สูตรคลอโรฟิลล์กับบทบาทในกระบวนการสังเคราะห์แสง

2024 ผู้เขียน: Angel Austin | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-17 05:43

ทำไมหญ้าถึงเป็นใบบนต้นไม้และพุ่มไม้เขียว? มันเป็นเรื่องของคลอโรฟิลล์ คุณสามารถใช้ความรู้ที่แน่นแฟ้นและทำความรู้จักกับเขาให้แน่นแฟ้น

ประวัติศาสตร์

ย้อนเวลากลับไปในอดีตกัน Joseph Bieneme Cavantou และ Pierre Joseph Pelletier เป็นคู่หูที่ดี นักวิทยาศาสตร์ได้พยายามแยกเม็ดสีเขียวออกจากใบของพืชต่างๆ ความพยายามประสบความสำเร็จในปี พ.ศ. 2360

เม็ดสีมีชื่อว่าคลอโรฟิลล์ จากภาษากรีก คลอรอส สีเขียว และไฟลอน ใบไม้ ในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 มิคาอิล ทสเวตและริชาร์ด วิลสเตตเตอร์ได้ข้อสรุปว่าคลอโรฟิลล์ประกอบด้วยองค์ประกอบหลายอย่างโดยไม่คำนึงถึงข้างต้น โดยไม่คำนึงว่าจะเป็นเช่นไร

ยกแขนเสื้อขึ้น วิลสเตตเตอร์เริ่มทำงาน การทำให้บริสุทธิ์และการตกผลึกเผยให้เห็นสององค์ประกอบ พวกเขาถูกเรียกง่ายๆว่าอัลฟ่าและเบต้า (a และ b) สำหรับงานของเขาในด้านการวิจัยสารนี้ในปี 1915 เขาได้รับรางวัลโนเบลอย่างเคร่งขรึม

ในปี 1940 Hans Fischer เสนอโครงสร้างสุดท้ายของคลอโรฟิลล์ "a" ให้กับโลก ราชาแห่งการสังเคราะห์ Robert Burns Woodward และนักวิทยาศาสตร์หลายคนจากอเมริกาได้รับคลอโรฟิลล์ผิดธรรมชาติในปี 1960 ม่านแห่งความลับจึงถูกเปิดออก - การปรากฏตัวของคลอโรฟิลล์

เคมีคุณสมบัติ

สูตรคลอโรฟิลล์ พิจารณาจากตัวบ่งชี้การทดลอง มีลักษณะดังนี้: C₅₅H₇₂O_5N4_{มก. การออกแบบประกอบด้วยกรดไดคาร์บอกซิลิกอินทรีย์ (คลอโรฟิลลิน) เช่นเดียวกับเมทิลและไฟทอลแอลกอฮอล์ คลอโรฟิลลินเป็นสารประกอบออร์แกโนเมทัลลิกที่เกี่ยวข้องกับแมกนีเซียมพอร์ไฟรินและมีไนโตรเจน}

COOH

MgN₄OH₃₀C₃₂

COOH

คลอโรฟิลล์อยู่ในรายการเอสเทอร์เนื่องจากส่วนที่เหลือของเมทิลแอลกอฮอล์คือ CH₃OH และไฟทอล C₂₀H ₃₉OH แทนที่ไฮโดรเจนของหมู่คาร์บอกซิล

ด้านบนเป็นสูตรโครงสร้างของคลอโรฟิลล์อัลฟา เมื่อมองอย่างระมัดระวัง คุณจะเห็นว่าเบต้า-คลอโรฟิลล์มีอะตอมออกซิเจนมากกว่า 1 อะตอม แต่มีไฮโดรเจนอะตอมน้อยกว่า 2 อะตอม (กลุ่ม CHO แทนที่จะเป็น CH₃) ดังนั้นน้ำหนักโมเลกุลของอัลฟา-คลอโรฟิลล์จึงต่ำกว่าเบต้า

แมกนีเซียมตกตะกอนอยู่ตรงกลางอนุภาคของสารที่เราสนใจ รวมกับไนโตรเจน 4 อะตอมของการก่อตัวของไพร์โรล ระบบของพันธะคู่เบื้องต้นและแบบสลับกันสามารถสังเกตได้ในพันธะไพร์โรล

