Chlorofyl je názov daný skupine molekúl zeleného pigmentu nachádzajúcich sa v rastlinách, riasach a cyanobaktériách. Dva najbežnejšie typy chlorofylu sú chlorofyl a, ktorý je modro-čierny ester s chemickým vzorcom C55H72MGN4O5a chlorofyl b, čo je tmavozelený ester vzorca C55H70MGN4O6. Iné formy chlorofylu zahŕňajú chlorofyl cl, c2, d a f. Formy chlorofylu majú rôzne bočné reťazce a chemické väzby, ale všetky sú charakterizované chlórovým pigmentovým kruhom obsahujúcim v jeho strede ión horčíka.
Kľúčové cesty: chlorofyl
- Chlorofyl je molekula zeleného pigmentu, ktorá zhromažďuje slnečnú energiu pre fotosyntézu. Je to vlastne rodina príbuzných molekúl, nielen jedna.
- Chlorofyl sa nachádza v rastlinách, riasach, cyanobaktériách, protektoch a niekoľkých zvieratách.
- Aj keď chlorofyl je najbežnejším fotosyntetickým pigmentom, existuje niekoľko ďalších, vrátane antokyanov.
Slovo „chlorofyl“ pochádza z gréckych slov chloros, čo znamená "zelené" a phyllon, čo znamená „list“. Joseph Bienaimé Caventou a Pierre Joseph Pelletier najskôr izolovali a pomenovali molekulu v roku 1817.
Chlorofyl je esenciálna molekula pigmentu pre fotosyntézu, chemické spracovateľské závody používajú na absorpciu a využitie energie zo svetla. Používa sa tiež ako potravinárske farbivo (E140) a ako dezodoračné činidlo. Ako potravinárske farbivo sa chlorofyl používa na pridanie zelenej farby k cestovinám, liehovinám a iným potravinám a nápojom. Ako voskovitá organická zlúčenina nie je chlorofyl vo vode rozpustný. Ak sa používa v potrave, zmieša sa s malým množstvom oleja.
Taktiež známy ako: Alternatívnym pravopisom pre chlorofyl je chlorofyl.
Úloha chlorofylu vo fotosyntéze
celková vyvážená rovnica pre fotosyntézu je:
6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2
kde oxid uhličitý a voda reagovať na výrobu glukóza a kyslík. Celková reakcia však nenaznačuje zložitosť chemických reakcií alebo molekúl, ktoré sa na nej podieľajú.
Rastliny a iné fotosyntetické organizmy používajú chlorofyl na absorbovanie svetla (zvyčajne slnečnej energie) a jeho premenu na chemickú energiu. Chlorofyl silne absorbuje modré svetlo a tiež niektoré červené svetlo. Málo absorbuje zelenú farbu (odráža ju), a preto listy a riasy bohaté na chlorofyl vyzerajú zelené.
V rastlinách chlorofyl obklopuje fotosystémy v tylakoidnej membráne organely nazývané chloroplasty, ktoré sa koncentrujú v listoch rastlín. Chlorofyl absorbuje svetlo a využíva prenos rezonančnej energie na aktiváciu reakčných centier vo fotosystéme I a fotosystéme II. Toto sa stane, keď energia z fotón (ľahké) odstráni elektrón z chlorofylu v reakčnom centre P680 fotosystému II. Elektrón s vysokou energiou vstupuje do dopravného reťazca elektrónov. P700 fotosystému I pracuje s fotosystémom II, hoci zdroj elektrónov v tejto molekule chlorofylu sa môže líšiť.
Elektróny vstupujúce do dopravného reťazca elektrónov sa používajú na čerpanie vodíkových iónov (H+) cez tylakoidnú membránu chloroplastu. Chemiosmotický potenciál sa používa na produkciu energetickej molekuly ATP a na zníženie NADP+ na NADPH. NADPH sa zase používa na redukciu oxidu uhličitého (CO2) na cukry, ako je napríklad glukóza.
Iné pigmenty a fotosyntéza
Chlorofyl je najrozšírenejšia molekula používaná na zhromažďovanie svetla na fotosyntézu, ale nie je to jediný pigment, ktorý slúži tejto funkcii. Chlorofyl patrí do väčšej triedy molekúl nazývaných antokyany. Niektoré antokyány fungujú v spojení s chlorofylom, zatiaľ čo iné absorbujú svetlo nezávisle alebo v inom bode životného cyklu organizmu. Tieto molekuly môžu chrániť rastliny zmenou ich zafarbenia, aby boli menej atraktívne ako jedlo a menej viditeľné pre škodcov. Iné antokyány absorbujú svetlo v zelenej časti spektra a rozširujú tak dosah svetla, ktoré môže rastlina použiť.
Biosyntéza chlorofylu
Rastliny vyrábajú chlorofyl z molekúl glycínu a sukcinyl-CoA. Existuje medziproduktová molekula nazývaná protochlorofylid, ktorá sa premieňa na chlorofyl. V angiospermách je táto chemická reakcia závislá od svetla. Tieto rastliny sú bledé, ak sa pestujú v tme, pretože nemôžu dokončiť reakciu na produkciu chlorofylu. Riasy a nevaskulárne rastliny nevyžadujú svetlo na syntézu chlorofylu.
Protochlorofylid tvorí v rastlinách toxické voľné radikály, takže biosyntéza chlorofylu je prísne regulovaná. Ak je nedostatok železa, horčíka alebo železa, rastliny nemusia byť schopné syntetizovať dostatok chlorofylu, javia sa bledo alebo chlorotické. Chróza môže byť tiež spôsobená nesprávnym pH (kyslosť alebo zásaditosť) alebo patogénmi alebo napadnutím hmyzom.