Металл входит в состав хлорофилла

Обновлено: 17.05.2024

Почему трава, а также листья на деревьях и кустах зеленые? Виной всему хлорофилл. Можно взять прочную веревку знаний и завязать с ним крепкое знакомство.

История

Проведем небольшой экскурс в сравнительно недалекое прошлое. Жозеф Бьенеме Каванту и Пьер Жозеф Пеллетье – вот кому нужно пожать руку. Мужи науки постарались отделить зеленый пигмент из листьев разных растений. Старания увенчались успехом в 1817 году.

Пигмент наименовали хлорофилл. От греческого chloros – зеленый, и phyllon - лист. Независимо от вышесказанного, в начале 20 века Михаил Цвет и Рихард Вильштеттер пришли к выводу: оказывается, в хлорофилл входит несколько компонентов.

Засучив рукава, Вильштеттер принялся за работу. Очистка и кристаллизация выявили два компонента. Назвали их просто, альфа и бета (а и b). За труды в поле исследования данного вещества в 1915 году ему торжественно вручили премию Нобеля.

В 1940 Ханс Фишер предложил всему миру окончательную структуру хлорофилла «а». Король синтеза Роберт Бернс Вудворд и несколько ученых из Америки получили в 1960 году ненатуральный хлорофилл. Так и приоткрылась завеса тайны – появление хлорофилла.

Химические свойства

Формула хлорофилла, определенная из опытных показателей, выглядит так: C₅₅H₇₂O₅N₄Mg. В конструкцию входит органическая дикарбоновая кислота (хлорофиллин), а также спирты метиловый и фитол. Хлорофиллин – это металлорганическое соединение, имеющее прямое отношение к магнийпорфиринам и содержащее азот.

Хлорофилл значится сложным эфиром из-за того, что оставшиеся части метилового спирта CH₃OH и фитола C₂₀H₃₉OH заместили водород карбоксильных группировок.

Выше размещена структурная формула хлорофилла альфа. Разглядев ее внимательно, можно увидеть, что у бета-хлорофилла на один атом кислорода больше, но на два атома водорода меньше (группа CHO вместо CH₃). Отсюда молекулярная масса альфа-хлорофилла ниже, чем у бета.

В середине частицы интересующего нас вещества обосновался магний. Он соединяется с 4 атомами азота пиррольных формирований. Систему элементарных и сменяющихся двойных связей можно наблюдать в пиррольных связках.

Хромофорное формирование, удачно вписываемое в состав хлорофилла - это и есть N. Оно делает возможным впитывание отдельных лучей солнечного спектра и его цвет, независимо от того, что днем солнце горит, как пламя, а вечером похоже на тлеющие угли.

Перейдем к размерам. Порфириновое ядро в диаметре 10 нм, фитольный фрагмент оказался длинной в 2 нм. В ядре хлорофилл составляет 0,25 нм, меж микрочастицами пиррольных группок азота.

Хотелось бы отметить, что атом магния, который входит в состав хлорофилла, в диаметре всего 0,24 нм и практически полностью заполняет свободное место между атомами пиррольных группировок азота, что помогает ядру молекулы быть более крепким.

Можно прийти к выводу: из двух составляющих под нехитрым названием альфа и бета и состоит хлорофилл (a и b).

Хлорофилл a

Относительная масса молекулы - 893,52. Создают в отделенном пребывании микрокристаллы черного цвета с голубым отливом. При температуре 117-120 градусов Цельсия они расплавляются и перевоплощаются в жидкость.

В этаноле такие же хлороформы, в ацетоне, а еще бензолах растворяются охотно. Результаты принимают сине-зеленую окраску и имеют отличительную особенность - насыщенная красная флуоресценция. Плохо растворяются в петролейном эфире. В воде не распускаются вовсе.

Формула хлорофилла альфа: C₅₅H₇₂O₅N₄Mg. Вещество по своей химической конструкции относят к хлоринам. В кольце к пропионовой кислоте, а именно к ее остатку, прикреплен фитол.

Кое-какие растительные организмы, вместо хлорофилла a, образуют его аналог. Здесь этильную группу (-CH₂-CH₃) во II пиррольном кольце сменила винильная (-CH=CH₂). Такая молекула заключает в себе первую винильную группу в кольце один, вторую в кольце два.

