Vzorec chlorofylu a jeho úloha v procese fotosyntézy

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-17 05:40

Prečo je tráva, rovnako ako listy na stromoch a kríkoch, zelená? Všetko je to o chlorofyle. Môžete si vziať pevné lano vedomostí a silne sa s ním zoznámiť.

História

Urobme si krátky exkurz do relatívne nedávnej minulosti. Joseph Bieneme Cavantou a Pierre Joseph Pelletier sú tí, s ktorými si treba potriasť rukou. Muži vedy sa pokúsili oddeliť zelený pigment z listov rôznych rastlín. Úsilie bolo korunované úspechom v roku 1817.

Pigment dostal názov chlorofyl. Z gréckeho chloros, zelený a phyllon, list. Bez ohľadu na vyššie uvedené, na začiatku 20. storočia Michail Tsvet a Richard Wilstetter dospeli k záveru, že sa ukazuje, že chlorofyl obsahuje viacero zložiek.

Willstetter si vyhrnul rukávy a pustil sa do práce. Purifikácia a kryštalizácia odhalili dve zložky. Boli jednoducho nazývané alfa a beta (a a b). Za prácu v oblasti výskumu tejto látky mu bola v roku 1915 slávnostne udelená Nobelova cena.

V roku 1940 Hans Fischer navrhol svetu konečnú štruktúru chlorofylu „a“. Kráľ syntézy Robert Burns Woodward a niekoľko vedcov z Ameriky získali v roku 1960 neprirodzený chlorofyl. A tak sa otvoril závoj tajomstva - objavenie sa chlorofylu.

Chemickývlastnosti

Vzorec chlorofylu určený z experimentálnych indikátorov vyzerá takto: C₅₅H₇₂O_5N4_{Mg. Dizajn zahŕňa organickú dikarboxylovú kyselinu (chlorofylín), ako aj metyl a fytolalkoholy. Chlorofylín je organokovová zlúčenina príbuzná horčíkovým porfyrínom a obsahuje dusík.}

COOH

MgN₄OH₃₀C₃₂

COOH

Chlorofyl je uvedený ako ester kvôli skutočnosti, že zvyšné časti metylalkoholu sú CH₃OH a fytol C₂₀H ₃₉OH nahradil vodík karboxylových skupín.

Vyššie je uvedený štruktúrny vzorec chlorofylu alfa. Keď sa na to pozriete pozorne, môžete vidieť, že beta-chlorofyl má o jeden atóm kyslíka viac, ale o dva atómy vodíka menej (skupina CHO namiesto CH₃). Preto je molekulová hmotnosť alfa-chlorofylu nižšia ako molekulová hmotnosť beta.

Horčík sa usadil uprostred častice látky, ktorá nás zaujíma. Spája sa so 4 atómami dusíka pyrolových útvarov. Systém elementárnych a striedavých dvojitých väzieb možno pozorovať v pyrolových väzbách.

Tvorba chromofóru, ktorý úspešne zapadá do zloženia chlorofylu - to je N. Umožňuje pohlcovať jednotlivé lúče slnečného spektra a jeho farbu bez ohľadu na to, že cez deň slnko páli ako plameň a večer to vyzerá ako tlejúce uhlíky.

Prejdime k veľkosti. Porfyrínové jadro má priemer 10 nm, fytolový fragment má dĺžku 2 nm. V jadre je chlorofyl 0,25 nm, medzimikročastice pyrolových dusíkatých skupín.

Rád by som poznamenal, že atóm horčíka, ktorý je súčasťou chlorofylu, má priemer iba 0,24 nm a takmer úplne vypĺňa voľný priestor medzi atómami pyrolových skupín dusíka, čo pomáha jadru molekula, aby bola silnejšia.

Možno usúdiť, že chlorofyl (a a b) pozostáva z dvoch zložiek pod jednoduchým názvom alfa a beta.

