Металл входящий в состав хлорофилла

Обновлено: 04.10.2024

ХЛОРОФИЛЛЫ (греческий chloros зеленый + phyllon лист) — пигменты растений, а также некоторых микроорганизмов, с помощью которых улавливается энергия солнечного света и осуществляется процесс фотосинтеза. Участвуя в фотосинтезе (см.), хлорофиллы играют огромную биол. роль.

Существует четыре вида хлорофиллов: a, b, c и d. Высшие растения содержат хлорофиллы a и b, бурые и диатомовые водоросли — хлорофиллы а и с, красные водоросли — хлорофилл d. Кроме того, некоторые фотосинтезирующие бактерии содержат аналоги хлорофиллов — бактериохлорофиллы. В основе молекул хлорофиллов лежит магниевый комплекс порфиринового цикла (см. Порфирины). К одному из пиррольных колец присоединен остаток многоатомного спирта фитола, благодаря чему хлорофиллы получили возможность встраиваться в липидный слой мембраны хлоропластов.

Выделение хлорофиллов в чистом виде и разделение их на два компонента (хлорофиллы а и b) впервые было осуществлено русским ботаником М. С. Цветом с помощью разработанного им метода хроматографии (см.). Им же было доказано, что в листьях растений хлорофиллы сопровождает ряд желтых спутников — каротиноидов (см.). Структурная формула хлорофиллов установлена Фишером (Н. Fischer) в 1940 году М. В. Ненцкий и его ученики доказали хим. родство гемоглобина (см.) и хлорофиллов растений. В изучении физиологической роли хлорофиллов большое значение имели исследования К. А. Тимирязева. Полный синтез хлорофиллов произвели независимо друг от друга Штрелль (М. Strell) и Вудворд (R. В. Woodword) в 1960 году.

Хлорофиллы являются главной составной частью пигментного аппарата высших растений, мхов, водорослей, фотосинтезирующих бактерий. Содержание их в растениях зависит от вида растения, обеспеченности минеральным питанием и других условий. Количество хлорофиллов в растениях колеблется от 1,7 до 5% в пересчете на сухой вес. Концентрация их на поверхности листа определяет интенсивность поглощения растением света, если уровень хлорофиллов не превышает 2 мг/дм 2 . При содержании хлорофиллов от 3 мг/дм 2 и выше коэффициент поглощения света приближается к 97 —100% и не зависит от количества пигмента.

В клетках зеленого листа хлорофиллы находятся в особых органеллах — пластидах, которые называются также хлорофилловыми зернами, или хлоропластами. Каждый хлоропласт растения Mnium medium имеет объем 4,1 X 10 -11 см 3 и содержит 1,3*10 9 молекул хлорофилла, ограничен двойной липопротеидной мембраной и заполнен белковой стромой. Чередующиеся пластинки белка и окрашенных пигментно-липидных слоев образуют включения в строме (граны). Расстояния между молекулами пигмента в тонком моно- или бимолекулярном слоях невелики; каждая из пары молекул может быть связана с ферментами типа цитохрома (см. Цитохромы), способного отдавать электрон хлорофиллу, а другая — с акцептором электрона типа ферредоксина.

Процесс фотосинтеза начинается с поглощения кванта света пигментной системой растения. Участие промежуточных систем в цепи переноса электрона показано на схеме:

где X — хлорофилл, ЦИТ — цитохромы, ФД — ферредоксин, ФЛ — флавиновые системы, hv — квант света.

Важное значение в функционирующей фотосинтетической единице имеет процесс миграции энергии между различными формами хлорофилла. Активно функционирующая фотосинтетическая единица содержит 200—400 молекул хлорофилла, которые работают как единая светоулавливающая система, поглощающая один квант света. За один цикл работы на каждые 3000 молекул хлорофилла высвобождается одна молекула кислорода. Установлено, что спектрально различные формы хлорофилла образуют лестницу энергетических уровней, по которой поглощенная энергия «стекает» к реакционным центрам. Спектральные исследования позволили расчленить формы хлорофилла на три основные группы (коротковолновые, длинноволновые и промежуточные) в соответствии с их ролью в поглощении и переносе энергии.

У фотосинтетических бактерий также обнаружены субклеточные частицы, содержащие бактериохлорофилл. Это уплощенные диски диаметром 100 нм, носящие название хроматофоры.

