Aunque, en principio, pueda parecer sorprendente que un tejido líquido de color rojo como la sangre pueda tener algo en común con un órgano sólido de color verde, como es una hoja (Figura 1), la respuesta a esta pregunta se puede encontrar si se analizan los componentes de estos sistemas biológicos.

Al realizar el correspondiente estudio químico, en ambos casos se encuentra una estructura química llamada porfirina. Su nombre proviene del griego porphyra que significa púrpura. A partir de esa unidad básica se forman diversas moléculas, tan necesarias para la vida que se las conoce como los  “pigmentos de la vida”. 

Son muchas las variaciones que puede presentar este “macrociclo” químico; ahora bien, todas ellas tienen la capacidad de enlazarse a átomos metálicos que actúan como los “centros de mando” que controlan las funciones biológicas que ejercen estas moléculas.

El anillo de la porfirina es plano, con enlaces dobles entre átomos de carbono y átomos de carbono con átomos de nitrógeno. Este hecho hace que los electrones que forman parte de los enlaces dobles se “deslocalicen”, o dicho de otra manera “circulen” entre los átomos de la molécula a lo largo de unos “circuitos”, marcados en color verde en la Figura 2. 

Los electrones pueden “saltar” de un nivel de energía a otro. Cuando lo hacen desde uno alto a otro inferior emiten un “paquete de energía”, lo que se llama fotón, una forma de onda electromagnética. Los fotones de alta energía tienen longitudes de onda cortas, mientras que fotones de baja energía muestran tienen longitudes de onda largas. El conjunto de las distintas ondas que componen la emisión de fotones se conoce como espectro electromagnético. Sin embargo, el ojo humano solo percibe una pequeña parte de este espectro, el llamado visible, que comprende las longitudes de onda que se corresponden con los colores que van del violeta al rojo.

Al introducir una muestra diluida de una porfirina “libre” (sin estar enlazada a un metal) en un espectrómetro (instrumento que permite registrar el espectro electromagnético de una molécula) se observa una banda principal a la longitud de onda de 416 nanómetros, que se corresponde al color púrpura.

Cuando la porfirina se enlaza a un metal su estructura cambia, deja de ser plana y por tanto los electrones, que para circular deben moverse en un plano, cambian su comportamiento.

La asociación de la porfirina, presente en la hemoglobina humana, con el hierro es esencial para el transporte del oxígeno en la sangre (Figura 5). Cuando se observa el espectro de la hemoglobina, vemos que presenta un pico a la longitud de onda de 600 nanómetros, que nosotros percibimos como color rojo

En la clorofila, la molécula responsable de la fotosíntesis, que también posee en su estructura un anillo de porfirina, es el magnesio el metal que asocia con ésta. En este caso su espectro presenta un pico cercano a la longitud de onda de 500 nanómetros, lo que se corresponde con el color verde.

En un principio no se sospechaba de la relación entre la hemoglobina y la clorofila. Sin embargo, tienen en común la estructura química de la porfirina, que es la que explica sus colores característicos.

El parecido entre ambas moléculas apunta, una vez más, a la impresionante capacidad de la Naturaleza para diseñar pigmentos. Detrás de apariencias morfológicas y de coloraciones diferentes, se encuentran estructuras similares, de manera que la simple asociación con uno u otro metal les confieren propiedades distintas que les permiten sustentar funciones diferentes, pero igualmente esenciales para la vida. 

AUTORES Rosa Lelia Dorta, Sandra Rodríguez-Álvarez y José María Palazón

ILUSTRACIÓN CARLA GARRIDO