Содержание
хлорофилл
Translations
Arabic
الكلوروفيل
Armenian
քլորոֆիլ
Azerbaijani
xlorofil
Basque
klorofila
Bulgarian
Хлорофил
Catalan
clorofil·la
Chinese
叶绿素
Croatian
klorofil
Czech
chlorofyl
Danish
klorofyl
Dutch
chlorofyl
English
chlorophyll
English (US)
chlorophyll
Estonian
klorofüll
Finnish
klorofylli, lehtivihreä
French
chlorophylle
Georgian
ქლოროფილი
German
Chlorophyll
Greek
χλωροφύλλη
Hungarian
klorofil
Icelandic
blaðgræna
Irish
clóraifill
Italian
clorofilla
Latvian
hlorofils
Lithuanian
chlorofilas
Maltese
klorofilla
Norwegian
klorofyll
Polish
chlorofil
Portuguese
clorofila
Romanian
clorofilă
Russian
хлорофилл
Slovak
chlorofyl
Slovenian
klorofil
Spanish
clorofila
Swedish
klorofyll
Turkish
klorofil
Ukrainian
хлорофіл
хлорофилл
Definition
Зеленый пигмент, присутствующий в составе водорослей и высших растений, который способен поглощать энергию света, чем объясняется его важная роль в процессе фотосинтеза.
За исключением Cyanophyta (сине-зеленая водоросль), хлорофилл находится в хлоропластах. Существует несколько видов хлорофилла, однако все содержат марганец и железо. Некоторые растения (бурые и красные водоросли, отдельные тропические виды деревьев) имеют в своем составе дополнительные вещества, которые маскируют зеленый цвет хлорофилла.
Related terms
Broader:
биохимическое вещество
Related:
фотосинтез
Themes:
биология
химия
Group:
ХИМИЯ, ВЕЩЕСТВА, ПРОЦЕССЫ
Other relations
- UMTHES: Chlorophyll
Has close match:
- AGROVOC: Chlorophylls
Has exact match:
- Chlorophyll
Wikipedia article:
Scope note
Scope note is not available.
Concept URL:
http://www.eionet.europa.eu/gemet/concept/1391
хлорофилл
хлорофилл
(англ. chlorophyll сокр., Chl)
— зеленый пигмент растений, водорослей и цианобактерий, играющий важную роль в процессе фотосинтеза.
Описание
Название «хлорофилл» — производное от греческих слов χλωρός (хлорос — «зеленый») и φύλλον (филлон — «лист»).
Основу хлорофилла составляет макроцикл, содержащий четыре пиррольных кольца и ион Mg2+ в центре. В боковых цепях присутствуют углеводородные радикалы разной длины и насыщенности и кислородсодержащие функциональные группы. Существует 5 видов хлорофиллов — a, b, c1, c2, d, которые отличаются типом боковых цепей. В растениях содержатся только хлорофиллы a и b, включающие длинную углеводородную фитильную цепь.
Хлорофилл содержит полностью сопряженную тетрапиррольную систему (18 -электронов), поэтому поглощает свет в видимом диапазоне.
Максимум поглощения хлорофилла a приходится на голубую и желтую области спектра. Сочетание этих цветов и обусловливает характерный зеленый цвет свежих листьев.
Хлорофилл — главная структурная единица фотосинтетических светособирающих устройств (антенн) зеленых растений, которые представляют собой наноразмерные супрамолекулярные комплексы, содержащие до нескольких сот пигментов, находящихся в белковом окружении. Основные функции хлорофилла — поглощение света, превращение световой энергии в электронную и передача ее посредством ван-дер-ваальсового (диполь-дипольного) взаимодействия соседним молекулам. По цепи хлорофиллов электронная энергия передается к реакционному центру фотосинтеза, где используется для пространственного разделения заряда и последующих окислительно-восстановительных реакций. Хлорофиллы также входят в состав реакционных центров зеленых растений, где играют роль первичных доноров электронов.
В растениях хлорофиллы в составе антенн и реакционных центров расположены в фотосинтетических мембранах, где пространственно закрепляются в определенных местах с помощью фитильных боковых цепей и дополнительного комплексообразования между ионом Mg2+ и полипептидными цепями белков.
В пурпурных и зеленых бактериях функции хлорофилла выполняют бактериохлорофиллы, у которых, в отличие от хлорофилла, одно или два пиррольных кольца частично гидрированы. Благодаря этому бактериохлорофиллы поглощают свет больших длин волн (и меньшей энергии), чем хлорофиллы.
Иллюстрации
Структурная формула хлорофиллов a и b. |
Автор
- Еремин Вадим Владимирович
Источники
- Ленинджер А. Биохимия. — М.: Мир, 1974. Гл. 21.
- Стид Дж. В., Этвуд Дж. Л. Супрамолекулярная химия. Т. 1. — М.: Академкнига, 2007. Гл. 2.3.
- Рубин А. Б. Биофизика. Т. 2. — М.: Книжный дом «Университет», 2000. Гл. 27.
Напишите нам
- А
- Б
- В
- Г
- Д
- Ж
- З
- И
- К
- Л
- М
- Н
- О
- П
- Р
- С
- Т
- У
- Ф
- Х
- Ц
- Ч
- Ш
- Э
- Я
- A
- B
- C
- D
- E
- F
- G
- H
- I
- J
- K
- L
- M
- N
- O
- P
- Q
- R
- S
- T
- U
- V
- W
- X
- Z
Структура
Структура
Свет играет очень важную роль как движущая сила в процессе фотосинтеза.
Зная это, мы можем наблюдать, где на самом деле происходит фотосинтез в фотосинтезирующем организме. Структуры клеток растений: хлоропласты, химические фабрики, работающие от солнца
Это типичная растительная клетка. Многие структуры, присутствующие в клеточной цитоплазме (все содержимое клетки, не включая ядро и окруженное плазматической мембраной), представляют собой органеллы, которые вы можете представить себе как «маленькие органы», каждый из которых выполняет свою собственную специализированную функцию. . Пластиды представляют собой мембраносвязанные органеллы, наиболее важной из которых является хлоропласт , место фотосинтеза у растений. Хлоропласты осуществляют фотосинтез, преобразуя солнечный свет в химическую энергию, хранящуюся в сахаре и других органических молекулах. Простой способ запомнить это — представить хлоропласты как химические фабрики, работающие от солнца.
Все зеленые части растения содержат хлоропласты.
Листья, однако, являются основными органами фотосинтеза у большинства растений. Лист состоит из воскового верхнего и нижнего слоев, а также среднего слоя (мезофилла) между ними, что-то вроде бутерброда. Этот средний слой является частью, которая специализирована для фотосинтеза. На самом деле этот средний слой состоит из двух частей: вверху есть длинные клетки столбчатой формы, а прямо внизу есть губчатые клетки с большим количеством воздушных пространств. Верхний слой пропускает свет к губчатому слою, где происходит фотосинтез. Другими важными структурами листа (или, точнее, восковыми слоями) являются устьица, крошечные поры со специализированными клетками, называемыми замыкающими клетками, с каждой стороны. Каждое устьице на самом деле представляет собой промежуток между парой замыкающих клеток. Кроме того, имеются также специализированные клетки для транспорта питательных веществ и воды. Внутри листа жилки многократно подразделяются и разветвляются по всему среднему слою листа. Вены состоят из проводящей воду ткани поверх проводящей питательные вещества ткани, окруженной оболочкой.
Отсюда и термин «клетки оболочки пучка». Расположение этих жилок приводит проводящие ткани в тесный контакт с фотосинтезирующей тканью, которая получает воду и минералы из водопроводящей ткани и загружает ее сахарами и другими органическими продуктами в проводящую питательные вещества ткань для отправки в другие части растения. .Хлоропласты, обнаруженные в основном в среднем слое листа, связаны двойной мембраной, которая окружает строму , плотное жидкое содержимое хлоропластов. Еще одна важная структура, с которой следует ознакомиться, — это тилакоид , представляющий собой уплощенный мембранный мешок внутри хлоропластов, используемый для преобразования световой энергии в химическую. Мембраны тилакоидной системы отделяют строму от тилакоидного пространства. Тилакоиды сосредоточены в стопках, называемых гранами. Вы можете представить себе тилакоиды в виде стопки блинов, погруженных в густой кленовый сироп (который вы можете представить себе как строму).
ТИПЫ ПИГМЕНТА
Хлорофиллы
Как мы только что упомянули, листья являются основным местом фотосинтеза.
Что делает лист зеленым, так это хлорофилл , зеленый пигмент, находящийся внутри хлоропластов. В частности, хлорофилл находится в мембранах тилакоидов. Хлорофилл поглощает энергию солнечного света, и именно эта энергия управляет синтезом пищевых молекул в хлоропластах. Хлоропласты производят пищу посредством фотосинтеза, а жилки в листьях и другие фотосинтезирующие части экспортируют сахар в корни и другие нефотосинтезирующие части (части, которые не имеют хлоропластов и поэтому не являются зелеными) растения.
Так какую функцию выполняют эти пигменты? Хорошо, фотосинтетические пигменты действуют как рецепторы света. Процесс фотосинтеза зависит от эффективного захвата световой энергии агрегатами пигментов, присутствующих в фотосинтезирующих тканях. Мы уже знаем, что когда свет вступает в контакт с веществом, он может отражаться, проходить или поглощаться. Вещества, избирательно поглощающие видимый свет, называются пигментами. Разные пигменты поглощают свет с разной длиной волны, и поглощаемые длины волн исчезают.
Это важно, потому что свет должен быть поглощен, прежде чем его можно будет использовать в фотобиологической реакции. Пигменты хлоропластов наиболее эффективно поглощают синий и красный свет, пропускают или отражают зеленый свет, поэтому листья кажутся зелеными.
Фотосинтез у бактерий и водорослей
Фотосинтез происходит не только у высших зеленых растений; это происходит также у водорослей и бактерий, хотя и немного по-другому. Бактерии уникальны тем, что у них нет хлоропластов, которые, как мы уже хорошо знаем, являются основными местами фотосинтеза у зеленых растений. Они используют разные пигменты, и иногда их продукция значительно отличается. Например, современные архебактерии фотосинтезируют с помощью пигмента бактериородопсина (который, кстати, структурно родственен зрительным пигментам наших глаз). Зеленые и пурпурные серные бактерии обязаны своим цветом бактериохлорофиллу, их основному фотосинтезирующему пигменту. Растения, которые осуществляют фотосинтез зеленых растений, в отличие от бактериального фотосинтеза, имеют хлорофиллы в качестве обычных пигментов, имеющих основные пики поглощения в видимой области светового спектра.
Однако бактериохлорофиллы поглощают ближнее инфракрасное излучение; таким образом, фотосинтезирующие бактерии растут в регионах, где высшие растения не могут.
Возвращение к хорофиллам
Одним из очень важных хлорофиллов является хлорофилл а . Все фотосинтезирующие организмы (за исключением нескольких групп бактерий) имеют его в качестве основного фотосинтетического пигмента. Оно важно, потому что только оно может непосредственно участвовать в световых реакциях, превращающих солнечную энергию в химическую. Но хлорофилл а — не единственный пигмент в хлоропластах, важный для фотосинтеза. Другие пигменты могут поглощать свет и передавать энергию хлорофиллу а, который затем инициирует световые реакции. Мы называем эти другие пигменты вспомогательными пигментами. Одним из них является другая форма хлорофилла, хлорофилл b . Он очень похож на хлорофилл а, но настолько отличается, что каждый из них имеет свой уникальный цвет. Первый сине-зеленый, а второй желто-зеленый.
Итак, дело в том, что если хлорофилл b поглощает фотон солнечного света (это дискретный пакет энергии), он передает энергию хлорофиллу а, который затем действует так, как если бы он непосредственно сам поглотил энергию.
Наряду с двумя, которые мы только что подчеркнули, существует множество других хлорофиллов. Например, хлорофилл с присутствует в бурых водорослях, динофлагеллятах и диатомовых водорослях. Обычно он присутствует вместе с хлорофиллом а в большинстве морских фотосинтезирующих организмов. Другим примером является хлорофилл d, который встречается почти исключительно у красных водорослей; он действует как второстепенный пигмент хлорофилла а.
Каротиноиды
Что же делает листья оранжевыми и желтыми? В хлоропластах также есть много других вспомогательных пигментов, которые помогают в процессе фотосинтеза. Существует группа пигментов, называемых каротиноидами , которые, в отличие от хлорофилла, имеют разные оттенки желтого и оранжевого цветов.
Каротиноиды находятся с двумя типами хлорофиллов в тилакоидной мембране. Каротиноиды важны, потому что они могут поглощать свет с определенной длиной волны, чего не могут хлорофиллы. Это структуры, из-за которых листья кажутся оранжевыми и желтыми. Каротиноиды также важны, потому что они участвуют в функции, известной как фотозащита. Чрезмерная интенсивность света может повредить пигменты хлорофилла, поэтому вместо передачи энергии хлорофиллу некоторые каротиноиды используют фотозащиту, чтобы принять энергию от хлорофилла, тем самым защищая их от вреда. Различные каротиноиды также обнаружены в фотосинтезирующих бактериях.
Ксантофиллы
Каротиноиды делятся на два класса: каротины и ксантофиллы . Основные ксантофиллы высших растений также присутствуют в зеленых и бурых водорослях. Основной ксантофилл диатомовых водорослей в частности и бурых водорослей в целом называется фукоксантином, что и придает этим организмам коричневатую окраску.
Однако фукоксантин отсутствует за пределами царства Chromista (бурые водоросли и родственные им) и динофлагеллят (диатомовые водоросли). Несколько других ксантофиллов также преобладают в других отделах водорослей, но они не будут здесь обсуждаться. Важным моментом является то, что многие различные ксантофиллы придают некоторым водорослям их уникальные цвета.
