KLOROFYLLI: OMINAISUUDET, RAKENNE, SIJAINTI, TYYPIT - BIOLOGIA - 2025

Klorofylli on biologinen pigmentti, joka osoittaa, että se on molekyyli, joka kykenee absorboimaan valoa. Tämä molekyyli absorboi aallonpituutta, joka vastaa väriä violettia, sinistä ja punaista, ja heijastaa vihreän värin valoa. Siksi klorofyllin läsnäolo on vastuussa kasvien vihreästä väristä.

Sen rakenne koostuu porfyriinirenkaasta, jossa on magnesiumkeskus ja hydrofobinen häntä, nimeltään fytoli. On tarpeen korostaa klorofyllin rakenteellista samankaltaisuutta hemoglobiinimolekyylin kanssa.

Klorofyylimolekyyli on vastuussa kasvien vihreästä väristä. Lähde: pixabay.com

Klorofylli sijaitsee tylakoideissa, kalvorakenteissa, joita löytyy kloroplastien sisällä. Klooroplasteja on runsaasti kasvien lehdissä ja muissa rakenteissa.

Klorofyllin päätehtävänä on kaapata valoa, jota käytetään fotosynteesireaktioiden johtamiseen. Klorofylliä on erityyppisiä - yleisimpiä ovat a -, jotka eroavat hieman rakenteeltaan ja absorptiopiikiltaan absorboituneen auringonvalon määrän lisäämiseksi.

Historiallinen näkökulma

Klorofyylimolekyylin tutkimus juontaa juurensa vuoteen 1818, kun tutkijat Pelletier ja Caventou kuvasivat sen ensimmäiseksi nimellä klorofylli. Myöhemmin, vuonna 1838, molekyylin kemialliset tutkimukset alkoivat.

Vuonna 1851 Verdeil ehdotti rakenteellisia yhtäläisyyksiä klorofyllin ja hemoglobiinin välillä. Tuolloin tämä samankaltaisuus oli liioiteltua ja oletettiin, että myös rauta-atomi sijaitsi klorofyylimolekyylin keskellä. Myöhemmin magnesiumin läsnäolo vahvistettiin keskeiseksi atomiksi.

Borodin löysi vuonna 1882 erilaisia ​​klorofyllityyppejä mikroskoopin toimittamien todisteiden avulla.

pigmentit

Klorofylli havaittiin mikroskoopilla. Kristian Peters - Fabelfroh

Mikä on kevyt

Keskeinen kohta fotosynteettisten elävien organismien kyvyssä käyttää valoenergiaa on sen imeytyminen. Tätä toimintoa suorittavia molekyylejä kutsutaan pigmenteiksi ja niitä esiintyy kasveissa ja levässä.

Näiden reaktioiden ymmärtämiseksi on välttämätöntä tuntea tietyt valon luonteeseen liittyvät näkökohdat.

Valo määritellään sähkömagneettisen säteilyn tyypiksi, energiamuotoksi. Tämä säteily ymmärretään aallona ja hiukkasena. Yksi sähkömagneettisen säteilyn ominaisuuksista on aallonpituus ilmaistuna etäisyytenä kahden peräkkäisen harjanteen välillä.

Ihmisen silmä voi havaita aallonpituuden, joka vaihtelee välillä 400-710 nanometriä (nm = ^10-9 m). Lyhyet aallonpituudet liittyvät suurempiin energiamääriin. Auringonvaloon sisältyy valkoinen valo, joka koostuu kaikista näkyvän osan aallonpituuksista.

Hiukkasen luonteesta fyysikot kuvaavat fotoneja erillisinä energiapaketeina. Jokaisella näistä hiukkasista on ominainen aallonpituus ja energiataso.

Kun fotoni osuu esineeseen, voi tapahtua kolme asiaa: absorboitua, lähettää tai heijastua.

Miksi klorofylli on vihreää?

Kasveja pidetään vihreinä, koska klorofylli absorboi pääasiassa sinistä ja punaista aallonpituutta ja heijastaa vihreää. Nefronus

Kaikki pigmentit eivät käyttäytyy samalla tavalla. Valon absorptio on ilmiö, joka voi tapahtua eri aallonpituuksilla, ja jokaisella pigmentillä on erityinen absorptiospektri.

Imeytynyt aallonpituus määrää värin, jolla pigmentti visualisoidaan. Esimerkiksi, jos se imee valoa koko pituudeltaan, näemme pigmentin täysin mustana. Ne, jotka eivät ime kaikkia pituuksia, heijastavat loput.

Klorofyllin tapauksessa se absorboi aallonpituuksia, jotka vastaavat värejä violettia, sinistä ja punaista, ja heijastavat vihreää valoa. Tämä on pigmentti, joka antaa kasveille tyypillisen vihreän värin.