Структуры пигментобелковых комплексов в организации фотосинтетических мембран различных организмов, включая бактерии, водоросли и высшие растения, сходны. Полипептиды хлорофиллобелкового комплекса синтезируются внутри хлоропластов; они состоят из главного полипептида с мол. весом (массой) 73 000 и трех минорных с молекулярным весом (массой) 47 000, 30 000 и 15 000 единиц.

Синтез и обновление пигмента в растущей зеленой ткани протекают с высокой скоростью. С возрастом ткани процесс биосинтеза хлорофилла замедляется. На первых этапах биосинтеза хлорофилла путем конденсации двух молекул δ-аминолевулиновой кислоты формируется порфо-билиноген — производное пиррола, которое в результате ряда превращений дает соединение, содержащее порфириновое ядро — протопорфирин. Из протопорфирина образуется непосредственный предшественник хлорофилла — протохлорофиллид, содержащий атом магния. Затем после присоединения многоатомного спирта фитола образуется хлорофилл.

Этапы от порфобилиногена до протопорфирина и от протопорфирина до хлорофилла а осуществляются по одной из двух схем:

Первая реакция преобладает в листьях этиолированных (то есть выросших в темноте) растений, вторая — в зеленых. Терминальные стадии биосинтеза пигментного аппарата ускоряются при участии единого полиферментного хлорофилл-синтетазного комплекса. В связи с этим естественна зависимость биосинтеза хлорофилла от скорости белкового синтеза и торможения его ингибиторами синтеза белка. Синтез пигментов замедляется также при снижении температуры и полностью прекращается при температуре ниже —2°, тогда как фотосинтез продолжается и при отрицательных температурах, вплоть до —24°. Процесс нарушается при недостаточности железа и избытке марганца.

Образование хлорофилла b происходит последовательно через хлорофилл а путем окисления. Реакция превращения идет на свету; промежуточной стадией является образование фермент-белкового комплекса.

Есть указания на зависимость скорости реакции от работы электронно-транспортной цепи и соотвественно скорости генерации НАДФН и НАДН как доноров водорода. Остаются неясными стадии синтеза на участке включения магния, превращения Mg-порфиринов, а также этерификации фитолом остатка нропионовой кислоты IV пиррольного кольца.

Способность зеленых растений образовывать в процессе фотосинтеза сложные органические вещества из двуокиси углерода и воды определяется присутствием в них хлорофиллов. При этом содержание пигментов хлорофилла а и хлорофилла Ъ не зависит от географических особенностей местности. Содержание хлорофилла а в большей степени подвержеко влиянию физиологических и экологических условий, чем содержание хлорофилла Ъ.

Описаны изменения хлорофиллов в онтогенезе растений. Их содержание возрастает в фазу кущения, в фазу цветения и завязывания плодов. По уровню хлорофилла можно определить готовность растений к цветению. После завершения ростовых процессов накопление хлорофилла прекращается, и обновление молекул пигмента происходит внутри хлоропласта, не будучи связано с образованием новых хлоропластов.

Принцип фотосенсибилизирующего действия хлорофиллов при фотосинтезе был обоснован К. А. Тимирязевым и включает возбуждение пигмента светом с переходом пигмента в синглетное или триплетное состояние и последующими обратимыми фотохимическими изменениями. Хлорофилл на разных этапах может служить фотохимическим донором или акцептором электронов.

Поскольку тетрапиррольным структурам, содержащим комплексно связанный атом железа, принадлежит важная роль в тканевом дыхании млекопитающих (см. Гемоглобин), хлорофилл и его металлопроизводные (т. е. соединения, в структуру которых вместо магния введены медь, железо, цинк, кадмий или серебро) используют в медицине в качестве антигипоксических средств. Металлопроизводные хлорофилла получили название «феофитинаты». Их антигипоксический эффект связывают с тетрапиррольной структурой и присутствием атома металла. Водорастворимые препараты хлорофилла обладают антибактериальной и противовирусной активностью, особенно Ag-феофитинат. Гемопоэтические, общетонизирующие свойства присущи хлорофиллину натрия, который используют также в качестве биостимулятора.