การก่อตัวโครโมฟอร์ซึ่งเข้ากับองค์ประกอบของคลอโรฟิลล์ได้สำเร็จ - นี่คือเอ็น ทำให้สามารถดูดซับรังสีเอกซ์ของสเปกตรัมแสงอาทิตย์และสีของแสงได้ ไม่ว่าดวงอาทิตย์จะแผดเผาเหมือนดวงอาทิตย์ในตอนกลางวัน เปลวไฟและในตอนเย็นดูเหมือนถ่านที่คุกรุ่น

มาต่อกันที่ไซส์กัน แกนพอร์ไฟรินมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 10 นาโนเมตร ส่วนไฟทอลกลายเป็นความยาว 2 นาโนเมตร ในนิวเคลียส คลอโรฟิลล์คือ 0.25 นาโนเมตร ระหว่างอนุภาคขนาดเล็กของหมู่ไพร์โรลไนโตรเจน

ฉันอยากจะสังเกตว่าอะตอมของแมกนีเซียมซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของคลอโรฟิลล์นั้นมีเส้นผ่านศูนย์กลางเพียง 0.24 นาโนเมตร และเกือบจะเติมเต็มช่องว่างระหว่างอะตอมของกลุ่มไพร์โรลของไนโตรเจน ซึ่งช่วยให้แกนกลางของ โมเลกุลให้แข็งแรงขึ้น

สรุปได้ว่าคลอโรฟิลล์ (a และ b) ประกอบด้วยสององค์ประกอบภายใต้ชื่อง่าย ๆ อัลฟาและเบตา

คลอโรฟิลล์เอ

มวลสัมพัทธ์ของโมเลกุลคือ 893.52 ไมโครคริสตัลสีดำที่มีโทนสีน้ำเงินถูกสร้างขึ้นในการพักที่แยกจากกัน ที่อุณหภูมิ 117-120 องศาเซลเซียส จะหลอมละลายกลายเป็นของเหลว

ในเอทานอล คลอโรฟอร์มเดียวกัน ในอะซิโตน และเบนซีนจะละลายได้ง่าย ผลที่ได้คือสีเขียวอมฟ้าและมีลักษณะเด่น - เรืองแสงสีแดงที่เข้มข้น ละลายได้ไม่ดีในปิโตรเลียมอีเทอร์ พวกมันไม่บานในน้ำเลย

สูตรคลอโรฟิลล์อัลฟา: C₅₅H₇₂O₅N ₄มก. สารในโครงสร้างทางเคมีจัดเป็นคลอรีน ในวงแหวน ไฟทอลติดอยู่กับกรดโพรพิโอนิก กล่าวคือ กับสารตกค้าง

สิ่งมีชีวิตในพืชบางชนิด แทนที่จะเป็นคลอโรฟิลล์ เอ จะเกิดรูปแบบคล้ายคลึงกัน ที่นี่ กลุ่มเอทิล (-CH₂-CH₃) ในวงแหวนไพร์โรล II ถูกแทนที่ด้วยไวนิลหนึ่ง (-CH=CH _{2). โมเลกุลดังกล่าวประกอบด้วยกลุ่มไวนิลกลุ่มแรกในวงแหวนที่หนึ่ง และกลุ่มที่สองในวงแหวนที่สอง}

คลอโรฟิลล์บี

คลอโรฟิลล์-เบต้าสูตรดังต่อไปนี้: C₅₅H₇₀O₆N ₄มก. น้ำหนักโมเลกุลของสารคือ 903 ที่อะตอมของคาร์บอน C₃ ในวงแหวนไพร์โรลที่สอง มีแอลกอฮอล์เล็กน้อยที่ปราศจากไฮโดรเจน –H-C=O ซึ่งมีสีเหลือง นี่คือความแตกต่างจากคลอโรฟิลล์เอ

เรากล้าที่จะสังเกตว่าคลอโรฟิลล์หลายชนิดอาศัยอยู่ในส่วนถาวรพิเศษของเซลล์ ซึ่งมีความสำคัญต่อการดำรงอยู่ต่อไป พลาสติด-คลอโรพลาสต์

คลอโรฟิลล์ ซี แอนด์ ดี

คลอโรฟิลล์ ค. พอร์ไฟรินสุดคลาสสิกคือสิ่งที่ทำให้เม็ดสีนี้แตกต่างออกไป

ในสาหร่ายสีแดง คลอโรฟิลล์ ง. บางคนสงสัยว่ามีอยู่จริง เชื่อกันว่าเป็นเพียงผลิตภัณฑ์จากการเสื่อมสภาพของคลอโรฟิลล์เอ ในตอนนี้ เราสามารถพูดได้อย่างมั่นใจว่าคลอโรฟิลล์ที่มีตัวอักษร d เป็นสีย้อมหลักของโปรคาริโอตสังเคราะห์แสงบางชนิด

