lasciando trasparire il colore degli altri pigmenti.

Tutte le molecole presenti nel fotosistema sono in grado di catturare fotoni di luce, fenomeno che provoca il passaggio di ciascuna a uno stato eccitato, ovvero uno spostamento degli elettroni a un livello energetico superiore (vedi Fotochimica). Le molecole del fotosistema che assorbono l’energia radiante sono dette molecole antenna.

Alcune molecole di clorofilla a possiedono una particolare capacità di assorbimento dell’energia solare, che ne determina l’eccitazione e permette l’attivazione della reazione di fotolisi dell’acqua (scissione dell’acqua in idrogeno e ossigeno in presenza di luce), cioè l’avvio della fase luminosa della fotosintesi. Queste molecole costituiscono il centro di reazione del fotosistema.

Vi sono due tipi fotosistema, indicati come fotosistema I o P700 e fotosistema II o P680; questi valori corrispondono alla lunghezza d’onda della luce (rispettivamente, 700 nm e 680 nm) alla quale in ciascun fotosistema si verifica il massimo assorbimento.

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Usi industriali

La clorofilla entra nella composizione di numerosi prodotti industriali, con diverse funzioni. Oltre a essere impiegata come pigmento colorante, in particolare nella sintesi di composti a base di paraffina, viene utilizzata come agente deodorante in alcuni prodotti cosmetici e igienici e come principio cicatrizzante in alcuni preparati farmaceutici.