נוסחת הכלורופיל ותפקידה בתהליך הפוטוסינתזה

2024 מְחַבֵּר: Angel Austin | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-17 05:26

למה הדשא, כמו גם העלים על העצים והשיחים, ירוקים? הכל עניין של כלורופיל. אתה יכול לקחת חבל חזק של ידע ולעשות היכרות חזקה איתו.

היסטוריה

בואו ניקח טיול קצר לעבר הקרוב יחסית. ג'וזף ביאנמה קבנטו ופייר ג'וזף פלטייר הם אלה ללחוץ איתם ידיים. אנשי מדע ניסו להפריד את הפיגמנט הירוק מעלים של צמחים שונים. המאמצים הוכתרו בהצלחה ב-1817.

הפיגמנט נקרא כלורופיל. מהיוונית chloros, ירוק, ו פילון, עלה. בלי קשר לאמור לעיל, בתחילת המאה ה-20, מיכאיל צוות וריצ'רד ווילשטטר הגיעו למסקנה שמסתבר שכלורופיל מכיל כמה מרכיבים.

מפשיל שרוולים, ווילשטטר התחיל לעבוד. טיהור והתגבשות חשפו שני מרכיבים. הם נקראו פשוט אלפא ובטא (א ו-ב). על עבודתו בתחום המחקר של חומר זה בשנת 1915, הוא זכה חגיגית בפרס נובל.

בשנת 1940 הציע הנס פישר לעולם את המבנה הסופי של הכלורופיל "a". מלך הסינתזה רוברט ברנס וודוורד וכמה מדענים מאמריקה השיגו כלורופיל לא טבעי ב-1960. וכך נפתח מסך הסודיות - הופעת הכלורופיל.

כימיקלנכסים

נוסחת הכלורופיל, שנקבעה על פי אינדיקטורים ניסיוניים, נראית כך: C₅₅H₇₂O_5N4_{Mg. העיצוב כולל חומצה דיקרבוקסילית אורגנית (כלורופילין), כמו גם מתיל ואלכוהולי פיטול. כלורופילין היא תרכובת אורגנו-מתכתית הקשורה לפורפירינים מגנזיום ומכילה חנקן.}

COOH

MgN₄OH₃₀C₃₂

COOH

כלורופיל רשום כאסטר בשל העובדה שהחלקים הנותרים של אלכוהול מתיל הם CH₃OH ופיטול C₂₀H ₃₉OH החליף את המימן של קבוצות קרבוקסיל.

למעלה הנוסחה המבנית של כלורופיל אלפא. כשמסתכלים על זה בזהירות, אפשר לראות שבטא-כלורופיל יש יותר אטום חמצן אחד, אבל שני אטומי מימן פחות (קבוצת CHO במקום CH₃). מכאן שהמשקל המולקולרי של אלפא-כלורופיל נמוך מזה של בטא.

מגנזיום התיישב באמצע החלקיק של החומר שמעניין אותנו. הוא מתחבר עם 4 אטומי חנקן של תצורות פירול. ניתן לראות את מערכת הקשרים הכפולים האלמנטריים והמתחלפים בקשרי פירול.

היווצרות כרומופור, המשתלבת בהצלחה בהרכב הכלורופיל - זהו N. היא מאפשרת לקלוט קרניים בודדות של ספקטרום השמש וצבעה, ללא קשר לעובדה שבמהלך היום השמש בוערת כמו א. להבה, ובערב זה נראה כמו גחלים בוערות.

בוא נעבור לגודל. קוטר ליבת הפורפירין 10 ננומטר, שבר הפיטול התברר כאורך 2 ננומטר. בגרעין, הכלורופיל הוא 0.25 ננומטר, ביןמיקרו-חלקיקים של קבוצות חנקן פיררול.

אני רוצה לציין שאטום המגנזיום, שהוא חלק מכלורופיל, הוא בקוטר של 0.24 ננומטר בלבד וממלא כמעט לחלוטין את החלל הפנוי בין האטומים של קבוצות הפירול של החנקן, מה שעוזר לליבה של מולקולה שתהיה חזקה יותר.

ניתן להסיק שכלורופיל (a ו-b) מורכב משני מרכיבים תחת השם הפשוט אלפא ובטא.

כלורופיל א

המסה היחסית של המולקולה היא 893.52. מיקרו-גבישים בצבע שחור עם גוון כחול נוצרים בשהייה המופרדת. בטמפרטורה של 117-120 מעלות צלזיוס, הם נמסים והופכים לנוזל.

באתנול אותם כלורופורמים, באצטון ובנזנים מתמוססים בקלות. התוצאות לובשות צבע כחול-ירוק ובעלות תכונה ייחודית - פלואורסצנטי אדום עשיר. מסיס בצורה גרועה באתר נפט. הם לא פורחים כלל במים.

נוסחת כלורופיל אלפא: C₅₅H₇₂O₅N ₄Mg. החומר במבנה הכימי שלו מסווג כלור. בטבעת, פיטול מחובר לחומצה פרופיונית, כלומר לשאריות שלה.

יש אורגניזמים צמחיים, במקום כלורופיל a, יוצרים את האנלוגי שלו. כאן, קבוצת האתיל (-CH₂-CH₃) בטבעת פירול II הוחלפה בקבוצת ויניל (-CH=CH _{2). מולקולה כזו מכילה את קבוצת הוויניל הראשונה בטבעת אחת, השנייה בטבעת שתיים.}

כלורופיל ב

נוסחת הכלורופיל-בטא היא כדלקמן: C₅₅H₇₀O₆N ₄Mg. משקל מולקולרי של חומרהוא 903. באטום הפחמן C₃ בטבעת פירול שתיים, יש מעט אלכוהול נטול מימן –H-C=O, שצבעו צהוב. זה ההבדל מכלורופיל a.

אנו מעזים לציין שכמה סוגים של כלורופילים שוכנים בחלקים קבועים מיוחדים של התא, חיוניים להמשך קיומו, פלסטידים-כלורופלסטים.

כלורופילים c ו-d

כלורופיל ג. הפורפירין הקלאסי הוא מה שהופך את הפיגמנט הזה לשונה.

באצות אדומות, כלורופיל ד. יש המפקפקים בקיומו. מאמינים שזה רק תוצר ניוון של כלורופיל א. כרגע, אנו יכולים לומר בביטחון שכלורופיל עם האות d הוא הצבע העיקרי של כמה פרוקריוטים פוטוסינתטיים.

מאפייני הכלורופיל

לאחר מחקר ממושך, התגלו עדויות לכך שקיים הבדל במאפייני הכלורופיל הקיים בצמח ומופק ממנו. הכלורופיל בצמחים מחובר לחלבון. התצפיות הבאות מעידות על כך:

1. ספקטרום הספיגה של כלורופיל בעלה שונה בהשוואה לזה שהופק.
2. זה לא מציאותי לקבל את נושא התיאור מצמחים מיובשים עם אלכוהול טהור. המיצוי ממשיך בבטחה עם עלים לחים היטב, או שיש להוסיף מים לאלכוהול. היא המפרקת את החלבון הקשור לכלורופיל.
3. חומר שנשלף מעלי הצמח נהרס במהירות מתחתהשפעת חמצן, חומצה מרוכזת, קרני אור.

אבל כלורופיל בצמחים עמיד לכל האמור לעיל.

כלורופלסטים

צמחי כלורופיל מכילים 1% של חומר יבש. ניתן למצוא אותו באברוני תאים מיוחדים - פלסטידים, המראה את פיזורו הלא אחיד בצמח. פלסטידים של תאים שצבעם ירוק ויש בהם כלורופיל נקראים כלורופלסטים.

כמות H₂O בכלורופלסטים נעה בין 58 ל-75%, תכולת החומר היבש מורכבת מחלבונים, ליפידים, כלורופיל וקרוטנואידים.

פונקציות כלורופיל

מדענים גילו דמיון מדהים בסידור מולקולות הכלורופיל וההמוגלובין, המרכיב הנשימתי העיקרי בדם אנושי. ההבדל הוא שבצומת המלקחיים שבאמצע מגנזיום נמצא בפיגמנט ממקור צמחי וברזל נמצא בהמוגלובין.

במהלך הפוטוסינתזה, הצמחייה של כדור הארץ סופגת פחמן דו חמצני ומשחררת חמצן. הנה עוד פונקציה נהדרת של כלורופיל. מבחינת פעילות, אפשר להשוות אותו להמוגלובין, אבל כמות ההשפעה על גוף האדם היא קצת יותר גדולה.

כלורופיל הוא פיגמנט צמחי רגיש לאור ומצופה בירוק. לאחר מכן מגיעה הפוטוסינתזה, שבה המיקרו-חלקיקים שלה ממירים את אנרגיית השמש הנספגת בתאי הצמח לאנרגיה כימית.

אפשר להגיע למסקנות הבאות שפוטוסינתזה היא תהליךהמרה של אנרגיה סולארית. אם אתה סומך על מידע מודרני, הבחין שהסינתזה של חומרים אורגניים מגז פחמן דו חמצני ומים באמצעות אנרגיית אור מתפרקת לשלושה שלבים.

שלב 1

שלב זה מתבצע בתהליך של פירוק פוטוכימי של מים, בסיוע כלורופיל. משתחרר חמצן מולקולרי.

שלב 2

יש כאן כמה תגובות חיזור. הם נוטלים סיוע פעיל של ציטוכרומים ונושאי אלקטרונים אחרים. התגובה מתרחשת עקב אנרגיית אור המועברת על ידי אלקטרונים ממים ל-NADPH ויוצרים ATP. אנרגיית האור מאוחסנת כאן.

שלב 3

NADPH ו-ATP שכבר נוצרו משמשים להמרת פחמן דו חמצני לפחמימה. אנרגיית האור הנספגת מעורבת בתגובות של השלב הראשון והשני. התגובות של האחרון, השלישי, מתרחשות ללא השתתפות האור ונקראות כהה.

פוטוסינתזה הוא התהליך הביולוגי היחיד שמתרחש עם הגדלת האנרגיה החופשית. מספקת במישרין או בעקיפין מפעל כימי זמין לדו-פעמיים, בעלי כנף, חסרי כנפיים, ארבע רגליים ואורגניזמים אחרים החיים על פני כדור הארץ.

המוגלובין וכלורופיל

למולקולות המוגלובין וכלורופיל יש מבנה אטומי מורכב, אך בו-זמנית דומה. נפוץ במבנה שלהם הוא פרופין - טבעת של טבעות קטנות. ההבדל ניכר בתהליכים המחוברים לפרופין, ובאטומים המצויים בתוכו: אטום הברזל (Fe) בהמוגלובין, בכלורופילמגנזיום (Mg).

כלורופיל והמוגלובין דומים במבנה, אך יוצרים מבני חלבון שונים. כלורופיל נוצר סביב אטום המגנזיום, והמוגלובין נוצר סביב ברזל. אם לוקחים מולקולה של כלורופיל נוזלי ומנתקים את זנב הפיטול (שרשרת 20 פחמן), משנים את אטום המגנזיום לברזל, אז הצבע הירוק של הפיגמנט יהפוך לאדום. התוצאה היא מולקולת המוגלובין מוגמרת.

כלורופיל נספג בקלות ובמהירות, בדיוק בזכות דמיון כזה. ובכן תומך באורגניזם ברעב בחמצן. הוא רווה את הדם ביסודות הקורט הדרושים, מכאן הוא מעביר טוב יותר את החומרים החשובים ביותר לחיים אל התאים. יש שחרור בזמן של חומרי פסולת, רעלים, מוצרי פסולת הנובעים מחילוף חומרים טבעי. יש השפעה על לויקוציטים רדומים, מעורר אותם.

הגיבור המתואר, ללא פחד או תוכחה, מגן, מחזק את קרומי התא ועוזר לרקמת החיבור להתאושש. היתרונות של הכלורופיל כוללים ריפוי מהיר של כיבים, פצעים ושחיקות שונות. משפר את התפקוד החיסוני, הדגיש את היכולת לעצור הפרעות פתולוגיות של מולקולות DNA.

מגמה חיובית בטיפול בזיהומים והצטננות. זו לא כל הרשימה של המעשים הטובים של החומר הנחשב.