Chlorofyl a

Relatívna hmotnosť molekuly je 893,52 V oddelenom náleve sa vytvoria mikrokryštály čiernej farby s modrým odtieňom. Pri teplote 117-120 stupňov Celzia sa topia a premieňajú na kvapalinu.

V etanole sa tie isté chloroformy, v acetóne a benzény ľahko rozpúšťajú. Výsledky získajú modrozelenú farbu a majú charakteristickú črtu – bohatú červenú fluorescenciu. Zle rozpustný v petroléteri. Vo vode vôbec nekvitnú.

Vzorec alfa chlorofylu: C₅₅H₇₂O₅N ₄Mg. Látka je vo svojej chemickej štruktúre klasifikovaná ako chlór. V kruhu je fytol naviazaný na kyselinu propiónovú, konkrétne na jej zvyšok.

Niektoré rastlinné organizmy namiesto chlorofylu a tvoria jeho analóg. Tu bola etylová skupina (-CH₂-CH₃) v II pyrolovom kruhu nahradená vinylovou (-CH=CH _{2). Takáto molekula obsahuje prvú vinylovú skupinu v prvom kruhu, druhú v kruhu dva.}

Chlorofyl b

Vzorec chlorofylu-beta je nasledujúci: C₅₅H₇₀O₆N ₄Mg. Molekulová hmotnosť látkyje 903. Na atóme uhlíka C₃ v pyrolovom kruhu dva je malé množstvo alkoholu bez vodíka –H-C=O, ktorý má žltú farbu. Toto je rozdiel oproti chlorofylu a.

Dovoľujeme si poznamenať, že niekoľko druhov chlorofylov sídli v špeciálnych trvalých častiach bunky, životne dôležitých pre jej ďalšiu existenciu, plastidoch-chloroplastoch.

Chlorofyly c a d

Chlorofyl c. Klasický porfyrín je to, čo robí tento pigment odlišným.

V červených riasach chlorofyl d. Niektorí pochybujú o jeho existencii. Predpokladá sa, že ide len o produkt degenerácie chlorofylu a. Momentálne môžeme s istotou povedať, že chlorofyl s písmenom d je hlavným farbivom niektorých fotosyntetických prokaryotov.

Vlastnosti chlorofylu

Po zdĺhavom výskume sa objavili dôkazy, že existuje rozdiel v charakteristikách chlorofylu prítomného v rastline a extrahovaného z nej. Chlorofyl v rastlinách je spojený s bielkovinami. Svedčia o tom nasledujúce pozorovania:

1. Absorpčné spektrum chlorofylu v liste je iné v porovnaní s extrahovaným.
2. Je nereálne získať predmet popisu zo sušených rastlín s čistým alkoholom. Extrakcia prebieha bezpečne s dobre navlhčenými listami, prípadne treba do alkoholu pridať vodu. Je to ona, kto rozkladá proteín spojený s chlorofylom.
3. Materiál vytiahnutý z listov rastlín sa rýchlo zničívplyv kyslíka, koncentrovanej kyseliny, svetelných lúčov.

Ale chlorofyl v rastlinách je odolný voči všetkému vyššie uvedenému.

Chloroplasty

Chlorofylové rastliny obsahujú 1% sušiny. Nachádza sa v špeciálnych bunkových organelách - plastidoch, čo ukazuje na jeho nerovnomerné rozloženie v rastline. Plastidy buniek, ktoré sú sfarbené do zelena a obsahujú chlorofyl, sa nazývajú chloroplasty.

Množstvo H₂O v chloroplastoch sa pohybuje od 58 do 75 %, obsah sušiny tvoria bielkoviny, lipidy, chlorofyl a karotenoidy.

Funkcie chlorofylu

Vedci objavili úžasnú podobnosť v usporiadaní molekúl chlorofylu a hemoglobínu, hlavnej respiračnej zložky ľudskej krvi. Rozdiel je v tom, že v kliešťovom spoji v strede sa horčík nachádza v pigmente rastlinného pôvodu a železo sa nachádza v hemoglobíne.

