CHLOROFYL: KENMERKEN, STRUCTUUR, LOCATIE, TYPEN - BIOLOGIE - 2025

Het chlorofyl is een biologisch pigment, wat aangeeft dat het een molecuul is dat licht kan absorberen. Dit molecuul absorbeert de golflengte die overeenkomt met de kleur violet, blauw en rood, en reflecteert het licht van groene kleur. Daarom is de aanwezigheid van chlorofyl verantwoordelijk voor de groene kleur van planten.

De structuur bestaat uit een porfyrinering met een magnesiumcentrum en een hydrofobe staart, fytol genaamd. Het is noodzakelijk om de structurele gelijkenis van chlorofyl met het hemoglobinemolecuul te benadrukken.

Het chlorofylmolecuul is verantwoordelijk voor de groene kleur in planten. Bron: pixabay.com

Chlorofyl bevindt zich in thylakoïden, vliezige structuren die in chloroplasten worden aangetroffen. Chloroplasten zijn overvloedig aanwezig in de bladeren en andere structuren van planten.

De belangrijkste functie van chlorofyl is om licht op te vangen dat zal worden gebruikt om fotosynthetische reacties op gang te brengen. Er zijn verschillende soorten chlorofyl - de meest voorkomende is a - die enigszins verschillen in hun structuur en hun absorptiepiek, om de hoeveelheid geabsorbeerd zonlicht te vergroten.

Historisch perspectief

De studie van het chlorofylmolecuul dateert uit 1818, toen het voor het eerst werd beschreven door onderzoekers Pelletier en Caventou, die de naam "chlorofyl" bedachten. Later, in 1838, begonnen de chemische studies van het molecuul.

In 1851 stelde Verdeil de structurele overeenkomsten tussen chlorofyl en hemoglobine voor. Destijds was deze gelijkenis overdreven en werd aangenomen dat er ook een ijzeratoom in het centrum van het chlorofylmolecuul lag. Later werd de aanwezigheid van magnesium als centraal atoom bevestigd.

De verschillende soorten chlorofyl werden in 1882 ontdekt door Borodin met behulp van bewijsmateriaal van de microscoop.

Pigmenten

Chlorofyl waargenomen onder een microscoop. Kristian Peters - Fabelfroh

Wat is licht

Een belangrijk punt voor fotosynthetische levende organismen om lichtenergie te gebruiken, is de opname ervan. De moleculen die deze functie vervullen, worden pigmenten genoemd en zijn aanwezig in planten en algen.

Om deze reacties beter te begrijpen, is het nodig om bepaalde aspecten te kennen die verband houden met de aard van licht.

Licht wordt gedefinieerd als een soort elektromagnetische straling, een vorm van energie. Deze straling wordt opgevat als een golf en als een deeltje. Een van de kenmerken van elektromagnetische straling is de golflengte, uitgedrukt als de afstand tussen twee opeenvolgende richels.

Het menselijk oog kan een golflengte van 400 tot 710 nanometer (nm = ^10-9 m) waarnemen . Korte golflengten worden geassocieerd met grotere hoeveelheden energie. Zonlicht omvat wit licht, dat bestaat uit alle golflengten in het zichtbare gedeelte.

Wat betreft de aard van het deeltje, beschrijven natuurkundigen fotonen als afzonderlijke pakketjes energie. Elk van deze deeltjes heeft een karakteristieke golflengte en energieniveau.

Wanneer een foton een object raakt, kunnen er drie dingen gebeuren: worden geabsorbeerd, doorgelaten of gereflecteerd.

Waarom is chlorofyl groen?

Planten worden als groen ervaren omdat chlorofyl voornamelijk de blauwe en rode golflengten absorbeert en groen reflecteert. Nefronus

Niet alle pigmenten gedragen zich op dezelfde manier. Lichtabsorptie is een fenomeen dat kan optreden bij verschillende golflengten, en elk pigment heeft een bepaald absorptiespectrum.

De geabsorbeerde golflengte bepaalt de kleur waarmee we het pigment visualiseren. Als het bijvoorbeeld licht absorbeert in al zijn lengtes, zullen we het pigment volledig zwart zien. Degenen die niet alle lengtes absorberen, weerspiegelen de rest.

In het geval van chlorofyl absorbeert het de golflengten die overeenkomen met de kleuren violet, blauw en rood, en reflecteert het groen licht. Dit is het pigment dat planten hun karakteristieke groene kleur geeft.

