KLOROFILL: JELLEMZŐK, SZERKEZET, ELHELYEZKEDÉS, TÍPUSOK - BIOLÓGIA - 2025

A klorofill biológiai pigment, jelezve, hogy egy molekula képes a fény elnyelésére. Ez a molekula abszorbeálja a lila, kék és piros színnek megfelelő hullámhosszt és visszatükrözi a zöld szín fényét. Ezért a klorofill jelenléte felelős a növények zöld színéért.

Szerkezete egy porfirin-gyűrűből áll, magnézium-központtal és egy hidrofób farokból, fitolnak nevezik. Ki kell emelni a klorofill és a hemoglobin molekula szerkezeti hasonlóságát.

A klorofill molekula felelős a növények zöld színében. Forrás: pixabay.com

A klorofill a tiroidokban található, a kloroplasztok belsejében található membránszerkezetekben. A kloroplasztok bőven vannak a levelekben és a növények más struktúráiban.

A klorofill fő funkciója a fény rögzítése, amelyet a fotoszintetikus reakciók kivitelezésére használnak. Különböző típusú klorofill létezik - a leggyakoribb az -, amelyek szerkezetükben és abszorpciós csúcsukban kissé különböznek egymástól annak érdekében, hogy növeljék az elnyelt napfény mennyiségét.

Történelmi perspektíva

A klorofill-molekula vizsgálata 1818-ban nyúlik vissza, amikor Pelletier és Caventou kutatók először írják le, akik a "klorofill" nevet készítették. Később, 1838-ban megkezdődött a molekula kémiai vizsgálata.

1851-ben Verdeil javasolta a klorofill és a hemoglobin szerkezeti hasonlóságait. Abban az időben ez a hasonlóság eltúlzott volt, és feltételezték, hogy a klorofill molekula közepén egy vasatom is található. Később a magnézium jelenlétét megerősítették központi atomként.

A klorofill különféle típusait 1882-ben Borodin fedezte fel a mikroszkóp által szolgáltatott bizonyítékok felhasználásával.

pigmentek

Klorofill mikroszkóp alatt megfigyelt. Kristian Peters - Fabelfroh

Mi a könnyű?

A fényszintetikus élő organizmusok kulcsfontosságú pontja annak, hogy képesek legyenek felhasználni a fény energiáját, annak felszívódása. Az ezt a funkciót ellátó molekulákat pigmenteknek nevezzük, és a növényekben és algákban vannak jelen.

A reakciók jobb megértése érdekében meg kell ismerni a fény természetével kapcsolatos bizonyos aspektusokat.

A fényt az elektromágneses sugárzás típusának, az energia egyik formájának tekintik. Ezt a sugárzást hullámként és részecskéként értjük. Az elektromágneses sugárzás egyik jellemzője a hullámhossz, két egymást követő gerinc közötti távolságban kifejezve.

Az emberi szem képes érzékelni a hullámhosszot 400 és 710 nanométer között (nm = ^10-9 m). A rövid hullámhosszúság nagyobb energiamennyiséggel jár. A napfény magában foglalja a fehér fényt, amely a látható rész összes hullámhosszából áll.

A részecske természetét tekintve a fizikusok a fotonokat diszkrét energiacsomagokként írják le. Ezen részecskék mindegyikének jellemző hullámhossza és energiaszintje van.

Amikor egy foton eltalál egy tárgyat, három dolog történhet: elnyelődik, továbbítható vagy visszaverhető.

Miért zöld a klorofill?

A növényeket zöldnek tekintik, mivel a klorofill elsősorban abszorbeálja a kék és a vörös hullámhosszokat, és tükrözi a zöld színt. Nefronus

Nem minden pigment viselkedik ugyanolyan módon. A fény abszorpciója egy olyan jelenség, amely különböző hullámhosszon előfordulhat, és minden egyes pigment sajátos abszorpciós spektrummal rendelkezik.

Az abszorbeált hullámhossz határozza meg a színt, amelyen a pigmentet megjelenítjük. Például, ha teljes hosszában elnyeli a fényt, akkor a pigment teljesen fekete lesz. Azok, amelyek nem vesznek fel teljes hosszúságot, tükrözik a többit.

A klorofill esetében abszorbeálja a lila, kék és piros színnek megfelelő hullámhosszokat, és zöld fényt tükröz. Ez a pigment adja a növényeknek jellegzetes zöld színüket.

