Хлорофилл в растительной клетке

Хлорофилл в растительной клетке

Хлорофилл – зеленый светочувствительный пигмент растений. Молекулы хлорофилла обладают уникальной способностью преобразовывать энергию солнца, поглощаемую растительными клетками, в химическую энергию. Процесс преобразования солнечной энергии называется фотосинтезом.

Функции хлорофилла

Ученые обнаружили поразительное сходство в строении молекулы хлорофилла и молекулы гемоглобина – главного дыхательного компонента крови человека. Единственное отличие в их строении в том, что в центре хелатного комплекса в растительном пигменте располагается атом магния, а в гемоглобине – атом железа.

Растения, поглощая углекислый газ в процессе фотосинтеза, выделяют в воздух кислород. Образование кислорода в процессе фотосинтеза – еще одна удивительная функция хлорофилла. По выполняемым функциям хлорофилл можно сравнить с гемоглобином, однако спектр воздействия хлорофилла на организм человека значительно шире.

Во многих отзывах о хлорофилле подтверждается то, что данное вещество активизирует функцию поджелудочной железы и улучшает работу щитовидной железы. Пигмент регулирует артериальное давление, устраняет нервозность, способствует оздоровлению кишечника. Известный врач Б.С. Тайц рекомендовал добавлять хлорофилл в пищу детям при аллергии.

Отзывы о хлорофилле подтверждают, что это вещество значительно ускоряет заживление язвы двенадцатиперстной кишки и язвы желудка. Кроме того, он укрепляет мембраны клеток, ускоряет фагоцитоз, усиливает иммунитет.

Уникальный состав хлорофилла делает его прекрасным средством для устранения потенциально вредных для организма человека веществ. Пигмент связывает и выводит токсины из организма. Немаловажной функцией хлорофилла является защита клеток от разрушения свободными радикалами. Данное вещество способно оказывать противоопухолевое действие. В некоторых отзывах о хлорофилле говорится, что он оказывает благотворное влияние на пищеварительную, сердечно-сосудистую и дыхательную системы.

Благодаря своему составу хлорофилл является мощным антиоксидантом и тонизирующим средством, замедляющим процессы старения.

Витамин К в составе хлорофилла, регулируя скорость образования кристаллов оксалата кальция в моче, предотвращает развитие мочекаменной болезни.

В фармацевтической промышленности на основе хлорофилла производят различные биологически активные добавки. В пищевой промышленности его используют в качестве пищевой добавки Е140. Натуральный краситель Е140 добавляют при изготовлении мороженого, кремов, молочных десертов, майонеза и различных соусов для придания продуктам приятного оливкового оттенка.

Получение жидкого хлорофилла

Чаще всего жидкий хлорофилл получают из люцерны. Из листьев растения выжимают сок, после чего сок высушивают по специальной технологии. Из готового продукта делают раствор либо изготавливают капсулы.

Жидкий хлорофилл, полученный из люцерны, наделен всеми полезными свойствами растения. Люцерна – самый лучший источник жидкого хлорофилла. Большая и глубокая система корней позволяет растению доставать из недр земли все самое полезное. Все витамины и минералы в люцерне находятся в легкой для усваивания организмом форме. В ней достаточно много железа, магния и калия. В растении в четыре раза больше аскорбиновой кислоты, чем в цитрусовых.

Читайте также:  Крутые игры на планшет без интернета

Хлорофилловые добавки очень полезны любому человеку, поскольку они помогают обезвредить канцерогены, попадающие в организм вместе с пищей.

Общеизвестно, что хлорофилл делает растения зелеными. Однако более важной функцией хлорофилла является фотосинтез, при котором растение поглощает солнечный свет, углекислый газ и воду, а также вырабатывает глюкозу и кислород. Глюкоза — это топливо для жизни, так как все клетки — даже клетки самих растений — нуждаются в энергии в форме глюкозы, чтобы жить.

Структура растений

Хлорофилл — это пигмент, содержащийся в хлоропластах растительных клеток. Более конкретно, внешний слой тилакоидов — крошечные органы, обнаруженные в каждом хлоропласте, которые напоминают стопки блинов, — является домом для молекул хлорофилла.

