Хлорофилл а - Chlorophyll a

Хлорофилл а
Строение хлорофилла а
Имена
Название ИЮПАК
Хлорофилл а
Систематическое название ИЮПАК
Магний [метил (3S,4S,21р) -14-этил-4,8,13,18-тетраметил-20-оксо-3- (3-оксо-3 - {[(2E,7р,11р) -3,7,11,15-тетраметил-2-гексадецен-1-ил] окси} пропил) -9-винил-21-форбинкарбоксилатато (2 -) -κ2N,N′]
Другие имена
α-хлорофилл
Идентификаторы
3D модель (JSmol )
ChemSpider
ECHA InfoCard100.006.852 Отредактируйте это в Викиданных
Номер ЕС
  • 207-536-6
Номер RTECS
  • FW6420000
UNII
Характеристики
C55ЧАС72MgN4О5
Молярная масса893.509 г · моль−1
ВнешностьЗеленый
ЗапахБез запаха
Плотность1,079 г / см3[1]
Температура плавления~ 152,3 ° С (306,1 ° F, 425,4 К)[2]
разлагается[1]
Нерастворимый
РастворимостьОчень растворим в этиловый спирт, эфир
Растворим в лигроин,[2] ацетон, бензол, хлороформ[1]
АбсорбцияСм. Текст
Если не указано иное, данные для материалов приведены в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N проверять (что проверитьY☒N ?)
Ссылки на инфобоксы

Хлорофилл а это особая форма хлорофилл используется в оксигенный фотосинтез. Он поглощает большую часть энергии из длины волн фиолетово-синего и оранжево-красного света.[3] Он также отражает зелено-желтый свет и, как таковой, способствует наблюдаемому зеленому цвету большинства растений. Этот фотосинтетический пигмент необходим для фотосинтеза в эукариоты, цианобактерии и прохлорофиты из-за его роли в качестве первичного донора электронов в электронная транспортная цепь.[4] Хлорофилл а также передает резонансную энергию в антенный комплекс, заканчивающийся центр реакции где специфические хлорофиллы P680 и P700 расположены.[5]

Распределение хлорофилла а

Хлорофилл а важно для большинства фотосинтезирующие организмы выпустить химическая энергия но это не единственный пигмент, который можно использовать для фотосинтеза. Все кислородные фотосинтезирующие организмы используют хлорофилл. а, но отличаются вспомогательные пигменты подобно хлорофилл б.[4] Хлорофилл а также в очень небольших количествах можно найти в зеленые серные бактерии, анаэробный фотоавтотроф.[6] Эти организмы используют бактериохлорофилл и немного хлорофилла а но не производят кислород.[6] Аноксигенный фотосинтез термин применяется к этому процессу, в отличие от кислородный фотосинтез где кислород образуется при световых реакциях фотосинтез.

Молекулярная структура

Молекулярная структура хлорофилла а состоит из хлорин кольцо, четыре атома азота которого окружают центральный магний атом, и несколько других прикрепленных боковые цепи и углеводородный хвост.

Хлорофилл-а-3D-шары.png
Хлорофилл-а-3D-spacefill.png
Строение хлорофилла а молекула с длинным углеводородным хвостом

Хлориновое кольцо

Хлорин, центральная кольцевая структура хлорофилла а

Хлорофилл а содержит магний ион заключен в большую кольцевую структуру, известную как хлорин. Хлориновое кольцо представляет собой гетероциклическое соединение происходит от пиррол. Четыре атома азота хлорина окружают и связывают атом магния. Магниевый центр однозначно определяет структуру как молекулу хлорофилла.[7] Порфириновое кольцо бактериохлорофилл насыщен, и в нем отсутствует чередование двойных и одинарных связей, вызывающих изменение поглощения света.[8]

Боковые цепи

Зеленый квадрат CH3 это метильная группа в положении C-7 хлорофилл а

Боковые цепи присоединены к хлориновому кольцу различных молекул хлорофилла. Различные боковые цепи характеризуют каждый тип молекулы хлорофилла и изменяют спектр поглощения света.[9][10] Например, единственная разница между хлорофиллом а и хлорофилл б это хлорофилл б имеет альдегид вместо метильной группы в положении C-7.[10]

Углеводородный хвост

Хлорофилл а уже давно гидрофобный хвост, который прикрепляет молекулу к другим гидрофобным белкам в тилакоидная мембрана из хлоропласт.[4] После отделения от порфиринового кольца этот длинный углеводородный хвост становится предшественником двух биомаркеры, пристань и фитан, которые важны при изучении геохимия и определение источников нефти.

Биосинтез

Основная статья: Хлорофиллид

Хлорофилл а биосинтетический путь использует множество ферменты.[11] У большинства растений хлорофилл получают из глутамат и синтезируется по разветвленному пути, который является общим с гем и сирохема.[12][13][14]На начальных этапах введения глутаминовой кислоты в 5-аминолевулиновая кислота (ALA); две молекулы ALA тогда уменьшенный к порфобилиноген (PBG), и четыре молекулы PBG связаны, образуя протопорфирин IX.[7]

Хлорофилл-синтаза[15] фермент, завершающий биосинтез хлорофилла а[16][17] катализируя реакцию EC 2.5.1.62

хлорофиллид а + фитилдифосфат хлорофилл а + дифосфат

Это образует сложный эфир группы карбоновой кислоты в хлорофиллид а с 20 углеродом дитерпен алкоголь фитол.

Реакции фотосинтеза

Поглощение света

Световой спектр

Спектр поглощения хлорофилла а и хлорофилл б. Использование обоих вместе увеличивает размер поглощения света для производства энергии.

Хлорофилл а поглощает свет внутри фиолетовый, синий и красный длины волн, в основном отражая зеленый. Эта отражательная способность придает хлорофиллу зеленый вид. Дополнительные фотосинтетические пигменты расширяют спектр поглощаемого света, увеличивая диапазон длин волн, которые можно использовать в фотосинтезе.[4] Добавление хлорофилла б рядом с хлорофиллом а расширяет спектр поглощения. В условиях низкой освещенности растения производят большее количество хлорофилла. б к хлорофиллу а молекулы, увеличивающие фотосинтетический выход.[9]

Сбор света

Антенный комплекс с переносом энергии внутри тилакоидной мембраны хлоропласта. Хлорофилл а в реакционном центре - единственный пигмент, который передает ускоренные электроны акцептору (изменено с 2).

Поглощение света фотосинтетическими пигментами преобразует фотоны в химическую энергию. Световая энергия излучающий на хлоропласт поражает пигменты в тилакоид мембрана и возбуждает их электроны. Поскольку хлорофилл а молекулы захватывают только волны определенной длины, организмы могут использовать дополнительные пигменты для захвата более широкого диапазона световой энергии, показанного желтыми кружками.[5] Затем он передает захваченный свет от одного пигмента к другому в качестве резонансной энергии, передавая энергию от одного пигмента к другому, пока не достигнет особого хлорофилла. а молекулы в реакционном центре.[9] Эти особые хлорофиллы а молекулы расположены в обоих фотосистема II и фотосистема I. Они известны как P680 для Photosystem II и P700 для Фотосистемы I.[18] P680 и P700 являются первичными доноры электронов в цепь переноса электронов. Эти две системы различаются по своим окислительно-восстановительным потенциалам для одноэлектронного окисления. Eм для P700 составляет примерно 500 мВ, а для Eм для P680 составляет примерно 1100–1200 мВ.[18]

