Хлорофилл а
 | |
| Имена | |
|---|---|
| Название ИЮПАК Хлорофилл а | |
| Систематическое название ИЮПАК Магний [метил( 3S , 4S ,21R ) -14-этил-4,8,13,18-тетраметил-20-оксо-3-(3-оксо-3-{[( 2E , 7R , 11 R )-3,7,11,15-тетраметил-2-гексадецен-1-ил]окси}пропил)-9-винил-21-форбинкарбоксилато(2-)- κ 2 Н , Н '] | |
| Другие имена α-Хлорофилл | |
| Идентификаторы | |
3D model ( JSmol ) | |
| ХимическийПаук | |
| Информационная карта ECHA | 100.006.852 |
| Номер ЕС |
|
ПабХим CID | |
| номер РТЭКС |
|
| НЕКОТОРЫЙ | |
Панель управления CompTox ( EPA ) | |
| Характеристики | |
| С 55 Н 72 Mg N 4 O 5 | |
| Молярная масса | 893.509 g·mol −1 |
| Появление | Зеленый |
| Запах | Без запаха |
| Плотность | 1,079 г/см 3 [1] |
| Температура плавления | ~ 152,3 ° C (306,1 ° F; 425,4 К) [2] разлагается [1] |
| нерастворимый | |
| Растворимость | Очень растворим в этаноле , эфире Растворим в лигроине , [2] ацетон , бензол , хлороформ [1] |
| Поглощение | Посмотреть текст |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |
Хлорофилл А — это особая форма хлорофилла, используемая в оксигенном фотосинтезе . Он поглощает большую часть энергии длин волн фиолетово-синего и оранжево-красного света и плохо поглощает зеленую и почти зеленую части спектра. [3] Хлорофилл не отражает свет, но ткани, содержащие хлорофилл, кажутся зелеными, потому что зеленый свет диффузно отражается такими структурами, как клеточные стенки. [4] Этот фотосинтетический пигмент необходим для фотосинтеза у эукариот , цианобактерий и прохлорофитов из-за его роли первичного донора электронов в цепи переноса электронов . [5] Хлорофилл а также передает резонансную энергию в антенном комплексе , заканчивающемся в реакционном центре специфические хлорофиллы Р680 и Р700 . , где расположены [6]
Распределение хлорофилла а
[ редактировать ]Хлорофилл а необходим большинству фотосинтезирующих организмов для высвобождения химической энергии , но это не единственный пигмент, который можно использовать для фотосинтеза. Все оксигенные фотосинтезирующие организмы используют хлорофилл а , но отличаются дополнительными пигментами, такими как хлорофилл b . [5] Хлорофилл А также можно найти в очень небольших количествах у зеленых серобактерий , анаэробных фотоавтотрофов . [7] Эти организмы используют бактериохлорофилл и некоторое количество хлорофилла а, но не производят кислород. [7] Аноксигенный фотосинтез — это термин, применяемый к этому процессу, в отличие от оксигенного фотосинтеза , при котором кислород образуется во время световых реакций фотосинтеза .
Молекулярная структура
[ редактировать ]Молекулярная структура хлорофилла а состоит из хлоринового кольца, четыре атома азота которого окружают центральный атом магния , а также имеет несколько других присоединенных боковых цепей и углеводородный хвост, образованный фитола эфиром .
 |  |
| хлорофилла Структура молекулы с фитоловым хвостом | |
Хлориновое кольцо
[ редактировать ]
Хлорофилл А магния содержит ион , заключенный в большую кольцевую структуру, известную как хлорин . Хлориновое кольцо представляет собой гетероциклическое соединение, производное пиррола . Четыре атома азота хлорина окружают и связывают атом магния. Магниевый центр однозначно определяет структуру молекулы хлорофилла. [8] Порфириновое кольцо бактериохлорофилла насыщено и в нем отсутствует чередование двойных и одинарных связей, что приводит к изменению поглощения света. [9]
Боковые цепи
[ редактировать ]
Боковые цепи присоединены к хлориновому кольцу различных молекул хлорофилла. Различные боковые цепи характеризуют каждый тип молекулы хлорофилла и изменяют спектр поглощения света. [10] [11] Например, единственная разница между хлорофиллом а и хлорофиллом b заключается в том, что хлорофилл b имеет альдегид вместо метильной группы в положении C-7. [11]
Углеводородный хвост
[ редактировать ]Фитоловый эфир хлорофилла а (R на схеме) представляет собой длинный гидрофобный который прикрепляет молекулу к другим гидрофобным белкам в тилакоидной мембране хлоропласта хвост , . [5] После отделения от порфиринового кольца фитол становится предшественником двух биомаркеров , пристана и фитана , которые важны при изучении геохимии и определении источников нефти. [12]
Биосинтез
[ редактировать ]использует хлорофилла Путь биосинтеза множество ферментов . [13] В большинстве растений хлорофилл образуется из глутамата и синтезируется по разветвленному пути, который является общим с гемом и сирогемой . [14] [15] [16] На начальных этапах глутаминовая кислота включается в 5-аминолевулиновую кислоту (АЛК); две молекулы АЛК затем восстанавливаются до порфобилиногена (ПБГ), а четыре молекулы ПБГ соединяются, образуя протопорфирин IX. [8]
Хлорофиллсинтаза [17] фермент, осуществляющий биосинтез хлорофилла а [18] [19] катализируя реакцию EC 2.5.1.62
- хлорофиллид а + фитилдифосфат хлорофилл а + дифосфат
При этом образуется сложный эфир группы карбоновой кислоты в хлорофиллиде а с 20-углеродным дитерпеновым спиртом фитолом .