Хлорофилл b

Формула хлорофилла-бета имеет следующий вид: C₅₅H₇₀O₆N₄Mg. Молекулярный вес вещества составляет 903. У атома углерода C₃ в пиррольном кольце два, обнаруживается немного спирта, лишенного водорода –H-C=O, который обладает желтым цветом. Это и есть отличие от хлорофилла a.

Смеем заметить, что в специальных постоянных частях клетки, жизненно важных для ее дальнейшего существования пластидах-хлоропластах, пребывают несколько типов хлорофиллов.

Хлорофиллы c и d

У криптомонад, динофлагеллятов, а также у бациллариофициевых и бурых водорослей найден хлорофилл с. Классический порфирин – вот чем отличается этот пигмент.

У водорослей красной окраски хлорофилл d. Некоторые сомневаются в его существовании. Полагается, что он является только продуктом вырождения хлорофилла a. На данный момент можно уверенно сказать, что хлорофилл с литерой d – это основной краситель кое-каких фотосинтезирующих прокариотов.

Свойства хлорофилла

После продолжительных исследований возникло доказательство, что в особенностях хлорофилла, пребывающего в растении и добытого из него, замечена несхожесть. Хлорофилл в растениях соединен с белком. Об этом свидетельствуют следующие наблюдения:

Спектр впитывания хлорофилла в листе другой, если сравнить его с извлеченным.
Чистым спиртом из высохших растений предмет описания достать нереально. Протекает экстракция благополучно при хорошо увлажненных листьях, либо следует долить в спирт воду. Именно она разбивает связанный с хлорофиллом белок.
Материал, вытянутый из листьев растений, быстро разрушается под влиянием кислорода, концентрированной кислоты, световых лучей.

Зато хлорофилл в растениях устойчив ко всему вышеперечисленному.

Хлоропласты

В растениях хлорофилла содержится 1% от сухого вещества. Найти можно в особых органеллах клетки – пластидах, что показывает неравномерное распределение его в растении. Пластиды клеток, окрашенные в зеленый цвет и имеющие в себе хлорофилл, имеют название хлоропласты.

Количество H₂O в хлоропластах колеблется от 58 до 75%, содержимое сухого вещества состоит из белков, липидов, хлорофилла и каротиноидов.

Функции хлорофилла

Удивительное сходство обнаружили ученые в устройстве молекул хлорофилла и гемоглобина – главного дыхательного компонента человеческой крови. Отличие состоит в том, что в клешневидном соединении посередине в пигменте растительного происхождения размещен магний, а в гемоглобине - железо.

В ходе фотосинтеза растительность планеты поглощает углекислый газ, выделяет кислород. Вот еще одна замечательная функция хлорофилла. По деятельности его можно сравнить с гемоглобином, но объем воздействия на человеческий организм несколько больше.

Хлорофилл – это растительный пигмент, чувствительный к свету и покрытый зеленым цветом. Далее идет фотосинтез, при котором его микрочастицы преобразовывают энергию солнца, поглощаемую клетками растений, в химическую энергию.

Можно прийти к следующим умозаключениям, что фотосинтез – это процесс преобразования энергии солнца. Если доверять современным сведениям, замечено, что протекание синтеза органических веществ из газа углекислого и воды с использованием световой энергии разложено на три этапа.

Этап №1

Данная фаза вершится в процессе фотохимического распада воды, при содействии хлорофилла. Отмечается выделение молекулярного кислорода.

Этап №2

Здесь наблюдается несколько окислительно-восстановительных реакций. В них берут активное содействие цитохромы и иные переносчики электронов. Реакция происходит за счет световой энергии, переносимой электронами от воды на NADPH и образующей ATP. Тут запасается световая энергия.

Этап №3

Уже образовавшиеся NADPH и ATP пускаются в ход для преобразования углекислого газа в углевод. Поглощенная энергия света участвует в реакциях 1 и 2 этапов. Реакции последнего, третьего, происходят без участия света и называются темновыми.

Фотосинтез – это единственный биологический процесс, проходящий с возрастанием свободной энергии. Прямо или косвенно обеспечивает доступной химической предприимчивостью обитающих на земле двуногих, крылатых, бескрылых, четвероногих и прочие организмы.

Гемоглобин и хлорофилл

Молекулы гемоглобина и хлорофилла имеют сложную, но в то же время схожую атомарную структуру. Общим в их строении является профин – кольцо из маленьких колечек. Различие замечено в отросточках, присоединённых к профину, и в атомах, расположенных внутри: атом железа (Fe) у гемоглобина, у хлорофилла магний (Mg).

