Хлорофилл а -Chlorophyll a

Хлорофилл а
Строение хлорофилла а
Имена
Название ИЮПАК
Хлорофилл а
Систематическое название ИЮПАК
Магний [метил (3 S , 4 S , 21 R ) -14-этил-4,8,13,18-тетраметил-20-оксо-3- (3-оксо-3 - {[(2 E , 7 R , 11 R ) -3,7,11,15-тетраметил-2-гексадецен-1-ил] окси} пропил) -9-винил-21-форбинкарбоксилатато (2 -) - κ 2 N , N ']
Другие имена
α-Хлорофилл
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
ChemSpider
ECHA InfoCard 100,006,852 Отредактируйте это в Викиданных
Номер ЕС
Номер RTECS
UNII
  • InChI = 1S / C55H73N4O5.Mg / c1-13-39-35 (8) 42-28-44-37 (10) 41 (24-25-48 (60) 64-27-26-34 (7) 23- 17-22-33 (6) 21-16-20-32 (5) 19-15-18-31 (3) 4) 52 (58-44) 50-51 (55 (62) 63-12) 54 ( 61) 49-38 (11) 45 (59-53 (49) 50) 30-47-40 (14-2) 36 (9) 43 (57-47) 29-46 (39) 56-42; / ч13 , 26,28-33,37,41,51H, 1,14-25,27H2,2-12H3, (H-, 56,57,58,59,61); / q-1; + 2 / p- 1 / b34-26 +; / t32-, 33-, 37 +, 41 +, 51 -; / m1./s1 проверитьY
    Ключ: ATNHDLDRLWWWCB-AENOIHSZSA-M проверитьY
  • InChI = 1S / C55H73N4O5.Mg / c1-13-39-35 (8) 42-28-44-37 (10) 41 (24-25-48 (60) 64-27-26-34 (7) 23- 17-22-33 (6) 21-16-20-32 (5) 19-15-18-31 (3) 4) 52 (58-44) 50-51 (55 (62) 63-12) 54 ( 61) 49-38 (11) 45 (59-53 (49) 50) 30-47-40 (14-2) 36 (9) 43 (57-47) 29-46 (39) 56-42; / ч13 , 26,28-33,37,41,51H, 1,14-25,27H2,2-12H3, (H-, 56,57,58,59,61); / q-1; + 2 / p- 1 / b34-26 +; / t32?, 33?, 37-, 41-, 51 +; / m0./s1
    Ключ: ATNHDLDRLWWWCB-WJQLOWBJSA-M
  • CCC1 = C (C2 = NC1 = CC3 = C (C4 = C ([N-] 3) C (= C5 [C @ H] ([C @@ H] (C (= N5) C = C6C (= C [ C @ H] (C4 = O) C (= O) OC) C) C. [Mg + 2]
  • COC (= O) C9C (= O) c6c (C) c3n7c6c9c2C (CCC (= O) COCC = C (C) CCCC (C) CCCC (C) CCCC (C) C) C (C) c1cc5n8c (cc4n ([ Mg] 78n12) c (c = 3) c (CC) c4c) c (C = C) c5C
Характеристики
C 55 H 72 мг N 4 O 5
Молярная масса 893,509  г · моль -1
Появление Зеленый
Запах Без запаха
Плотность 1,079 г / см 3
Температура плавления ~ 152,3 ° C (306,1 ° F, 425,4 K)
разлагается
Нерастворимый
Растворимость Хорошо растворим в этаноле , эфире.
Растворим в лигроине , ацетоне , бензоле , хлороформе.
Абсорбция См. Текст
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N проверить  ( что есть   ?) проверитьY☒N
Ссылки на инфобоксы

Хлорофилл а - это особая форма хлорофилла, используемая в кислородном фотосинтезе . Он поглощает большую часть энергии от длин волн фиолетово-синего и оранжево-красного света и плохо поглощает зеленую и почти зеленую части спектра. Хлорофилл не отражает свет, но ткани, содержащие хлорофилл, кажутся зелеными, потому что зеленый свет, диффузно отраженный такими структурами, как клеточные стенки, обогащается отраженным светом. Этот фотосинтетический пигмент необходим для фотосинтеза у эукариот , цианобактерий и прохлорофитов из-за его роли в качестве первичного донора электронов в цепи переноса электронов . Хлорофилл а также передает резонансную энергию в антенном комплексе , заканчиваясь реакционным центром, где расположены специфические хлорофиллы P680 и P700 .

Распределение хлорофилла а

Хлорофилл а необходим большинству фотосинтезирующих организмов для выделения химической энергии, но это не единственный пигмент, который можно использовать для фотосинтеза. Все кислородные фотосинтезирующие организмы используют хлорофилл а , но различаются дополнительными пигментами, такими как хлорофилл b . Хлорофилл а также можно найти в очень небольших количествах в зеленых серных бактериях , анаэробных фотоавтотрофах . Эти организмы используют бактериохлорофилл и некоторое количество хлорофилла а, но не производят кислород. Аноксигенный фотосинтез - это термин, применяемый к этому процессу, в отличие от кислородного фотосинтеза, когда кислород вырабатывается во время световых реакций фотосинтеза .