Хлорофилл и светлые реакции

Первые шаги в фотосинтезе — это световые реакции, в которых хлорофилл играет важную роль. Хлорофилл не только помогает поглощать энергию солнца, но и выбрасывает электрон в присутствии этой энергии. Этот выброшенный электрон имеет решающее значение для производства богатой энергией глюкозы.

Типы пигментов

Различные типы пигментов включают хлорофиллы, каротиноиды и фикобилины. Каждый пигмент поглощает солнечные лучи различной длины, обеспечивая растениям как можно больше энергии от солнечного света. Накопление этой световой энергии приводит к выбросу электронов. Хлорофиллы поглощают широкий диапазон длин волн, за исключением длин волн в зеленом диапазоне, которые отражаются. Отражение зеленого света объясняет, почему хлорофиллы связаны с зеленым цветом растений.

Типы хлорофилла

«Хлорофилл» описывает класс молекул пигмента, а не конкретную молекулу. Хлорофиллы включают хлорофилл а и хлорофилл b, а также c, d и e у некоторых других видов растений. Все хлорофиллы, кроме хлорофилла а, собирают свет; они поглощают энергию света и в конечном итоге передают ее молекуле, высвобождающей электроны. Хлорофилл а играет другую роль. Обнаруженные во всех фотосинтезирующих организмах, молекулы хлорофилла а представляют собой молекулы, высвобождающие электроны, и находятся в так называемом реакционном центре.

Хлорофилл А в реакционном центре

Реакционный центр состоит из хлорофилла А и различных белков. Когда собранная энергия передается в этот реакционный центр, молекулы хлорофилла а становятся настолько возбужденными, что выделяют электроны. Обычно молекулы возвращаются в основное состояние из этого возбужденного состояния, испуская световую энергию, но белки в реакционном центре катализируют энергию, которая высвобождается в форме выброшенного электрона. Этот электрон управляет последними этапами фотосинтеза, поэтому хлорофиллы играют решающую роль в фотосинтезе.

Читайте также:  Как включить автоперевод страницы

Хлорофи́лл (от греч. χλωρός , «зелёный» и φύλλον , «лист») — зелёный пигмент, окрашивающий хлоропласты растений в зелёный цвет. При его участии происходит фотосинтез. По химическому строению хлорофиллы — магниевые комплексы различных тетрапирролов. Хлорофиллы имеют порфириновое строение и близки гему.

Хлорофилл зарегистрирован в качестве пищевой добавки Е140.

Содержание

История открытия [ править | править код ]

В 1817 году Жозеф Бьенеме Каванту и Пьер Жозеф Пеллетье выделили из листьев растений зелёный пигмент, который они назвали хлорофиллом [1] . В 1900-х годах Михаил Цвет [2] и Рихард Вильштеттер независимо обнаружили, что хлорофилл состоит из нескольких компонентов. Вильтштеттер очистил и кристаллизовал два компонента хлорофилла, названные им хлорофиллами а и b и установил брутто-формулу хлорофилла а. В 1915 году за исследования хлорофилла ему была вручена Нобелевская премия. В 1940 Ханс Фишер, получивший в 1930 Нобелевскую премию за открытие структуры гема, установил химическую структуру хлорофилла a. Его синтез был впервые осуществлен в 1960 Робертом Вудвордом [3] , а в 1967 была окончательно установлена его стереохимическая структура [4] .

В природе [ править | править код ]

Некоторые высшие растения, наоборот, лишены хлорофилла (как, например, петров крест).

Синтез [ править | править код ]

Синтезирован Робертом Вудвордом в 1960 году.

Синтез включает в себя 15 реакций, которые можно разделить на 3 этапа. Исходными веществами для синтеза хлорофилла являются глицин и ацетат. На первом этапе образуется аминолевулиновая кислота. На втором этапе происходит синтез одной молекулы протопорфирина из четырёх пиррольных колец. Третий этап представляет собой образование и превращение магнийпорфиринов.