Фикобилины
Заключительной группой пигментов, помимо хлорофиллов и каротиноидов, являются фикобилины . В отличие от хлорофиллов и каротиноидов, довольно широко распространенных среди различных растений, фикобилины имеют относительно узкое распространение и встречаются только у красных водорослей и цианобактерий. Фикоэритрин, дополнительный пигмент, принадлежащий к этому семейству, делает красные водоросли обычно красными. И наоборот, фикоцианин, еще один вспомогательный пигмент, заставляет цианобактерии выглядеть сине-зелеными. Фикобилины и другие вспомогательные пигменты также делают возможным поглощение отфильтрованных синих и зеленых длин волн в глубоких водах.
Материал в основном взят из учебника Кэмпбелла, 4-е издание
Хлорофилл: молекула жизни
Благодаря хлорофиллу растения снабжают энергией все живое и обеспечивают нас кислородом. Но о нем еще многое предстоит узнать.
Хлорофилл представляет собой группу зеленых пигментов со сходной химической структурой, которые встречаются в растениях, водорослях и «сине-зеленых водорослях» (цианобактериях) как под водой, так и на суше. Эти пигменты играют жизненно важную роль в процессе фотосинтеза, который использует световую энергию для производства сахаров из воды и углекислого газа, выделяя при этом кислород, который так важен для жизни на Земле.
Название хлорофилл происходит от двух греческих слов: Chloros (зеленый) и phyllon (лист). Впервые он был выделен в 1817 году французскими химиками Жозефом Бьенэме Каванту и Пьером-Жозефом Пеллетье. Но только в 20 веке, более чем через 100 лет, исследователи обнаружили несколько видов хлорофилла и определили их строение.
Сегодня известно шесть типов молекул хлорофилла, каждый из которых обозначается латинской буквой. Последний из них, хлорофилл f, был обнаружен только в 2010 г.
Основная структура хлорофилла представляет собой порфириновое кольцо с атомом магния в центре. Эта структура очень похожа на структуру молекулы гема, которая содержится в гемоглобине наших эритроцитов, с атомом железа в центре. Различные типы хлорофилла различаются химическими группами, связанными с порфириновым кольцом.
Благодаря своей структуре хлорофилл поглощает свет в синей и красной частях видимого спектра и отражает зеленый свет (с длиной волны 500–600 нанометров) обратно к нашим глазам. Поэтому растения и водоросли кажутся зелеными. Различные типы хлорофилла поглощают свет с немного разными длинами волн, что влияет на поглощающую способность растений и использование световой энергии.
В морской среде хлорофилл влияет на поглощение и отражение света водой. В воде хлорофилл содержится в одноклеточных водорослях, называемых фитопланктоном, и в «сине-зеленых водорослях», которые на самом деле являются видами цианобактерий.
Спутниковые фотографии теперь позволяют исследователям наносить на карту районы, богатые этими организмами, и отслеживать изменения, например, из-за повышения температуры океана.
Кольцевая структура напоминает молекулу гемоглобина. Молекула хлорофилла | Иллюстрация: Научная фотобиблиотека
Молекулы хлорофилла организованы внутри и вокруг обозначенных фотосистем, которые осуществляют фотосинтез. У растений и водорослей фотосистемы находятся внутри клеточных органелл, называемых хлоропластами. Однако «сине-зеленые водоросли», как и другие бактерии, не имеют клеточных органелл, а их фотосистемы расположены внутри клеточных мембран.
Большинство молекул хлорофилла в фотосистемах отвечают за поглощение световой энергии и передачу ее комплексам, преобразующим ее в химическую энергию. Эти комплексы, расположенные в центре системы фотосинтеза, называются «реакционными центрами» и тоже содержат молекулы хлорофилла. Когда световая энергия достигает молекул хлорофилла в комплексе, она возбуждает один из их электронов, заставляя его двигаться к другой молекуле.
Химическая энергия, собранная в этом процессе разделения заряда, используется позже для производства сахара из углекислого газа. Одновременно, чтобы заменить потерянный электрон хлорофилла, молекула воды подвергается процессу окисления, в результате которого образуется молекула кислорода.
Основным типом хлорофилла, обнаруживаемым в реакционных центрах, является хлорофилл а, общий для большинства фотосинтезирующих организмов. Другие типы хлорофилла могут варьироваться от одного организма к другому. Однако у некоторых фотосинтезирующих бактерий есть другие пигменты, называемые бактериохлорофиллом, которые состоят из группы пигментов со структурой, сходной со структурой хлорофилла, но поглощающей свет с разными длинами волн. Вместо того, чтобы выделять кислород в качестве побочного продукта фотосинтеза, эти бактерии производят другую молекулу, например, серу.
Хлорофилл также содержится во фруктах, которые не осуществляют фотосинтез. Он отвечает, например, за характерный зеленый цвет плодов оливы и производимого из них масла.