คุณสมบัติของคลอโรฟิลล์

หลังจากการวิจัยอย่างยาวนาน หลักฐานปรากฏว่ามีความแตกต่างในลักษณะของคลอโรฟิลล์ที่มีอยู่ในพืชและสกัดออกมา คลอโรฟิลล์ในพืชเชื่อมต่อกับโปรตีน ข้อสังเกตต่อไปนี้เป็นพยานถึงสิ่งนี้:

1. สเปกตรัมการดูดกลืนของคลอโรฟิลล์ในใบจะแตกต่างไปจากที่สกัด
2. การได้หัวข้อคำอธิบายจากพืชแห้งด้วยแอลกอฮอล์บริสุทธิ์นั้นไม่สมจริง การสกัดทำได้อย่างปลอดภัยด้วยใบที่ชุบน้ำหมาด ๆ หรือควรเติมน้ำในแอลกอฮอล์ เธอเป็นผู้ทำลายโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับคลอโรฟิลล์
3. วัสดุที่ดึงออกจากใบพืชถูกทำลายอย่างรวดเร็วภายใต้อิทธิพลของออกซิเจน กรดเข้มข้น รังสีแสง

แต่คลอโรฟิลล์ในพืชสามารถต้านทานสิ่งที่กล่าวมาทั้งหมดได้

คลอโรพลาสต์

คลอโรฟิลล์มีสสารแห้ง 1% สามารถพบได้ในออร์แกเนลล์เซลล์พิเศษ - พลาสติด ซึ่งแสดงให้เห็นการกระจายที่ไม่สม่ำเสมอในพืช พลาสมิดของเซลล์ที่มีสีเขียวและมีคลอโรฟิลล์อยู่ในนั้นเรียกว่าคลอโรพลาสต์

ปริมาณของ H₂O ในคลอโรพลาสต์มีตั้งแต่ 58 ถึง 75% ปริมาณวัตถุแห้งประกอบด้วยโปรตีน ลิปิด คลอโรฟิลล์ และแคโรทีนอยด์

การทำงานของคลอโรฟิลล์

นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบความคล้ายคลึงกันที่น่าทึ่งในการจัดเรียงของโมเลกุลคลอโรฟิลล์และเฮโมโกลบิน ซึ่งเป็นองค์ประกอบระบบทางเดินหายใจหลักของเลือดมนุษย์ ความแตกต่างคือตรงจุดเชื่อมต่อตรงกลาง แมกนีเซียมอยู่ในเม็ดสีที่มาจากพืช และธาตุเหล็กอยู่ในเฮโมโกลบิน

ในระหว่างการสังเคราะห์แสง พืชพรรณของดาวเคราะห์ดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์และปล่อยออกซิเจน นี่เป็นอีกหนึ่งหน้าที่ที่ยอดเยี่ยมของคลอโรฟิลล์ ในแง่ของกิจกรรม เปรียบได้กับเฮโมโกลบิน แต่ปริมาณของผลกระทบต่อร่างกายมนุษย์ค่อนข้างมาก

คลอโรฟิลล์เป็นเม็ดสีพืชที่ไวต่อแสงและเคลือบด้วยสีเขียว ถัดมาเป็นการสังเคราะห์ด้วยแสงซึ่งอนุภาคขนาดเล็กของมันจะเปลี่ยนพลังงานของดวงอาทิตย์ที่เซลล์พืชดูดซึมไปเป็นพลังงานเคมี

สรุปได้ว่ากระบวนการสังเคราะห์แสงคือกระบวนการการแปลงพลังงานแสงอาทิตย์ หากคุณเชื่อมั่นในข้อมูลที่ทันสมัย จะพบว่าการสังเคราะห์สารอินทรีย์จากก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำโดยใช้พลังงานแสงถูกแบ่งออกเป็นสามขั้นตอน

เวที 1

ขั้นตอนนี้สำเร็จในกระบวนการสลายตัวด้วยแสงเคมีของน้ำ ด้วยความช่วยเหลือของคลอโรฟิลล์ ออกซิเจนโมเลกุลถูกปล่อยออกมา

เวที 2

มีปฏิกิริยารีดอกซ์หลายอย่างที่นี่ พวกเขารับความช่วยเหลือจากไซโตโครมและตัวพาอิเล็กตรอนอื่นๆ ปฏิกิริยาเกิดขึ้นเนื่องจากพลังงานแสงที่ถ่ายโอนโดยอิเล็กตรอนจากน้ำไปยัง NADPH และก่อตัวเป็น ATP เก็บพลังงานแสงไว้ที่นี่

เวที 3

NADPH และ ATP ที่ก่อตัวขึ้นแล้วใช้เพื่อเปลี่ยนคาร์บอนไดออกไซด์ให้เป็นคาร์โบไฮเดรต พลังงานแสงที่ถูกดูดกลืนเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาของระยะที่ 1 และ 2 ปฏิกิริยาสุดท้าย ที่สาม เกิดขึ้นโดยปราศจากแสงและเรียกว่าความมืด

การสังเคราะห์ด้วยแสงเป็นกระบวนการทางชีววิทยาเพียงอย่างเดียวที่เกิดขึ้นจากการเพิ่มพลังงานอิสระ ไม่ว่าทางตรงหรือทางอ้อมจะจัดหาสารเคมีที่มีอยู่ให้กับสัตว์สองเท้า ไม่มีปีก ไม่มีปีก สัตว์สี่เท้า และสิ่งมีชีวิตอื่นๆ ที่อาศัยอยู่บนโลก

เฮโมโกลบินและคลอโรฟิลล์

โมเลกุลของเฮโมโกลบินและคลอโรฟิลล์มีความซับซ้อน แต่ในขณะเดียวกันก็มีโครงสร้างอะตอมคล้ายคลึงกัน โครงสร้างทั่วไปของมันคือ profin - วงแหวนขนาดเล็ก เห็นความแตกต่างในกระบวนการที่ยึดติดกับโพรฟิน และในอะตอมที่อยู่ภายใน: อะตอมของเหล็ก (Fe) ในเฮโมโกลบิน ในคลอโรฟิลล์แมกนีเซียม (Mg).

คลอโรฟิลล์และเฮโมโกลบินมีโครงสร้างคล้ายคลึงกัน แต่สร้างโครงสร้างโปรตีนต่างกัน คลอโรฟิลล์ก่อตัวขึ้นรอบๆ อะตอมของแมกนีเซียม และฮีโมโกลบินจะก่อตัวรอบๆ ธาตุเหล็ก หากคุณใช้โมเลกุลของคลอโรฟิลล์เหลวและปลดไฟทอลเทล (โซ่คาร์บอน 20 เส้น) ให้เปลี่ยนอะตอมของแมกนีเซียมเป็นเหล็ก จากนั้นสีเขียวของเม็ดสีจะเปลี่ยนเป็นสีแดง ผลลัพธ์ที่ได้คือโมเลกุลของเฮโมโกลบินที่เสร็จสมบูรณ์

คลอโรฟิลล์ดูดซึมได้ง่ายและรวดเร็ว เนื่องจากมีความคล้ายคลึงกัน รองรับสิ่งมีชีวิตที่ขาดออกซิเจนได้ดี มันทำให้เลือดอิ่มตัวด้วยธาตุที่จำเป็น จากที่นี่มันจะดีกว่าการขนส่งสารที่สำคัญที่สุดสำหรับชีวิตไปยังเซลล์ มีการปล่อยของเสีย สารพิษ ของเสียที่เกิดจากการเผาผลาญตามธรรมชาติในเวลาที่เหมาะสม มีผลต่อเม็ดเลือดขาวที่อยู่เฉยๆ กระตุ้นให้พวกมันตื่น

ฮีโร่ที่บรรยายโดยไม่ต้องกลัวหรือตำหนิ ปกป้อง เสริมสร้างเยื่อหุ้มเซลล์ และช่วยให้เนื้อเยื่อเกี่ยวพันฟื้นตัว ข้อดีของคลอโรฟิลล์ ได้แก่ การหายของแผลอย่างรวดเร็ว บาดแผลและการกัดเซาะต่างๆ ปรับปรุงการทำงานของภูมิคุ้มกัน เน้นความสามารถในการหยุดความผิดปกติทางพยาธิวิทยาของโมเลกุลดีเอ็นเอ

กระแสบวกในการรักษาโรคติดเชื้อและหวัด นี่ไม่ใช่รายการรวมความดีของสารที่พิจารณา