Хлорофилът е името, дадено на група молекули от зелен пигмент, открити в растения, водорасли и цианобактерии. Двата най-разпространени вида хлорофил са хлорофил а, който е синьо-черен естер с химичната формула С55Н72MGN4О5и хлорофил Ь, който е тъмнозелен естер с формула С55Н70MGN4О6. Други форми на хлорофил включват хлорофил с1, с2, d и f. Формите на хлорофила имат различни странични вериги и химически връзки, но всички се характеризират с пигментен пръстен хлор, съдържащ в центъра му магнезиев йон.
Ключови заведения: Хлорофил
- Хлорофилът е зелена пигментна молекула, която събира слънчева енергия за фотосинтеза. Това всъщност е семейство свързани молекули, а не само една.
- Хлорофилът се среща в растения, водорасли, цианобактерии, протестисти и няколко животни.
- Въпреки че хлорофилът е най-разпространеният фотосинтетичен пигмент, има няколко други, включително антоцианините.
Думата "хлорофил" идва от гръцките думи chloros, което означава "зелено", и phyllon, което означава "листо". Джозеф Биенайме Кавенту и Пиер Джоузеф Пелетиер първи изолираха и кръстиха молекулата през 1817г.
Хлорофилът е основна пигментна молекула за фотосинтеза, химическите процеси се използват за абсорбиране и използване на енергия от светлина. Използва се също като хранителен оцветител (E140) и като дезодориращо средство. Като хранителен оцветител, хлорофилът се използва за добавяне на зелен цвят към макароните, спиртния абсент и други храни и напитки. Като восъчно органично съединение хлорофилът не е разтворим във вода. Смесва се с малко количество масло, когато се използва в храната.
Също известен като: Алтернативният правопис за хлорофил е хлорофил.
Роля на хлорофила във фотосинтезата
Най- общо балансирано уравнение за фотосинтеза е:
6 CO2 + 6 H2O → C6Н12О6 + 6 О2
където въглероден двуокис и вода реагират да произвеждат гликоза и кислород. Въпреки това, общата реакция не показва сложността на химичните реакции или молекулите, които участват.
Растенията и други фотосинтетични организми използват хлорофил, за да абсорбират светлина (обикновено слънчева енергия) и да я преобразуват в химическа енергия. Хлорофилът силно поглъща синя светлина, а също и малко червена светлина. Лошо абсорбира зелено (отразява го), поради което богати на хлорофил листа и водорасли изглеждат зелени.
В растенията хлорофилът обгражда фотосистемите в тилакоидната мембрана на органели, наречени хлоропласти, които са концентрирани в листата на растенията. Хлорофилът поглъща светлината и използва резонансен пренос на енергия за зареждане на реакционни центрове във фотосистема I и фотосистема II. Това се случва, когато енергията от фотон (светлина) премахва електрон от хлорофил в реакционен център Р680 на фотосистема II. Високоенергийният електрон навлиза в електронна транспортна верига. P700 на фотосистемата I работи с фотосистема II, въпреки че източникът на електрони в тази молекула на хлорофила може да варира.
Електрони, които влизат в електронната транспортна верига, се използват за изпомпване на водородни йони (H+) през тилакоидната мембрана на хлоропласта. Химиосмотичният потенциал се използва за производство на енергийна молекула ATP и за намаляване на NADP+ до NADPH. NADPH от своя страна се използва за намаляване на въглеродния диоксид (CO2) в захари, като глюкоза.
Други пигменти и фотосинтеза
Хлорофилът е най-широко признатата молекула, използвана за събиране на светлина за фотосинтеза, но това не е единственият пигмент, който обслужва тази функция. Хлорофилът принадлежи към по-голям клас молекули, наречени антоцианини. Някои антоциани функционират заедно с хлорофила, докато други абсорбират светлината независимо или в различна точка от жизнения цикъл на организма. Тези молекули могат да защитят растенията, като променят оцветяването им, за да ги направят по-малко привлекателни като храна и по-малко видими за вредители. Други антоцианини абсорбират светлина в зелената част на спектъра, разширявайки обхвата на светлината, която растението може да използва.
Хлорофилна биосинтеза
Растенията правят хлорофил от молекулите глицин и сукцинил-КоА. Има междинна молекула, наречена протохлорофилид, която се превръща в хлорофил. При покритосеменните растения тази химична реакция е зависима от светлина. Тези растения са бледи, ако се отглеждат в тъмнина, защото не могат да завършат реакцията за получаване на хлорофил. Водораслите и несъдовите растения не се нуждаят от светлина, за да синтезират хлорофила.
Протохлорофилидът образува токсични свободни радикали в растенията, така че биосинтезата на хлорофила е строго регулирана. Ако желязото, магнезият или желязото имат недостиг, растенията може да не са в състояние да синтезират достатъчно хлорофил, като изглеждат бледи или хлоротичен. Хлорозата може да бъде причинена и от неправилно pH (киселинност или алкалност) или от атака на патогени или насекоми.