La clorofilla e il magnesio sono correlati in quanto la molecola di clorofilla contiene uno ione magnesio. Le piante verdi dipendono dalla clorofilla per la fotosintesi e il magnesio è richiesto per la produzione di clorofilla. Questo elemento è quindi un nutriente essenziale per le piante verdi. Nel processo di fotosintesi, le piante verdi usano l’energia della luce solare per sintetizzare il glucosio dall’acqua e l’anidride carbonica. L’ossigeno è prodotto come sottoprodotto di questa reazione e quindi questo processo è in gran parte responsabile del mantenimento dei livelli di ossigeno sul pianeta.
La struttura della clorofilla consente di svolgere un ruolo cruciale nella fotosintesi. Le molecole di clorofilla sono porfirine, un gruppo di composti che hanno in comune una disposizione di quattro atomi di azoto con uno spazio al centro che consente loro di incorporare uno ione metallico che può legarsi agli atomi di azoto. Questa formazione esiste nelle molecole di clorofilla e gli ioni magnesio si trovano al centro. Le porfirine sono spesso fortemente colorate a causa della loro tendenza ad assorbire la luce di frequenze particolari. La clorofilla assorbe la luce rossa e blu in modo molto efficiente, lasciando riflessa la luce verde; questo spiega il colore delle piante verdi.
Ci sono una serie di passaggi coinvolti nella fotosintesi, ma fondamentalmente comporta il trasferimento di elettroni dall’acqua (H2O) al biossido di carbonio (CO2), liberando ossigeno (O2) dal biossido di carbonio, che consente all’acqua di combinarsi con il carbonio per produrre glucosio (C6H12O6) – il carboidrato più semplice. Il processo è molto complesso, ma segue l’equazione: 6H2O + 6CO2 6O2 + C6H12O6. Il glucosio è la principale fonte di energia per le cellule vegetali e anche per gli animali, che lo ottengono direttamente o indirettamente dalle piante. In una fase cruciale, la luce assorbita dalla clorofilla eccita gli elettroni nelle molecole, consentendo loro di essere trasferiti ad altre molecole. La clorofilla e il magnesio sono collegati in questo passaggio perché il magnesio aiuta la molecola ad assorbire la luce e mantiene gli elettroni in uno stato eccitato in modo che possano essere trasferiti.
A parte il suo ruolo nella clorofilla, il magnesio è anche coinvolto nella cattura dell’anidride carbonica che fornisce il carbonio per la produzione di glucosio. Aiuta ad attivare l’enzima ribulosio-1,5-bifosfato carbossilasi ossigenasi (RuBisCO), che catalizza l’incorporazione dell’anidride carbonica nelle molecole coinvolte nella fotosintesi. Questo processo è noto come fissazione dell’anidride carbonica.
La produzione di clorofilla e disponibilità di magnesio nel suolo sono fortemente correlate. La carenza di magnesio si manifesta nelle piante ingiallendo le foglie tra le vene. Questo è noto come clorosi e tende a essere visto per primo nelle foglie più vecchie, poiché la pianta romperà la clorofilla nelle parti più vecchie della pianta per mantenere i livelli nelle aree in crescita attiva. Laddove i suoli siano carenti di questo elemento, possono essere trattati con una fonte di magnesio come il calcare dolomitico macinato o il solfato di magnesio, noto anche come sali di Epsom.