Где в растениях содержится хлорофилл: В клетке растения хлорофилл находится в

Хлорофилл — frwiki.wiki

Для одноименных статей см Chlorophylle (значения) .

Все растения содержат фотосинтетические пигменты  : хлорофиллы (зеленые пигменты), каротиноиды (оранжевый, синий и красный пигменты). Хлорофиллические пигменты, которые на сегодняшний день являются наиболее распространенными, имеют две полосы поглощения (синюю и красную) в спектре света, что приводит к максимальному значению отражательной способности вокруг зеленого цвета, следовательно, к зеленому цвету растений.

Хлорофилл в высоких концентрациях присутствует в хлоропластах живых клеток растений.

Среднее содержание хлорофилла в морских поверхностных водах (SeaWIFS) за период 1998-2006 гг. (Логарифмическая шкала).

Обычная нумерация атомов порфина .

Молекула хлорофилла а .
  — зеленым цветом: магний  ;
  — синим цветом: азот  ;
  — в черном цвете: карбон  ;
  — белым цветом: водород  ;
  — красным: кислород .

В хлорофиллах (слово, составленное в 1816 году из древнегреческой χλωρός / Khloros ( «зеленый») и φύλλον / phúllon ( «карта»)) являются основными поглощающими пигментами из растительного фотосинтеза .

Эти пигменты, находящиеся в хлоропластах растительных клеток, благодаря названию, введенному Джозефом Бьенэме Кавенту и Джозефом Пеллетье в 1816 году, участвуют в фотосинтезе, перехватывая световую энергию, что является первым шагом в преобразовании этой энергии в химическую энергию. Его спектр поглощения светового излучения отвечает за зеленый цвет растений; из-за того, что длина волны меньше поглощается, так как зеленый цвет, следовательно, именно этот цвет воспринимается в свете, отраженном к глазу листом.

Хлорофилл усвоение квалифицирует усвоение активного из диоксида углерода за счет фотосинтеза с хлорофиллом. Это биологический процесс преобразования энергии света в энергию химической связи благодаря хлорофиллиевым хлоропластам. Синтез хлорофилла является наиболее распространенной формой фотосинтеза .

Резюме

  • 1 Различные формы
  • 2 Химическая структура и биосинтез
  • 3 Спектр поглощения и происхождение зеленого цвета растений
  • 4 Выделить
  • 5 Примечания и ссылки

    • 5.1 Примечания
    • 5.2 Ссылки
  • 6 См. Также

    • 6.1 Библиография
    • 6.2 Статьи по теме
    • 6.3 Внешние ссылки

Различные формы

Хлорофилл может иметь несколько химических структур, две основные из которых:

  • хлорофилла а и а ‘ (символ: „  chla  “) является фотосинтетический пигмент, наиболее распространенным из растительного царства  ; он присутствует во всех водных и наземных растениях ( ≈ 3 г / кг свежих листьев ). Измерение его концентрации в воде используется как индикатор количества растительного планктона (фитопланктон, основная основа водной пищевой сети). Уровни хлорофилла в воде указаны в мкг хла / л.
  • хлорофилл Ь ( на самом деле В и В «) в cormophytes (высшие растения) и Chlorophyta ( зеленые водоросли ) на более низких уровнях ( ≈ 0,75 г / кг MF ).

Три другие формы встречаются реже:

  • хлорофиллы гр ( с 1, с 2 ) определены в Phaeophyceae ( так называемые бурые водоросли )
  • хлорофилл d  : Указано в 1943 году в цианобактерий ,
  • хлорофилл е  : определены в 2010 году в некоторых stromatoliths  ; для него характерно смещение поглощения в красную сторону по сравнению с другими хлорофиллами.

Хлорофилл, в частности, характеризуется своей флуоресценцией в ближней инфракрасной области (около 700  нм ). Аэрофотоснимки или спутниковые снимки в «ложных цветах» ( инфракрасный + зеленый + синий ) позволяют специалистам распознавать вид с помощью радиометрического анализа .

Химическая структура и биосинтез

Хлорофилл представляет собой хлор, хелатирующий на катион из магния Mg 2+ в центре макроцикл и этерификация — за исключением хлорофиллов гр — это терпеноидный спирт в С 20, фитол, который является гидрофобным и служит якорем для белков тилакоидной мембраны . Он имеет почти идентичную структуру гему в красных кровяных тельцах, красных кровяных тельцах крови . Именно наличие в его структуре множества сопряженных двойных связей позволяет взаимодействовать со световым излучением и его поглощению. Боковые цепи хлора изменчивы, и это приводит к модификации спектра поглощения между различными семействами хлорофиллов.

Хлорофилл а Хлорофилл b Хлорофилл c 1 Хлорофилл c 2 Хлорофилл d Хлорофилл f
Н о CAS 479-61-8 519-62-0 11003-45-5 519-63-1
PubChem 6433192 6450186 25245630
57393456
25244281
57390098
6449882
Грубая формулаC 55 H 72 O 5 N 4 мгC 55 H 70 O 6 N 4 мгC 35 H 30 O 5 N 4 мгC 35 H 28 O 5 N 4 мгC 54 H 70 O 6 N 4 мгC 55 H 70 O 6 N 4 мг
Группа в C2 –CH 3 –CH 3 –CH 3 –CH 3 –CH 3 –CHO
Группа в C3 –CH = CH 2 –CH = CH 2 –CH = CH 2 –CH = CH 2 –CHO –CH = CH 2
Группа в C7 –CH 3 –CHO –CH 3 –CH 3 –CH 3 –CH 3
Группа в C8 –CH 2 CH 3 –CH 2 CH 3 –CH 2 CH 3 –CH = CH 2 –CH 2 CH 3 –CH 2 CH 3
Группа в C17–CH 2 CH 2 COO–
Фитил
–CH 2 CH 2 COO–
Фитил
–CH = CHCOOH –CH = CHCOOH–CH 2 CH 2 COO–
Фитил
–CH 2 CH 2 COO–
Фитил
C17 — C18 ссылка Простой
( хлор )
Простой
( хлор )
Двойной
( порфирин )
Двойной
( порфирин )
Простой
( хлор )
Простой
( хлор )
Пики поглощения в растворе
в ацетоне — вода 90%
430  нм
664  нм
460  нм
647  нм
442  нм
630  нм
444  нм
630  нм
401  нм , 455  нм
696  нм
727  нм (?)
745  нм
ВхождениеУниверсальныйВ основном
  — зеленые растения
  — зеленые водоросли
Pheophyceae
(бурые водоросли)
Pheophyceae
(бурые водоросли)
Некоторые
цианобактерии
Некоторые
цианобактерии

В приведенной выше таблице прямоугольники, окрашенные в желтый цвет, подчеркивают различия с хлорофиллом а, взятым в качестве эталона.

Строение хлорофиллов a, b и d .

Строение хлорофиллов c 1 и c 2 .

Строение хлорофилла d .

Строение хлорофилла f .

Таким образом, дефицит магния в почве или воде напрямую влияет на биосинтез хлорофиллов. Количество производимого пигмента в этом случае ниже, и у наземных растений новые листья тогда бледно-зеленые или даже желтые. Проявление более или менее выраженной минеральной недостаточности, влияющей на конечное содержание хлорофилла, называется хлорозом .

С другой стороны, хлорофилл, который плохо растворяется в воде, в гораздо большей степени растворяется в этаноле .

Спектр поглощения и происхождение зеленого цвета растений

Зеленым цветом показан спектр поглощения хлорофилла а, а красным — спектр поглощения хлорофилла b .

Хлорофилл а (как и все пигменты) флуоресцентный. Измерение флуоресценции хлорофилла а (испускаемого растением или фотосинтезирующим организмом в целом) является мощным инструментом для измерения поглощения света и функционирования фотосинтеза.

Видимого спектра составляет приблизительно от 380 нм до 780 нм, хотя диапазон от 400 нм до 700 нм является более распространенным. Свет, воспринимаемый человеческим глазом и мозгом как «  зеленый  », имеет длину волны, согласно представлениям о «зеленом» цвете, примерно от 490 до 570 нанометров .

