Klorofylldefinition och roll i fotosyntes

Klorofyll är namnet som ges till en grupp gröna pigmentmolekyler som finns i växter, alger och cyanobakterier. De två vanligaste typerna av klorofyll är klorofyll a, som är en blåsvart ester med den kemiska formeln C₅₅H₇₂MgN₄O₅och klorofyll b, som är en mörkgrön ester med formeln C₅₅H₇₀MgN₄O₆. Andra former av klorofyll inkluderar klorofyll c1, c2, d och f. Formerna av klorofyll har olika sidokedjor och kemiska bindningar, men alla kännetecknas av en klorinpigmentring innehållande en magnesiumjon i dess centrum.

Viktiga takeaways: klorofyll

Ordet "klorofyll" kommer från de grekiska orden Chloros, vilket betyder "grönt", och phyllon, vilket betyder "blad". Joseph Bienaimé Caventou och Pierre Joseph Pelletier isolerade först och namngav molekylen 1817.

Klorofyll är en viktig pigmentmolekyl för fotosyntes, de kemiska processanläggningarna använder för att absorbera och använda energi från ljus. Det används också som matfärgning (E140) och som ett deodoriseringsmedel. Som matfärgning används klorofyll för att lägga till en grön färg till pasta, andens absint och andra livsmedel och drycker. Som en vaxartad organisk förening är klorofyll inte lösligt i vatten. Den blandas med en liten mängd olja när den används i mat.

Också känd som: Den alternativa stavningen för klorofyll är klorofyl.

De övergripande balanserad ekvation för fotosyntes är:

6 CO₂ + 6 H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂

var koldioxid och vatten reagera för att producera glukos och syre. Den totala reaktionen indikerar dock inte komplexiteten hos de kemiska reaktionerna eller molekylerna som är involverade.

Växter och andra fotosyntetiska organismer använder klorofyll för att absorbera ljus (vanligtvis solenergi) och omvandla det till kemisk energi. Klorofyll absorberar starkt blått ljus och även lite rött ljus. Den absorberar dåligt grönt (återspeglar det), varför klorofyllrika löv och alger verkar grönt.

I växter omger klorofyll fotosystem i tylakoidmembranet i organeller som kallas kloroplaster, som är koncentrerade i bladens växter. Klorofyll absorberar ljus och använder resonans energiöverföring för att aktivera reaktionscentra i fotosystem I och fotosystem II. Detta händer när energi från en foton (ljus) tar bort en elektron från klorofyll i reaktionscentret P680 i fotosystem II. Elektronen med hög energi går in i en elektrontransportkedja. P700 för fotosystem I fungerar med fotosystem II, även om källan till elektroner i denna klorofyllmolekyl kan variera.

Elektroner som kommer in i elektrontransportkedjan används för att pumpa vätejoner (H⁺) över kloroplastens thylakoidmembran. Den kemiosmotiska potentialen används för att producera energimolekylen ATP och för att minska NADP⁺ till NADPH. NADPH används i sin tur för att minska koldioxid (CO₂) i sockerarter, såsom glukos.

Klorofyll är den mest erkända molekylen som används för att samla ljus för fotosyntes, men det är inte det enda pigmentet som tjänar denna funktion. Klorofyll tillhör en större klass av molekyler som kallas antocyaniner. Vissa antocyaniner fungerar i samband med klorofyll, medan andra absorberar ljus oberoende eller vid en annan punkt i en organisms livscykel. Dessa molekyler kan skydda växter genom att ändra deras färg för att göra dem mindre attraktiva som mat och mindre synliga för skadedjur. Andra antocyaniner absorberar ljus i den gröna delen av spektrumet, vilket sträcker sig ljuset som en växt kan använda.

Växter tillverkar klorofyll av molekylerna glycin och succinyl-CoA. Det finns en mellanmolekyl som kallas protoklorofyllid, som omvandlas till klorofyll. I angiospermer är denna kemiska reaktion ljusberoende. Dessa växter är bleka om de odlas i mörker eftersom de inte kan fullborda reaktionen för att producera klorofyll. Alger och icke-vaskulära växter kräver inte ljus för att syntetisera klorofyll.

Protoklorofyllid bildar giftiga fria radikaler i växter, så klorofyllbiosyntesen regleras tätt. Om järn, magnesium eller järn är bristfälliga, kan växter inte kunna syntetisera tillräckligt med klorofyll, som förefaller bleka eller chlorotic. Kloros kan också orsakas av felaktigt pH (surhet eller alkalitet) eller patogener eller insektsattacker.