Хлорофилл и гемоглобин по строению похожи, но формируют разные белковые структуры. Вокруг атома магния сформирован хлорофилл, вокруг железа - гемоглобин. Если взять молекулу жидкого хлорофилла и отсоединить фитольный хвост (20 углеродную цепь), поменять атом магния на железо, то зеленый цвет пигмента станет красным. В итоге - готовая молекула гемоглобина.

Усваивается хлорофилл легко и быстро, благодаря именно такому сходству. Хорошо поддерживает организм при кислородном голодании. Насыщает кровь нужными микроэлементами, отсюда она лучше транспортирует важнейшие для жизни вещества к клеткам. Происходит своевременный выброс отработанных материалов, токсинов, отходов, возникающих в результате естественного обмена веществ. Имеет воздействие на спящие лейкоциты, пробуждая их.

Описываемый герой без страха и упрека защищает, укрепляет мембраны клетки, помогает восстановиться соединительной ткани. К заслугам хлорофилла можно отнести быстрое заживление язв, разных ран и эрозий. Улучшает иммунную работу, выделена способность купировать патологические нарушения молекул ДНК.

Положительная тенденция при лечении инфекционных и простудных заболеваний. Это не весь список добрых дел рассмотренного вещества.

Хлорофилл: его свойства и биосинтез

Белки – высокомолекулярные азотосодержащие органические вещества, молекулы которых построены из остатков аминокислот. Белки составляют до половины и более сухой массы живой клетки.

Состав белков по химическим элементам: C, O, H, N, иногда S. В белках встречаются также элементы Fe, Cu, Zn и др. Но не химические элементы являются «буквами алфавита», из которых складывается всё многообразие «слов» – молекул белков. Такими структурными элементами белков природа выбрала простые соединения -- -аминокислоты.

Все белки состоят в основном из 20 -аминокислот.

По составу белки делятся на простые и сложные. Простые состоят только из аминокислотных остатков. Сложные белки отличаются от простых наличием простетической группы. Сложный белок, утративший простетическую группу, называют анобелком. Сложные белки подразделяют на классы в зависимости от состава и структуры простетической группы

название сложных белков простетическая группа

металлопротеины атомы металлов

фосфопротеины фосфатные группы

гликопротеины алигосахариды, простые сахара

нуклеопротены ДНК или РНК

Белки относятся к высокомолекулярным соединения, в состав которых входят сотни и даже тысячи аминокислотных остатков, объединённых в макромолекулярную структуру. Молекулярная масса белков колеблется от 6000 до 1000000 дальтон и выше в зависимости от количества отдельных полипептидных цепей в составе единой молекулярной структуры белка. Такие полипептидные цепи получили название субъединиц. Их молекулярная масса варьируется в широких пределах: от 6000 до 100000 и более дальтон.

Хлорофилл относится к классу белков. Хлорофилл представляет собой «одно из интереснейших веществ на земной поверхности» (Ч. Дарвин), так как благодаря ему возможен синтез органических веществ из неорганических C и .

Важнейшую роль в процессе фотосинтеза играет зелёный пигмент – хлорофилл. Французские учёные Пелетье и Кавенту (1818) выделили из листьев зелёное вещество и назвали его хлорофиллом (от греч. «хлорос» – зелёный и «филлон» – лист). В настоящее время известно около 10 хлорофиллов. Они отличаются по химическому строению, окраске, распространению среди живых организмов. У всех высших растений содержатся хлорофиллы а и b. Хлорофилл с содержится в диатомовых водорослях, хлорофилл d – в красных водорослях. Кроме того, известны четыре бактериохлорофилла, содержащиеся в клетках фотосинтезирующих бактерий. В клетках зелёных бактерий содержатся бактериохлорофиллы с и d. В клетках пурпурных бактерий – бактериохлорофиилы а и b. Основными пигментами, без которых фотосинтез не идёт, являются хлорофилл а для зелёных растений и бактериохлорофилл для бактерий.

В первые точное представление и пигментах зелёного листа было получено благодаря работам крупнейшего русского ботаника М. С. Цвета. Он выделил пигменты листа в чистом виде и разработал новый хроматографический метод разделения веществ. Метод этот в дальнейшем получил широкое применение, как в биохимии, так и в чисто химических исследованиях.

