У растение наличие хлорофилла

Вопрос 13. Хлорофилл, его формы. Понятие о возбужденном хлорофилле. Флуоресценция.

Хлорофилл (от греч. chloros — зеленый и phyllon — лист), зеленый пигмент растений, с помощью которого они улавливают энергию солнечного света и осуществляют фотосинтез, т. е. превращают солнечную энергию в энергию химических связей органических соединений. Содержится и в фотосинтезирующих организмах других видов — водорослях и бактериях. С точки зрения химического строения хлорофилл неоднороден. Существуют различные типы хлорофиллов. Основой химического строения всех хлорофиллов является сложное циклическое соединение — порфирин, содержащий центральный атом Mg и многоатомный гидрофобный спиртовой остаток.

В высших растениях и водорослях хлорофилл локализован в особых клеточных структурах — хлоропластaх и связан с белками и липидами этих структур. Хлоропласты высших растений и зеленых водорослей содержат два типа хлорофиллов, близких по структуре молекул, — хлорофиллы a и b. До сих пор науке были известны четыре формы хлорофилла: a, b, c (точнее с1 и с2) и d. Они немного различаются по строению — по химическим группам, навешенным на атомы углерода порфиринового кольца.

Большая часть молекул хлорофиллов поглощает энергию света (что сопровождается возбуждением молекул хлорофиллов, то есть запасанием энергии внутри молекул) и передаёт её реакционным центрам фотосинтеза (миграция энергии), меньшая же часть включена в состав реакционных центров фотосинтеза и непосредственно участвует в фотохимических реакциях. За счёт энергии поглощённого кванта хлорофилл реакционного центра осуществляет межмолекулярный перенос электрона — так называемый элементарный окислительно-восстановительный акт. В результате первичных процессов фотосинтеза образуются восстановленные продукты (НАД-Н, НАДФ-Н), а также АТФ. Энергия, запасённая в этих соединениях, используется затем для биохимических превращений углерода, входящих в цикл Кальвина. Таким образом, свет, поглощённый хлорофиллом, преобразуется в потенциальную химическую энергию органических продуктов фотосинтеза. У фототрофных бактерий в фотосинтезе участвуют аналоги хлорофиллов — бактериохлорофиллы.

Хлорофилл обладает способностью к флуоресценции. Флуоресценция представляет собой свечение тел, возбуждаемое освещением и продолжающееся очень короткий промежуток времени (10-8—10-9 с). Свет, испускаемый при флюоресценции, имеет всегда большую длину волны по сравнению с поглощенным. Это связано с тем, что часть поглощенной энергии выделяется в виде тепла. Хлорофилл обладает красной флуоресценцией.

Флуоресценцией обычно называют излучательный переход возбужденного состояния с самого нижнего синглетного колебательного уровня S1 в основное состояние S0. В общем случае флуоресценцией называют разрешенный по спину излучательный переход между двумя состояниями одинаковой мультиплетности: между синглетными уровнями S1→S0 или триплетными T1→T0. К флуоресценции способны многие органические вещества, как правило содержащие систему сопряженных π-связей. Наиболее известными являются хинин, POPOP, флуоресцеин, акридиновые красители (акридиновый оранжевый, акридиновый желтый), родамины (родамин 6ж, родамин B) и многие другие.

Источник

Полная структура хлорофилла и 9 фактов, которые вы должны знать

Молекула хлорофилла и ее структурные факты, ее типы объясняются в этой статье.

Хлорофилл представляет собой зеленый пигмент, присутствующий в хлоропластах растительной клетки и играющий главную роль в фотосинтезе. Растения являются основными производителями природы и выделяют кислород как побочный продукт фотосинтеза. Хлорофилл имеет сложную структуру с атомом магния в центре. Кроме того, хлорофилл нашел применение и в других областях.

9 фактов –

1. Хлорофилл — это зеленый пигмент, присутствующий в растениях, который отвечает за фотосинтез — важный процесс, происходящий в растениях.
2. Хлорофилл является хорошим фоторецептором, который поглощает солнечный свет и преобразует его в энергию, необходимую для фотосинтеза. Фотосинтез — это процесс, посредством которого растения производят пищу с использованием воды и солнечного света.
3. Хлорофилл находится в хлоропластах растений, которые представляют собой крошечные структуры в растительной клетке.
4. В основном существует 6 типов хлорофилла, из которых 4 являются очень важными или наиболее важными. Это хлорофилл а, обнаруженный в бактериях высших растений, хлорофилл b, обнаруженный в зеленых водорослях, и высшие растения, и хлорофилл с, обнаруженный в диатомовых водорослях, динофлагеллятах и ​​бурых водорослях, и последнийхлорофилл d, который содержится только в красных водорослях.
5. Хлорофилл представляет собой хелатную молекулу.
6. Хлорофилл также используется в качестве красителя. Натуральный зеленый 3 или Е140 это не что иное, как хлорофилл.
7. Хлорофилл используется в качестве красителя как в косметической, так и в пищевой промышленности.
8. Хлорофилл поглощает световую энергию в видимой области (700 нм).
9. Хлорофилл повышает уровень эритроцитов, помогает сбросить вес, заживляет поврежденную кожу, нейтрализует верхнее вращение и предотвращает рак.

Молекула хлорофилла

Хлорофилл — это зеленое красящее вещество листьев и зеленых стеблей. Он присутствует в хлоропласте клетки. Хлорофилл поглощает солнечную энергию и через ряд окислительно-восстановительных реакций представляет собой общий эндотермический процесс объединения воды и углекислого газа с образованием глюкозы и молекулярного кислорода O.₂ выводится.

