KLOROFYLL: EGENSKABER, STRUKTUR, PLACERING, TYPER - BIOLOGI - 2025

Den klorofyl er en biologisk pigment, hvilket indikerer, at det er et molekyle, der kan absorbere lys. Dette molekyle absorberer bølgelængden svarende til farven violet, blå og rød og reflekterer lyset fra grøn farve. Derfor er tilstedeværelsen af ​​klorofyl ansvarlig for den grønne farve på planter.

Dens struktur består af en porphyrinring med et magnesiumcenter og en hydrofob hale, kaldet phytol. Det er nødvendigt at fremhæve den strukturelle lighed mellem klorofyl og hæmoglobinmolekylet.

Chlorofyllmolekylet er ansvarlig for den grønne farve i planter. Kilde: pixabay.com

Chlorofyl findes i thylakoider, membranstrukturer, der findes inde i chloroplaster. Chloroplaster er rigelige i bladene og andre strukturer af planter.

Chlorophylls hovedfunktion er at fange lys, der vil blive brugt til at drive fotosyntetiske reaktioner. Der er forskellige typer af klorofyll - den mest almindelige er en - der adskiller sig lidt i deres struktur og deres absorptionsspids for at øge mængden af ​​sollys, der absorberes.

Historisk perspektiv

Undersøgelsen af ​​chlorophyllmolekylet dateres tilbage til 1818, da det først blev beskrevet af forskerne Pelletier og Caventou, der opfandt navnet “chlorophyll”. Senere i 1838 begyndte de kemiske undersøgelser af molekylet.

I 1851 foreslog Verdeil de strukturelle ligheder mellem chlorophyll og hæmoglobin. På det tidspunkt var denne lighed overdrevet, og det blev antaget, at et jernatom også var placeret i midten af ​​klorofylmolekylet. Senere blev tilstedeværelsen af ​​magnesium bekræftet som det centrale atom.

De forskellige typer af klorofyl blev opdaget i 1882 af Borodin ved hjælp af bevis fra mikroskopet.

Pigmenter

Klorofyll observeret under et mikroskop. Kristian Peters - Fabelfroh

Hvad er let

Et vigtigt punkt for, at fotosyntetiske levende organismer har evnen til at bruge lysenergi, er absorptionen af ​​den. Molekylerne, der udfører denne funktion, kaldes pigmenter og findes i planter og alger.

For bedre at forstå disse reaktioner er det nødvendigt at kende visse aspekter relateret til lysets natur.

Lys er defineret som en type elektromagnetisk stråling, en form for energi. Denne stråling forstås som en bølge og som en partikel. En af egenskaberne ved elektromagnetisk stråling er bølgelængde, udtrykt som afstanden mellem to på hinanden følgende rygger.

Det menneskelige øje kan opfatte bølgelængden i området fra 400 til 710 nanometer (nm = ^10-9 m). Korte bølgelængder er forbundet med større mængder energi. Sollys inkluderer hvidt lys, der består af alle bølgelængder i den synlige del.

Med hensyn til partiklernes art beskriver fysikere fotoner som diskrete energipakker. Hver af disse partikler har en karakteristisk bølgelængde og energiniveau.

Når et foton rammer et objekt, kan der ske tre ting: blive optaget, transmitteret eller reflekteret.

Hvorfor er klorofyllgrøn?

Planter opfattes som grønne, fordi klorofyll hovedsageligt absorberer de blå og røde bølgelængder og reflekterer grøn. Nefronus

Ikke alle pigmenter opfører sig på samme måde. Lysabsorption er et fænomen, der kan forekomme ved forskellige bølgelængder, og hvert pigment har et bestemt absorptionsspektrum.

Den absorberede bølgelængde bestemmer den farve, hvorpå vi visualiserer pigmentet. For eksempel, hvis det absorberer lys i alle dens længder, vil vi se pigmentet helt sort. De, der ikke absorberer alle længder, afspejler resten.

I tilfælde af klorofyll absorberer den bølgelængderne svarende til farverne violet, blå og rød og reflekterer grønt lys. Dette er pigmentet, der giver planterne deres karakteristiske grønne farve.