Chlorofyl is niet het enige pigment in de natuur

Hoewel chlorofyl een van de bekendste pigmenten is, zijn er andere groepen biologische pigmenten, zoals carotenoïden, die roodachtige of oranje tinten hebben. Daarom absorberen ze licht met een andere golflengte dan chlorofyl, en dienen ze als een energieoverdrachtsscherm voor chlorofyl.

Bovendien hebben sommige carotenoïden fotoprotectieve functies: ze absorberen en verdrijven lichtenergie die chlorofyl kan beschadigen; of reageren met zuurstof en vormen oxidatieve moleculen die celstructuren kunnen beschadigen.

Kenmerken en structuur

Chlorofylen zijn biologische pigmenten die voor het menselijk oog als groen worden ervaren en die deelnemen aan fotosynthese. We vinden ze in planten en andere organismen die lichtenergie kunnen omzetten in chemische energie.

Chemisch gezien zijn chlorofylen magnesium-porfyrines. Deze lijken veel op het hemoglobinemolecuul, dat verantwoordelijk is voor het transport van zuurstof in ons bloed. Beide moleculen verschillen alleen in het type en de locatie van de substituentgroepen op de tetrapyrrolische ring.

Het metaal van de porfyrinering in hemoglobine is ijzer, terwijl het in chlorofyl magnesium is.

De zijketen van chlorofyl is van nature hydrofoob of apolair en bestaat uit vier isoprenoïde-eenheden, fytol genaamd. Dit wordt veresterd tot de propionzuurgroep in ring nummer vier.

Als het chlorofyl aan een warmtebehandeling wordt onderworpen, krijgt de oplossing een zure pH, waardoor het magnesiumatoom uit het midden van de ring verdwijnt. Als de verwarming aanhoudt of de oplossing de pH nog meer verlaagt, zal het fytol hydrolyseren.

Plaats

Chlorofyl is een van de meest verspreide natuurlijke pigmenten en wordt aangetroffen in verschillende geslachten van fotosynthetisch leven. In de structuur van planten vinden we het vooral terug in de bladeren en andere groenstructuren.

Als we naar een microscopisch beeld gaan, wordt chlorofyl in cellen aangetroffen, met name in chloroplasten. Op hun beurt zijn er binnen chloroplasten structuren die bestaan ​​uit dubbele membranen, thylakoïden genaamd, die binnenin chlorofyl bevatten - samen met andere hoeveelheden lipiden en eiwitten.

Thylakoïden zijn structuren die lijken op meerdere gestapelde schijven of munten, en deze zeer compacte opstelling is absoluut noodzakelijk voor de fotosynthetische functie van chlorofylmoleculen.

In prokaryote organismen die fotosynthese uitvoeren, zijn er geen chloroplasten. Om deze reden worden de thylakoïden die fotosynthetische pigmenten bevatten waargenomen als onderdeel van het celmembraan, geïsoleerd in het celcytoplasma, of ze bouwen een structuur op in het binnenmembraan - een patroon dat wordt waargenomen bij cyanobacteriën.

Soorten

Chlorofyl a

Chlorofyl a

Er zijn verschillende soorten chlorofylen, die enigszins verschillen in moleculaire structuur en hun verdeling in fotosynthetische lijnen. Dat wil zeggen, sommige organismen bevatten bepaalde soorten chlorofyl en andere niet.

Het belangrijkste type chlorofyl wordt chlorofyl a genoemd, en in de plantenlijn wordt het pigment direct opgeladen in het fotosyntheseproces en zet het lichtenergie om in chemie.

Chlorofyl b

Chlorofyl b

Een tweede type chlorofyl is b en komt ook voor in planten. Structureel verschilt het van chlorofyl a omdat de laatste een methylgroep heeft op koolstof 3 van ring nummer II, en type b bevat een formylgroep op die positie.

Het wordt beschouwd als een bijkomend pigment en dankzij structurele verschillen hebben ze een iets ander absorptiespectrum dan variant a. Door deze eigenschap verschillen ze in kleur: chlorofyl a is blauwgroen en b is geelgroen.

Het idee van deze differentiële spectra is dat beide moleculen elkaar aanvullen bij de absorptie van licht en erin slagen de hoeveelheid lichtenergie die het fotosynthesesysteem binnenkomt te vergroten (zodat het absorptiespectrum wordt verbreed).