Реакции фотосинтеза
[ редактировать ]Поглощение света
[ редактировать ]Спектр света
[ редактировать ]
Хлорофилл А поглощает свет в фиолетовых , синих и красных длинах волн. Вспомогательные фотосинтетические пигменты расширяют спектр поглощаемого света, увеличивая диапазон длин волн, которые можно использовать в фотосинтезе. [5] Добавление хлорофилла b рядом с хлорофиллом a расширяет спектр поглощения . В условиях низкой освещенности растения производят большее соотношение молекул хлорофилла b и хлорофилла а , увеличивая урожайность фотосинтеза. [10]
Сбор света
[ редактировать ]
Поглощение света фотосинтетическим пигментом преобразует фотоны в химическую энергию. Энергия света , излучаемая на хлоропласт, поражает пигменты мембраны тилакоида и возбуждает их электроны. Поскольку молекулы хлорофилла а улавливают только определенные длины волн, организмы могут использовать вспомогательные пигменты для захвата более широкого диапазона световой энергии, показанного желтыми кружками. [6] Затем он передает захваченный свет от одного пигмента к другому в виде резонансной энергии, передавая энергию от одного пигмента к другому, пока не достигнет особых молекул хлорофилла А в реакционном центре. [10] Эти особые молекулы хлорофилла расположены как в фотосистеме II , так и в фотосистеме I. А Они известны как P680 (Фотосистема II) и P700 (Фотосистема I). [20] P680 и P700 являются первичными донорами электронов в цепи переноса электронов. Эти две системы различаются по своим окислительно-восстановительным потенциалам одноэлектронного окисления. E m для P700 составляет примерно 500 мВ, а E m для P680 — примерно 1100–1200 мВ. [20]
Первичное донорство электронов
[ редактировать ]Хлорофилл А очень важен в энергетической фазе фотосинтеза. два электрона должны быть переданы акцептору электронов . Для продолжения процесса фотосинтеза [5] В реакционных центрах обеих фотосистем находится пара молекул хлорофилла А , которые передают электроны в транспортную цепь посредством окислительно-восстановительных реакций. [20]
Океан
[ редактировать ]Концентрация хлорофилла А используется как показатель биомассы фитопланктона. В океане весь фитопланктон содержит пигмент хлорофилл, имеющий зеленоватый цвет.
Фитопланктон – это микроскопические организмы, обитающие в водной среде, и изменения количества фитопланктона указывают на изменение продуктивности океана. На фитопланктон могут косвенно влиять климатические факторы, такие как изменения температуры воды и приземные ветры. [21]
См. также
[ редактировать ]- Светособирающий белок Photosystem II
- Хлорофилл b , еще одно родственное химическое вещество.
- Хлорофилл С — дополнительный пигмент хлорофилла.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с Анатольевич КР. «Хлорофилл А » . chemister.ru . Архивировано из оригинала 29 ноября 2014 г. Проверено 23 августа 2014 г.
- ^ Jump up to: а б Лиде, Дэвид Р., изд. (2009). Справочник CRC по химии и физике (90-е изд.). Бока-Ратон, Флорида : CRC Press . ISBN 978-1-4200-9084-0 .
- ^ «Фотосинтез» . Архивировано из оригинала 28 ноября 2009 г.
- ^ Виртанен О, Константиниду Э, Тюйстъярви Э (декабрь 2020 г.). «Хлорофилл не отражает зеленый свет – как исправить заблуждение» . Журнал биологического образования . 56 (5): 552–559. дои : 10.1080/00219266.2020.1858930 .
- ^ Jump up to: а б с д и Рэйвен П.Х., Эверт Р.Ф., Эйххорн С.Е. (2005). «Фотосинтез, свет и жизнь». Биология растений (7-е изд.). У. Х. Фриман. стр. 119–127. ISBN 0-7167-9811-5 .
- ^ Jump up to: а б Папагеоргиу Г., Говинджи (2004). Хлорофилл — флуоресценция , признак фотосинтеза . Достижения в области фотосинтеза и дыхания. Том. 19. Спрингер. п. 14, 48, 86.