A klorofill nem az egyetlen pigment a természetben

Noha a klorofill az egyik legismertebb pigment, vannak más biológiai pigmentek, például karotinoidok csoportjai is, amelyek vöröses vagy narancssárga árnyalattal rendelkeznek. Ezért elnyelik a fényt a klorofilltől eltérő hullámhosszon, és energiahordozó szűrőként szolgálnak a klorofillre.

Ezen túlmenően néhány karotinoid fényvédő funkcióval rendelkezik: elnyelik és eloszlatják a klorofill károsító fényenergiát; vagy reagál oxigénnel és oxidációs molekulákat képezhetnek, amelyek károsíthatják a sejtszerkezeteket.

Jellemzők és felépítés

A klorofillok olyan biológiai pigmentek, amelyeket az emberi szem számára zöldnek tekintnek, és részt vesznek a fotoszintézisben. A növényekben és más szervezetekben találjuk meg azokat, amelyek képesek a fényenergiát kémiai energiává alakítani.

A kémiai klorofillok magnézium-porfirinek. Ezek meglehetősen hasonlóak a hemoglobin molekulahoz, amelyek felelősek az oxigén szállításában a vérünkben. Mindkét molekula csak a szubsztituens csoportok típusaitól és elhelyezkedésétől függ a tetrapirrol gyűrűn.

A porfirin gyűrű fémje a hemoglobinban vas, klorofillben pedig magnézium.

A klorofill oldallánc természetesen hidrofób vagy apoláris, és négy izoprenoid egységből áll, fitolnak nevezik. Ezt észterezzük a negyedik gyűrűben lévő propionsav-csoportmá.

Ha a klorofilt hőkezelésnek vetjük alá, akkor az oldat savas pH-t vesz fel, ami a magnézium-atom eltávolításához vezet a gyűrű közepéből. Ha a hevítés folytatódik, vagy az oldat pH-ját még tovább csökkenti, a fitol hidrolizálódik.

Elhelyezkedés

A klorofill az egyik legszélesebb körben elterjedt természetes pigment, és a fotoszintézis életének különféle vonalaiban található meg. A növények szerkezetében elsősorban a levelekben és más zöld struktúrákban található meg.

Mikroszkópos nézetben a klorofill megtalálható a sejtekben, különösen a kloroplasztokban. A kloroplasztokban viszont kettős membránok alkotják az úgynevezett tiroidok, amelyek klorofillt tartalmaznak más lipidek és fehérjék mellett.

A tilakoidok olyan szerkezetek, amelyek több egymásra rakott lemezt vagy érmét emlékeztetnek, és ez a nagyon kompakt elrendezés feltétlenül szükséges a klorofill-molekulák fotoszintéziséhez.

A fotoszintézist végző prokarióta szervezetekben nincsenek kloroplasztok. Ezért a fotoszintézis pigmenteket tartalmazó tiroidokat megfigyelik a sejtmembrán részeként, izolálják a sejt citoplazmájában, vagy szerkezetet építenek a belső membránban - a cianobaktériumokban megfigyelt mintázatot.

típusai

Klorofill a

Klorofill a

Különböző típusú klorofillok léteznek, amelyek kissé különböznek molekuláris szerkezetükben és eloszlásukban a fotoszintetikus vonalban. Vagyis egyes organizmusok bizonyos típusú klorofilt tartalmaznak, mások nem.

A klorofill fő típusát klorofill a-nak nevezik, és a pigment növényi vonalában közvetlenül a fotoszintézis folyamatában tölti fel és a fényenergiát kémiairé alakítja.

Klorofill b

Klorofill b

A klorofill második típusa a b, és a növényekben is megtalálható. Szerkezetében különbözik az a-klorofilltől, mivel az utóbbi metilcsoporttal rendelkezik a II gyűrűszámú 3 szénatomon, és a b típusú formilcsoportot tartalmaz ebben a helyzetben.

Kiegészítő pigmentnek tekintik, és a szerkezeti különbségeknek köszönhetően valamivel eltérő abszorpciós spektrummal rendelkeznek, mint az a. Ennek a tulajdonságnak a következtében színekben különböznek: a klorofill a kék-zöld és b - a sárga-zöld.

Ezeknek a differenciális spektrumoknak az az elképzelése, hogy mindkét molekula kiegészíti egymást a fény abszorpciójában és növeli a fotoszintézis rendszerbe belépő fényenergia mennyiségét (oly módon, hogy az abszorpciós spektrum kibővüljön).