Klorofylli ei ole ainoa pigmentti luonnossa

Vaikka klorofylli on yksi tunnetuimmista pigmenteistä, on olemassa muitakin biologisten pigmenttien ryhmiä, kuten karotenoideja, joilla on punertavia tai oransseja sävyjä. Siksi ne absorboivat valoa eri aallonpituudella kuin klorofylli, ja toimivat energiansiirtoseulana klorofylliin.

Lisäksi joillakin karotenoideilla on valonsuojaustoiminnot: ne imevät ja hajottavat valon energiaa, joka voi vahingoittaa klorofylliä; tai reagoida hapen kanssa ja muodostaa hapettavia molekyylejä, jotka voivat vahingoittaa solurakenteita.

Ominaisuudet ja rakenne

Klorofyllit ovat biologisia pigmenttejä, jotka havaitaan vihreiksi ihmissilmälle ja osallistuvat fotosynteesiin. Löydämme niitä kasveista ja muista organismeista, joilla on kyky muuttaa valoenergia kemialliseksi energiaksi.

Kemiallisesti klorofyylit ovat magnesium-porfyriinejä. Nämä ovat melko samanlaisia ​​kuin hemoglobiinimolekyyli, joka vastaa hapen kuljetuksesta veressämme. Molemmat molekyylit eroavat vain substituenttiryhmien tyypeistä ja sijainnista tetrapyrrolisessa renkaassa.

Porfyriinirenkaan metalli hemoglobiinissa on rauta, kun taas klorofyllissä se on magnesiumia.

Klorofyllin sivuketju on luonnollisesti hydrofobinen tai apolaarinen ja koostuu neljästä isoprenoidiyksiköstä, nimeltään fytoli. Tämä esteröidään propiinihapporyhmään renkaassa numero neljä.

Jos klorofylli lämpökäsitellään, liuoksen pH saavuttaa happaman pH: n, mikä johtaa magneettiatomin poistumiseen renkaan keskustasta. Jos lämmitys jatkuu tai liuos alentaa sen pH: ta vielä enemmän, fytoli hydrolysoituu.

Sijainti

Klorofylli on yksi yleisimmin levinneistä luonnollisista pigmenteistä, ja sitä esiintyy erilaisissa fotosynteettisen elämän linjoissa. Kasvien rakenteessa löydämme sen lähinnä lehtiä ja muita vihreitä rakenteita.

Jos siirrymme mikroskooppiseen näkymään, klorofylliä löytyy soluista, erityisesti klooriplasteista. Kloroplastien sisällä puolestaan ​​on tylakoideiksi kutsuttujen kaksoiskalvojen muodostamia rakenteita, jotka sisältävät sisällä klorofylliä - muiden määrien kanssa lipidejä ja proteiineja.

Tylakoidit ovat rakenteita, jotka muistuttavat useita pinottuja levyjä tai kolikoita, ja tämä erittäin kompakti järjestely on ehdottoman välttämätöntä klorofyylimolekyylien fotosynteettisen toiminnan kannalta.

Prokaryoottisissa organismeissa, jotka suorittavat fotosynteesiä, ei ole kloroplasteja. Tästä syystä fotosynteettisiä pigmenttejä sisältäviä tylakoideja tarkkaillaan osana solukalvoa, eristetään solusytoplasman sisällä tai ne rakentavat rakenteen sisäkalvoon - kuvio, jota havaitaan syanobakteereissa.

Tyypit

Klorofylli a

Klorofylli a

Klorofyylejä on useita tyyppejä, jotka eroavat hiukan molekyylirakenteesta ja jakautumisestaan ​​fotosynteettisiin linjoihin. Toisin sanoen jotkut organismit sisältävät tietyntyyppisiä klorofylliä ja toiset eivät.

Pääasiallista klorofyllityyppiä kutsutaan klorofylliksi a, ja pigmentin kasvilajissa varataan suoraan fotosynteettiseen prosessiin ja se muuttaa valoenergian kemiaksi.

Klorofylli b

Klorofylli b

Toinen klorofyllityyppi on b ja sitä esiintyy myös kasveissa. Rakenteellisesti se eroaa klorofyylistä a, koska viimeksi mainitussa on metyyliryhmä renkaan luvun II hiilessä 3 ja tyyppi b sisältää formyyliryhmän siinä asemassa.

Sitä pidetään lisäpigmenttinä ja rakenteellisten erojen ansiosta niiden absorptiospektri on hiukan erilainen kuin muunnoksen a. Tämän ominaisuuden seurauksena ne eroavat väriltään: klorofylli a on sinivihreä ja b on kelta-vihreä.

Näiden differentiaalispektrien idea on, että molemmat molekyylit täydentävät toisiaan valon absorptiossa ja pystyvät lisäämään fotosynteettiseen järjestelmään tulevan valon energian määrää (niin, että absorptiospektri laajenee).

