KLOROFYLL: EGENSKAPER, STRUKTUR, PLATS, TYPER - BIOLOGI - 2025

Den klorofyll är en biologiskt pigment, vilket indikerar att det är en molekyl med förmåga att absorbera ljus. Denna molekyl absorberar våglängden som motsvarar den violetta färgen, blå och röd och reflekterar ljuset i grön färg. Därför är närvaron av klorofyll ansvarig för växternas gröna färg.

Strukturen består av en porfyrinring med ett magnesiumcentrum och en hydrofob svans, kallad fytol. Det är nödvändigt att lyfta fram den strukturella likheten mellan klorofyll och hemoglobinmolekylen.

Klorofyllmolekylen ansvarar för den gröna färgen i växter. Källa: pixabay.com

Klorofyll finns i tylakoider, membranstrukturer som finns i kloroplaster. Kloroplaster finns rikligt i bladen och andra strukturer av växter.

Chlorophylls huvudfunktion är att fånga upp ljus som kommer att användas för att driva fotosyntetiska reaktioner. Det finns olika typer av klorofyll - den vanligaste är en - som skiljer sig något i deras struktur och absorptions topp för att öka mängden solljus som absorberas.

Historiskt perspektiv

Studien av klorofyllmolekylen går tillbaka till 1818 när den först beskrevs av forskarna Pelletier och Caventou, som myntade namnet ”klorofyll”. Senare 1838 började de kemiska studierna av molekylen.

1851 föreslog Verdeil de strukturella likheterna mellan klorofyll och hemoglobin. Vid den tiden var denna likhet överdriven och det antogs att en järnatom också befann sig i mitten av klorofyllmolekylen. Senare bekräftades närvaron av magnesium som den centrala atomen.

De olika typerna av klorofyll upptäcktes 1882 av Borodin med hjälp av bevis från mikroskopet.

pigment

Klorofyll observerades under ett mikroskop. Kristian Peters - Fabelfroh

Vad är lätt

En nyckelpunkt för fotosyntetiska levande organismer för att kunna använda ljusenergi är absorptionen av den. Molekylerna som utför denna funktion kallas pigment och finns i växter och alger.

För att bättre förstå dessa reaktioner är det nödvändigt att känna till vissa aspekter relaterade till ljusets natur.

Ljus definieras som en typ av elektromagnetisk strålning, en form av energi. Denna strålning förstås som en våg och som en partikel. En av egenskaperna hos den elektromagnetiska strålningen är våglängden, uttryckt som avståndet mellan två på varandra följande åsar.

Det mänskliga ögat kan upptäcka våglängden från 400 till 710 nanometer (nm = ^10-9 m). Korta våglängder är förknippade med större mängder energi. I solljus ingår vitt ljus, som består av alla våglängder i den synliga delen.

När det gäller partikelns natur beskriver fysiker fotoner som diskreta energipaket. Var och en av dessa partiklar har en karakteristisk våglängd och energinivå.

När en foton träffar ett objekt kan tre saker hända: tas upp, överföras eller reflekteras.

Varför är klorofyllgrön?

Växter uppfattas som gröna eftersom klorofyll absorberar huvudsakligen de blå och röda våglängderna och reflekterar grönt. Nefronus

Inte alla pigment uppför sig på samma sätt. Ljusabsorption är ett fenomen som kan uppstå vid olika våglängder, och varje pigment har ett särskilt absorptionsspektrum.

Den absorberade våglängden bestämmer färgen vid vilken vi kommer att visualisera pigmentet. Om det till exempel absorberar ljus i alla längder ser vi pigmentet helt svart. De som inte absorberar alla längder, återspeglar resten.

När det gäller klorofyll absorberar den våglängderna som motsvarar färgerna violett, blått och rött och reflekterar grönt ljus. Detta är pigmentet som ger växterna sin karakteristiska gröna färg.

