KLOROFIL: KARAKTERISTIKE, STRUKTURA, LOKACIJA, VRSTE - BIOLOGIJA

Klorofila biološki pigment, što znači da to je molekula može apsorbirati svjetlo. Ova molekula apsorbira valnu duljinu koja odgovara boji ljubičaste, plave i crvene boje i odražava svjetlost zelene boje. Stoga je prisutnost klorofila odgovorna za zelenu boju biljaka.

Njegova se struktura sastoji od porfirinog prstena s centrom magnezija i hidrofobnog repa, koji se naziva fitol. Potrebno je istaknuti strukturnu sličnost klorofila s molekulom hemoglobina.

Molekula klorofila odgovorna je za zelenu boju u biljkama. Izvor: pixabay.com

Klorofil se nalazi u tilakoidima, membranskim strukturama koje se nalaze unutar kloroplasta. Kloroplasti su u izobilju u lišću i drugim strukturama biljaka.

Glavna funkcija klorofila je hvatanje svjetla koje će se koristiti za pokretanje fotosintetskih reakcija. Postoje različite vrste klorofila - najčešći je - koji se malo razlikuju po svojoj strukturi i vršku apsorpcije kako bi se povećala količina apsorbirane sunčeve svjetlosti.

Povijesna perspektiva

Istraživanje molekule klorofila datira iz 1818. godine kada su ga prvi put opisali istraživači Pelletier i Caventou, koji su skovali naziv "klorofil". Kasnije, 1838. godine, započele su kemijske studije molekule.

Verdeil je 1851. predložio strukturne sličnosti klorofila i hemoglobina. Tada je ta sličnost bila pretjerana, a pretpostavljalo se da je i željezni atom smješten u središtu molekule klorofila. Kasnije je prisutnost magnezija potvrđena kao središnji atom.

Borodin je 1882. godine otkrio različite vrste klorofila koristeći dokaze mikroskopa.

pigmenti

Klorofil uočen pod mikroskopom. Kristian Peters - Fabelfroh

Što je svjetlost

Ključna točka fotosintetskih živih organizama koji imaju sposobnost korištenja svjetlosne energije je apsorpcija iste. Molekuli koji obavljaju ovu funkciju nazivaju se pigmenti i prisutni su u biljkama i algama.

Da bismo bolje razumjeli ove reakcije potrebno je poznavati određene aspekte povezane s prirodom svjetlosti.

Svjetlost je definirana kao vrsta elektromagnetskog zračenja, oblik energije. To se zračenje shvaća kao val i kao čestica. Jedna od karakteristika elektromagnetskog zračenja je valna duljina, izražena kao udaljenost između dva uzastopna grebena.

Ljudsko oko može uočiti valnu duljinu u rasponu od 400 do 710 nanometara (nm = 10 ^-9 m). Kratke valne duljine povezane su s većim količinama energije. Sunčeva svjetlost uključuje bijelu svjetlost koja se sastoji od svih valnih duljina u vidljivom dijelu.

S obzirom na prirodu čestice, fizičari opisuju fotone kao diskretne pakete energije. Svaka od ovih čestica ima karakterističnu valnu duljinu i razinu energije.

Kad foton pogodi objekt, mogu se dogoditi tri stvari: apsorbirati, prenijeti ili reflektirati.

Zašto je klorofil zelen?

Biljke se percipiraju kao zeleno jer klorofil uglavnom apsorbira plavu i crvenu valnu duljinu i odražava se zeleno. Nefronus

Nisu se svi pigmenti ponašali na isti način. Apsorpcija svjetla je fenomen koji se može dogoditi na različitim valnim duljinama, a svaki pigment ima određeni spektar apsorpcije.

Apsorbirana valna duljina određivat će boju kojom ćemo vizualizirati pigment. Na primjer, ako apsorbira svjetlost u svim svojim dužinama, vidjet ćemo da je pigment potpuno crn. Oni koji ne apsorbiraju sve duljine, odražavaju ostatak.

U slučaju klorofila apsorbira valnu duljinu koja odgovara boji ljubičastoj, plavoj i crvenoj boji i reflektira zelenu svjetlost. Ovo je pigment koji biljkama daje karakterističnu zelenu boju.

Klorofil nije jedini pigment u prirodi

Iako je klorofil jedan od najpoznatijih pigmenata, postoje i druge skupine bioloških pigmenata, poput karotenoida, koji imaju crvenkaste ili narančaste tonove. Stoga apsorbiraju svjetlost različite valne duljine od klorofila, služeći kao zaslon za prijenos energije u klorofil.

Uz to, neki karotenoidi imaju fotoprotektivnu funkciju: apsorbiraju i raspršuju svjetlosnu energiju koja bi mogla oštetiti klorofil; ili reagiraju s kisikom i tvore oksidativne molekule koje mogu oštetiti stanične strukture.

Karakteristike i struktura

Klorofili su biološki pigmenti koji se ljudskom oku percipiraju kao zeleni i koji sudjeluju u fotosintezi. Nalazimo ih u biljkama i drugim organizmima sa sposobnošću pretvaranja svjetlosne energije u kemijsku energiju.

Kemijski klorofili su magnezijevi porfirini. Oni su prilično slični molekuli hemoglobina, odgovornoj za transport kisika u našoj krvi. Obje se molekule razlikuju samo u vrstama i smještaju skupina supstituenata na tetrakroličnom prstenu.

Metal porfirinog prstena u hemoglobinu je željezo, dok je u klorofilu magnezij.

Bočni lanac klorofila prirodno je hidrofoban ili apolarni, a sastoji se od četiri izoprenoidne jedinice, nazvane fitol. To se esterificira u grupu propioične kiseline u prstenu broj četiri.

Ako je klorofil podvrgnut toplinskoj obradi, otopina uzima kiseli pH, što dovodi do uklanjanja atoma magnezija iz središta prstena. Ako zagrijavanje potraje ili otopina smanji još više pH, fitol će završiti hidroliziranjem.

Mjesto

Klorofil je jedan od najrasprostranjenijih prirodnih pigmenata, a nalazi se u različitim linijama fotosintetskog života. U strukturi biljaka nalazimo ga uglavnom u lišću i drugim zelenim strukturama.

Ako idemo na mikroskopski pregled, klorofil se nalazi u stanicama, točnije u kloroplastima. Zauzvrat, unutar kloroplasta nalaze se strukture formirane od dvostrukih membrana nazvanih tireokoidi, koje u sebi sadrže klorofil - zajedno s drugim količinama lipida i proteina.

Thylakoidi su strukture koje nalikuju nekoliko naslaganih diskova ili kovanica, a ovaj vrlo kompaktan raspored apsolutno je potreban za fotosintetsku funkciju molekula klorofila.

U prokariotskim organizmima koji provode fotosintezu nema kloroplasta. Iz tog razloga, tilakoidi koji sadrže fotosintetske pigmente promatraju se kao dio stanične membrane, izolirani unutar stanične citoplazme, ili grade strukturu u unutarnjoj membrani - obrazac koji se primjećuje u cijanobakterijama.

vrste

Klorofil a

Postoji nekoliko vrsta klorofila koji se neznatno razlikuju u molekularnoj strukturi i njihovoj raspodjeli u fotosintetskim linijama. Odnosno, neki organizmi sadrže određene vrste klorofila, a drugi ne.

Glavna vrsta klorofila naziva se klorofil a, a u liniji biljaka u pigmentu nabijenom izravno u procesu fotosinteze i svjetlosnu energiju pretvara u kemijsku.

Klorofil b

Druga vrsta klorofila je b, a prisutna je i u biljkama. Strukturno se razlikuje od klorofila a, jer ovaj ima metilnu skupinu na ugljiku 3 prstena broja II, a tip b u tom položaju sadrži formilnu skupinu.

Smatra se pomoćnim pigmentom i zahvaljujući strukturnim razlikama imaju malo drugačiji spektar apsorpcije u odnosu na varijantu a. Kao rezultat ove karakteristike razlikuju se po svojoj boji: klorofil a je plavo-zelene boje, a b žuto-zelene boje.

Ideja ovih diferencijalnih spektra je da se obje molekule međusobno nadopunjuju u apsorpciji svjetlosti i uspijevaju povećati količinu svjetlosne energije koja ulazi u fotosintetski sustav (tako da se spektar apsorpcije proširuje).

Klorofil c i d

Klorofil d

Postoji treća vrsta klorofila, c, koju nalazimo u smeđim algama, dijatomejima i dinoflagelatima. U slučaju cijanofitnih algi one pokazuju samo klorofil. Konačno, klorofil d se nalazi u nekim protističkim organizmima, kao i u cijanobakterijama.

Klorofil u bakterijama

Postoji niz bakterija sa sposobnošću fotosinteze. U tim organizmima postoje klorofili poznati zajedno kao bakterioklorofili, a poput klorofila eukariota klasificiraju se prema slovima: a, b, c, d, e i g.

Povijesno se upotrebljavala ideja da se molekula klorofila pojavila prva tijekom evolucije. Danas se zahvaljujući analizu sekvenci pretpostavlja da je vjerojatno molekula klorofila predaka bila slična bakterioklorofilu.

Značajke

Molekula klorofila ključni je element u fotosintetskim organizmima, budući da je odgovorna za apsorpciju svjetlosti.

U strojevima potrebnim za provođenje fotosinteze postoji komponenta koja se naziva fotosistem. Postoje dva i svaka se sastoji od "antene" koja je zadužena za prikupljanje svjetla i reakcijskog centra, gdje nalazimo klorofil.

Fotosustavi se uglavnom razlikuju po apsorpcijskom vrhu molekule klorofila: fotosustav I ima vrh na 700 nm, a II na 680 nm.

Na taj način klorofil uspijeva ispuniti svoju ulogu u hvatanju svjetlosti, koja će se zahvaljujući složenoj enzimskoj bateriji pretvoriti u kemijsku energiju pohranjenu u molekulama poput ugljikohidrata.

Reference

Beck, CB (2010). Uvod u strukturu i razvoj biljaka: anatomija biljaka u dvadeset prvom stoljeću. Cambridge University Press.
Berg, JM, Stryer, L., i Tymoczko, JL (2007). Biokemija. Preokrenuo sam se.
Blankenship, RE (2010). Rana evolucija fotosinteze. Fiziologija biljaka, 154 (2), 434–438.
Campbell, NA (2001). Biologija: pojmovi i odnosi. Pearson Education.
Cooper, GM i Hausman, RE (2004). Stanica: Molekularni pristup. Medicinska naklada.
Curtis, H., i Schnek, A. (2006). Poziv na biologiju. Panamerican Medical Ed.
Hohmann-Marriott, MF, i Blankenship, RE (2011). Evolucija fotosinteze. Godišnji pregled biljne biologije, 62, 515-548.
Humphrey, AM (1980). Klorofil. Hemija hrane, 5 (1), 57–67. doi: 10.1016 / 0308-8146 (80) 90064-3
Koolman, J., i Röhm, KH (2005). Biokemija: tekst i atlas. Panamerican Medical Ed.
Lockhart, PJ, Larkum, AW, Steel, M., Waddell, PJ, & Penny, D. (1996). Evolucija klorofila i bakterioklorofila: problem invarijantnih mjesta u analizi sekvenci. Zbornik radova Nacionalne akademije znanosti Sjedinjenih Američkih Država, 93 (5), 1930–1934. doi: 10.1073 / pnas.93.5.1930
Palade, GE, i Rosen, WG (1986). Stanična biologija: temeljna istraživanja i primjene. Nacionalne akademije.
Posada, JOS (2005). Temelji za uspostavu pašnjaka i krmnih kultura. Sveučilište Antioquia.
Raven, PH, Evert, RF i Eichhorn, SE (1992). Biologija biljaka (svezak 2). Preokrenuo sam se.
Sadava, D., & Purves, WH (2009). Život: Znanost o biologiji. Panamerican Medical Ed.
Sousa, FL, Shavit-Grievink, L., Allen, JF, i Martin, WF (2013). Evolucija gena biosinteze klorofila ukazuje na umnožavanje gena fotosistema, a ne na spajanje fotosistema, u izvoru fotosinteze kisika. Biologija i evolucija genoma, 5 (1), 200–216. doi: 10.1093 / gbe / evs127
Taiz, L., i Zeiger, E. (2007). Fiziologija biljaka. Sveučilište Jaume I.
Xiong J. (2006). Fotosinteza: koje je boje nastalo? Biologija genoma, 7 (12), 245. doi: 10.1186 / gb-2006-7-12-245

KLOROFIL: KARAKTERISTIKE, STRUKTURA, LOKACIJA, VRSTE - BIOLOGIJA - 2026