Хлорофиллы а и b различаются по цвету. Хлорофилл а имеет сине-зелённый оттенок, а хлорофилл b – жёлто-зелёный. Содержание хлорофилла а в листе примерно в три раза больше по сравнению с хлорофиллом b.

Условия образования хлорофилла.

Образование хлорофилла осуществляется в 2 фазы: первая фаза – темновая, во время которой образуется предшественник хлорофилла – протохлорофилл, а вторая – световая, при которой из протохлорофилла на свету образуется хлорофилл. Для образования хлорофилла необходимо наличие железа. При недостатке железа получаются растения, характеризующиеся бледными полосами и слабой зелёной окраской листьев. Образование хлорофилла зависит от температуры. Оптимальная температура для накопления хлорофилла 26-30 С. Как и следовало ожидать, от температуры зависит лишь образование протохлорофилла (темновая фаза). При наличии уже образовавшихся протохлорофиллов процесс зеленения (световая фаза) идёт с одинаковой скоростью независимо от температуры. На скорость образования хлорофилла оказывает влияние содержания воды. Сильное обезвоживание проростков приводит к полному прекращению образования хлорофилла. Особенно чувствительно к обезвоживанию образование протохлорофилла.

Ещё В. И. Палладин обратил внимание на необходимость углеводов для протекания процесса зеленения. Именно с этим связано то, что зеленение проростков на свету зависит от их возраста. После 7-9-дневного возраста способность к образованию хлорофилла у таких проростков резко падает. При опрыскивании сахарозой проростки снова начинают интенсивно зеленеть.

Важнейшее значение для образования хлорофилла имеют условия минерального питания. Прежде всего, необходимо достаточное количества железа. При недостатке железа даже листья взрослых растений теряют окраску. Это явление названо хлорозом. Железо – необходимый катализатор образования хлорофилла. Оно необходимо на этапе синтеза δ-аминолевулиновой кислоты из глицерина и сукцинил-КоА, а также синтеза протопорфирина. Большое значение для обеспечения синтеза хлорофилла имеет нормальное снабжение растений азотом и магнием, так как оба эти элемента входят в состав хлорофилла. При недостатке меди хлорофилл легко разрушается. Это, по-видимому, связано с тем, что медь способствует образованию устойчивых комплексов между хлорофиллом и соответствующими белками.

Исследования процесса накопления хлорофилла у растений в течение вегетационного периода показало, что максимальное содержание хлорофилла приурочено к началу цветения. Есть даже мнение, что повышение образования хлорофилла может быть использовано как индикатор, указывающий на готовность растений к цветению. Синтез хлорофилла зависит от деятельности корневой системы. Так, при прививках содержание хлорофилла в листьях привоя зависит от свойств корневой системы подвоя. Возможно, что влияние корневой системы связано с тем, что там образуются гормоны (цитокинины). У двудомных растений большим содержанием хлорофилла характеризуются листья женских особей.

Химические свойства хлорофилла.

По химическому составу хлорофилл представляет сложный эфир дикарбоновой кислоты хлорофинилла. Хлорофинилл представляет собой азотосодержащее металлоорганическое соединение, относящееся к магний-порфиринам. В центре молекуле хлорофилла расположен атом магния, который соединён с четырьмя азотами пиррольных группировок. В пиррольных группировках хлорофилла имеется система чередующихся двойных и простых связей. Это и есть хромофорная группа хлорофилла, обуславливающая его окраску.

Наличие магния обнаруживается легко. Стоит только подействовать на спиртовую вытяжку хлорофилла слабым раствором соляной или какой-нибудь другой кислоты, чтобы определить магний. При этом произойдёт изменение окраски – вытяжка приобретает жёлто-бурый оттенок. Хлорофилл без магния получил название феофитина:

В молекуле феофитина сравнительно легко ввести обратно какой-нибудь металл и восстановить металлоорганическую связь. Для этого к раствору феофитина прибавляют уксуснокислую медь или уксуснокислый цинк и нагревают. Цинк или медь входят в молекулу хлорофилла, и вытяжка становится опять зелёного цвета.

Химическая формула была установлена в 1913 году немецкими биохимиками Р. Вильштеттером и А. Штоллем. Им удалось её установить, последовательно отщепляя от молекулы хлорофилла отдельные её части действием кислот и щелочей, а в дальнейшем и нагреванием под давлением. До этих работ в физиологии растений считалось, что хлорофилл содержит железо, а не магний. Они же окончательно доказали и наличие двух хлорофиллов – а и b.

Эти же работы сделали образование кристаллического хлорофилла. Вильштеттер и Штолль показали, что имеющийся в зелёных листьях фермент хлорофиллаза отщепляет спирт фитол и на его место становится остаток этилового или метилового спирта. Такие соединения получили название хлорофиллидов. Если фитол замещается остатком этилового спирта, то полученное соединение называется этилхлорофиллидом.

Оптические свойства хлорофилла.

Хлорофилл поглощает солнечную энергию и направляет её на химические реакции, которые не могут протекать без энергии, получаемой извне. Раствор хлорофилла в проходящем свете имеет зелёный цвет, но при увеличении толщины слоя или концентрации хлорофилла он приобретает красный цвет.

Хлорофилл поглощает свет не сплошь, а избирательно. При пропускании из семи видимых цветов, которые постепенно переходят друг в друга. При пропускании белого света через призму и раствор хлорофилла на полученном спектре наиболее интенсивное поглощение будет в красных и сине-фиолетовых лучах. Зелёные лучи поглощаются мало, поэтому в тонком слое хлорофилл имеет в проходящем свете зелёный цвет. Однако с увеличением концентрации хлорофилла полосы поглощения расширяются (значительная часть зелёных лучей также поглощается) и без поглощения проходит только часть крайних красных. Спектры поглощения хлорофилла а и b очень близки.

В отражённом свете хлорофилл, кажется вишнёво-красным, так как он излучает поглощённый свет с изменением длины его волны. Это свойство хлорофилла называется флюоресценцией.

Биосинтез хлорофилла

Исходными для синтеза хлорофилла субстратами являются очень простые органические соединения – ацетат и глицин. Процесс синтеза хлорофилла принято подразделять на три этапа.

Первый этап состоит из следующих реакций:

1. Образование ацетилкофермента А, в котором принимает участие ацетат, кофермент А и АТФ. Реакция катализируется ацилкофермент А-синтетазой.

2. Образование сукцинилкофермента А из двух молекул ацетилкофермента А. Считается не менее вероятным другой путь: вовлечение ацетата в цикл Кребса и образование в нём сукцината и затем сукцинилкофермента А. Некоторые исследователи считают исходным субстратом биосинтеза хлорофилла именно сукцинилкофермент А, не рассматривая реакции его образования (как не специфичные, осуществляющиеся в связи и с другими метаболическими цепочками).

3. Образование -амино--кетоадипиновой кислоты из сукцинилкофермента А и глицина, катализируемого так же, как и следующая реакция, ферментом синтетазой -аминолевулиновой кислоты:

4. Из -амино--кетоадипиновой кислоты путём декарбоксилирования образуется -аминолевулиновая кислота:

5. Синтез из двух молекул -аминолевулиновой кислоты пирроленинового кольца и затем изомеризация его в пиррольное кольцо с образованием порфобилиногена. Реакция катализируется ферментом дегидразой -аминолевулиновой кислоты.

Второй этап включает реакции синтеза из четырёх пиррольных колец одной молекулы протопорфирина.

6. Из четырех молекул порфобилиногема под влиянием фермента порфобилиноге-дезаминазы синтезируется цепочка тетрапиррана.

7. Наименее изучен механизм реакции замыкания открытой цепи тетрапиррана в уропорфириноген III.

8. В результате декарбоксилирования всех четырёх остатков ацетата из уропорфириногена III образуется копропорфириноген III, фермент – уропорфириногендекарбоксилаза.

9. Происходит декарбоксилирование и дегидрирование двух из четырёх пропионатных остатков, что приводит к появлению винильных радикалов в кольцах и образованию протопорфириногена IX, фермент – копропорфириногендекарбоксилаза.

10.
В результате дегидрирования протопорфириногена IX появляется протопорфирин IX.

Третий этап характеризуется образованием и превращением магнийпорфиринов.

11. Протопорфирин, взаимодействуя с магнием, превращается в магнийпротопорфирин.

12.
Далее следует ферментативная этерификация метилом пропионатного остатка и образование монометилового эфира магний протопорфирина.

13.
Последний превращается в протохлорофиллид в серии реакций, включающих преобразование метильного производного пропионата.

14.
Превращение протохлорофиллида в хлорофиллид, заключающееся в гидрировании одной из двух двойных связей кольца, осуществляется, как правило, при участии света (в ходе фотохимической реакции).

Лишь у некоторых низших и голосеменных растений эта реакция может протекать ферментативно в темноте. В хлорофиллид превращается не свободная форма протохлорофиллида, а связанная с белком в единый комплекс – так называемый протохлорофиллидголохром.

15. Последняя реакция – ферментативная этерификация хлорофиллида фитолом, в результате чего образуется хлорофилл а.

Поскольку синтез хлорофилла – многоэтапный, в нём участвуют различные ферменты, составляющие, по-видимому, полиферментный комплекс. Интересно заметить, что образование многих из этих белков-ферментов ускоряется на свету. Содержание хлорофилла в листе колеблется незначительно. Это связано с тем, что идёт непрерывный процесс разрушения старых молекул и образование новых молекул хлорофилла. Причём эти два процесса уравновешивают друг друга. При этом предполагается, что вновь образовавшиеся молекулы хлорофилла не смешиваются со старыми и имеют несколько иные свойства.

Различные виды хлорофилла.

Различные виды хлорофилла отличаются, как правило, природой заместителей при -атомах углерода в пиррольных кольцах порфиринов. Все связи -углеродных атомов заняты в формировании порфиринового кольца и поэтому не могут определять специфику отдельных видов хлорофилла. Хлорофиллы бактерий называют бактериохлорофиллами. Их известно четыре. Большинство пурпурных бактерий содержит бактериохлорофилл а, который и обуславливает их способность к фотосинтезу:

Этот пигмент представляет собой порфирин, у которого -углеродные атомы имеют следующих заместителей в положениях: 1 – метил, 2 – ацетил, 3 – метил, 4 – этил, 5 – метил, 6-й атом углерода участвует в образовании насыщенного циклопентанового кольца, 7 – сложный эфир пропионовой кислоты и высокомолекулярного ненасыщенного спирта фитола, 8 – метил. Кольца В и D имеют лишь по одной двойной связи. В циклопентановом кольце в положении 9 – кетогруппа, а в 10 – карбоксиметильный радикал . Фитол может рассматриваться как производное изопрена или дитерпена с одной двойной связью.

Бактериохлорофиллы с и d зелёных бактерий отличаются от бактериохлорофилла а рядом особенностей. Они не имеют циклопентановного кольца. Карбоксиметильный радикал при атоме 10 отсутствует, а атомы 9 и 10 входят в состав пропила. Вместо фитольного остатка содержат фарнезильный -- .

При втором углеродном атоме порфирин имеется вместо ацетильного оксиэтильный радикал . У некоторых зелёных бактерий имеется несколько процентов (до 10) бактериохлорофилла а.

Все другие фотосинтезирующие организмы содержат в качестве основного зелёного пигмента хлорофилл а.

От бактериохлорофилла а он отличается тем, что в положении 2 имеет винильный радикал , а кольцо В имеет ещё одну двойную связь (за счёт того, что содержит на 2 атома водорода меньше).

Кроме хлорофилла а, все высшие растения и большинство водорослей (за исключением сине-зелёных и красных) содержат хлорофилл. Он отличается от хлорофилла а тем, что при углеродном атоме 3 вместо метильной имеется формильная группа СНО.

У бурых и хризофитовых водорослей, а также динофлагеллят обнаружен хлорофилл с, не имеющий остатка фитола.

Красные водоросли имеют хлорофилл, который отличается от хлорофилла а тем, что вместо винильной группы при углеродном атоме 2 имеется формильный радикал.

Распознавание различных видов хлорофилла осуществляется с помощью спектральных характеристик. Обычно изучают спектр поглощения растворов пигментов, реже – спектр люминесценции.

Формула хлорофилла и его роль в процессе фотосинтеза

Что такое хлорофилл: строение и функции

Из нашей статьи вы узнаете, что такое хлорофилл. Именно это вещество определяет зеленый цвет растений и является необходимым условием для синтеза углеводов, а следовательно, их питания. Но хлорофилл играет важное значение и в жизни животных. Какое? Давайте разберемся вместе.

Что такое хлорофилл

В переводе с греческого языка этот биологический термин означает "зеленый лист". Хлорофилл - зеленый пигмент или красящее вещество. Именно он определяет цвет листьев, молодых побегов, незрелых плодов и других частей растения. Главная функция хлорофилла - осуществление процесса фотосинтеза. Суть этого процесса заключается в синтезе глюкозы и неорганических веществ. А происходит он в пластидах, содержащих молекулы хлорофилла.

История открытия

О том, что такое хлорофилл, впервые стало известно в конце 19-го века. Его удалось выделить из листьев двум французским химикам - фармацевтам Жозефу Кованту и Пьеру Пеллетье. В начале 20-го века было установлено, что это вещество состоит из двух компонентов. Этот факт опытным путем независимо друг от друга доказали в 1900 году русский ботаник Михаил Цвет и немецкий биохимик Рихард Вильштеттер. Эти частицы были названы а и б частицами. За это открытие Вильштеттер был удостоен Нобелевской премии.

Эту награду получил также Ханс Фишер, который установил структурную формулу хлорофилла. Искусственно синтезировать это вещество удалось Роберту Вудворду в 1960 году.

Нахождение в природе

Х лорофилл содержат все организмы, которые являются автотрофами. Прежде всего это растения всех систематических групп. Так, все водоросли питаются автотрофно. Поэтому они могут обитать только на глубине, на которую проникает солнечный свет. А содержат ли хлорофилл водоросли, таллом которые окрашен в красный, бурый или золотистый цвет? Безусловно. Просто, кроме зеленого пигмента в их клетках содержатся еще и красящие вещества других цветов. Они и определяют окраску водоросли, но функцию фотосинтеза выполняет именно хлорофилл.

Кроме растений, зеленый пигмент содержат фотоавтотрофные бактерии и простейшие животные. К примеру, эвглена зеленая. Этот одноклеточный организм содержит один большой хлоропласт. При отсутствии необходимых для фотосинтеза условий эвглена переходит к гетеротрофному способу питания.

Механизм синтеза

Образование хлорофилла в клетках - очень сложный процесс. Он состоит из 15 последовательных реакций, протекающих в 3 этапа. Проходят они сначала в темноте, а потом на свету.

Сначала из исходных веществ, которыми служат ацетат и глицин, образуется протохлорофиллид. Это происходит в темновую фазу. Далее на свету это вещество присоединяет водород, в результате чего образуется хлорофиллид. Следующий этап снова идет в темноте. Путем соединения с фитолом синтезируется хлорофилл. Особенностью данного вещества является его неустойчивость к свету.

Что такое хлорофилл с точки зрения химии? Это производное вещества порпорфирина, имеющего два карбонильных заместителя. При слабой кислотной обработке из молекулы хлорофилла удаляется магний, и он превращается в какфеофитин. Это пигмент темно-голубого цвета с воскоподобной структурой.

Что такое фотосинтез

Растения не даром называют посредниками между солнцем и землей. Только они способны к преобразованию энергии с выделением жизненно важного вещества - кислорода. Такой процесс и называется фотосинтезом. В его ходе из углекислого газа и воды на свету происходит образование моносахарида глюкозы и кислорода.

Применение

Хлорофилл - это не только природный компонент растений. К примеру, его используют в качестве натурального пищевого красителя. Это вещество имеет регистрационный номер Е140. Его часто можно увидеть на упаковках с кондитерскими изделиями. Недостатком этого вещества является нерастворимость в воде, что ограничивает область его применения.

Что такое хлорофилл с номером Е141? Это производное данного вещества, которое также используется в качестве пищевого красителя. Его также называют хлофиллин медный комплекс или тринатриевая соль. Его преимуществами являются устойчивость к кислой среде, хорошая растворимость в воде и спиртовых растворах. Даже при продолжительном хранении хлофиллин сохраняет изумрудно-зеленый цвет. Ограничивающим фактором его использования является высокое содержание меди и тяжелых металлов.

Поскольку хлорофилл содержит магний, это вещество полезно и для организма человека. Его можно употреблять как в жидкой фармацевтической форме, так и в виде зеленых листовых овощей. Богаты хлорофиллом шпинат, капуста брокколи, люцерна, ростки пшеницы и ячменя, крапива и петрушка.

Систематическое употребление жидкого хлорофилла способствует повышению количества эритроцитов. Дело в том, что это вещество имеет сходную структуру с гемоглобином. Их единственное отличие - металл. Гемоглобин содержит железо, а хлорофилл - магний. Поэтому они способствуют улучшению транспортировки кислорода к тканям и органам.

Итак, хлорофилл - это зеленый пигмент или красящее вещество. Он содержится в зеленых частях растений, клетках некоторых бактерий и одноклеточных животных. Функция хлорофилла заключается в обеспечении фотосинтеза - процесса синтеза органических веществ из минеральных за счет энергии света.

Читайте также: