Las clorofilas (del griego χλωρος, chloros, "verde", y φύλλον, fýlon, "hoja") son una familia de pigmentos de color verde que se encuentran en las cianobacterias y en todos aquellos organismos que contienen cloroplastos o membranas tilocoidales en sus células, lo que incluye a las plantas y a las diversas algas. La clorofila es una biomolécula sumamente indispensable, crítica en la fotosíntesis, ya que es un proceso que permite a las plantas y algas producir energía a partir de la luz solar.
La clorofila fue descubierta en 1817 por los químicos franceses Pierre Pelletier (1788-1842) y Joseph Caventou (1795-1877), 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 solo la clorofila, sino sustancias de gran importancia farmacológica como la cafeína, la colchicina o la quinina.
Las clorofilas son un grupo de pigmentos que se encuentran en aquellos organismos eucariontes que poseen cloroplastos (plantas, algas) y en algunos procariotas: bacterias que no poseen cloroplastos (cianobacterias, bacterias verdes y púrpuras), y cuyos pigmentos se encuentran en sistemas de membrana internos: vesículas, lamelas y cromatóforos, pertenecientes a los dominios Eubacteria y Eucarya.
La estructura de las moléculas de clorofila tiene dos partes: un anillo de porfirina que contiene magnesio y cuya función es absorber luz, y una cadena hidrófoba de fitol cuya función es mantener la clorofila integrada en la membrana fotosintética.
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 células 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. Solo 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.
Las clorofilas tienen típicamente dos tipos 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.
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.
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.
La medición de absorción de luz es compleja debido al solvente usado para extraer la clorofila de la planta, pues afecta los valores obtenidos.
Midiendo la absorción de la luz en las regiones del rojo y rojo lejano, es posible estimar la concentración de clorofila que contiene una hoja.
El coeficiente de fluorescencia se puede usar para medir el contenido de clorofila. Al excitar la clorofila, esta fluorece a una longitud de onda más baja; la relación de emisión de fluorescencia a 705 ± 10 nm y 735 ± 10 nm puede proporcionar una relación lineal del contenido de clorofila comparable con las pruebas químicas. La relación entre F735/F700 provee un coeficiente de correlación r2 de 0,96 comparado con pruebas químicas, en el rango de 41 mg m−2 hasta 675 mg m−2. Gitelson desarrolló una fórmula para la lectura directa del contenido de clorofila en mg m−2. La fórmula proporcionó un método confiable para medir el contenido de clorofila desde 41 mg m−2 hasta 675 mg m−2 con un valor de correlación r2 de 0,95.
La clorofila puede detectarse fácilmente gracias a su comportamiento frente a la luz. Medir ópticamente la concentración de clorofila en una muestra de agua es sencillo 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. De esta forma, la medición de la clorofila ayuda a la investigación del cambio climático y ecológico a escala global.
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