Свойства и функция при фотосинтезе [ править | править код ]

В процессе фотосинтеза молекула хлорофилла претерпевает изменения, поглощая световую энергию, которая затем используется в фотохимической реакции взаимодействия углекислого газа и воды с образованием органических веществ (как правило, углеводов):

[<ce >] (CH2O)_x + xO2>>>"> xCO 2 + xH 2 O → h ν ( CH 2 O ) x + xO 2 <displaystyle <ce [<ce >] (CH2O)_x + xO2>>> [<ce >] (CH2O)_x + xO2>>>"/>

После передачи поглощенной энергии молекула хлорофилла возвращается в исходное состояние.

Хотя максимум непрерывного спектра солнечного излучения расположен в «зелёной» области 550 нм (где находится и максимум чувствительности глаза), поглощается хлорофиллом преимущественно синий, частично — красный свет из солнечного спектра (чем и обуславливается зелёный цвет отражённого света).

Растения могут использовать и свет с теми длинами волн, которые слабо поглощаются хлорофиллом. Энергию фотонов при этом улавливают другие фотосинтетические пигменты, которые затем передают энергию хлорофиллу. Этим объясняется разнообразие окраски растений (и других фотосинтезирующих организмов) и её зависимость от спектрального состава падающего света.

Читайте также:  Смартфон с хорошей стабилизацией камеры

Химическая структура [ править | править код ]

Хлорофиллы можно рассматривать как производные протопорфирина — порфирина с двумя карбоксильными заместителями (свободными или этерифицированными). Так, хлорофилл a имеет карбоксиметиловую группу при С10, фитоловый эфир пропионовой кислоты — при С7. Удаление магния, легко достигаемое мягкой кислотной обработкой, дает продукт, известный как феофитин. Гидролиз фитоловой эфирной связи хлорофилла приводит к образованию хлорофиллида (хлорофиллид, лишенный атома металла, известен как феофорбид a).

Все эти соединения интенсивно окрашены и сильно флуоресцируют, исключая те случаи, когда они растворены в органических растворителях в строго безводных условиях. Они имеют характерные спектры поглощения, пригодные для качественного и количественного определения состава пигментов. Для этой же цели часто используются также данные о растворимости этих соединений в соляной кислоте, в частности для определения наличия или отсутствия этерифицированных спиртов. Хлороводородное число определяется как концентрация HCl (%, масс./об.), при которой из равного объёма эфирного раствора пигмента экстрагируется 2 /3 общего количества пигмента. «Фазовый тест» — окрашивание зоны раздела фаз — проводят, подслаивая под эфирный раствор хлорофилла равный объём 30%-го раствора KOH в MeOH. В интерфазе должно образовываться окрашенное кольцо. С помощью тонкослойной хроматографии можно быстро определять хлорофиллы в сырых экстрактах.

Хлорофиллы неустойчивы на свету; они могут окисляться до алломерных хлорофиллов на воздухе в метанольном или этанольном растворе.

Хлорофиллы образуют комплексы с белками in vivo и могут быть выделены в таком виде. В составе комплексов их спектры поглощения значительно отличаются от спектров свободных хлорофиллов в органических растворителях.

Хлорофиллы можно получить в виде кристаллов. Добавление H2O или Ca 2+ к органическому растворителю способствует кристаллизации.

Хлорофилл a Хлорофилл b Хлорофилл c1 Хлорофилл c2 Хлорофилл d Хлорофилл f
Формула C55H72O5N4Mg C55H70O6N4Mg C35H30O5N4Mg C35H28O5N4Mg C54H70O6N4Mg C55H70O6N4Mg
C2 группа -CH3 -CH3 -CH3 -CH3 -CH3 -CHO
C3 группа -CH=CH2 -CH=CH2 -CH=CH2 -CH=CH2 -CHO -CH=CH2
C7 группа -CH3 -CHO -CH3 -CH3 -CH3 -CH3
C8 группа -CH2CH3 -CH2CH3 -CH2CH3 -CH=CH2 -CH2CH3 -CH2CH3
C17 группа -CH2CH2COO-Phytyl -CH2CH2COO-Phytyl -CH=CHCOOH -CH=CHCOOH -CH2CH2COO-Phytyl -CH2CH2COO-Phytyl
C17-C18 связь Одинарная Одинарная Двойная Двойная Одинарная Одинарная
Распространение Везде Большинство наземных растений Некоторые водоросли Некоторые водоросли Цианобактерии Цианобактерии

Общая структура хлорофилла a, b и d

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector