CHLOROPHYLL: EIGENSCHAFTEN, STRUKTUR, LAGE, TYPEN - BIOLOGIE - 2025

Das Chlorophyll ist ein biologisches Pigment, was darauf hinweist, dass es ein Molekül ist, das Licht absorbieren kann. Dieses Molekül absorbiert die Wellenlänge, die der Farbe Violett, Blau und Rot entspricht, und reflektiert das Licht der grünen Farbe. Daher ist das Vorhandensein von Chlorophyll für die grüne Farbe der Pflanzen verantwortlich.

Seine Struktur besteht aus einem Porphyrinring mit einem Magnesiumzentrum und einem hydrophoben Schwanz, genannt Phytol. Es ist notwendig, die strukturelle Ähnlichkeit von Chlorophyll mit dem Hämoglobinmolekül hervorzuheben.

Das Chlorophyllmolekül ist für die grüne Farbe in Pflanzen verantwortlich. Quelle: pixabay.com

Chlorophyll befindet sich in Thylakoiden, Membranstrukturen in Chloroplasten. Chloroplasten sind in den Blättern und anderen Strukturen von Pflanzen reichlich vorhanden.

Die Hauptfunktion von Chlorophyll besteht darin, Licht einzufangen, das zur Steuerung von Photosynthesereaktionen verwendet wird. Es gibt verschiedene Arten von Chlorophyll - die häufigste ist a -, die sich in ihrer Struktur und ihrem Absorptionspeak geringfügig unterscheiden, um die Menge des absorbierten Sonnenlichts zu erhöhen.

Historische Perspektive

Die Untersuchung des Chlorophyllmoleküls geht auf das Jahr 1818 zurück, als es erstmals von den Forschern Pelletier und Caventou beschrieben wurde, die den Namen „Chlorophyll“ prägten. Später, im Jahr 1838, begannen die chemischen Untersuchungen des Moleküls.

1851 schlug Verdeil die strukturellen Ähnlichkeiten zwischen Chlorophyll und Hämoglobin vor. Zu dieser Zeit war diese Ähnlichkeit übertrieben und es wurde angenommen, dass sich auch ein Eisenatom im Zentrum des Chlorophyllmoleküls befand. Später wurde das Vorhandensein von Magnesium als Zentralatom bestätigt.

Die verschiedenen Arten von Chlorophyll wurden 1882 von Borodin anhand der vom Mikroskop vorgelegten Beweise entdeckt.

Pigmente

Unter einem Mikroskop beobachtetes Chlorophyll. Kristian Peters - Fabelfroh

Was ist Licht?

Ein entscheidender Punkt für photosynthetische lebende Organismen, um Lichtenergie nutzen zu können, ist deren Absorption. Die Moleküle, die diese Funktion erfüllen, werden Pigmente genannt und kommen in Pflanzen und Algen vor.

Um diese Reaktionen besser zu verstehen, müssen bestimmte Aspekte im Zusammenhang mit der Natur des Lichts bekannt sein.

Licht ist definiert als eine Art elektromagnetischer Strahlung, eine Form von Energie. Diese Strahlung wird als Welle und als Teilchen verstanden. Eine der Eigenschaften elektromagnetischer Strahlung ist die Wellenlänge, ausgedrückt als Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Graten.

Das menschliche Auge kann eine Wellenlänge im Bereich von 400 bis 710 Nanometer (nm = 10 ^-9 m) wahrnehmen . Kurze Wellenlängen sind mit größeren Energiemengen verbunden. Sonnenlicht umfasst weißes Licht, das aus allen Wellenlängen im sichtbaren Bereich besteht.

In Bezug auf die Natur des Teilchens beschreiben Physiker Photonen als diskrete Energiepakete. Jedes dieser Partikel hat eine charakteristische Wellenlänge und ein charakteristisches Energieniveau.

Wenn ein Photon auf ein Objekt trifft, können drei Dinge passieren: absorbiert, übertragen oder reflektiert werden.