- ^ Jump up to: а б Эйзен Дж.А., Нельсон К.Е., Полсен И.Т., Гейдельберг Дж.Ф., Ву М., Додсон Р.Дж. и др. (июль 2002 г.). «Полная последовательность генома Chlorobium tepidum TLS, фотосинтезирующей анаэробной зелено-серной бактерии» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 99 (14): 9509–14. Бибкод : 2002PNAS...99.9509E . дои : 10.1073/pnas.132181499 . ПМЦ 123171 . ПМИД 12093901 .
- ^ Jump up to: а б Зейгер Э., Таиз Л. (2006). «Гл. 7: Тема 7.11: Биосинтез хлорофилла» . Физиология растений (4-е изд.). Сандерленд, Массачусетс: Sinauer Associates. ISBN 0-87893-856-7 . Архивировано из оригинала 07 августа 2020 г. Проверено 5 мая 2010 г.
- ^ Кэмпбелл М.К., Фаррелл С.О. (20 ноября 2007 г.). Биохимия (6-е изд.). Cengage Обучение. п. 647. ИСБН 978-0-495-39041-1 .
- ^ Jump up to: а б с Ланге Л., Нобель П., Осмонд С., Зиглер Х. (1981). Физиологическая экология растений I – Реакция на физическую среду . Том. 12А. Спрингер-Верлаг. стр. 67, 259.
- ^ Jump up to: а б Недзведцкий Д.М., Бланкеншип Р.Э. (декабрь 2010 г.). «Свойства синглетного и триплетного возбужденного состояния природных хлорофиллов и бактериохлорофиллов». Исследования фотосинтеза . 106 (3): 227–38. дои : 10.1007/s11120-010-9598-9 . ПМИД 21086044 . S2CID 28352285 .
- ^ Эглинтон, Г.; СК Брассел; Симонеит, BRT; Дидык, Б.М. (март 1978 г.). «Органические геохимические индикаторы палеоэкологических условий седиментации». Природа . 272 (5650): 216–222. Бибкод : 1978Natur.272..216D . дои : 10.1038/272216a0 . ISSN 1476-4687 . S2CID 128737515 .
- ^ Сузуки Дж. Я., Болливар Д. В., Бауэр CE (1997). «Генетический анализ биосинтеза хлорофилла». Ежегодный обзор генетики . 31 (1): 61–89. дои : 10.1146/annurev.genet.31.1.61 . ПМИД 9442890 .
- ^ Баттерсби, Арканзас (2000). «Тетрапирролы: пигменты жизни. Обзор тысячелетия». Нат. Прод. Представитель . 17 (6): 507–526. дои : 10.1039/B002635M . ПМИД 11152419 .
- ^ Ахтар, М. (2007). «Модификация боковых цепей ацетата и пропионата во время биосинтеза гема и хлорофиллов: механистические и стереохимические исследования». Симпозиум 180 Фонда Ciba - Биосинтез тетрапирроловых пигментов . Симпозиумы Фонда Новартис. Том. 180. стр. 131–155. дои : 10.1002/9780470514535.ch8 . ISBN 9780470514535 . ПМИД 7842850 .
- ^ Уиллоуз, Роберт Д. (2003). «Биосинтез хлорофиллов из протопорфирина IX». Отчеты о натуральных продуктах . 20 (6): 327–341. дои : 10.1039/B110549N . ПМИД 12828371 .
- ^ Шмид, ХК; Рассадина, В.; Остер, У.; Шох, С.; Рюдигер, В. (2002). «Предварительная загрузка хлорофиллсинтазы тетрапренилдифосфатом является обязательным этапом биосинтеза хлорофилла» (PDF) . Биологическая химия . 383 (11): 1769–78. дои : 10.1515/BC.2002.198 . ПМИД 12530542 . S2CID 3099209 .
- ^ Экхардт, Ульрих; Гримм, Бернхард; Хортенштейнер, Стефан (2004). «Последние достижения в области биосинтеза хлорофилла и его распада у высших растений» . Молекулярная биология растений . 56 (1): 1–14. дои : 10.1007/s11103-004-2331-3 . ПМИД 15604725 . S2CID 21174896 .
- ^ Болливар, Дэвид В. (2007). «Последние достижения в биосинтезе хлорофилла». Исследования фотосинтеза . 90 (2): 173–194. дои : 10.1007/s11120-006-9076-6 . ПМИД 17370354 . S2CID 23808539 .
- ^ Jump up to: а б с Ишикита Х., Сенгер В., Бесядка Дж., Лолль Б., Кнапп Э.В. (июнь 2006 г.). «Как фотосинтетические реакционные центры контролируют окислительную способность пар хлорофиллов P680, P700 и P870» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 103 (26): 9855–60. Бибкод : 2006PNAS..103.9855I . дои : 10.1073/pnas.0601446103 . ПМК 1502543 . ПМИД 16788069 .
- ^ «Портал экологических данных Науру | Экологическая информация для принятия решений» . nauru-data.sprep.org . Проверено 27 января 2024 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Зейгер и Тайз 2006 , Тема 7.11: Биосинтез хлорофилла.