Обратите внимание на график, что поглощение хлорофилла ниже для этого диапазона электромагнитного спектра . Таким образом, хлорофилл поглощает большую часть видимого спектра, за исключением зеленого света (понятие зеленого окна, «зеленой пустоты» или «зеленого окна»). Если бы этот хлорофилл оптимально поглощал все области спектра, растения казались бы черными даже средь бела дня. Этот дефект поглощения можно интерпретировать как оптимальную стратегию распределения ресурсов: растения предпочитают биосинтез пигментов, которые используют оптимальный световой спектр (красный и синий), вместо того, чтобы вкладывать средства в дополнительное пигментное оборудование. (сложность белковых ансамблей, необходимых для синтеза различных хлорофиллов). Другая гипотеза, сформулированная биологом Эндрю Голдсуорси, заключается в том, что пурпурные сернистые бактерии играют важную роль . Эти микроорганизмы разработали примитивную систему фотосинтеза с использованием пурпурного пигмента бактериородопсина, не очень избирательного, что позволило им поглощать солнечную энергию, облегчая усвоение углеродсодержащих питательных веществ примитивного супа . Но эта система не поглощала углекислый газ, что приводит к сокращению количества пурпурных бактерий, поскольку распространение примитивных ферментирующих бактерий постепенно истощало органическое вещество изначального супа . Из цианобактерий, живущих в тени серных бактерий в отфильтрованном свете, оставляя доступным только конец видимого спектра света (красный свет и синий свет), выбрали эти зоны поглощения и сместили центр спектра видимого света, то есть зеленый .

Этот дефект лежит в основе другого явления: «зеленого» оттенка, которым омывается подлесок. Поскольку деревья пропускают очень мало солнечного света (максимум 3% для бука), под листвой должно быть очень темно, даже средь бела дня. Излучение между 490 и 570 нанометрами не фильтруется, оно достигает земли и дает «зеленую» полутень с успокаивающим действием на органы чувств, что используется, в частности, в сильвотерапии .

Красный свет имеет длину волны 620-750 нм и частоту 400-484 ТГц. Красная область достигает максимума 660-670 нм для Хлорофилл а и около 635-645 нм для Хлорофилл б . Растения очень нуждаются в красных волнах, за исключением тех, которые намного длиннее 670 нм.

Тот факт, что хлорофиллы поглощают очень мало зеленого света, предполагает ошибочное предположение, что зеленое излучение не играет большой роли в фотосинтезе. Однако значения поглощения листьев в зелени (значения от 50 до 90%) намного больше, чем можно было бы предположить по спектрам поглощения содержащихся в них хлорофиллов. Красные и синие излучения в значительной степени поглощаются в первом слое клеток, и путь, по которому они проходят в листе, невелик, в то время как зеленые излучения передаются и особенно отражаются на поверхности клеток, хлоропластов . В результате увеличивается длина пути, по которому они проходят через лист, что увеличивает вероятность их поглощения хлорофиллами. Таким образом, кажется, что палитра дополнительных пигментов, связанных со сбором солнечного света, была выбрана в ходе эволюции сосудистых растений, чтобы максимально использовать зеленое излучение.

Выделение

Мы можем показать, что хлорофилл необходим для фотосинтеза, используя лист пестрого растения (белые части листа лишены хлорофилла), где крахмал будет предварительно переварен. После воздействия света в течение нескольких часов и использования раствора йода черная окраска появляется только на тех участках, которые были зелеными и содержали хлорофилл.

Примечания и ссылки

Заметки

  1. ↑ Растения вкладывают до трети своего чистого фотосинтеза в синтез системы радиационного захвата.

Рекомендации

  1. ↑ «  01.08.Q04: Давайте поговорим о хлорофиллах, а не о хлорофилле! | Académie d’Agriculture de France  » на сайте www. academie-agriculture.fr ( дата консультации 22 апреля 2021 г. )
  2. ↑ Мин Чен, Шлип М., Уиллоус Р.Д. и Алс, Хлорофилл с красным смещением, Science, 2010: 329; 1318-1319
  3. ↑ Биология растений 2- е  издание
  4. ↑ Энтони В.Д. Ларкум, Сьюзан Э. Дуглас и Джон А. Рэйвен, «Фотосинтез в водорослях», Клувер, Лондон, 2003 г. ( ISBN  0-7923-6333-7 ) .
  5. (ru) Деннис Дж. Нюрнберг, Дженнифер Мортон, Стефано Сантабарбара, Элисон Тельфер, Пьер Жолио и др. , «  Фотохимия за красной границей в хлорофилл f — содержащих фотосистемах  », Science, vol.  360,, стр.  1210-1213 ( DOI  10.1126 / science.aar8313 ).
  6. (in) Джон Альберт Рэйвен, «  Анализ рентабельности поглощения фотонов фотосинтетическими одноклеточными животными  », New Phytologist, vol.  98, п о  4,, стр.  593-625 ( DOI  10.1111 / j.1469-8137.1984.tb04152.x ).
  7. (in) Марселл Маросвёльдьи А. и Ханс ван Горком, «  Стоимость и цвет фотосинтеза  », Photosynth Res. , т.  103, п о  2, стр.  105–109 ( DOI  10.1007 / s11120-009-9522-3 ).
  8. ↑ Исследователь Имперского колледжа Лондона .
  9. ↑ Эта примитивная фотосинтетическая система поглощает большую часть видимого светового спектра.
  10. (in) Эндрю Голдсуорси, «  Почему деревья зеленые  », New Scientist, vol.  116, п о  1590,, стр.  48–51.
  11. ↑ Питер Вохлебен, Тайная жизнь деревьев . Что они чувствуют. Как они общаются, Les Arènes,( читать онлайн ), стр.  87.
  12. (in) Р. А. Мосс и У. Лумис, «  Спектры поглощения листьев. I. Видимый спектр  », Физиология растений, т.  27, п о  2, стр.  370-391.
  13. (in) Цзиньдун Сан, Джон Н. Нишио и Томас К. Фогельманн, «  Зеленый свет движет CO 2 глубоко в листьях  », Physiol растительных клеток, том.  39, п о  10,, стр.  1020-1026.

Смотрите также

Библиография

  • PH Raven, RF Evert и SE Eichhorn ( перевод  с английского Жюля Бухармона, научный обзор Карло Эврардта), Физиология растений, Брюссель, 2, сб.  «Editions De Boeck University», г., 121  с. ( ISBN  978-2-8041-5020-4 )

Статьи по Теме

  • Альбинизм
  • Растительный
  • Планктон
  • Поглотитель углерода

Внешние ссылки

  • Спектры поглощения различных пигментов листа

Ботанический

Ботанические дисциплины Bryologie  · Дендрология  · Экология растений  · Этноботаника  · Гистология растений  · Ботаническая иллюстрация  · Морфология растений  · Палеоботаника  · Палинология  · Фенология  · Фитология  · Физиология растений  · Фитогеография  · Фитопатология  · Фитосоциология  · Систематика растений
Растения Водоросли  · Грибы  · Растения  · Мохообразные  · Птеридофиты  · Голосеменные  · Цветущие растения
Анатомия растений Цветок  · Плод  · Лист  · Меристем  · Корень  · Стебель  · Устье  · Ксилема  · Флоэма  · Древесина
Растительная клетка  Пектоцеллюлозная стенка · Хлорофилл  · Хлоропласт  · Пластид
Жизненный цикл Гаметофит  · Селекция растений  · Пыльца  · Опыление  · Семена  · Спора  · Спорофит
Клеточные функции Фотосинтез  · Фитогормоны  · Потоотделение
Ботаническая номенклатура Ботаническое название  · Международный кодекс номенклатуры водорослей, грибов и растений  · Травяной  · Виды plantarum
Ботанический сад
  • Дендрарий
  • Альпинум
  • Фрутицетум
  • Кактариум
  • Бамбуковая роща
  • Сад роз
  • Зимний сад
  • Этноботанический сад
  • Огород
  • Лекарственный сад
  • Экологический сад
Удобства
  • Тугой
  • Фитотрон
  • Оранжерея
Списки
  • Гербарии
  • Сады
  • Компании
  • Периодические издания
  • Ботаники

Пигменты растений

Хлорофиллы Хлорофилл a  · хлорофилл b  · хлорофилл c 1  · хлорофилл c 2  · хлорофилл d  · хлорофилл f  · дивинил-хлорофилл a  · дивинил-хлорофилл b  · Бактериохлорофилл
Каротиноиды Каротины  · Ретиноиды  · Ксантофиллы  · астаксантин  · антераксантин  · кантаксантин  · диадиноксантин  · диатоксантин  · фукоксантин  · лютеин  · неоксантин  · сифонаксантин  · виолаксантин  · зеаксантин  · . ..
Флавоноиды Антоцианы  · Антоцианидины  · антоксантины  · Конденсированные танины
Беталаины Бетацианины  · бетаксантины
Фикобилипротеины и фикобилины Аллофикоцианин  · Фикоцианин  · Фикоэритрин  · фикоэритроцианин  · фикобилин  · фикоэритробилин  · фикоуробилин  · фиковиолобилин
Другой Фитохром  · Криптохром  · Хинон  · Ксантоноид

Тетрапирроли

Желчные пигменты
(линейные)
  • Билирубин
  • Биливердин
  • Стеркобилиноген
  • Стеркобилин
  • Уробилиноген
  • Уробилин
Фитобилины
  • Фитохромобилин
Фикобилины
  • Фикоэритробилин
  • Фикоцианобилин
  • Фикоуробилин
  • Фиковиолобилин
Макроциклы
Корриноиды
  • Метилкобаламин
  • Кобамамид
  • Цианокобаламин
Порфирины
Протопорфирины
  • Протопорфирин IX
  • Гем

    • б
    • против
    • в
    • о
  • Протопорфирин цинк
  • Протопорфирин магний
Фитопорфирины
  • Хлорофилл c 1
  • Хлорофилл c 2
  • Протохлорофиллиды

    • в
    • б
Восстановленные порфирины
Порфириногены
  • Уропорфириногены

    • я
    • III
  • Копропорфириногены

    • я
    • III
  • Протопорфириноген IX
Хлоринов
  • Хлорофиллиды

    • в
    • б
  • Хлорофиллы

    • в
    • б
    • d
    • ж
  • Феофитины

    • в
    • б
  • Бактериохлорофилл c
Бактериохлорины
  • Бактериохлорофилл а
Изобактериохлорины
  • Siroheme
  • Сирогидрохлорин
Corphines
  • Кофактор F 430

<img src=»//fr. wikipedia.org/wiki/Special:CentralAutoLogin/start?type=1×1″ alt=»» title=»»>

Хлорофиллы


Хлорофиллы — магний-порфириновые
пигменты
, в основе которых лежит тетрапиррольная структура.
В основе строения хлорофиллов лежит так называемый Mg-порфириновый скелет.
Кроме того, имеются различные заместители, например дитерпеновый спирт
фитол
, придающие молекуле хлорофилла способность встраиваться в липидный слой
биологических мембран (
рис. 11
).


Существует несколько модификаций хлорофиллов (а, b, с, d), отличающихся
системой сопряженных связей в молекуле и заместителями, а следовательно, и
спектрами поглощения. Все растения и оксифотобактерии в качестве основного
пигмента содержат сине-зеленый хлорофилл а, а в качестве дополнительных —
зелено-желтый хлорофилл b (все
высшие растения
,
зеленые водоросли
и
эвгленовые водоросли
). У
бурых водорослей
,
диатомовых водорослей
и
динофлагеллят
вместо хлорофилла b функционирует хлорофилл с, а у
багрянок
— хлорофилл d (фотосинтеаирующие бактерии (не цианобактерии) содержат
особые пигменты — либо
бактериохлорофилл
(пурпурные бактерии), либо
хлоробиум-хлорофилл
(зеленые серные бактерии).
Хлоробиум-хлорофилл
содержит вместо остатка фитола остаток сесквитерпеноидного соединения —
фарнезила).


В
хлоропластах
хлорофилл и другие пигменты, погруженные в
тилакоиды
, собраны в функциональные единицы (по 250-400 молекул), называемые
фотосистемами. Большая часть молекул хлорофилла (антенные пигменты)
поглощает энергию света, что сопровождается их возбуждением, т.е.
запасанием энергии внутри молекул, которая передается реакционным центрам
фотосистемы. Меньшая часть молекул включена в состав этих реакционных
центров и непосредственно участвует в фотохимических реакциях.


Хлорофиллы легко извлекаются из растений водой и могут использоваться в
качестве естественных зеленых красителей в пищевой промышленности и
медицине.


У фотосинтезирующих эубактерий


У фотосинтезирующих эубактерий известно больше десяти видов хлорофиллов
(
рис. 68
,
табл. 19
). Хлорофиллы эубактерий, осуществляющих бескислородный фотосинтез (
пурпурные
и
зеленые бактерии
,
гелиобактерии
) получили общее название
бактериохлорофиллов
. Идентифицировано 6 основных видов бактериохлорофиллов: а, b, с, d, e, g.
Бактериохлорофиллы а, b и с, по последним данным, существуют в нескольких
модификациях, так как радикал R6 может быть
фитолом
,
фарнезолом
,
геранил-гераниолом
или другим многоатомным спиртом (
табл. 19
).


Все пурпурные бактерии содержат какую-либо одну форму бактериохлорофилла:
а или b. Небольшие различия в химическом строении приводят к существенным
изменениям в спектральных свойствах этих пигментов. Пурпурные бактерии,
содержащие бактериохлорофилл а, могут поглощать свет с длиной волны до 950
нм. У видов, имеющих бактериохлорофилл b, максимум поглощения в красной
части спектра сдвинут в длинноволновую область больше чем на 100 нм и
приходится на 1020-1030 нм, а граница поглощения продвинута до 1100 нм.
Дальше бактериохлорофилла b не поглощает ни один известный
фотосинтетический пигмент.


Основными хлорофилльными пигментами зеленых бактерий являются
бактериохлорофиллы с, d или е, незначительно различающиеся между собой по
спектрам поглощения (
табл. 19
). Кроме них в клетках всех зеленых бактерий в небольшом количестве
содержится бактериохлорофилл а. Наличие этих бактериохлорофиллов позволяет
зеленым бактериям использовать свет с длиной волны до 840 нм.


Необычный бактериохлорофилл g с максимумом поглощения 790 нм обнаружен у

облигатно анаэробных
фотосинтезирующих бактерий
Heliobacterium chlorum
и
Heliobacillus mobilis
, выделенных в группу гелиобактерий.


Эубактерий, фотосинтез которых сопровождается выделением молекулярного
кислорода (
цианобактерии
и
прохлорофиты
), содержат хлорофиллы, характерные для фотосинтезирующих эукариотных
организмов. У цианобактерии — это хлорофилл а, единственный вид хлорофилла,
обнаруженный в этой группе; в клетках прохлорофит — хлорофиллы а и b.
Присутствие этих пигментов обеспечивает поглощение света до 750 нм.


Для всех хлорофиллов характерно наличие нескольких максимумов поглощения.
В клетке спектральные свойства хлорофиллов определяются нековалентными
взаимодействиями молекул пигмента друг с другом, а также с липидами и
белками фотосинтетических мембран.

Ссылки:

  • Цианобактерии: общие сведения
  • Цианобактерии: азотфиксация
  • Фотосистема II: возникновение у эубактерий, общие сведения
  • Жизнь на Земле появляется одновременно с появлением воды
  • Bryophyta (Отдел Мохообразные): общие сведения
  • Фототрофные эубактерии в природе
  • Пластиды растительной клетки: общие сведения
  • Каротиноиды, каротины и ксантофиллы
  • Бескислородный фотосинтез эубактерий: экзогенные доноры электронов
  • Прокариоты: энергетические ресурсы
  • Фотосинтетический аппарат фотосинтезирующих эубактерий
  • Фотосинтез у эубактерий: основные фотофизические процессы
  • Световая фаза фотосинтеза: введение
  • Фотохимические процессы и пути электронного транспорта
  • Механизмы защиты клетки с помощью клеточных метаболитов

Все ссылки

Хлорофилл

Хлорофилл

Пол Мэй

Школа химии Бристольского университета

Версии VRML, Jmol и Chime

Хлорофилл — это молекула, которая поглощает солнечный свет и использует его энергию для синтеза углеводов из CO 2 и вода. Этот процесс известен как фотосинтез и является основой для поддержания жизненных процессов всех растений. Поскольку животные и люди получают пищу, поедая растения, можно сказать, что фотосинтез также является источником нашей жизни.

