HLOROFILS: RAKSTUROJUMS, STRUKTŪRA, ATRAŠANĀS VIETA, VEIDI - BIOLOĢIJA - 2025

Hlorofils ir bioloģisks pigments, kas norāda, ka tas ir molekula spēj absorbēt gaismu. Šī molekula absorbē viļņa garumu, kas atbilst violetā, zilā un sarkanā krāsai, un atspoguļo zaļās krāsas gaismu. Tāpēc hlorofila klātbūtne ir atbildīga par augu zaļo krāsu.

Tās struktūru veido porfirīna gredzens ar magnija centru un hidrofobisko asti, ko sauc par fitolu. Jāuzsver hlorofila struktūras līdzība ar hemoglobīna molekulu.

Hlorofila molekula ir atbildīga par zaļo krāsu augos. Avots: pixabay.com

Hlorofils atrodas tireoīdos, membrānās struktūrās, kas atrodamas hloroplastu iekšpusē. Hloroplasti ir bagātīgi lapu lapās un citās augu struktūrās.

Hlorofila galvenā funkcija ir uztvert gaismu, kas tiks izmantota fotosintētisko reakciju virzīšanai. Lai palielinātu absorbētās saules gaismas daudzumu, ir dažādi hlorofila veidi - visbiežāk sastopamie -, kas nedaudz atšķiras pēc struktūras un absorbcijas maksimuma.

Vēsturiskā perspektīva

Hlorofila molekulas pētījums aizsākās 1818. gadā, kad to pirmo reizi aprakstīja pētnieki Pelletjē un Kaventou, kuri radīja nosaukumu “hlorofils”. Vēlāk, 1838. gadā, sākās molekulas ķīmiskie pētījumi.

1851. gadā Verdeils ierosināja hlorofila un hemoglobīna strukturālās līdzības. Tajā laikā šī līdzība bija pārspīlēta, un tika pieņemts, ka hlorofila molekulas centrā atrodas arī dzelzs atoms. Vēlāk magnija klātbūtne tika apstiprināta kā centrālais atoms.

Dažādos hlorofila veidus 1882. gadā atklāja Borodins, izmantojot mikroskopa sniegtos pierādījumus.

Pigmenti

Hlorofils novērots mikroskopā. Kristians Peters - Fabelfrohs

Kas ir gaisma

Fotosintētisko dzīvo organismu spēja izmantot gaismas enerģiju ir galvenā tā absorbcija. Molekulas, kas veic šo funkciju, sauc par pigmentiem, un tās atrodas augos un aļģēs.

Lai labāk izprastu šīs reakcijas, ir jāzina daži aspekti, kas saistīti ar gaismas raksturu.

Gaismu definē kā elektromagnētiskā starojuma veidu, enerģijas veidu. Šis starojums tiek saprasts kā vilnis un kā daļiņa. Viena no elektromagnētiskā starojuma īpašībām ir viļņa garums, ko izsaka kā attālumu starp diviem secīgiem grēdām.

Cilvēka acs var uztvert viļņu garumu no 400 līdz 710 nanometriem (nm = 10 ^-9 m). Īss viļņu garums ir saistīts ar lielāku enerģijas daudzumu. Saules gaismā ietilpst balta gaisma, kas sastāv no visiem redzamās daļas viļņu garumiem.

Attiecībā uz daļiņu raksturu fiziķi fotonus raksturo kā diskrētas enerģijas pakas. Katrai no šīm daļiņām ir raksturīgs viļņa garums un enerģijas līmenis.

Kad fotons nonāk objektā, var notikt trīs lietas: tikt absorbēts, pārraidīts vai atspoguļots.

Kāpēc hlorofils ir zaļš?

Augus uztver kā zaļus, jo hlorofils galvenokārt absorbē zilo un sarkano viļņu garumu un atspoguļo zaļo. Nefrons

Ne visi pigmenti izturas vienādi. Gaismas absorbcija ir parādība, kas var rasties dažādos viļņu garumos, un katram pigmentam ir noteikts absorbcijas spektrs.

Absorbētais viļņa garums noteiks krāsu, pie kuras mēs vizualizēsim pigmentu. Piemēram, ja tas absorbē gaismu visā garumā, mēs redzēsim pigmentu pilnīgi melnu. Tie, kas neuztver visu garumu, atspoguļo pārējo.

Hlorofila gadījumā tas absorbē viļņu garumus, kas atbilst violetas, zilas un sarkanas krāsas krāsai, un atspoguļo zaļo gaismu. Tas ir pigments, kas augiem piešķir raksturīgo zaļo krāsu.

Hlorofils nav vienīgais pigments dabā

Lai gan hlorofils ir viens no pazīstamākajiem pigmentiem, ir arī citas bioloģisko pigmentu grupas, piemēram, karotinoīdi, kuriem ir sarkanīgi vai oranži toņi. Tāpēc tie absorbē gaismu citā viļņa garumā nekā hlorofils, kalpojot par enerģijas pārneses ekrānu uz hlorofilu.

Turklāt dažiem karotinoīdiem ir fotoaizsardzības funkcijas: tie absorbē un izkliedē gaismas enerģiju, kas varētu sabojāt hlorofilu; vai reaģē ar skābekli un veido oksidatīvas molekulas, kas varētu sabojāt šūnu struktūras.

Raksturojums un uzbūve

Hlorofīli ir bioloģiski pigmenti, kurus cilvēka acs uztver kā zaļus un kas piedalās fotosintēzē. Mēs atrodam tos augos un citos organismos ar spēju pārveidot gaismas enerģiju ķīmiskajā enerģijā.

Ķīmiski hlorofīli ir magnija porfirīni. Tie ir diezgan līdzīgi hemoglobīna molekulai, kas ir atbildīga par skābekļa transportēšanu mūsu asinīs. Abas molekulas atšķiras tikai ar aizvietotāju grupu veidiem un izvietojumu uz tetrapiroliskā gredzena.

Porfirīna gredzena metāls hemoglobīnā ir dzelzs, savukārt hlorofilā - magnijs.

Hlorofila sānu ķēde ir dabiski hidrofobiska vai apolāra, un to veido četras izoprenoīdu vienības, ko sauc par fitolu. Tas tiek esterificēts līdz propijskābes grupai, kas sastāv no ceturtā gredzena.

Ja hlorofilu pakļauj termiskai apstrādei, šķīdumam ir skābs pH, kā rezultātā magnija atoms tiek izvadīts no gredzena centra. Ja karsēšana turpinās vai šķīdums samazina tā pH vēl vairāk, fitols hidrolizējas.

Atrašanās vieta

Hlorofils ir viens no visplašāk izplatītajiem dabiskajiem pigmentiem, un tas ir atrodams dažādās fotosintētiskās dzīves līnijās. Augu struktūrā mēs to atrodam galvenokārt lapās un citās zaļās struktūrās.

Ja mēs ejam uz mikroskopisku skatu, hlorofils tiek atrasts šūnās, īpaši hloroplastos. Savukārt hloroplastu iekšpusē ir struktūras, kas sastāv no dubultām membrānām, ko sauc par tireoīdiem, kuru iekšpusē ir hlorofils kopā ar citiem lipīdu un olbaltumvielu daudzumiem.

Thylakoids ir struktūras, kas atgādina vairākus sakrautus diskus vai monētas, un šis ļoti kompaktais izkārtojums ir absolūti nepieciešams hlorofila molekulu fotosintētiskajai funkcijai.

Prokariotu organismos, kas veic fotosintēzi, hloroplasti nav. Šī iemesla dēļ tireoīdi, kas satur fotosintētiskos pigmentus, tiek novēroti kā šūnas membrānas daļa, izolēti šūnas citoplazmā vai arī tie veido struktūru iekšējā membrānā - modelis, kas novērots zilaļģēm.

Veidi

Hlorofils a

Hlorofils a

Ir vairāki hlorofilu veidi, kas nedaudz atšķiras pēc molekulārās struktūras un to sadalījuma fotosintētiskajās līnijās. Tas ir, daži organismi satur noteiktus hlorofila veidus, bet citi to nedara.

Galvenais hlorofila tips tiek saukts par hlorofilu a, un pigmenta augu līnijā pigments tiek uzlādēts tieši fotosintēzes procesā un gaismas enerģiju pārveido ķīmiskajā vielā.

Hlorofils b

Hlorofils b

Otra veida hlorofils ir b un ir arī augos. Strukturāli tas atšķiras no hlorofila a, jo pēdējam ir metilgrupa pie 3. oglekļa ar gredzena numuru II, un b tips šajā grupā satur formilgrupu.

Tas tiek uzskatīts par papildu pigmentu, un, pateicoties strukturālajām atšķirībām, tiem ir nedaudz atšķirīgs absorbcijas spektrs nekā a variantam. Šīs īpašības dēļ tās atšķiras pēc krāsas: hlorofils a ir zili zaļš un b ir dzelteni zaļš.

Šo diferenciālo spektru ideja ir tāda, ka abas molekulas papildina viena otru gaismas absorbcijā un izdodas palielināt gaismas enerģijas daudzumu, kas nonāk fotosintētiskajā sistēmā (tā, lai absorbcijas spektrs tiktu paplašināts).

Hlorofils c un d

Hlorofila d

Pastāv trešais hlorofila tips c, ko mēs atrodam brūnajās aļģēs, diatomos un dinoflagellates. Cianofītu aļģu gadījumā tām ir tikai hlorofila tips. Visbeidzot, hlorofils d ir atrodams dažos protistiskos organismos un arī zilaļģēs.

Hlorofils baktērijās

Ir vairākas baktērijas ar spēju fotosintēzi. Šajos organismos ir hlorofīli, kurus kopā sauc par bakterioflorofiliem, un tāpat kā eikariotu hlorofilus tos klasificē pēc burtiem: a, b, c, d, e un g.

Vēsturiski tika izmantota ideja, ka hlorofila molekula parādījās vispirms evolūcijas gaitā. Šodien, pateicoties secības analīzei, ir ierosināts, ka, iespējams, senču hlorofila molekula bija līdzīga bakterioflorofilam.

Iespējas

Hlorofila molekula ir būtisks elements fotosintētiskajos organismos, jo tā ir atbildīga par gaismas absorbciju.

Mašīnās, kas vajadzīgas fotosintēzes veikšanai, ir komponents, ko sauc par fotosistēmu. Ir divi, un katru no tiem veido "antena", kas atbild par gaismas savākšanu, un reakcijas centru, kur atrodams hlorofila tips.

Fotosistēmas galvenokārt atšķiras ar hlorofila molekulas absorbcijas maksimumu: I fotosistēmas maksimums ir pie 700 nm, bet II - ar 680 nm.

Šādā veidā hlorofilam izdodas pildīt savu lomu gaismas uztveršanā, kas, pateicoties sarežģītai fermentatīvai baterijai, tiks pārveidota ķīmiskajā enerģijā, kas tiek glabāta molekulās, piemēram, ogļhidrātos.

Atsauces

1. Bekija, CB (2010). Ievads augu struktūrā un attīstībā: augu anatomija divdesmit pirmajā gadsimtā. Cambridge University Press.
2. Bergs, JM, Stryer, L., & Tymoczko, JL (2007). Bioķīmija. Es apgriezos.
3. Blankenship, RE (2010). Agrīnā fotosintēzes evolūcija. Augu fizioloģija, 154 (2), 434–438.
4. Kempbela, NA (2001). Bioloģija: Jēdzieni un attiecības. Pīrsona izglītība.
5. Kūpers, GM, un Hausmans, RE (2004). Šūna: molekulārā pieeja. Medicinska naklada.
6. Curtis, H., & Schnek, A. (2006). Ielūgums uz bioloģiju. Panamerican Medical Ed.
7. Hohmann-Marriott, MF, un Blankenship, RE (2011). Fotosintēzes evolūcija. Gada pārskats par augu bioloģiju, 62, 515-548.
8. Humphrey, AM (1980). Hlorofils. Pārtikas ķīmija, 5 (1), 57–67. doi: 10.1016 / 0308-8146 (80) 90064-3
9. Koolman, J., & Röhm, KH (2005). Bioķīmija: teksts un atlants. Panamerican Medical Ed.
10. Lockhart, PJ, Larkum, AW, Steel, M., Waddell, PJ, & Penny, D. (1996). Hlorofila un bakterioflorofila evolūcija: invariantu vietu problēma secības analīzē. Amerikas Savienoto Valstu Nacionālās zinātņu akadēmijas raksti, 93 (5), 1930–1934. doi: 10.1073 / pnas.93.5.1930
11. Palade, GE, & Rosen, WG (1986). Šūnu bioloģija: pamatpētījumi un pielietojumi. Nacionālās akadēmijas.
12. Posada, JOS (2005). Pamati ganību un lopbarības kultūru ierīkošanai. Antioquia universitāte.
13. Raven, PH, Evert, RF un Eichhorn, SE (1992). Augu bioloģija (2. sēj.). Es apgriezos.
14. Sadava, D., & Purves, WH (2009). Dzīve: bioloģijas zinātne. Panamerican Medical Ed.
15. Sousa, FL, Shavit-Grievink, L., Allens, JF, & Martin, WF (2013). Hlorofila biosintēzes gēna evolūcija norāda uz fotosistēmas gēna dublēšanos, nevis uz fotosistēmas apvienošanos, skābekļa fotosintēzes sākumā. Genoma bioloģija un evolūcija, 5 (1), 200–216. doi: 10.1093 / gbe / evs127
16. Taizs, L., un Zeigers, E. (2007). Augu fizioloģija. Jaume I. universitāte
17. Kiongs J. (2006). Fotosintēze: kāda krāsa bija tās izcelsme? Genoma bioloģija, 7 (12), 245. doi: 10.1186 / gb-2006-7-12-245