Klorofyll är inte det enda pigmentet i naturen

Även om klorofyll är ett av de mest kända pigmenten, finns det andra grupper av biologiska pigment som karotenoider, som har rödaktiga eller orange toner. Därför absorberar de ljus med en annan våglängd än klorofyll, och fungerar som en energiöverföringsskärm till klorofyll.

Dessutom har vissa karotenoider fotobeskyttande funktioner: de absorberar och sprider ljusenergi som kan skada klorofyll; eller reagera med syre och bilda oxidativa molekyler som kan skada cellstrukturer.

Egenskaper och struktur

Klorofyll är biologiska pigment som uppfattas som gröna för det mänskliga ögat och som deltar i fotosyntes. Vi hittar dem i växter och andra organismer med förmågan att omvandla ljusenergi till kemisk energi.

Kemiskt klorofyll är magnesium-porfyriner. Dessa är ganska lik hemoglobinmolekylen som ansvarar för transport av syre i vårt blod. Båda molekylerna skiljer sig endast i typer och placering av substituentgrupperna på den tetrapyrroliska ringen.

Porfyrinringens metall i hemoglobin är järn, medan den i klorofyll är magnesium.

Klorofyll-sidokedjan är naturligtvis hydrofob eller apolär och består av fyra isoprenoidenheter, kallad fytol. Detta förestras till propionsyragruppen i ring nummer fyra.

Om klorofyllet underkastas en värmebehandling tar lösningen ett surt pH, vilket leder till eliminering av magnesiumatomen från mitten av ringen. Om upphettningen kvarstår eller lösningen sjunker dess pH ännu mer kommer fytolen att slutföra hydrolysering.

Plats

Klorofyll är ett av de mest distribuerade naturliga pigmenten och finns i olika linjer av fotosyntetiskt liv. I växternas struktur hittar vi det främst i bladen och andra gröna strukturer.

Om vi ​​går till en mikroskopisk vy, hittas klorofyll inuti celler, speciellt i kloroplaster. I sin tur finns det i kloroplasterna strukturer som bildas av dubbla membran som kallas tylakoider, som innehåller klorofyll inuti - tillsammans med andra mängder lipider och proteiner.

Thylakoider är strukturer som liknar flera staplade skivor eller mynt, och detta mycket kompakta arrangemang är absolut nödvändigt för den fotosyntetiska funktionen i klorofyllmolekyler.

I prokaryota organismer som utför fotosyntes finns det inga kloroplaster. Av denna anledning observeras tylakoiderna som innehåller fotosyntetiska pigment som en del av cellmembranet, isolerade inuti cellens cytoplasma, eller de bygger en struktur i det inre membranet - ett mönster som observeras i cyanobakterier.

typer

Klorofyll a

Klorofyll a

Det finns flera typer av klorofyller, som skiljer sig något i molekylstruktur och deras fördelning i fotosyntetiska linjer. Det vill säga, vissa organismer innehåller vissa typer av klorofyll och andra inte.

Huvudtypen klorofyll kallas klorofyll a, och i växtlinjen i pigmentet som laddas direkt i den fotosyntetiska processen och omvandlar ljusenergi till kemi.

Klorofyll b

Klorofyll b

En andra typ av klorofyll är b och finns också i växter. Strukturellt skiljer sig det från klorofyll a eftersom den senare har en metylgrupp vid kol 3 i ring nummer II, och typ b innehåller en formylgrupp i den positionen.

Det anses vara ett tillbehörspigment och tack vare strukturella skillnader har de ett något annat absorptionsspektrum än variant a. Som ett resultat av denna egenskap skiljer de sig i sin färg: klorofyll a är blågrön och b är gulgrön.

Tanken med dessa differentiella spektra är att båda molekylerna kompletterar varandra i absorptionen av ljus och lyckas öka mängden ljusenergi som kommer in i det fotosyntetiska systemet (så att absorptionsspektrumet breddas).

Klorofyll c och d

Klorofyll d

Det finns en tredje typ av klorofyll, c, som vi hittar i bruna alger, kiselarter och dinoflagellater. När det gäller cyanofytalger uppvisar de bara en klorofyll. Slutligen finns klorofyll d i vissa protistorganismer och även i cyanobakterier.

Klorofyll i bakterier

Det finns ett antal bakterier med förmågan att fotosyntetisera. I dessa organismer finns klorofyll kända tillsammans som bakterioklorofyll, och som klorofyll av eukaryoter klassificeras de enligt bokstäverna: a, b, c, d, e och g.

Historiskt användes idén att klorofyllmolekylen dök upp först under utvecklingen. Tack vare sekvensanalys har det idag föreslagits att den förfädernas klorofyllmolekyl liknade en bakterioklorofyll.

Funktioner

Klorofyllmolekylen är ett avgörande element i fotosyntetiska organismer, eftersom den är ansvarig för absorptionen av ljus.

I maskinerna som är nödvändiga för att utföra fotosyntes finns det en komponent som kallas fotosystemet. Det finns två och var och en består av en "antenn" som ansvarar för att samla upp ljuset och ett reaktionscenter, där vi hittar en klorofyll.

Fotosystem skiljer sig främst i klorofyllmolekylens absorptionstopp: fotosystemet I har en topp vid 700 nm och II vid 680 nm.

På detta sätt lyckas klorofyll uppfylla sin roll i att fånga ljus, vilket tack vare ett komplext enzymatiskt batteri kommer att omvandlas till kemisk energi lagrad i molekyler som kolhydrater.

referenser

1. Beck, CB (2010). En introduktion till växtstruktur och utveckling: växtanatomi under det 21: a århundradet. Cambridge University Press.
2. Berg, JM, Stryer, L., & Tymoczko, JL (2007). Biokemi. Jag vänt.
3. Blankenship, RE (2010). Tidig utveckling av fotosyntes. Plant Physiology, 154 (2), 434–438.
4. Campbell, NA (2001). Biologi: begrepp och relationer. Pearson Education.
5. Cooper, GM, & Hausman, RE (2004). Cellen: Molekylär inställning. Medicinska naklada.
6. Curtis, H., & Schnek, A. (2006). Inbjudan till biologi. Panamerican Medical Ed.
7. Hohmann-Marriott, MF, & Blankenship, RE (2011). Evolution av fotosyntes. Årlig granskning av växtbiologi, 62, 515-548.
8. Humphrey, AM (1980). Klorofyll. Food Chemistry, 5 (1), 57–67. doi: 10.1016 / 0308-8146 (80) 90064-3
9. Koolman, J., & Röhm, KH (2005). Biokemi: text och atlas. Panamerican Medical Ed.
10. Lockhart, PJ, Larkum, AW, Steel, M., Waddell, PJ, & Penny, D. (1996). Utveckling av klorofyll och bakterioklorofyll: problemet med invariantställen i sekvensanalys. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 93 (5), 1930–1934. doi: 10.1073 / pnas.93.5.1930
11. Palade, GE, & Rosen, WG (1986). Cellbiologi: grundläggande forskning och applikationer. Nationella akademier.
12. Posada, JOS (2005). Grunden för etablering av betesmarker och grödor. University of Antioquia.
13. Raven, PH, Evert, RF, & Eichhorn, SE (1992). Växtbiologi (vol. 2). Jag vänt.
14. Sadava, D., & Purves, WH (2009). Life: The Science of Biology. Panamerican Medical Ed.
15. Sousa, FL, Shavit-Grievink, L., Allen, JF, & Martin, WF (2013). Klorofyllbiosyntesgenutveckling indikerar duplicering av fotosystemgen, inte fotosystemets sammanslagning, vid ursprunget till syre-fotosyntes. Genombiologi och evolution, 5 (1), 200–216. doi: 10.1093 / gbe / evs127
16. Taiz, L., & Zeiger, E. (2007). Växtfysiologi. Jaume I. universitet
17. Xiong J. (2006). Fotosyntes: vilken färg var dess ursprung? Genombiologi, 7 (12), 245. doi: 10.1186 / gb-2006-7-12-245