Chlorofyl c en d

Chlorofyl d

Er is een derde type chlorofyl, c, dat we vinden in bruine algen, diatomeeën en dinoflagellaten. In het geval van cyanofytalgen vertonen ze alleen type a chlorofyl. Ten slotte wordt chlorofyl d aangetroffen in sommige protistische organismen en ook in cyanobacteriën.

Chlorofyl in bacteriën

Er zijn een aantal bacteriën die fotosynthetiseren. In deze organismen zijn er chlorofylen die gezamenlijk bekend staan ​​als bacteriochlorofylen, en net als de chlorofylen van eukaryoten worden ze geclassificeerd volgens de letters: a, b, c, d, e en g.

Historisch gezien werd het idee gebruikt dat het chlorofylmolecuul voor het eerst verscheen in de loop van de evolutie. Tegenwoordig is dankzij sequentieanalyse voorgesteld dat waarschijnlijk het voorouderlijke chlorofylmolecuul vergelijkbaar was met een bacteriochlorofyl.

Kenmerken

Het chlorofylmolecuul is een cruciaal element in fotosynthetische organismen, omdat het verantwoordelijk is voor de opname van licht.

In de machine die nodig is om fotosynthese uit te voeren, is er een component dat het fotosysteem wordt genoemd. Er zijn er twee en elk bestaat uit een "antenne" die verantwoordelijk is voor het opvangen van licht en een reactiecentrum, waar we het type chlorofyl vinden.

Fotosystemen verschillen voornamelijk in de absorptiepiek van het chlorofylmolecuul: fotosysteem I heeft een piek bij 700 nm en II bij 680 nm.

Op deze manier slaagt chlorofyl erin zijn rol te vervullen bij het opvangen van licht, dat dankzij een complexe enzymatische batterij wordt omgezet in chemische energie die is opgeslagen in moleculen zoals koolhydraten.

Referenties

1. Beck, CB (2010). Een inleiding tot plantstructuur en ontwikkeling: plantanatomie voor de eenentwintigste eeuw. Cambridge University Press.
2. Berg, JM, Stryer, L., en Tymoczko, JL (2007). Biochemie. Ik draaide me om.
3. Blankenship, RE (2010). Vroege evolutie van fotosynthese. Plantenfysiologie, 154 (2), 434-438.
4. Campbell, NA (2001). Biologie: concepten en relaties. Pearson Education.
5. Cooper, GM en Hausman, RE (2004). De cel: moleculaire benadering. Medicinska naklada.
6. Curtis, H., & Schnek, A. (2006). Uitnodiging voor biologie. Panamerican Medical Ed.
7. Hohmann-Marriott, MF en Blankenship, RE (2011). Evolutie van fotosynthese. Jaaroverzicht van plantenbiologie, 62, 515-548.
8. Humphrey, AM (1980). Chlorofyl. Levensmiddelenchemie, 5 (1), 57-67. doi: 10.1016 / 0308-8146 (80) 90064-3
9. Koolman, J., en Röhm, KH (2005). Biochemie: tekst en atlas. Panamerican Medical Ed.
10. Lockhart, PJ, Larkum, AW, Steel, M., Waddell, PJ, & Penny, D. (1996). Evolutie van chlorofyl en bacteriochlorofyl: het probleem van invariante sites in sequentieanalyse. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 93 (5), 1930–1934. doi: 10.1073 / pnas.93.5.1930
11. Palade, GE en Rosen, WG (1986). Celbiologie: basisonderzoek en toepassingen. Nationale Academies.
12. Posada, JOS (2005). Fundamenten voor de aanleg van weilanden en voedergewassen. Universiteit van Antioquia.
13. Raven, PH, Evert, RF, en Eichhorn, SE (1992). Plant Biology (Vol. 2). Ik draaide me om.
14. Sadava, D., en Purves, WH (2009). Life: The Science of Biology. Panamerican Medical Ed.
15. Sousa, FL, Shavit-Grievink, L., Allen, JF en Martin, WF (2013). De evolutie van het chlorofylbiosynthese-gen duidt op gen-duplicatie van het fotosysteem, niet op fusie van het fotosysteem, aan de oorsprong van oxygenische fotosynthese. Genoombiologie en evolutie, 5 (1), 200–216. doi: 10.1093 / gbe / evs127
16. Taiz, L., en Zeiger, E. (2007). Plantenfysiologie. Jaume I. Universiteit
17. Xiong J. (2006). Fotosynthese: welke kleur was de oorsprong? Genome biology, 7 (12), 245. doi: 10.1186 / gb-2006-7-12-245