Formula klorofila i njegova uloga u procesu fotosinteze

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-17 05:28

Zašto je trava, kao i lišće na drveću i grmlju, zelena? Sve se radi o klorofilu. Možete uzeti snažno uže znanja i čvrsto se upoznati s njim.

Povijest

Idemo na kratki izlet u relativno nedavnu prošlost. Joseph Bieneme Cavantou i Pierre Joseph Pelletier su ti s kojima se treba rukovati. Znanstvenici su pokušali odvojiti zeleni pigment iz lišća raznih biljaka. Napori su okrunjeni uspjehom 1817.

Pigment je nazvan klorofil. Od grčkog chloros, zeleni i phyllon, list. Bez obzira na navedeno, početkom 20. stoljeća Mikhail Tsvet i Richard Wilstetter došli su do zaključka da se ispostavilo da klorofil sadrži nekoliko komponenti.

Zasukavši rukave, Willstetter je krenuo na posao. Pročišćavanje i kristalizacija otkrile su dvije komponente. Zvali su se jednostavno alfa i beta (a i b). Za svoj rad na polju istraživanja ove tvari 1915. godine svečano mu je dodijeljena Nobelova nagrada.

Godine 1940. Hans Fischer predložio je svijetu konačnu strukturu klorofila "a". Kralj sinteze Robert Burns Woodward i nekoliko znanstvenika iz Amerike dobili su neprirodni klorofil 1960. godine. I tako se otvorio veo tajne - pojava klorofila.

Kemijskasvojstva

Formula klorofila, određena iz eksperimentalnih pokazatelja, izgleda ovako: C₅₅H₇₂O_5N4_{Mg. Dizajn uključuje organsku dikarboksilnu kiselinu (klorofilin), kao i metil i fitol alkohole. Klorofilin je organometalni spoj povezan s magnezijevim porfirinima i sadrži dušik.}

COOH

MgN₄OH₃₀C₃₂

COOH

Klorofil je naveden kao ester zbog činjenice da su preostali dijelovi metil alkohola CH₃OH i fitol C₂₀H ₃₉OH zamijenio je vodik karboksilnih skupina.

Iznad je strukturna formula klorofila alfa. Gledajući pažljivo, možete vidjeti da beta-klorofil ima jedan atom kisika više, ali dva atoma vodika manje (CHO skupina umjesto CH₃). Stoga je molekularna težina alfa-klorofila niža od beta.

Magnezij se smjestio u sredini čestice tvari koja nas zanima. Kombinira se s 4 atoma dušika iz formacija pirola. Sustav elementarnih i izmjeničnih dvostrukih veza može se promatrati u pirolnim vezama.

Tvorba kromofora, koja se uspješno uklapa u sastav klorofila - to je N. Omogućuje apsorpciju pojedinačnih zraka sunčevog spektra i njegove boje, bez obzira na to što sunce tijekom dana gori kao plamen, a navečer izgleda kao ugalj koji tinja.

Pređimo na veličinu. Porfirinska jezgra je promjera 10 nm, ispostavilo se da je fragment fitola dug 2 nm. U jezgri je klorofil 0,25 nm, izmeđumikročestice pirolnih dušičnih skupina.

Želio bih napomenuti da je atom magnezija, koji je dio klorofila, promjera samo 0,24 nm i gotovo u potpunosti ispunjava slobodni prostor između atoma pirolnih skupina dušika, koji pomaže jezgri molekula da bude jača.

Može se zaključiti da se klorofil (a i b) sastoji od dvije komponente pod jednostavnim imenom alfa i beta.

klorofil a

Relativna masa molekule je 893,52. U odvojenom ostatku nastaju mikrokristali crne boje s plavom bojom. Na temperaturi od 117-120 stupnjeva Celzija, oni se tope i pretvaraju u tekućinu.

U etanolu se lako otapaju isti kloroformi, u acetonu i benzeni. Rezultati poprimaju plavo-zelenu boju i imaju karakterističnu osobinu - bogatu crvenu fluorescenciju. Slabo topiv u petrolej eteru. Oni uopće ne cvjetaju u vodi.

Klorofil alfa formula: C₅₅H₇₂O₅N ₄Mg. Tvar u svojoj kemijskoj strukturi klasificira se kao klor. U prstenu je fitol vezan na propionsku kiselinu, odnosno na njen ostatak.

Neki biljni organizmi, umjesto klorofila a, tvore njegov analog. Ovdje je etilna skupina (-CH₂-CH₃) u II pirolnom prstenu zamijenjena vinilnom (-CH=CH _{2). Takva molekula sadrži prvu vinilnu skupinu u prstenu jedan, drugu u prstenu dva.}

klorofil b

Klorofil-beta formula je sljedeća: C₅₅H₇₀O₆N ₄Mg. Molekularna težina tvarije 903. Na atomu ugljika C₃ u pirolnom prstenu dva, nalazi se malo alkohola bez vodika –H-C=O, koji ima žutu boju. To je razlika od klorofila a.

Usuđujemo se primijetiti da nekoliko vrsta klorofila boravi u posebnim stalnim dijelovima stanice, vitalnim za njezino daljnje postojanje, plastidima-kloroplastima.

Klorofili c i d

Klorofil c. Klasični porfirin je ono što ovaj pigment čini drugačijim.

U crvenim algama, klorofil d. Neki sumnjaju u njegovo postojanje. Vjeruje se da je to samo proizvod degeneracije klorofila a. U ovom trenutku možemo sa sigurnošću reći da je klorofil sa slovom d glavna boja nekih fotosintetskih prokariota.

Svojstva klorofila

Nakon dugotrajnog istraživanja, pojavili su se dokazi da postoji razlika u karakteristikama klorofila prisutnog u biljci i ekstrahiranog iz nje. Klorofil u biljkama povezan je s proteinima. O tome svjedoče sljedeća opažanja:

1. Apsorpcijski spektar klorofila u listu je drugačiji u usporedbi s ekstrahiranim.
2. Nerealno je dobiti predmet opisa iz osušenih biljaka s čistim alkoholom. Ekstrakcija se odvija sigurno s dobro navlaženim listovima ili alkoholu treba dodati vodu. Ona je ta koja razgrađuje protein povezan s klorofilom.
3. Materijal izvučen iz lišća biljke brzo se uništava ispodutjecaj kisika, koncentrirane kiseline, svjetlosnih zraka.

Ali klorofil u biljkama otporan je na sve gore navedeno.

Kloroplasti

Biljke klorofila sadrže 1% suhe tvari. Može se naći u posebnim staničnim organelama - plastidima, što pokazuje njegovu neravnomjernu raspodjelu u biljci. Plastidi stanica koje su obojene zeleno i imaju klorofil u sebi nazivaju se kloroplasti.

Količina H₂O u kloroplastima kreće se od 58 do 75%, sadržaj suhe tvari sastoji se od proteina, lipida, klorofila i karotenoida.

Funkcije klorofila

Znanstvenici su otkrili nevjerojatnu sličnost u rasporedu molekula klorofila i hemoglobina, glavne respiratorne komponente ljudske krvi. Razlika je u tome što se u spoju kliješta u sredini magnezij nalazi u pigmentu biljnog porijekla, a željezo u hemoglobinu.

Tijekom fotosinteze, vegetacija planeta apsorbira ugljični dioksid i oslobađa kisik. Evo još jedne velike funkcije klorofila. Što se tiče aktivnosti, može se usporediti s hemoglobinom, ali količina utjecaja na ljudsko tijelo je nešto veća.

Klorofil je biljni pigment koji je osjetljiv na svjetlost i prekriven zelenom bojom. Slijedi fotosinteza, u kojoj njezine mikročestice pretvaraju energiju sunca koju apsorbiraju biljne stanice u kemijsku energiju.

Može se doći do sljedećih zaključaka da je fotosinteza procespretvorba sunčeve energije. Ako vjerujete suvremenim informacijama, uočeno je da se sinteza organskih tvari iz plina ugljičnog dioksida i vode pomoću svjetlosne energije razlaže u tri stupnja.

Faza 1

Ova faza se ostvaruje u procesu fotokemijske razgradnje vode, uz pomoć klorofila. Oslobađa se molekularni kisik.

Faza 2

Ovdje postoji nekoliko redoks reakcija. Uzimaju aktivnu pomoć citokroma i drugih nosača elektrona. Reakcija se događa zbog svjetlosne energije koju elektroni prenose iz vode u NADPH i tvore ATP. Ovdje se pohranjuje svjetlosna energija.

3. faza

NADPH i ATP koji su već formirani koriste se za pretvaranje ugljičnog dioksida u ugljikohidrate. Apsorbirana svjetlosna energija je uključena u reakcije 1. i 2. stupnja. Reakcije posljednje, treće, događaju se bez sudjelovanja svjetlosti i nazivaju se tamnim.

Fotosinteza je jedini biološki proces koji se događa s povećanjem slobodne energije. Izravno ili neizravno pruža dostupno kemijsko poduzeće dvonošcima, krilatim, beskrilnim, četveronošcima i drugim organizmima koji žive na Zemlji.

Hemoglobin i klorofil

Molekule hemoglobina i klorofila imaju složenu, ali u isto vrijeme sličnu atomsku strukturu. Uobičajen u njihovoj strukturi je profin - prsten malih prstenova. Razlika se vidi u procesima vezanim za profin, te u atomima koji se nalaze unutar: atom željeza (Fe) u hemoglobinu, u klorofilumagnezij (Mg).

Klorofil i hemoglobin su slične strukture, ali tvore različite strukture proteina. Oko atoma magnezija nastaje klorofil, a oko željeza hemoglobin. Ako uzmete molekulu tekućeg klorofila i odvojite fitolni rep (lanac od 20 ugljika), promijenite atom magnezija u željezo, tada će zelena boja pigmenta postati crvena. Rezultat je gotova molekula hemoglobina.

Klorofil se lako i brzo upija, zahvaljujući upravo takvoj sličnosti. Dobro podržava organizam pri gladovanju kisikom. Zasićuje krv potrebnim elementima u tragovima, odavde bolje prenosi najvažnije tvari za život u stanice. Dolazi do pravovremenog oslobađanja otpadnih tvari, toksina, otpadnih proizvoda koji nastaju prirodnim metabolizmom. Utječe na uspavane leukocite, budi ih.

Opisani junak, bez straha i prijekora, štiti, jača stanične membrane i pomaže u oporavku vezivnog tkiva. Prednosti klorofila uključuju brzo zacjeljivanje čira, raznih rana i erozija. Poboljšava imunološku funkciju, naglašava sposobnost zaustavljanja patoloških poremećaja molekula DNA.

Pozitivan trend u liječenju zaraznih i prehlada. Ovo nije cijeli popis dobrih djela razmatrane tvari.