Хлорофилл — это зеленый цвет листьев.

Фотосинтез

В 1780 году знаменитый английский химик Джозеф Пристли (справа) обнаружил, что растения могут « восстановить воздух, поврежденный горением свечи ». Он использовал растение мяты и поместил его в перевернутую стеклянную банку в сосуд с водой на несколько дней. свеча, и не было все это неудобно для мыши, которую я посадил в нее «. Другими словами, он открыл, что растения производят кислород.

Несколько лет спустя, в 1794 году, французский химик Антуан Лавуазье (слева) открыл понятие окисления, но вскоре после этого был казнен во время Французской революции за симпатию к монархистам. Судья, вынесший приговор, сказал: « Республика не нуждается в ученых «.

Итак, голландцу Яну Ингенхаузу (слева), который был придворным врачом австрийской императрицы, выпало сделать следующий крупный вклад в механизм фотосинтеза. Он слышал об экспериментах Пристли и несколько лет спустя провел лето недалеко от Лондона, проведя более 500 экспериментов, в ходе которых обнаружил, что свет играет важную роль в фотосинтезе.

» Я заметил, что растения не только обладают способностью исправлять плохой воздух за шесть-десять дней, развиваясь в нем… но и выполняют эту важную функцию полностью за несколько часов; что эта чудесная операция ни в коем случае не из-за вегетации растения, а из-за влияния солнечного света на растение ».

Вскоре после этого два химика, работавшие в Женеве, нашли новые кусочки головоломки. Жан Сенебир, швейцарский пастор, обнаружил, что «неподвижный воздух» (CO 2 ) был поглощен во время фотосинтеза, и Теодор де Соссюр обнаружил, что другим необходимым реагентом была вода. Последний вклад в историю внес немецкий хирург Юлиус Роберт Майер (справа), который понял, что растения преобразуют солнечную энергию в химическую. Он сказал:

» Природа поставила перед собой проблему, как уловить в полете свет, устремляющийся к Земле, и сохранить в жесткой форме самую неуловимую из всех сил. Растения принимают одну форму энергии, свет, а производят другую силу, химическую. разница »

Фактическое химическое уравнение, которое имеет место, представляет собой реакцию между углекислым газом и водой, питаемую солнечным светом, с образованием глюкозы и побочного продукта, кислорода. Глюкозный сахар либо непосредственно используется растением в качестве источника энергии для метаболизма или роста, либо полимеризуется с образованием крахмала , поэтому его можно хранить до тех пор, пока он не понадобится. Отработанный кислород выбрасывается в атмосферу, где он используется растениями и животными для дыхания.

Хлорофилл как фоторецептор

Хлорофилл — это молекула, которая захватывает эту «самую неуловимую из всех сил» и называется фоторецептором. Он содержится в хлоропластах зеленых растений и делает зеленые растения зелеными. Основная структура молекулы хлорофилла представляет собой порфириновое кольцо, связанное с центральным атомом. По своей структуре она очень похожа на гемовую группу гемоглобина, за исключением того, что в геме центральным атомом является железо, а в хлорофилле — магний.

Щелкните для просмотра файла 3D-структуры

На самом деле существует 2 основных типа хлорофилла, названных a и b . Отличаются они незначительно составом боковой цепи (у а это -СН 3 , у b это СНО). Оба этих хлорофилла являются очень эффективными фоторецепторами, поскольку они содержат сеть чередующихся одинарных и двойных связей, а орбитали могут делокализоваться, стабилизируя структуру. Такие делокализованные полиены имеют очень сильные полосы поглощения в видимой области спектра, что позволяет растению поглощать энергию солнечного света.