Warum ist Chlorophyll grün?

Pflanzen werden als grün wahrgenommen, da Chlorophyll hauptsächlich die blauen und roten Wellenlängen absorbiert und grün reflektiert. Nefronus

Nicht alle Pigmente verhalten sich gleich. Lichtabsorption ist ein Phänomen, das bei verschiedenen Wellenlängen auftreten kann, und jedes Pigment hat ein bestimmtes Absorptionsspektrum.

Die absorbierte Wellenlänge bestimmt die Farbe, bei der wir das Pigment sichtbar machen. Wenn es beispielsweise Licht in all seinen Längen absorbiert, sehen wir das Pigment vollständig schwarz. Diejenigen, die nicht alle Längen aufnehmen, spiegeln den Rest wider.

Im Fall von Chlorophyll absorbiert es die Wellenlängen, die den Farben Violett, Blau und Rot entsprechen, und reflektiert grünes Licht. Dies ist das Pigment, das Pflanzen ihre charakteristische grüne Farbe verleiht.

Chlorophyll ist nicht das einzige Pigment in der Natur

Obwohl Chlorophyll eines der bekanntesten Pigmente ist, gibt es andere Gruppen biologischer Pigmente wie Carotinoide, die rötliche oder orangefarbene Töne aufweisen. Daher absorbieren sie Licht mit einer anderen Wellenlänge als Chlorophyll und dienen als Energieübertragungsschirm für Chlorophyll.

Darüber hinaus haben einige Carotinoide Lichtschutzfunktionen: Sie absorbieren und zerstreuen Lichtenergie, die Chlorophyll schädigen könnte. oder mit Sauerstoff reagieren und oxidative Moleküle bilden, die die Zellstrukturen schädigen könnten.

Eigenschaften und Struktur

Chlorophylle sind biologische Pigmente, die vom menschlichen Auge als grün wahrgenommen werden und an der Photosynthese beteiligt sind. Wir finden sie in Pflanzen und anderen Organismen mit der Fähigkeit, Lichtenergie in chemische Energie umzuwandeln.

Chemisch gesehen sind Chlorophylle Magnesiumporphyrine. Diese sind dem Hämoglobinmolekül ziemlich ähnlich, das für den Sauerstofftransport in unserem Blut verantwortlich ist. Beide Moleküle unterscheiden sich nur in Art und Lage der Substituentengruppen am tetrapyrrolischen Ring.

Das Metall des Porphyrinrings in Hämoglobin ist Eisen, während es in Chlorophyll Magnesium ist.

Die Chlorophyll-Seitenkette ist von Natur aus hydrophob oder unpolar und besteht aus vier Isoprenoideinheiten, die als Phytol bezeichnet werden. Dies wird in Ring Nummer vier zur Propiosäuregruppe verestert.

Wenn das Chlorophyll einer Wärmebehandlung unterzogen wird, nimmt die Lösung einen sauren pH-Wert an, was zur Eliminierung des Magnesiumatoms aus der Mitte des Rings führt. Wenn die Erwärmung anhält oder der pH-Wert der Lösung noch weiter sinkt, hydrolysiert das Phytol.

Ort

Chlorophyll ist eines der am weitesten verbreiteten natürlichen Pigmente und kommt in verschiedenen Abstammungslinien des photosynthetischen Lebens vor. In der Struktur von Pflanzen finden wir es hauptsächlich in den Blättern und anderen grünen Strukturen.

Wenn wir zu einer mikroskopischen Ansicht gehen, wird Chlorophyll in Zellen gefunden, insbesondere in Chloroplasten. Im Inneren von Chloroplasten gibt es wiederum Strukturen aus Doppelmembranen, sogenannten Thylakoiden, die im Inneren Chlorophyll enthalten - zusammen mit anderen Mengen an Lipiden und Proteinen.

Thylakoide sind Strukturen, die mehreren gestapelten Scheiben oder Münzen ähneln, und diese sehr kompakte Anordnung ist für die photosynthetische Funktion von Chlorophyllmolekülen unbedingt erforderlich.

In prokaryotischen Organismen, die Photosynthese durchführen, gibt es keine Chloroplasten. Aus diesem Grund werden die Thylakoide, die photosynthetische Pigmente enthalten, als Teil der Zellmembran beobachtet, die im Zellzytoplasma isoliert ist, oder sie bilden eine Struktur in der inneren Membran - ein Muster, das bei Cyanobakterien beobachtet wird.

Typen

Chlorophyll a

Chlorophyll a

Es gibt verschiedene Arten von Chlorophyllen, die sich in der Molekülstruktur und ihrer Verteilung in photosynthetischen Linien geringfügig unterscheiden. Das heißt, einige Organismen enthalten bestimmte Arten von Chlorophyll und andere nicht.

Der Haupttyp des Chlorophylls heißt Chlorophyll a und wird in der Pflanzenlinie des Pigments direkt im Photosyntheseprozess geladen und wandelt Lichtenergie in Chemie um.

Chlorophyll b

Chlorophyll b

Eine zweite Art von Chlorophyll ist b und kommt auch in Pflanzen vor. Strukturell unterscheidet es sich von Chlorophyll a, weil letzteres eine Methylgruppe am Kohlenstoff 3 der Ringnummer II aufweist und Typ b in dieser Position eine Formylgruppe enthält.

Es wird als akzessorisches Pigment angesehen und hat aufgrund struktureller Unterschiede ein geringfügig anderes Absorptionsspektrum als Variante a. Aufgrund dieser Eigenschaft unterscheiden sie sich in ihrer Farbe: Chlorophyll a ist blaugrün und b ist gelbgrün.

Die Idee dieser Differentialspektren ist, dass sich beide Moleküle bei der Absorption von Licht ergänzen und es schaffen, die Menge an Lichtenergie zu erhöhen, die in das Photosynthesesystem eintritt (so dass das Absorptionsspektrum erweitert wird).

Chlorophyll c und d

Chlorophyll d

Es gibt eine dritte Art von Chlorophyll, c, die wir in Braunalgen, Kieselalgen und Dinoflagellaten finden. Bei Cyanophytenalgen weisen sie nur Chlorophyll vom Typ A auf. Schließlich kommt Chlorophyll d in einigen protistischen Organismen und auch in Cyanobakterien vor.

Chlorophyll in Bakterien

Es gibt eine Reihe von Bakterien mit der Fähigkeit zur Photosynthese. In diesen Organismen gibt es Chlorophylle, die zusammen als Bakteriochlorophylle bekannt sind, und wie die Chlorophylle von Eukaryoten werden sie nach den Buchstaben a, b, c, d, e und g klassifiziert.

Historisch gesehen wurde die Idee verwendet, dass das Chlorophyllmolekül im Verlauf der Evolution zuerst auftrat. Dank der Sequenzanalyse wurde heute vorgeschlagen, dass das angestammte Chlorophyllmolekül wahrscheinlich einem Bakteriochlorophyll ähnlich war.

Eigenschaften

Das Chlorophyllmolekül ist ein entscheidendes Element in photosynthetischen Organismen, da es für die Absorption von Licht verantwortlich ist.

In der für die Photosynthese erforderlichen Maschinerie befindet sich eine Komponente, die als Photosystem bezeichnet wird. Es gibt zwei und jede besteht aus einer "Antenne", die für das Sammeln des Lichts zuständig ist, und einem Reaktionszentrum, in dem wir Typ Chlorophyll finden.

Photosysteme unterscheiden sich hauptsächlich im Absorptionspeak des Chlorophyllmoleküls: Photosystem I hat einen Peak bei 700 nm und II bei 680 nm.

Auf diese Weise kann Chlorophyll seine Rolle bei der Erfassung von Licht erfüllen, das dank einer komplexen enzymatischen Batterie in chemische Energie umgewandelt wird, die in Molekülen wie Kohlenhydraten gespeichert ist.

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