Klorofyl er ikke det eneste pigment i naturen

Selvom chlorophyll er et af de mest kendte pigmenter, er der andre grupper af biologiske pigmenter, såsom carotenoider, som har rødlige eller orange farver. Derfor absorberer de lys med en anden bølgelængde end klorofyll, der tjener som en energioverførselsskærm til klorofyll.

Derudover har nogle carotenoider fotobeskyttelsesfunktioner: de absorberer og spreder lysenergi, der kan beskadige klorofyl; eller reagerer med ilt og danner oxidative molekyler, der kan skade cellestrukturer.

Egenskaber og struktur

Chlorofyler er biologiske pigmenter, der opfattes som grønne for det menneskelige øje, og som deltager i fotosyntesen. Vi finder dem i planter og andre organismer med evnen til at omdanne lysenergi til kemisk energi.

Kemisk chlorofyler er magnesium-porfyriner. Disse ligner temmelig hæmoglobinmolekyl, der er ansvarlig for transport af ilt i vores blod. Begge molekyler adskiller sig kun i typerne og placeringen af ​​substituentgrupperne på den tetrapyrroliske ring.

Metallet fra porphyrinringen i hæmoglobin er jern, mens det i chlorophyll er magnesium.

Chlorophyll-sidekæden er naturligt hydrofob eller apolar og består af fire isoprenoidenheder, kaldet phytol. Dette esterificeres til propiosyragruppen i ring nummer fire.

Hvis klorofylen underkastes en varmebehandling, tager opløsningen en sur pH-værdi, hvilket fører til eliminering af magnesiumatomet fra ringens centrum. Hvis opvarmningen fortsætter, eller opløsningen nedsætter dens pH endnu mere, ender phytolen med hydrolysering.

Beliggenhed

Klorofyll er et af de mest udbredte naturlige pigmenter og findes i forskellige linjer af fotosyntetisk liv. I strukturen af ​​planter finder vi det hovedsageligt i blade og andre grønne strukturer.

Hvis vi går ud fra et mikroskopisk synspunkt, findes klorofyll inde i celler, specifikt i kloroplaster. Til gengæld inde i chloroplasterne er der strukturer dannet af dobbeltmembraner kaldet thylakoider, som indeholder klorofyll inde - sammen med andre mængder lipider og proteiner.

Thylakoider er strukturer, der ligner flere stablede diske eller mønter, og dette meget kompakte arrangement er absolut nødvendigt for den fotosyntetiske funktion af klorofylmolekyler.

I prokaryotiske organismer, der udfører fotosyntese, er der ingen chloroplaster. Af denne grund observeres de thylakoider, der indeholder fotosyntetiske pigmenter, som en del af cellemembranen, isoleret inde i cellecytoplasma, eller de bygger en struktur i den indre membran - et mønster observeret i cyanobakterier.

typer

Klorofyl a

Klorofyl a

Der er flere typer af klorofyler, der adskiller sig lidt i molekylstruktur og deres fordeling i fotosyntetiske linjer. Det vil sige, nogle organismer indeholder visse typer af klorofyl, og andre ikke.

Den vigtigste type klorofyl kaldes klorofyll a, og i afstamningen af ​​planter i pigmentet, der lades direkte i den fotosyntetiske proces og omdanner lysenergi til kemisk.

Klorofyll b

Klorofyll b

En anden type klorofyl er b og findes også i planter. Strukturelt adskiller det sig fra chlorophyll a, fordi sidstnævnte har en methylgruppe ved carbon 3 i ring nummer II, og type b indeholder en formylgruppe i denne position.

Det betragtes som et tilbehørspigment, og takket være strukturelle forskelle har de et lidt andet absorptionsspektrum end variant a. Som et resultat af denne egenskab adskiller de sig i deres farve: klorofyl a er blågrøn og b er gulgrøn.

Ideen med disse differentielle spektre er, at begge molekyler komplementerer hinanden i absorptionen af ​​lys og formår at øge mængden af ​​lysenergi, der kommer ind i det fotosyntetiske system (så absorptionsspektret udvides).

Chlorophyll c og d

Chlorophyll d

Der er en tredje type klorofyll, c, som vi finder i brune alger, kiselalger og dinoflagellater. I tilfælde af cyanofytalger udviser de kun type klorofyl. Endelig findes chlorophyll d i nogle protistiske organismer og også i cyanobakterier.