Молекулярная структура

Молекулярная структура хлорофилла а состоит из кольца хлорина , четыре атома азота которого окружают центральный атом магния , и имеет несколько других присоединенных боковых цепей и углеводородный хвост .

Хлорофилл-а-3D-шары.png
Хлорофилл-а-3D-spacefill.png
Структура молекулы хлорофилла А с длинным углеводородным хвостом

Хлориновое кольцо

Хлорин , центральная кольцевая структура хлорофилла а

Хлорофилл а содержит ион магния, заключенный в большую кольцевую структуру, известную как хлорин . Хлориновое кольцо представляет собой гетероциклическое соединение, производное пиррола . Четыре атома азота хлорина окружают и связывают атом магния. Магниевый центр однозначно определяет структуру как молекулу хлорофилла. Порфириновое кольцо бактериохлорофилла насыщено, и в нем отсутствует чередование двойных и одинарных связей, что приводит к изменению поглощения света.

Боковые цепи

CH 3 в зеленой рамке - это метильная группа в положении C-7 хлорофилла а.

Боковые цепи присоединены к хлориновому кольцу различных молекул хлорофилла. Различные боковые цепи характеризуют каждый тип молекулы хлорофилла и изменяют спектр поглощения света. Например, единственное различие между хлорофиллом а и хлорофиллом b состоит в том, что хлорофилл b имеет альдегид вместо метильной группы в положении C-7.

Углеводородный хвост

Хлорофилл имеет длинный гидрофобный хвост, который закрепляет молекулу с другими гидрофобными белками в тилакоидных мембранах в хлоропластах . После отделения от порфиринового кольца этот длинный углеводородный хвост становится предшественником двух биомаркеров , пристана и фитана , которые важны для изучения геохимии и определения источников нефти.

Биосинтез

Хлорофилл путь биосинтеза использует различные ферменты . В большинстве растений хлорофилл происходит из глутамата и синтезируется по разветвленному пути, который является общим с гемом и сирохемом . На начальных этапах глутаминовая кислота превращается в 5-аминолевулиновую кислоту (ALA); две молекулы ALA затем восстанавливаются до порфобилиногена (PBG), а четыре молекулы PBG соединяются, образуя протопорфирин IX.

Хлорофиллсинтаза - это фермент, который завершает биосинтез хлорофилла а , катализируя реакцию EC 2.5.1.62

хлорофиллид а + фитилдифосфат хлорофилл а + дифосфат

Это образует сложный эфир группы карбоновой кислоты в хлорофиллиде а с фитолом дитерпенового спирта с 20 атомами углерода .

Реакции фотосинтеза

Поглощение света

Световой спектр

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

Хлорофилл а поглощает свет в диапазоне длин волн фиолетового , синего и красного цветов , в основном отражая зеленый цвет . Эта отражательная способность придает хлорофиллу зеленый вид. Дополнительные фотосинтетические пигменты расширяют спектр поглощаемого света, увеличивая диапазон длин волн, которые можно использовать в фотосинтезе. Добавление хлорофилла b к хлорофиллу a расширяет спектр поглощения . В условиях низкой освещенности растения производят большее отношение хлорофилла b к молекулам хлорофилла a , увеличивая выход фотосинтеза.

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, излучаемая на хлоропласт, поражает пигменты тилакоидной мембраны и возбуждает их электроны. Поскольку молекулы хлорофилла а улавливают только волны определенной длины, организмы могут использовать дополнительные пигменты для захвата более широкого диапазона световой энергии, показанного желтыми кружками. Затем он передает захваченный свет от одного пигмента к другому в качестве резонансной энергии, передавая энергию от одного пигмента к другому, пока не достигнет особых молекул хлорофилла а в реакционном центре. Эти специальные хлорофилл а молекулы расположены в обоих фотосистемы II и фотосистемы I . Они известны как P680 для Photosystem II и P700 для Photosystem I. P680 и P700 являются первичными донорами электронов в цепи переноса электронов. Эти две системы различаются по своим окислительно-восстановительным потенциалам для одноэлектронного окисления. E m для P700 составляет приблизительно 500 мВ, в то время как E m для P680 составляет приблизительно 1100–1200 мВ.

Пожертвование первичных электронов

Хлорофилл а очень важен в энергетической фазе фотосинтеза. Два электрона необходимо передать акцептору электронов, чтобы процесс фотосинтеза продолжился. В реакционных центрах обеих фотосистем есть пара молекул хлорофилла а , которые передают электроны в транспортную цепь через окислительно-восстановительные реакции.

Смотрите также

использованная литература

внешние ссылки