Пожертвование первичных электронов

Хлорофилл а очень важен в энергетической фазе фотосинтеза. Два электроны необходимо передать в акцептор электронов чтобы процесс фотосинтеза продолжался.[4] В рамках реакционные центры обеих фотосистем есть пара хлорофиллов а молекулы, которые передают электроны транспортная цепочка через редокс реакции.[18]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c Анатольевич К.Р. "Хлорофилл а". chemister.ru. Архивировано из оригинал в 2014-11-29. Получено 2014-08-23.
  2. ^ а б Лиде, Дэвид Р., изд. (2009). CRC Справочник по химии и физике (90-е изд.). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press. ISBN  978-1-4200-9084-0.
  3. ^ «Фотосинтез». Архивировано из оригинал 28 ноября 2009 г.
  4. ^ а б c d е Ворон PH, Evert RF, Eichhorn SE (2005). «Фотосинтез, свет и жизнь». Биология растений (7-е изд.). В. Х. Фриман. С. 119–127. ISBN  0-7167-9811-5.
  5. ^ а б Папагеоргиу Г, Говинджи (2004). Хлорофилл а Флуоресценция - признак фотосинтеза. Достижения в фотосинтезе и дыхании. 19. Springer. п. 14, 48, 86.
  6. ^ а б Eisen JA, Nelson KE, Paulsen IT, Heidelberg JF, Wu M, Dodson RJ, et al. (Июль 2002 г.). "Полная последовательность генома Хлоробиум тепидум TLS, фотосинтетическая, анаэробная, серно-зеленая бактерия ». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 99 (14): 9509–14. Bibcode:2002PNAS ... 99.9509E. Дои:10.1073 / pnas.132181499. ЧВК  123171. PMID  12093901.
  7. ^ а б Зейгер Э., Таиз Л. (2006). «Глава 7: Тема 7.11: Биосинтез хлорофилла». Физиология растений (4-е изд.). Сандерленд, Массачусетс: Sinauer Associates. ISBN  0-87893-856-7.
  8. ^ Кэмпбелл М.К., Фаррелл С.О. (20 ноября 2007 г.). Биохимия (6-е изд.). Cengage Learning. п. 647. ISBN  978-0-495-39041-1.
  9. ^ а б c Ланге Л., Нобель П., Осмонд С., Циглер Х (1981). Физиологическая экология растений I - Реакция на физическую среду. 12А. Springer-Verlag. С. 67, 259.
  10. ^ а б Niedzwiedzki DM, Blankenship RE (декабрь 2010 г.). «Свойства синглетных и триплетных возбужденных состояний природных хлорофиллов и бактериохлорофиллов». Фотосинтез Исследования. 106 (3): 227–38. Дои:10.1007 / s11120-010-9598-9. PMID  21086044.
  11. ^ Suzuki JY, Bollivar DW, Bauer CE (1997). «Генетический анализ биосинтеза хлорофилла». Ежегодный обзор генетики. 31 (1): 61–89. Дои:10.1146 / annurev.genet.31.1.61. PMID  9442890.
  12. ^ Баттерсби, А. Р. (2000). «Тетрапирролы: пигменты жизни. Обзор тысячелетия». Nat. Prod. Представитель. 17 (6): 507–526. Дои:10.1039 / B002635M. PMID  11152419.
  13. ^ Ахтар, М. (2007). «Модификация ацетатных и пропионатных боковых цепей во время биосинтеза гема и хлорофиллов: механистические и стереохимические исследования». Ciba Foundation Symposium 180 - Биосинтез тетрапиррольных пигментов. Симпозиумы Фонда Новартис. 180. С. 131–155. Дои:10.1002 / 9780470514535.ch8. ISBN  9780470514535. PMID  7842850.
  14. ^ Уиллоуз, Роберт Д. (2003). «Биосинтез хлорофиллов из протопорфирина IX». Отчеты о натуральных продуктах. 20 (6): 327–341. Дои:10.1039 / B110549N. PMID  12828371.
  15. ^ Schmid, H.C .; Рассадина, В .; Oster, U .; Schoch, S .; Рюдигер, В. (2002). «Предварительная загрузка хлорофилл-синтазы тетрапренилдифосфатом является обязательным этапом биосинтеза хлорофилла» (PDF). Биологическая химия. 383 (11): 1769–78. Дои:10.1515 / BC.2002.198. PMID  12530542.
  16. ^ Экхардт, Ульрих; Гримм, Бернхард; Гортенштайнер, Стефан (2004). «Последние достижения в биосинтезе и распаде хлорофилла у высших растений». Молекулярная биология растений. 56 (1): 1–14. Дои:10.1007 / s11103-004-2331-3. PMID  15604725.
  17. ^ Болливар, Дэвид В. (2007). «Последние достижения в биосинтезе хлорофилла». Фотосинтез Исследования. 90 (2): 173–194. Дои:10.1007 / s11120-006-9076-6. PMID  17370354.
  18. ^ а б c Ишикита Х., Сэнгер В., Бьесядка Дж., Лолл Б., Кнапп Е.В. (июнь 2006 г.). «Как фотосинтетические реакционные центры контролируют окислительную способность пар хлорофилла P680, P700 и P870». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 103 (26): 9855–60. Bibcode:2006PNAS..103.9855I. Дои:10.1073 / pnas.0601446103. ЧВК  1502543. PMID  16788069.

внешняя ссылка