Klorofill c és d

Klorofill d

Van egy harmadik típusú klorofill, c, amelyet barna algákban, diatómákban és dinoflagelátokban találunk. A cianofita alga esetében csak klorofill típusúak. Végül, a klorofill d megtalálható néhány protisztikus szervezetben és a cianobaktériumokban is.

Klorofill baktériumokban

Számos olyan baktérium létezik, amelyek képesek fotoszintetizálni. Ezekben az organizmusokban vannak baktérium-klorofillnek nevezett klorofillok, és hasonlóan az eukarióták klorofilljéhez, ezeket a: b, c, d, e és g betűk szerint osztályozzák.

A történelem során azt az elképzelést használták, hogy a klorofill molekula először jelenik meg az evolúció során. Ma, a szekvencia-elemzésnek köszönhetően azt javasolták, hogy az ősi klorofill molekula valószínűleg hasonló volt a bakteri-klorofillhez.

Jellemzők

A klorofill-molekula kritikus elem a fotoszintetikus szervezetekben, mivel felelős a fény abszorpciójáért.

A fotoszintézis elvégzéséhez szükséges gépekben található egy fotórendszernek nevezett elem. Kétféle van, és mindegyiket egy "antenna" alkotja, amely feladata a fény gyűjtése, és egy reakcióközpontot, ahol klorofill típus található.

A fotoszisztémák elsősorban a klorofill-molekula abszorpciós csúcsában különböznek: az I. fotoszisztéma csúcsa 700 nm-en, a II-es csúcs 680 nm-en van.

Ilyen módon a klorofill képes betölteni a fény befogásában játszott szerepét, amely egy komplex enzimatikus elem révén molekulákban tárolt kémiai energiává alakul át, például szénhidrátokként.

Irodalom

1. Beck, CB (2010). Bevezetés a növény szerkezetéhez és fejlődéséhez: a növény anatómiája a huszonegyedik században. Cambridge University Press.
2. Berg, JM, Stryer, L. és Tymoczko, JL (2007). Biokémia. Megfordítottam.
3. Blankenship, RE (2010). A fotoszintézis korai evolúciója. Plant Physiology, 154 (2), 434–438.
4. Campbell, NA (2001). Biológia: Fogalmak és kapcsolatok. Pearson oktatás.
5. Cooper, GM és Hausman, RE (2004). A cella: Molekuláris megközelítés. Medicinska naklada.
6. Curtis, H. és Schnek, A. (2006). Meghívó a biológiához. Panamerican Medical Ed.
7. Hohmann-Marriott, MF, és Blankenship, RE (2011). A fotoszintézis fejlődése. A növénybiológia éves áttekintése, 62, 515-548.
8. Humphrey, AM (1980). Klorofill. Élelmiszerkémia, 5. (1), 57–67. doi: 10.1016 / 0308-8146 (80) 90064-3
9. Koolman, J. és Röhm, KH (2005). Biokémia: szöveg és atlasz. Panamerican Medical Ed.
10. Lockhart, PJ, Larkum, AW, Steel, M., Waddell, PJ, és Penny, D. (1996). A klorofill és a baktériumklorofill fejlődése: az invariáns helyek problémája a szekvenciaanalízisben. Az Amerikai Egyesült Államok Nemzeti Tudományos Akadémia folyóiratai, 93 (5), 1930–1934. doi: 10.1073 / pnas.93.5.1930
11. Palade, GE és Rosen, WG (1986). Sejtbiológia: alapkutatás és alkalmazások. Nemzeti akadémiák.
12. Posada, JOS (2005). Legelők és takarmánynövények létrehozásának alapjai. Antioquia Egyetem.
13. Raven, PH, Evert, RF és Eichhorn, SE (1992). Növénybiológia (2. kötet). Megfordítottam.
14. Sadava, D., & Purves, WH (2009). Élet: A biológia tudománya. Panamerican Medical Ed.
15. Sousa, FL, Shavit-Grievink, L., Allen, JF és Martin, WF (2013). A klorofill bioszintézis gén evolúciója az oxigén fotoszintézis eredetén a fényrendszer génkárosodását jelzi, nem pedig a fényrendszer fúzióját. Genombiológia és evolúció, 5 (1), 200–216. doi: 10.1093 / gbe / evs127
16. Taiz, L. és Zeiger, E. (2007). Növényi fiziológia. Jaume I. Egyetem
17. Xiong J. (2006). Fotoszintézis: milyen színű volt eredete? Genombiológia, 7 (12), 245. doi: 10.1186 / gb-2006-7-12-245