хлорофиллом Wikimedia

Химическая структура хлорофилла

хлорофилл представляет собой комплекс иона магния (Mg 2+ ) с порфирином. Ион магния (Mg 2+ ) расположен в центре порфириновой кольцевой системы и связан с четырьмя атомами азота, присутствующими в порфириновом кольце. Это жизненно важно для процесса фотосинтеза.

Структура формулы хлорофилла

Структура формулы хлорофилла C₅₅H₇₂O₅N₄Mg.

Хлорофилл структура

Хлорофилл а является одной из форм пигмента хлорофилла, который играет решающую роль в фотосинтезе. Этот пигмент делает процесс возможным, передавая свои заряженные электроны молекулам, которые затем будут производить сахара. Зеленые серные бактерии содержат небольшое количество хлорофилла. a пигмент.

Молекулярная структура хлорофилла a состоит из порфиринового кольца, четыре атома азота которого присоединены к атому магния. Атом магния прикреплен в центре кольцевой системы. Он имеет другие присоединенные боковые цепи и углеводородный хвост, называемый фитолом, образованный из сложного эфира фитола. Порфириновое кольцо представляет собой гетероциклическое соединение, полученное путем конденсации молекул пиррола. Магниевый центр четко очерчивает структуру молекулы хлорофилла.

хлорофилл а

Структура хлорофилла b

Это основной фотосинтетический пигмент, который поглощает световую энергию. Благодаря наличию карбонильной группы он более растворим в полярных растворителях, тогда как растворимость хлорофилла а в полярных растворителях низкая.

Небольшая разница в его одной из боковых цепей позволяет ему поглощать световые излучения разной длины волны. Формула хлорофилла b: C₅₅H₇₀MgN₄O₆.

хлорофилл б

Структура хлорофилла c

Хлорофилл с — тип пигмента, который встречается только у динофлагеллят. Он сине-зеленого цвета и играет важную роль в поглощении света в диапазоне длин волн 447-52 нм. У него также есть порфириновое кольцо без изопреноидного хвоста или редуцированного кольца, как у других пигментов хлорофилла.

Существует три типа хлорофилла c. Это хлорофилл с₁, хлорофилл с₂, хлорофилл с₃. Формула хлорофилла с₁ это С₃₅H₃₀MgN₄O₅, хлорофилл с₂ это С₃₅H₂₈MgN₄O₅, хлорофилл с₃ является с₃₆H₂₈MgN₄O₇. хлорофилл с.₁ имеет этильную группу в C₈ группа, хлорофилл c₂ является наиболее распространенной формой хлорофилла с и хлорофилла с₃ в основном содержится в микроводорослях.

хлорофилл с

Структура хлорофилла a и b

1. Хлорофилл а является основным фотосинтетическим пигментом, а хлорофилл b — дополнительным пигментом.
2. Хлорофилл а присутствует во всех растениях, водорослях, бактериях, цианобактериях и фототрофах, а хлорофилл b — только в зеленых водорослях и растениях.
3. Хлорофилл а поглощает фиолетово-синий и оранжево-красный свет спектра, а хлорофилл b поглощает только оранжево-красный свет спектра.
4. Хлорофилл а отражает сине-зеленый цвет, а хлорофилл b отражает желто-зеленый цвет.
5. Хлорофилл а и хлорофилл b растворимы в петролейном эфире и метаноле соответственно.
6. Скорость поглощения высока для хлорофилла а и слаба для b.
7. Хлорофилл а поглощает световое излучение в диапазоне длин волн от 430 до 660 нм, а хлорофилл b поглощает от 450 до 650 нм.
8. Хлорофилл а имеет метил, CH₃ группы в боковой цепи, но b имеет CHO, альдегидную группу.
9. Молекулярная масса хлорофилла а и хлорофилла b составляет 839.51 г/моль и 907.49 г/моль соответственно.
10. Хлорофилл а имеет метильную группу в третьем положении своего порфиринового кольца, а хлорофилл b имеет альдегидную группу в этом положении.

Как образуется хлорофилл?

• Превращение аминокислоты, называемой глутаминовой кислотой, в 5-аминолевулиновую кислоту (АЛК) является первым этапом синтеза хлорофилла.

• Затем две молекулы аминолевулиновой кислоты (ALA) конденсируются вместе с образованием порфобилиногена (PBG), который затем образует пирольное кольцо в хлорофилле.

• На следующем этапе четыре молекулы PBG объединяются вместе, образуя структуру, подобную порфирину. Эта фаза включает шесть ферментативных стадий, заканчивающихся образованием продукта, называемого протопорфирином IX.

образование протопорфирина IX

• На следующем этапе магний, Mg вводится в систему с помощью фермента, называемого хелатазой магния. После этого происходили дополнительные стадии синтеза хлорофилла.

образование хлорофилла

• На следующем этапе происходит циклизация боковых цепей пропионовой кислоты с образованием протохлорофиллида. Этот процесс также состоит из восстановления одной из двойных связей, существующих в одном из его колец, с использованием НАДФН.

образование хлорофилла

Компоненты хлорофилла

Хлорофилл имеет протопорфириновую кольцевую систему, хвостовую часть фитола и ион магния, заключенный в кольцо.

порфириновое кольцо

Заключение

Хлорофилл часто называют кровью растений, потому что его молекулярная структура удивительно похожа на нашу собственную кровь. Значение pH хлорофилла такое же, как и у здоровой крови.

Источник