Различные боковые группы в двух хлорофиллах «настраивают» спектр поглощения на несколько разные длины волн, так что свет, который незначительно поглощается хлорофиллом a , скажем, на длине волны 460 нм, вместо этого будет улавливаться хлорофиллом b , который сильно поглощает на этой длине волны. Таким образом, эти два вида хлорофилла дополняют друг друга в поглощении солнечного света. Растения могут получать все свои потребности в энергии из синей и красной частей спектра, однако все еще существует большая спектральная область между 500-600 нм, где поглощается очень мало света. Этот свет находится в зеленой области спектра, и, поскольку он отражается, растения кажутся зелеными. Хлорофилл поглощает так сильно, что может маскировать другие менее интенсивные цвета. Некоторые из этих более нежных цветов (от таких молекул, как каротин и кверцетин) проявляются, когда молекула хлорофилла распадается осенью, и леса становятся красными, оранжевыми и золотисто-коричневыми. Хлорофилл также может быть поврежден при приготовлении растительной пищи, так как центральный атом Mg заменяется ионами водорода. Это влияет на уровни энергии внутри молекулы, вызывая изменение ее спектра поглощения. Приготовленные таким образом листья меняют цвет — часто становятся более бледными, безвкусными желто-зелеными.

Осенью хлорофилл в листьях распадается, зеленый цвет тускнеет и заменяется оранжевыми и красными каротиноидами.

Хлорофилл в растениях

Молекула хлорофилла является активной частью, которая поглощает солнечный свет, но, как и в случае с гемоглобином, чтобы выполнять свою работу (синтезировать углеводы), она должна быть прикреплена к основе очень сложного белка. Этот белок может выглядеть бессистемно, но он имеет правильную структуру, чтобы ориентировать молекулы хлорофилла в оптимальном положении, чтобы дать им возможность реагировать с соседним CO 2 и H 2 молекул O очень эффективным образом. Внутри этого бактериального фоторецепторного белка скрывается несколько молекул хлорофилла (справа).

Каталожные номера:

  • Введение в органическую химию , Штрейтвейзер и Хиткок (Макмиллан, Нью-Йорк, 1981).
  • Биохимия , Л. Страйер (WH Freeman and Co, Сан-Франциско, 1975).
  • Википедия — хлорофилл

В растительных клетках хлорофилл присутствует в (a) хромопластах (b) строме (c) лейкопластах (d) хлоропластах растение оставляет свой цвет. Это необходимо для фотосинтеза и жизненно важно для каждого живого существа на земле. Помимо листьев растений, водоросли также содержат эти пигменты.

Полный ответ:
Хлоропласты растительных клеток содержат зеленые пигменты, называемые хлорофиллом. Эти пигменты необходимы для фотосинтеза, поскольку они играют главную роль в поглощении энергии солнечного света. Без этих пигментов или хлоропластов листья не смогут производить пищу, и вся экосистема развалится.

Дополнительная информация:
Сообщите нам больше об этих пигментах и ​​структурах:
Наряду с хлоропластами водорослей и растений зеленые пигменты находятся также в мезосомах цианобактерий, поэтому эти бактерии также могут осуществлять фотосинтез. Без этих пигментов ни один организм не может осуществлять фотосинтез, потому что эти пигменты могут поглощать только свет в синей части электромагнитного спектра, необходимый для процесса. Зеленая часть, поглощенная ими, отражается и придает зеленый вид частям, содержащим хлорофилл.
Хлоропласты – это органоиды листьев растений, содержащие пигменты хлорофилла, которые осуществляют фотосинтез. Кроме того, они также принимают участие в синтезе жирных кислот, синтезе аминокислот, иммунном ответе растений и т. д.
Хромопласты также содержат пигменты хлорофилла, но в гораздо меньшем количестве, чем хлоропласты. Это гетерогенные органеллы, которые находятся в плодах, цветах, корнях и старых листьях и придают им характерную окраску. Это из-за огромного количества каротиноидов, хранящихся в них.
Лейкопласты не пигментированы и находятся в нефотосинтезирующих частях растений, в основном для хранения крахмала, липидов или белков. Они известны как амилопласт, элайопласт и алейропласт соответственно.