Klorofyll i bakterier

Der er en række bakterier med evnen til at fotosyntetisere. I disse organismer findes der klorofyler, der er kendt sammen som bakteriochlorofyler, og ligesom klorofylerne fra eukaryoter klassificeres de efter bogstaverne: a, b, c, d, e og g.

Historisk set blev ideen brugt om, at klorofyllmolekylet optrådte først i løbet af udviklingen. I dag er det blevet foreslået, takket være sekvensanalyse, at det forfædres chlorophyllmolekyle svarede til en bakteriochlorophyll.

Funktioner

Chlorofyllmolekylet er et afgørende element i fotosyntetiske organismer, da det er ansvarlig for optagelse af lys.

I det nødvendige maskiner til udførelse af fotosyntesen er der en komponent, der kaldes fotosystemet. Der er to, og hver består af en "antenne", der har ansvaret for at opsamle lyset og et reaktionscenter, hvor vi finder en klorofyl.

Fotosystemer adskiller sig hovedsageligt i chlorophyllmolekylets absorptionstop: fotosystem I har en top ved 700 nm og II ved 680 nm.

På denne måde formår klorofyll at udfylde sin rolle i indfangningen af ​​lys, som takket være et komplekst enzymatisk batteri vil blive omdannet til kemisk energi opbevaret i molekyler som kulhydrater.

Referencer

1. Beck, CB (2010). En introduktion til plantestruktur og -udvikling: planteanatomi i det 21. århundrede. Cambridge University Press.
2. Berg, JM, Stryer, L., & Tymoczko, JL (2007). Biokemi. Jeg vendte om.
3. Blankenship, RE (2010). Tidlig udvikling af fotosyntesen. Plantefysiologi, 154 (2), 434–438.
4. Campbell, NA (2001). Biologi: begreber og relationer. Pearson Uddannelse.
5. Cooper, GM, & Hausman, RE (2004). Cellen: Molekylær tilgang. Medicinska naklada.
6. Curtis, H., & Schnek, A. (2006). Invitation til biologi. Panamerican Medical Ed.
7. Hohmann-Marriott, MF, & Blankenship, RE (2011). Evolution af fotosyntesen. Årlig gennemgang af plantebiologi, 62, 515-548.
8. Humphrey, AM (1980). Klorofyl. Food Chemistry, 5 (1), 57–67. doi: 10.1016 / 0308-8146 (80) 90064-3
9. Koolman, J., & Röhm, KH (2005). Biokemi: tekst og atlas. Panamerican Medical Ed.
10. Lockhart, PJ, Larkum, AW, Steel, M., Waddell, PJ, & Penny, D. (1996). Evolution af chlorophyll og bakteriochlorophyll: problemet med invariante steder i sekvensanalyse. Forløb fra Det Nationale Akademi for Videnskaber i Amerikas Forenede Stater, 93 (5), 1930–1934. doi: 10.1073 / pnas.93.5.1930
11. Palade, GE, & Rosen, WG (1986). Cellebiologi: grundlæggende forskning og applikationer. Nationale akademier.
12. Posada, JOS (2005). Fundamenter til etablering af græsarealer og foderafgrøder. Universitetet i Antioquia.
13. Raven, PH, Evert, RF, & Eichhorn, SE (1992). Plantebiologi (bind 2). Jeg vendte om.
14. Sadava, D., & Purves, WH (2009). Liv: Videnskaben om biologi. Panamerican Medical Ed.
15. Sousa, FL, Shavit-Grievink, L., Allen, JF, & Martin, WF (2013). Chlorophyll-biosyntesesegenudvikling indikerer fotosystemgenduplikation, ikke fotosystemfusion, ved oprindelsen af ​​ilt-fotosyntesen. Genom biologi og evolution, 5 (1), 200-216. doi: 10.1093 / gbe / evs127
16. Taiz, L., & Zeiger, E. (2007). Plantefysiologi. Jaume I. Universitet
17. Xiong J. (2006). Fotosyntese: hvilken farve var dens oprindelse? Genom biologi, 7 (12), 245. doi: 10.1186 / gb-2006-7-12-245