Počas fotosyntézy vegetácia planéty absorbuje oxid uhličitý a uvoľňuje kyslík. Tu je ďalšia skvelá funkcia chlorofylu. Pokiaľ ide o aktivitu, možno ho porovnať s hemoglobínom, ale rozsah vplyvu na ľudské telo je o niečo väčší.

Chlorofyl je rastlinný pigment, ktorý je citlivý na svetlo a je pokrytý zelenou farbou. Nasleduje fotosyntéza, pri ktorej mikročastice premieňajú energiu slnka absorbovanú rastlinnými bunkami na chemickú energiu.

Je možné dospieť k nasledujúcim záverom, že fotosyntéza je procespremena slnečnej energie. Ak dôverujete moderným informáciám, všimli sme si, že syntéza organických látok z oxidu uhličitého a vody pomocou svetelnej energie sa rozkladá do troch etáp.

Štádio 1

Táto fáza sa uskutočňuje v procese fotochemického rozkladu vody za pomoci chlorofylu. Uvoľňuje sa molekulárny kyslík.

Fáza 2

Je tu niekoľko redoxných reakcií. Prijímajú aktívnu pomoc cytochrómov a iných nosičov elektrónov. Reakcia nastáva v dôsledku svetelnej energie prenášanej elektrónmi z vody do NADPH a vytváraním ATP. Tu sa ukladá svetelná energia.

Štádio 3

Už vytvorené NADPH a ATP sa používajú na premenu oxidu uhličitého na sacharidy. Absorbovaná svetelná energia sa podieľa na reakciách 1. a 2. stupňa. Reakcie poslednej, tretej, prebiehajú bez účasti svetla a nazývajú sa tma.

Fotosyntéza je jediný biologický proces, ktorý sa vyskytuje so zvyšujúcou sa voľnou energiou. Priamo alebo nepriamo poskytuje dostupný chemický podnik pre dvojnohé, okrídlené, bezkrídlové, štvornožce a iné organizmy žijúce na Zemi.

Hemoglobín a chlorofyl

Molekuly hemoglobínu a chlorofylu majú zložitú, no zároveň podobnú atómovú štruktúru. Bežný v ich štruktúre je profin - krúžok malých krúžkov. Rozdiel je vidieť v procesoch viazaných na profín a v atómoch umiestnených vo vnútri: atóm železa (Fe) v hemoglobíne, v chlorofylehorčík (Mg).

Chlorofyl a hemoglobín majú podobnú štruktúru, ale tvoria rozdielne proteínové štruktúry. Okolo atómu horčíka sa tvorí chlorofyl a okolo železa hemoglobín. Ak vezmete molekulu tekutého chlorofylu a odpojíte fytolový chvost (20 uhlíkový reťazec), zmeníte atóm horčíka na železo, potom sa zelená farba pigmentu zmení na červenú. Výsledkom je hotová molekula hemoglobínu.

Chlorofyl sa ľahko a rýchlo vstrebáva práve vďaka takejto podobnosti. Dobre podporuje organizmus pri nedostatku kyslíka. Nasýti krv potrebnými stopovými prvkami, odtiaľto lepšie transportuje do buniek najdôležitejšie látky pre život. Dochádza k včasnému uvoľňovaniu odpadových látok, toxínov, odpadových látok vznikajúcich prirodzeným metabolizmom. Má vplyv na spiace leukocyty, prebúdza ich.

Opísaný hrdina bez strachu a výčitiek chráni, posilňuje bunkové membrány a pomáha pri regenerácii spojivového tkaniva. Prednosti chlorofylu zahŕňajú rýchle hojenie vredov, rôznych rán a erózií. Zlepšuje imunitné funkcie, zvýrazňuje schopnosť zastaviť patologické poruchy molekúl DNA.

Pozitívny trend v liečbe infekčných ochorení a prechladnutí. Toto nie je celý zoznam dobrých skutkov danej látky.