Klorofylli c ja d

Klorofylli d

On olemassa kolmas tyyppi klorofylliä, c, jota löydämme ruskeista levistä, piimaanistä ja dinoflagelaateista. Syanofyyttilevien tapauksessa niissä on vain tyyppiä klorofylli. Viimeiseksi, klorofylli d: tä löytyy joistakin protistisista organismeista ja myös sinilevistä.

Klorofylli bakteereissa

On olemassa useita bakteereja, joilla on kyky fotosynteesiä. Näissä organismeissa on klorofyylejä, jotka tunnetaan yhdessä nimellä bakterioklorofyllit, ja kuten eukaryootien klorofyllitkin, ne luokitellaan seuraavien kirjainten mukaisesti: a, b, c, d, e ja g.

Historiallisesti käytettiin ajatusta, että klorofyylimolekyyli ilmestyi ensin evoluution aikana. Nykyään sekvenssianalyysin ansiosta on ehdotettu, että luultavasti esi-isien klorofyylimolekyyli oli samanlainen kuin bakterioklorofylli.

ominaisuudet

Klorofyylimolekyyli on tärkeä elementti fotosynteettisissä organismeissa, koska se vastaa valon imeytymisestä.

Fotosynteesin suorittamiseen tarvittavissa koneissa on komponentti, nimeltään fotosysteemi. Niitä on kaksi ja jokainen koostuu "antennista", joka vastaa valon keräämisestä, ja reaktiokeskuksesta, josta löytyy tyyppi klorofylli.

Fotosysteemit eroavat pääasiassa klorofyylimolekyylin absorptiopiikistä: fotosysteemin I piikki on 700 nm: ssä ja II: n aallonpituudella 680 nm.

Tällä tavalla klorofylli onnistuu täyttämään roolinsa valon sieppaamisessa, mikä monimutkaisen entsymaattisen akun ansiosta muuttuu kemialliseksi energiaksi, joka varastoituu molekyyleihin, kuten hiilihydraatteihin.

Viitteet

1. Beck, CB (2010). Johdanto kasvien rakenteeseen ja kehitykseen: kasvien anatomia 2000-luvulla. Cambridge University Press.
2. Berg, JM, Stryer, L., ja Tymoczko, JL (2007). Biokemia. Käänsin.
3. Blankenship, RE (2010). Fotosynteesin varhainen kehitys. Kasvien fysiologia, 154 (2), 434–438.
4. Campbell, NA (2001). Biologia: Käsitteet ja suhteet. Pearson koulutus.
5. Cooper, GM, ja Hausman, RE (2004). Solu: Molekyylinen lähestymistapa. Medicinska naklada.
6. Curtis, H., & Schnek, A. (2006). Kutsu biologiaan. Panamerican Medical Ed.
7. Hohmann-Marriott, MF, ja Blankenship, RE (2011). Fotosynteesin kehitys. Kasvibiologian vuosikatsaus, 62, 515-548.
8. Humphrey, AM (1980). Klorofylli. Elintarvikekemia, 5 (1), 57–67. doi: 10.1016 / 0308-8146 (80) 90064-3
9. Koolman, J., & Röhm, KH (2005). Biokemia: teksti ja atlas. Panamerican Medical Ed.
10. Lockhart, PJ, Larkum, AW, Steel, M., Waddell, PJ, ja Penny, D. (1996). Klorofyllin ja bakterioflorofyllin kehitys: invarianttisten kohtien ongelma sekvenssianalyysissä. Amerikan yhdysvaltojen kansallisen tiedeakatemian julkaisut, 93 (5), 1930–1934. doi: 10.1073 / pnas.93.5.1930
11. Palade, GE, ja Rosen, WG (1986). Solubiologia: Perustutkimus ja sovellukset. Kansalliset akatemiat.
12. Posada, JOS (2005). Perusteet laidunten ja rehukasvien perustamiselle. Antioquian yliopisto.
13. Raven, PH, Evert, RF ja Eichhorn, SE (1992). Kasvibiologia (osa 2). Käänsin.
14. Sadava, D., & Purves, WH (2009). Elämä: Biologian tiede. Panamerican Medical Ed.
15. Sousa, FL, Shavit-Grievink, L., Allen, JF ja Martin, WF (2013). Klorofyllien biosynteesigeenin kehitys osoittaa fotosysteemin geenien päällekkäisyyttä, ei fotosysteemien sulautumista, happea aiheuttavan fotosynteesin lähtökohtana. Genomibiologia ja evoluutio, 5 (1), 200–216. doi: 10,1093 / gbe / evs127
16. Taiz, L., ja Zeiger, E. (2007). Kasvien fysiologia. Jaume I. University
17. Xiong J. (2006). Fotosynteesi: mikä väri oli sen alkuperä? Genomibiologia, 7 (12), 245. doi: 10.1186 / gb-2006-7-12-245