Библиогр.: Годнев Т. Н. Хлорофилл, Его строение и образование в растении, Минск, 1963, библиогр.; Красновский А. А. Уровни светового регулирования фотосинтеза, в кн.: Теоретические основы фотосинтетической продуктивности, под ред. А. А. Ничипорови-ча, с. 23, М., 1972; Мецлер Д. Э. Биохимия, Химические реакции в живой клетке, пер. с англ., т. 1—2, М., 1980; Проблемы биосинтеза хлорофиллов, под ред. А. А. Шлыка, Минск, 1971; Шлык А. А. Метаболизм хлорофилла в зеленом растении, Минск, 1965, библиогр.; Е igenberg К. Ё., С г о a s-m u n W. R. a. Chan S. I. Chlorophyll a in bilayer membranes, Biochim. biophys. Acta, v. 679, p. 353, 1982; Metabolic pathways, ed. by D. M. Greenberg, v. 2, N. Y.— L., 1967; Olson J. M. Chlorophyll organization in green photosynthetic bacteria, Biochim. biophys. Acta, v. 594, p. 33, 1980.

Формула хлорофилла и его роль в процессе фотосинтеза

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.

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.

ХЛОРОФИЛЛЫ

ХЛОРОФИЛЛЫ (от греч. chloros - зеленый и phyllon -лист), прир. макрогетероциклич. пигменты, участвующие в процессе фотосинтеза; относятся к металлопорфиринам (см. Порфирины).
Зеленая окраска растений обусловлена присутствием хлорофиллов, локализованных во внутриклеточных органеллах (хлоропластах или хроматофорах) в виде пептидных комплексов.
Формально хлорофиллы представляют собой производные порфина, молекулы к-рых содержат циклопентаноновое кольцо, конденсированное с порфириновым макроциклом, центральный атом Mg и разл. заместители; одно или два пиррольных цикла в молекулах частично гидрированы, см., напр., ф-лу I. В пиррольном кольце D молекул хлорофиллов к остатку пропионовой к-ты обычно присоединены остатки высокомол. изопреноидных спиртов, к-рые придают хлорофиллам способность встраиваться в липидные слои мембран хлоропластов. Для хлорофиллов, как и для порфиринов, используется номенклатура ИЮПАК или Фишера.

Хлорофилл b: R 1 = СН = СН₂, R 2 = СНО, R 3 = C₂H₅, R 4 = CH₂CH₂C(O)Y

Из бурых и диатомовых водорослей выделены хлорофиллы а и с, из красных морских водорослей - хлорофиллы а и d.
Х лорофиллы группы с (c₁, с₂ и c₃, ф-ла II) в отличие от др. хлорофиллов содержат негидрированный порфириновый макроцикл и остаток неэтерифицированной акриловой к-ты. Находясь в морских водорослях в виде белковых комплексов, хлорофиллы этой группы выполняют в фотосинтезе роль светособирающих антенн.
В большинстве фотосинтезирующих бактерий обнаружены бактериохлорофиллы (БХ), отличающиеся от хлорофилла а типом макроцикла и замещающими группами в цикле. Они имеют несколько модификаций: так, из пурпурных бактерий выделены БХ а и b, из зеленых бактерий - БХ а, с, d и е, из серных бактерий - БХ с, d и е; обнаружены также фотосинтезирующие бактерии, содержащие БХ g.

Хлорофилл c₁: R l = CH₃, R 2 = C₂H₅ Хлорофилл с₂: R 1 = CH₃, R 2 = CH = CH₂ Хлорофилл с₃: R 1 = СООСН₃, R 2 =CH=CH₂
В основе БХ a, b и g (т. наз. собственно БХ; ф-ла III) лежит тетрагидропорфириновый макроцикл, содержащий в качестве эфирных групп (Y) остатки фитола, геранилгераниола (СН₃)₂С = СН(СН₂)₂С(СН₃) = СН(СН₂)₂С(СН₃) = СН(СН₂)₂С(СН₃) = СНСН₂ОН и 2,10-фитадиенола (СНO₂СН(СН₂)₃С(СН₃) = СН(СН₂)₂СН(СН₃)(СН₂)₃С(СН₃) = СНСН₂ОН - для БХ а и b; БХ g содержит остатки фарнезола
(СН₃)₂С = СН(СН₂)₂С(СН₃) = СН(СН₂)₂С(СН₃) = СНСН₂ОН и геранилгераниола. При выделении из ацетона или метанола (особенно в присут. оснований) БХ а и b эпимеризуются по атому С-13 2 с образованием эпимеров БХ а' и b'.

