کلروفیل و نقش آن در فرآیند فتوسنتز

2024 نویسنده: Angel Austin | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-17 05:24

چرا علف ها و همچنین برگ های درختان و بوته ها سبز هستند؟ همه چیز در مورد کلروفیل است. شما می توانید یک طناب قوی از دانش بگیرید و یک آشنایی قوی با او ایجاد کنید.

تاریخ

بیایید یک گشت و گذار کوتاه به گذشته نسبتاً نزدیک داشته باشیم. جوزف بینیم کاوانتو و پیر جوزف پلتیه کسانی هستند که باید با آنها دست داد. دانشمندان سعی کرده اند رنگدانه سبز را از برگ گیاهان مختلف جدا کنند. تلاش‌ها در سال 1817 با موفقیت به پایان رسید.

رنگدانه کلروفیل نام گرفت. از یونانی chloros سبز و phyllon برگ. صرف نظر از موارد فوق، در آغاز قرن بیستم، میخائیل تسوت و ریچارد ویلستتر به این نتیجه رسیدند که معلوم شد کلروفیل حاوی چندین جزء است.

آستین‌ها را بالا زد، ویلستتر دست به کار شد. خالص سازی و تبلور دو جزء را نشان داد. آنها به سادگی آلفا و بتا (الف و ب) نامیده می شدند. به دلیل فعالیت های خود در زمینه تحقیق در مورد این ماده در سال 1915، به طور رسمی جایزه نوبل را دریافت کرد.

در سال 1940، هانس فیشر ساختار نهایی کلروفیل "a" را به جهان پیشنهاد کرد. رابرت برنز وودوارد، پادشاه سنتز و چندین دانشمند آمریکایی در سال 1960 کلروفیل غیرطبیعی به دست آوردند. و به این ترتیب پرده پنهان کاری باز شد - ظهور کلروفیل.

شیمیاییخواص

فرمول

کلروفیل، که از شاخص‌های تجربی تعیین می‌شود، به این صورت است: C₅₅H₇₂O_5N4_{Mg. این طرح شامل اسید دی کربوکسیلیک آلی (کلروفیلین) و همچنین الکل های متیل و فیتول است. کلروفیلین یک ترکیب آلی فلزی مربوط به پورفیرین های منیزیم و حاوی نیتروژن است.}

COOH

MgN₄OH_۳۰C_۳۲

COOH

کلروفیل به عنوان یک استر فهرست شده است زیرا قسمت های باقی مانده از متیل الکل عبارتند از CH₃OH و فیتول C₂₀H ₃₉OH جایگزین هیدروژن گروه‌های کربوکسیل شد.

در بالا فرمول ساختاری کلروفیل آلفا آمده است. اگر با دقت به آن نگاه کنید، می بینید که بتا کلروفیل یک اتم اکسیژن بیشتر، اما دو اتم هیدروژن کمتر دارد (گروه CHO به جای CH₃). بنابراین وزن مولکولی آلفا کلروفیل کمتر از وزن مولکولی بتا است.

منیزیم در وسط ذره ماده مورد علاقه ما نشست. با 4 اتم نیتروژن تشکیلات پیرول ترکیب می شود. سیستم پیوندهای دوگانه ابتدایی و متناوب را می توان در پیوندهای پیرول مشاهده کرد.

تشکیل کروموفور، که با موفقیت در ترکیب کلروفیل قرار می گیرد - این N است. جذب پرتوهای منفرد از طیف خورشیدی و رنگ آن را ممکن می کند، صرف نظر از این که در طول روز خورشید مانند یک می سوزد. شعله، و در غروب شبیه ذغال سنگ در حال دود شدن است.

بیایید به اندازه حرکت کنیم. هسته پورفیرین 10 نانومتر قطر دارد، قطعه فیتول به طول 2 نانومتر است. در هسته، کلروفیل 0.25 نانومتر است، بینریز ذرات گروه های نیتروژن پیرول.

می خواهم توجه داشته باشم که اتم منیزیم، که بخشی از کلروفیل است، تنها 0.24 نانومتر قطر دارد و تقریباً به طور کامل فضای آزاد بین اتم های گروه های پیرول نیتروژن را پر می کند، که به هسته کمک می کند. مولکول قوی تر باشد.

می توان نتیجه گرفت که کلروفیل (a و b) از دو جزء به نام های ساده آلفا و بتا تشکیل شده است.

کلروفیل a

جرم نسبی مولکول 893.52 است. میکروکریستال های سیاه رنگ با رنگ آبی در محل جدا شده ایجاد می شوند. در دمای 117-120 درجه سانتیگراد ذوب شده و به مایع تبدیل می شوند.

در اتانول همان کلروفرم ها، در استون و بنزن ها به آسانی حل می شوند. نتایج رنگ سبز آبی به خود می گیرند و یک ویژگی متمایز دارند - فلورسانس قرمز غنی. در اتر نفتی ضعیف حل می شود. آنها اصلاً در آب گل نمی دهند.

فرمول کلروفیل آلفا: C₅₅H₇₂O₅N ₄Mg. این ماده در ساختار شیمیایی خود به عنوان کلر طبقه بندی می شود. در حلقه، فیتول به اسید پروپیونیک، یعنی به باقیمانده آن متصل است.

برخی موجودات گیاهی به جای کلروفیل a مشابه آن را تشکیل می دهند. در اینجا، گروه اتیل (-CH₂-CH₃) در حلقه پیرول II با یک وینیل جایگزین شد (-CH=CH _{2). چنین مولکولی حاوی اولین گروه وینیل در حلقه یک و دومی در حلقه دو است.}

کلروفیل b

فرمول

کلروفیل-بتا به شرح زیر است: C₅₅H₇₀O₆N ₄Mg. وزن مولکولی یک ماده903 است. در اتم کربن C₃ در حلقه پیرول دو، کمی الکل بدون هیدروژن –H-C=O وجود دارد که رنگ زرد دارد. این تفاوت با کلروفیل a است.

ما به جرات می دانیم که چندین نوع کلروفیل در بخش های دائمی خاصی از سلول وجود دارد که برای وجود بیشتر آن، پلاستیدها-کلروپلاست ها حیاتی است.

کلروفیل c و d

کلروفیل ج. پورفیرین کلاسیک چیزی است که این رنگدانه را متفاوت می کند.

در جلبک های قرمز، کلروفیل د. برخی در وجود آن تردید دارند. اعتقاد بر این است که این فقط یک محصول انحطاط کلروفیل a است. در حال حاضر، می توان با اطمینان گفت که کلروفیل با حرف d رنگ اصلی برخی از پروکاریوت های فتوسنتزی است.

خواص کلروفیل

پس از تحقیقات طولانی، شواهدی مبنی بر وجود تفاوت در خصوصیات کلروفیل موجود در گیاه و استخراج شده از آن به دست آمده است. کلروفیل در گیاهان به پروتئین متصل است. مشاهدات زیر گواه این امر است:

1. طیف جذب کلروفیل در برگ در مقایسه با استخراج شده متفاوت است.
2. دریافت موضوع توصیف از گیاهان خشک شده با الکل خالص غیر واقعی است. استخراج با خیال راحت با برگ های مرطوب انجام می شود، یا آب باید به الکل اضافه شود. این اوست که پروتئین مرتبط با کلروفیل را تجزیه می کند.
3. مواد بیرون آمده از برگ های گیاه به سرعت در زیر از بین می روندتأثیر اکسیژن، اسید غلیظ، پرتوهای نور.

اما کلروفیل در گیاهان به همه موارد فوق مقاوم است.

کلروپلاست

گیاهان کلروفیل حاوی ۱٪ ماده خشک هستند. می توان آن را در اندامک های سلولی خاص - پلاستیدها یافت که توزیع ناهموار آن را در گیاه نشان می دهد. پلاستیدهای سلولی که سبز رنگ هستند و کلروفیل در آنها وجود دارد، کلروپلاست نامیده می شوند.

مقدار H₂O در کلروپلاست ها از ۵۸ تا ۷۵ درصد متغیر است، محتوای ماده خشک شامل پروتئین ها، لیپیدها، کلروفیل و کاروتنوئیدها است.

عملکردهای کلروفیل

دانشمندان شباهت شگفت انگیزی را در آرایش مولکول های کلروفیل و هموگلوبین، جزء اصلی تنفسی خون انسان، کشف کرده اند. با این تفاوت که در محل اتصال سنجاق در وسط، منیزیم در رنگدانه با منشاء گیاهی و آهن در هموگلوبین قرار دارد.

در طول فتوسنتز، پوشش گیاهی سیاره دی اکسید کربن را جذب کرده و اکسیژن آزاد می کند. در اینجا یکی دیگر از عملکردهای عالی کلروفیل وجود دارد. از نظر فعالیت، می توان آن را با هموگلوبین مقایسه کرد، اما میزان تاثیر آن بر بدن انسان تا حدودی بیشتر است.

کلروفیل یک رنگدانه گیاهی است که به نور حساس است و به رنگ سبز پوشیده شده است. سپس فتوسنتز می آید که در آن ریزذرات آن انرژی خورشید جذب شده توسط سلول های گیاهی را به انرژی شیمیایی تبدیل می کند.

می توان به این نتیجه رسید که فتوسنتز یک فرآیند استتبدیل انرژی خورشیدی اگر به اطلاعات مدرن اعتماد دارید، متوجه شده‌ایم که سنتز مواد آلی از گاز دی اکسید کربن و آب با استفاده از انرژی نور به سه مرحله تجزیه می‌شود.

مرحله 1

این مرحله در فرآیند تجزیه فتوشیمیایی آب با کمک کلروفیل انجام می شود. اکسیژن مولکولی آزاد می شود.

مرحله 2

در اینجا چندین واکنش ردوکس وجود دارد. آنها از کمک فعال سیتوکروم ها و سایر حامل های الکترون استفاده می کنند. این واکنش به دلیل انتقال انرژی نور توسط الکترون ها از آب به NADPH و تشکیل ATP رخ می دهد. انرژی نور در اینجا ذخیره می شود.

مرحله 3

NADPH و ATP از قبل تشکیل شده برای تبدیل دی اکسید کربن به کربوهیدرات استفاده می شود. انرژی نور جذب شده در واکنش های مرحله 1 و 2 نقش دارد. واکنش های آخرین و سوم بدون مشارکت نور رخ می دهد و تاریک نامیده می شود.

فتوسنتز تنها فرآیند بیولوژیکی است که با افزایش انرژی آزاد رخ می دهد. به طور مستقیم یا غیرمستقیم فعالیت شیمیایی در دسترس را برای دوپاها، بالدارها، بدون بالها، چهارپاها و سایر موجودات زنده روی زمین فراهم می کند.

هموگلوبین و کلروفیل

مولکول های هموگلوبین و کلروفیل دارای ساختار اتمی پیچیده، اما در عین حال مشابه هستند. در ساختار آنها یک پروفین رایج است - حلقه ای از حلقه های کوچک. تفاوت در فرآیندهای متصل به پروفین، و در اتم های واقع در داخل دیده می شود: اتم آهن (Fe) در هموگلوبین، در کلروفیل.منیزیم (Mg).

کلروفیل و هموگلوبین از نظر ساختار مشابه هستند، اما ساختارهای پروتئینی متفاوتی را تشکیل می دهند. کلروفیل در اطراف اتم منیزیم و هموگلوبین در اطراف آهن تشکیل می شود. اگر یک مولکول کلروفیل مایع را بگیرید و دم فیتول (زنجیره 20 کربنی) را جدا کنید، اتم منیزیم را به آهن تغییر دهید، سپس رنگ سبز رنگدانه قرمز می شود. نتیجه یک مولکول هموگلوبین تمام شده است.

کلروفیل به لطف چنین شباهتی به راحتی و به سرعت جذب می شود. به خوبی از یک ارگانیسم در گرسنگی اکسیژن پشتیبانی می کند. خون را با عناصر کمیاب لازم اشباع می کند، از اینجا مهم ترین مواد برای زندگی را بهتر به سلول ها منتقل می کند. انتشار به موقع مواد زائد، سموم، مواد زائد ناشی از متابولیسم طبیعی وجود دارد. روی لکوسیت های خفته اثر می گذارد و آنها را بیدار می کند.

قهرمان توصیف شده، بدون ترس و سرزنش، از غشاهای سلولی محافظت می کند، تقویت می کند و به بهبود بافت همبند کمک می کند. از مزایای کلروفیل می توان به بهبود سریع زخم ها، زخم ها و فرسایش های مختلف اشاره کرد. عملکرد سیستم ایمنی را بهبود می بخشد، توانایی متوقف کردن اختلالات پاتولوژیک مولکول های DNA را برجسته می کند.

روند مثبت در درمان عفونی و سرماخوردگی. این تمام فهرست اعمال خیر ماده در نظر گرفته شده نیست.