Mchanganyiko wa Klorofili na jukumu lake katika mchakato wa usanisinuru

2024 Mwandishi: Angel Austin | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2023-12-17 05:42

Kwa nini nyasi, pamoja na majani kwenye miti na vichaka, ni ya kijani? Yote ni kuhusu klorofili. Unaweza kuchukua kamba yenye nguvu ya maarifa na kufahamiana naye kwa nguvu.

Historia

Hebu tuchukue safari fupi katika siku za hivi majuzi. Joseph Bieneme Cavantou na Pierre Joseph Pelletier ndio wanaopeana mikono. Wanasayansi wamejaribu kutenganisha rangi ya kijani kutoka kwa majani ya mimea mbalimbali. Juhudi zilitawazwa na kufaulu mnamo 1817.

Rangi hiyo iliitwa klorofili. Kutoka kwa kloro za Kigiriki, kijani, na phyllon, jani. Bila kujali yaliyo hapo juu, mwanzoni mwa karne ya 20, Mikhail Tsvet na Richard Wilstetter walifikia hitimisho kwamba ikawa kwamba klorofili ina vipengele kadhaa.

Akikunja mikono yake, Willstetter alianza kufanya kazi. Utakaso na fuwele ulifunua vipengele viwili. Waliitwa alpha na beta (a na b). Kwa kazi yake katika uwanja wa utafiti wa dutu hii mnamo 1915, alitunukiwa kwa dhati Tuzo ya Nobel.

Mnamo 1940, Hans Fischer alipendekeza kwa ulimwengu muundo wa mwisho wa klorofili "a". Mfalme wa awali Robert Burns Woodward na wanasayansi kadhaa kutoka Amerika walipata klorofili isiyo ya asili mnamo 1960. Na hivyo pazia la usiri likafunguliwa - mwonekano wa klorofili.

Kemikalimali

Mchanganyiko wa Chlorophyll, uliobainishwa kutokana na viashirio vya majaribio, inaonekana kama hii: C₅₅H₇₂O_5N4_{Mg. Muundo ni pamoja na asidi ya kikaboni ya dicarboxylic (chlorophyllin), pamoja na pombe za methyl na phytol. Chlorophyllin ni mchanganyiko wa organometallic unaohusiana na porphyrins ya magnesiamu na ina nitrojeni.}

COOH

MgN₄OH₃₀C₃₂

COOH

Chlorophyll imeorodheshwa kama esta kutokana na ukweli kwamba sehemu zilizobaki za pombe ya methyl ni CH₃OH na phytol C₂₀H ₃₉OH ilibadilisha hidrojeni ya vikundi vya kaboksili.

Hapo juu ni fomula ya muundo wa alfa ya klorofili. Ukiitazama kwa makini, unaweza kuona kwamba beta-klorofili ina atomi moja zaidi ya oksijeni, lakini atomi mbili za hidrojeni (kundi la CHO badala ya CH₃). Kwa hivyo uzito wa molekuli ya alpha-chlorofili ni chini kuliko ule wa beta.

Magnesiamu ilitulia katikati ya chembe ya dutu ya kuvutia kwetu. Inachanganya na atomi 4 za nitrojeni za muundo wa pyrrole. Mfumo wa dhamana mbili za msingi na mbadala zinaweza kuzingatiwa katika bondi za pyrrole.

Chromophore malezi, ambayo kwa mafanikio inafaa katika utungaji wa klorofili - hii ni N. Inafanya uwezekano wa kunyonya miale ya mtu binafsi ya wigo wa jua na rangi yake, bila kujali ukweli kwamba wakati wa mchana jua huwaka kama mwali wa moto, na jioni huonekana kama makaa yanayofuka.

Hebu tuendelee kwenye ukubwa. Msingi wa porphyrin ni 10 nm kwa kipenyo, kipande cha phytol kiligeuka kuwa 2 nm kwa muda mrefu. Katika kiini, klorofili ni 0.25 nm, katichembe ndogo za vikundi vya nitrojeni ya pyrrole.

Ningependa kutambua kwamba atomi ya magnesiamu, ambayo ni sehemu ya klorofili, ina kipenyo cha nm 0.24 tu na karibu kabisa inajaza nafasi ya bure kati ya atomi za vikundi vya pyrrole vya nitrojeni, ambayo husaidia kiini cha nitrojeni. molekuli kuwa na nguvu zaidi.

Inaweza kuhitimishwa kuwa klorofili (a na b) ina vijenzi viwili chini ya jina rahisi alpha na beta.

Chlorophyll a

Uzito wa jamaa wa molekuli ni 893.52. Fuwele ndogo za rangi nyeusi na tint ya buluu huundwa katika hali iliyotenganishwa. Kwa joto la nyuzi joto 117-120, huyeyuka na kubadilika kuwa kioevu.

Katika ethanoli klorofomu sawa, katika asetoni na benzeni huyeyuka kwa urahisi. Matokeo huchukua rangi ya bluu-kijani na kuwa na kipengele tofauti - tajiri nyekundu ya fluorescence. Mumunyifu hafifu katika etha ya petroli. Hazichanui kabisa majini.

Chlorophyll alpha formula: C₅₅H₇₂O₅N ₄Mg. Dutu hii katika muundo wake wa kemikali imeainishwa kama klorini. Katika pete, phytol inaunganishwa na asidi ya propionic, ambayo ni mabaki yake.

Baadhi ya viumbe vya mimea, badala ya klorofili a, huunda analogi yake. Hapa, kikundi cha ethyl (-CH₂-CH₃) katika pete ya pyrrole ya II kilibadilishwa na vinyl (-CH=CH _{2). Molekuli kama hiyo ina kundi la kwanza la vinyl katika pete moja, la pili katika pete mbili.}

Chlorophyll b

Fomula ya

Chlorophyll-beta ni kama ifuatavyo: C₅₅H₇₀O₆N ₄Mg. Uzito wa molekuli ya dutuni 903. Katika atomi ya kaboni C₃ katika pete ya pyrrole mbili, kuna pombe kidogo isiyo na hidrojeni -H-C=O, ambayo ina rangi ya njano. Hii ndio tofauti na klorofili a.

Tunathubutu kufahamu kuwa aina kadhaa za klorofili hukaa katika sehemu maalum za kudumu za seli, muhimu kwa uwepo wake zaidi, plastidi-kloroplast.

Chlorophylls c na d

Chlorophyll c. Porfirini ya asili ndiyo inayofanya rangi hii kuwa tofauti.

Katika mwani mwekundu, klorofili d. Baadhi ya shaka kuwepo kwake. Inaaminika kuwa ni bidhaa ya kuzorota tu ya klorofili a. Kwa sasa, tunaweza kusema kwa ujasiri kwamba klorofili yenye herufi d ndiyo rangi kuu ya baadhi ya prokariyoti za usanisinuru.

Sifa za klorofili

Baada ya utafiti wa muda mrefu, ushahidi umeibuka kuwa kuna kutofautiana kwa sifa za klorofili iliyopo kwenye mmea na kutolewa humo. Chlorophyll katika mimea imeunganishwa na protini. Uchunguzi ufuatao unathibitisha hili:

1. Wigo wa ufyonzaji wa klorofili kwenye jani ni tofauti ukilinganisha na ule uliotolewa.
2. Si kweli kupata somo la maelezo kutoka kwa mimea mikavu yenye pombe tupu. Uchimbaji unaendelea kwa usalama na majani yenye unyevu, au maji yanapaswa kuongezwa kwa pombe. Ni yeye anayevunja protini inayohusishwa na klorofili.
3. Nyenzo zinazotolewa kutoka kwa majani ya mmea huharibiwa haraka chini yakeushawishi wa oksijeni, asidi iliyokolea, miale ya mwanga.

Lakini klorofili katika mimea ni sugu kwa yote yaliyo hapo juu.

Chloroplasts

Mimea ya Chlorophyll ina 1% ya dutu kavu. Inaweza kupatikana katika organelles maalum za seli - plastids, ambayo inaonyesha usambazaji wake usio na usawa katika mmea. Plastidi za seli zilizo na rangi ya kijani kibichi na zenye klorofili ndani yake huitwa kloroplast.

Kiasi cha H₂O katika kloroplast ni kati ya 58 hadi 75%, maudhui ya vitu kikavu huwa na protini, lipids, klorofili na carotenoids.

Kazi za Chlorophyll

Wanasayansi wamegundua mfanano wa kushangaza katika mpangilio wa klorofili na molekuli za himoglobini, sehemu kuu ya upumuaji ya damu ya binadamu. Tofauti ni kwamba katika makutano ya pincer katikati, magnesiamu iko katika rangi ya asili ya mmea, na chuma iko katika himoglobini.

Wakati wa usanisinuru, mimea ya sayari hufyonza kaboni dioksidi na kutoa oksijeni. Hapa kuna kazi nyingine kubwa ya klorofili. Kwa upande wa shughuli, inaweza kulinganishwa na himoglobini, lakini kiwango cha athari kwenye mwili wa binadamu ni kikubwa zaidi.

Chlorophyll ni rangi ya mimea ambayo ni nyeti kwa mwanga na kupakwa rangi ya kijani. Kisha huja usanisinuru, ambapo chembechembe zake ndogo hubadilisha nishati ya jua inayofyonzwa na seli za mimea kuwa nishati ya kemikali.

Mtu anaweza kufikia hitimisho lifuatalo kwamba usanisinuru ni mchakatoubadilishaji wa nishati ya jua. Iwapo unaamini taarifa za kisasa, imebainika kuwa usanisi wa vitu vya kikaboni kutoka kwa gesi ya kaboni dioksidi na maji kwa kutumia nishati ya mwanga hutenganishwa katika hatua tatu.

Hatua 1

Awamu hii inakamilishwa katika mchakato wa mtengano wa kemikali wa maji, kwa usaidizi wa klorofili. oksijeni ya molekuli hutolewa.

Hatua 2

Kuna miitikio kadhaa ya redox hapa. Wanachukua usaidizi hai wa cytochromes na flygbolag nyingine za elektroni. Athari hutokea kutokana na nishati ya mwanga inayohamishwa na elektroni kutoka kwa maji hadi NADPH na kutengeneza ATP. Nishati nyepesi huhifadhiwa hapa.

Hatua 3

NADPH na ATP ambazo tayari zimeundwa hutumiwa kubadilisha kaboni dioksidi kuwa kabohaidreti. Nishati ya mwanga iliyofyonzwa inahusika katika athari za hatua ya 1 na ya 2. Miitikio ya mwisho, ya tatu, hutokea bila ushiriki wa mwanga na huitwa giza.

Photosynthesis ndio mchakato pekee wa kibaolojia ambao hutokea kwa kuongeza nishati bila malipo. Moja kwa moja au kwa njia isiyo ya moja kwa moja hutoa biashara ya kemikali inayopatikana kwa wanyama wawili, wenye mabawa, wasio na mabawa, wanne na viumbe vingine vinavyoishi duniani.

Hemoglobini na klorofili

Hemoglobini na molekuli za klorofili zina changamano, lakini kwa wakati mmoja muundo wa atomiki unaofanana. Kawaida katika muundo wao ni profin - pete ya pete ndogo. Tofauti inaonekana katika michakato iliyounganishwa na profin, na katika atomi zilizo ndani: atomi ya chuma (Fe) katika himoglobini, katika klorofili.magnesiamu (Mg).

Chlorofili na himoglobini zinafanana katika muundo, lakini huunda miundo tofauti ya protini. Chlorophyll huundwa karibu na atomi ya magnesiamu, na hemoglobini huundwa karibu na chuma. Ikiwa unachukua molekuli ya klorofili ya kioevu na kukata mkia wa phytol (mnyororo 20 wa kaboni), ubadilisha atomi ya magnesiamu kuwa chuma, kisha rangi ya kijani ya rangi itageuka nyekundu. Matokeo yake ni molekuli ya himoglobini iliyokamilika.

Chlorophyll inafyonzwa kwa urahisi na haraka, kutokana na mfanano kama huo. Vizuri inasaidia kiumbe katika njaa ya oksijeni. Inajaa damu na vipengele muhimu vya kufuatilia, kutoka hapa ni bora kusafirisha vitu muhimu zaidi kwa maisha kwa seli. Kuna kutolewa kwa wakati wa vifaa vya taka, sumu, bidhaa za taka zinazotokana na kimetaboliki ya asili. Huathiri leukocyte zilizolala, na kuziamsha.

Shujaa aliyeelezewa, bila woga au lawama, hulinda, huimarisha utando wa seli, na husaidia kiunganishi kupona. Sifa za klorofili ni pamoja na uponyaji wa haraka wa vidonda, majeraha mbalimbali na mmomonyoko wa udongo. Huboresha utendakazi wa kinga, imeangazia uwezo wa kukomesha matatizo ya kiafya ya molekuli za DNA.

Mwelekeo chanya katika matibabu ya magonjwa ya kuambukiza na mafua. Hii sio orodha nzima ya matendo mema ya dutu inayozingatiwa.