Бактериохлорофилл a: R 1 = СОСН₃, R 2 = СН₃, R 3 = С₂Н₅, R 4 = CH₂CH₂C(0)Y, R 5 = Н

Бактериохлорофилл b: R 1 = СОСН₃, R 2 = СН₃, R 3 + R 5 = (=СНСН₃), R 4 = CH₂CH₂C(O)Y

Бактериохлорофилл g: R 1 = СН = СН₂, R 2 = CH₃, R 3 + R 5 = (= CHCH₃), R 4 = CH₂CH₂C(O)Y

Для БХ с, d и е (ф-ла IV), первоначально называемых хлоробиум-хлорофиллами, характерно наличие дигидропорфиринового макроцикла, a -гидроксиэтильной группы в положении 3 и разл. алкильных (от С₁ до С₅) заместителей в положении 8; эфирные группы (Y) - остатки 2,6-фитадиенола (СН₃)₂СН(СН₂)₃СН(СН₃)(СН₂)₃С(СН₃) = СН(СН₂)₂С(СН₃) = СНСН₂ОН и 2,16,20-фитатриенола (CH₃)₂C = СН(СН₂)₂С(CH₃) = СН(СН₂)₂СН(СH₃)(СН₂)₃ -С(СН₃) = СНСН₂ОН.
Х лорофиллы- высокоплавкие интенсивно окрашенные кристаллы от зеленого до темно-красного и черного цветов; т. пл. хлорофилла а 117-121 °С, хлорофилла b - 124-125 °С; т. разл. многих хлорофиллов более 300 °С. Хлорофиллы хорошо раств. гл. обр. в полярных орг. р-рителях (ДМСО, ДМФА, ацетон, спирты, диэтиловый эфир), плохо -в петролейном эфире, не раств. в воде. В УФ спектрах для многих хлорофиллов характерно наличие

НЕКОТОРЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ХЛОРОФИЛЛОВ И БАКТЕРИОХЛОРОФИЛЛОВ

Электронный спектр, x 10 -3 или отношение интенсивностей к основному пику)

Биология. 11 класс

§ 1. Содержание химических элементов в организме. Макро- и микроэлементы

Живые организмы имеют особый химический состав, отличающий их от объектов неживой природы. Это проявляется, прежде всего, в различиях строения и количественного соотношения химических веществ. Однако вещества, входящие в состав организмов, образованы атомами тех же химических элементов, из которых состоят объекты неживой природы. В живых организмах массовая доля одних элементов достигает 10 % и более, других содержится меньше, а некоторые присутствуют в исключительно малых количествах.

Макроэлементы . Химические элементы, содержание которых в живых организмах составляет более 0,01 %, называются макроэлементами. В живой природе наиболее распространены четыре макроэлемента: кислород (О), углерод (С), водород (Н) и азот (N). Их суммарная массовая доля превышает 98 %. Эти элементы являются основой строения органических соединений. Помимо этого, водород и кислород входят в состав воды.

Молекулы многих органических веществ также содержат атомы серы (S) и фосфора (Р). Кроме того, к макроэлементам относятся натрий (Na), калий (K), магний (Mg), кальций (Ca) и хлор (Cl).

У человека ключевую роль в осуществлении таких процессов как свертывание крови, сокращение мышц, проведение нервных импульсов и многих других, играет кальций. Совместно с фосфором этот макроэлемент обеспечивает нормальное развитие и функционирование костей и зубов. В организме взрослого человека содержится приблизительно 1,7 кг кальция, причем около 99 % — в костной ткани.

*Содержание кальция в организме регулируется рядом гормонов, причем ведущую роль играют гормоны паращитовидных и щитовидной желез.* Потребность в кальции зависит от возраста человека. Так, для взрослых людей и детей в возрасте от 4 до 8 лет она составляет 800 — 1000 мг в сутки, а для подростков — 1300 мг (подумайте почему). Довольно много кальция содержится в молочных продуктах, зерновых, бобовых, орехах, капусте. Усвоению этого важного элемента способствуют витамин D (вспомните его основные источники), молочный сахар — лактоза, а также ненасыщенные жирные кислоты, которыми богаты растительные масла, рыба, авокадо и др.

Более подробная информация о содержании макроэлементов в живых организмах и их биологической роли приведена в таблице 1.1.

Таблица 1.1. Макроэлементы

Элемент

Содержание, % 1

Биологическая роль

Является основой строения всех органических веществ

Является важнейшим компонентом костной ткани и эмали зубов, обеспечивает сокращение мышц, участвует в свертывании крови. У растений входит в состав клеточной стенки

Участвует в генерации нервных импульсов, регулирует ритм сердечной деятельности. Также участвует в процессе фотосинтеза

Участвует в генерации нервных импульсов, поддерживает нормальный ритм сердечной деятельности, влияет на синтез гормонов. Играет важную роль в водно-солевом обмене живых организмов

Читайте также: