Mengapa rumput, serta daun-daun di atas pokok dan semak, hijau? Ini semua tentang klorofil. Anda boleh mengambil tali ilmu yang kuat dan berkenalan dengannya.
Sejarah
Mari kita melakukan lawatan singkat ke masa lalu yang agak baru-baru ini. Joseph Bieneme Cavantou dan Pierre Joseph Pelletier adalah orang yang perlu berjabat tangan. Lelaki sains telah cuba memisahkan pigmen hijau daripada daun pelbagai tumbuhan. Usaha telah dinobatkan dengan kejayaan pada tahun 1817.
Pigmen itu dinamakan klorofil. Daripada chloros Yunani, hijau, dan phyllon, daun. Tanpa mengira perkara di atas, pada awal abad ke-20, Mikhail Tsvet dan Richard Wilstetter membuat kesimpulan bahawa ternyata klorofil mengandungi beberapa komponen.
Menyingsingkan lengan bajunya, Willstetter mula bekerja. Pemurnian dan penghabluran mendedahkan dua komponen. Mereka hanya dipanggil alpha dan beta (a dan b). Atas kerjanya dalam bidang penyelidikan bahan ini pada tahun 1915, beliau telah dianugerahkan Hadiah Nobel dengan sesungguhnya.
Pada tahun 1940, Hans Fischer mencadangkan kepada dunia struktur akhir klorofil "a". Raja sintesis Robert Burns Woodward dan beberapa saintis dari Amerika memperoleh klorofil tidak semulajadi pada tahun 1960. Maka terbukalah tabir kerahsiaan - rupa klorofil.
Kimiahartanah
Formula klorofil, ditentukan daripada penunjuk percubaan, kelihatan seperti ini: C55H72O5N4Mg. Reka bentuk termasuk asid dikarboksilik organik (chlorophyllin), serta alkohol metil dan fitol. Klorofilin ialah sebatian organologam yang berkaitan dengan magnesium porfirin dan mengandungi nitrogen.
COOH
MgN4OH30C32
COOH
Klorofil disenaraikan sebagai ester kerana fakta bahawa bahagian metil alkohol yang tinggal ialah CH3OH dan fitol C20H 39OH menggantikan hidrogen kumpulan karboksil.
Di atas ialah formula struktur alfa klorofil. Melihatnya dengan teliti, anda dapat melihat bahawa beta-klorofil mempunyai satu lagi atom oksigen, tetapi dua atom hidrogen yang kurang (kumpulan CHO dan bukannya CH3). Oleh itu berat molekul alfa-klorofil adalah lebih rendah daripada berat beta.
Magnesium menetap di tengah-tengah zarah bahan yang menarik minat kita. Ia bergabung dengan 4 atom nitrogen daripada pembentukan pirol. Sistem ikatan rangkap asas dan berselang-seli boleh diperhatikan dalam ikatan pirol.
Pembentukan kromofor, yang berjaya sesuai dengan komposisi klorofil - ini adalah N. Ia memungkinkan untuk menyerap sinar individu spektrum suria dan warnanya, tanpa mengira fakta bahawa pada siang hari matahari terbakar seperti nyala api, dan pada waktu petang ia kelihatan seperti arang yang membara.
Mari beralih kepada saiz. Teras porfirin berdiameter 10 nm, serpihan fitol ternyata panjangnya 2 nm. Dalam nukleus, klorofil adalah 0.25 nm, antarazarah mikro kumpulan nitrogen pirol.
Saya ingin ambil perhatian bahawa atom magnesium, yang merupakan sebahagian daripada klorofil, hanya berdiameter 0.24 nm dan hampir sepenuhnya memenuhi ruang kosong antara atom kumpulan pyrol nitrogen, yang membantu teras molekul menjadi lebih kuat.
Boleh disimpulkan bahawa klorofil (a dan b) terdiri daripada dua komponen di bawah nama ringkas alpha dan beta.
Klorofil a
Jisim relatif molekul ialah 893.52. Hablur mikro berwarna hitam dengan warna biru tercipta dalam tempat tinggal yang diasingkan. Pada suhu 117-120 darjah Celsius, ia cair dan berubah menjadi cecair.
Dalam etanol, kloroform yang sama, dalam aseton, dan benzena mudah larut. Hasilnya mengambil warna biru-hijau dan mempunyai ciri tersendiri - pendarfluor merah yang kaya. Kurang larut dalam eter petroleum. Mereka tidak berbunga sama sekali di dalam air.
Formula alfa klorofil: C55H72O5N 4Mg. Bahan dalam struktur kimianya dikelaskan sebagai klorin. Di dalam gelanggang, fitol dilekatkan pada asid propionik, iaitu pada sisanya.
Sesetengah organisma tumbuhan, bukannya klorofil a, membentuk analognya. Di sini, kumpulan etil (-CH2-CH3) dalam gelang pirol II telah digantikan dengan cincin vinil (-CH=CH 2). Molekul sedemikian mengandungi kumpulan vinil pertama dalam cincin satu, yang kedua dalam cincin dua.
Klorofil b
Formula klorofil-beta adalah seperti berikut: C55H70O6N 4Mg. Berat molekul sesuatu bahanialah 903. Pada atom karbon C3 dalam gelang pirol dua, terdapat sedikit alkohol tanpa hidrogen –H-C=O, yang mempunyai warna kuning. Ini adalah perbezaan daripada klorofil a.
Kami berani ambil perhatian bahawa beberapa jenis klorofil berada di bahagian kekal khas sel, penting untuk kewujudannya selanjutnya, plastid-kloroplas.
Klorofil c dan d
Klorofil c. Porfirin klasik inilah yang menjadikan pigmen ini berbeza.
Dalam alga merah, klorofil d. Ada yang meragui kewujudannya. Adalah dipercayai bahawa ia hanya produk degenerasi klorofil a. Pada masa ini, kami dengan yakin boleh mengatakan bahawa klorofil dengan huruf d ialah pewarna utama beberapa prokariot fotosintesis.
Sifat klorofil
Selepas penyelidikan yang panjang, bukti telah muncul bahawa terdapat ketidaksamaan dalam ciri-ciri klorofil yang terdapat dalam tumbuhan dan diekstrak daripadanya. Klorofil dalam tumbuhan disambungkan kepada protein. Pemerhatian berikut membuktikan perkara ini:
- Spektrum penyerapan klorofil dalam daun adalah berbeza jika dibandingkan dengan yang diekstrak.
- Adalah tidak realistik untuk mendapatkan subjek penerangan daripada tumbuhan kering dengan alkohol tulen. Pengekstrakan berjalan dengan selamat dengan daun yang dibasahi dengan baik, atau air harus ditambah kepada alkohol. Dialah yang memecahkan protein yang berkaitan dengan klorofil.
- Bahan yang ditarik dari daun tumbuhan cepat musnah di bawahpengaruh oksigen, asid pekat, sinaran cahaya.
Tetapi klorofil dalam tumbuhan tahan terhadap semua perkara di atas.
Kloroplas
Tumbuhan klorofil mengandungi 1% bahan kering. Ia boleh didapati dalam organel sel khas - plastid, yang menunjukkan pengedarannya yang tidak sekata di dalam tumbuhan. Plastid sel yang berwarna hijau dan mempunyai klorofil di dalamnya dipanggil kloroplas.
Jumlah H2O dalam kloroplas adalah antara 58 hingga 75%, kandungan bahan kering terdiri daripada protein, lipid, klorofil dan karotenoid.
Fungsi Klorofil
Para saintis telah menemui persamaan yang menakjubkan dalam susunan klorofil dan molekul hemoglobin, komponen pernafasan utama darah manusia. Perbezaannya ialah di persimpangan penyepit di tengah, magnesium terletak dalam pigmen asal tumbuhan, dan besi terletak dalam hemoglobin.
Semasa fotosintesis, tumbuh-tumbuhan planet menyerap karbon dioksida dan membebaskan oksigen. Berikut adalah satu lagi fungsi hebat klorofil. Dari segi aktiviti, ia boleh dibandingkan dengan hemoglobin, tetapi jumlah impak pada tubuh manusia agak lebih besar.
Klorofil ialah pigmen tumbuhan yang sensitif kepada cahaya dan bersalut hijau. Seterusnya ialah fotosintesis, di mana zarah mikronya menukarkan tenaga matahari yang diserap oleh sel tumbuhan kepada tenaga kimia.
Seseorang boleh membuat kesimpulan berikut bahawa fotosintesis ialah satu prosespenukaran tenaga suria. Jika anda mempercayai maklumat moden, telah diperhatikan bahawa sintesis bahan organik daripada gas karbon dioksida dan air menggunakan tenaga cahaya diuraikan kepada tiga peringkat.
Peringkat 1
Fasa ini dicapai dalam proses penguraian fotokimia air, dengan bantuan klorofil. Molekul oksigen dibebaskan.
Peringkat 2
Terdapat beberapa tindak balas redoks di sini. Mereka mengambil bantuan aktif sitokrom dan pembawa elektron lain. Tindak balas berlaku disebabkan oleh tenaga cahaya yang dipindahkan oleh elektron daripada air ke NADPH dan membentuk ATP. Tenaga cahaya disimpan di sini.
Peringkat 3
NADPH dan ATP yang sudah terbentuk digunakan untuk menukar karbon dioksida kepada karbohidrat. Tenaga cahaya yang diserap terlibat dalam tindak balas peringkat 1 dan 2. Tindak balas yang terakhir, ketiga, berlaku tanpa penyertaan cahaya dan dipanggil gelap.
Fotosintesis ialah satu-satunya proses biologi yang berlaku dengan peningkatan tenaga bebas. Secara langsung atau tidak langsung menyediakan perusahaan kimia yang tersedia kepada organisma berkaki dua, bersayap, tidak bersayap, berkaki empat dan lain-lain yang hidup di bumi.
Hemoglobin dan klorofil
Molekul hemoglobin dan klorofil mempunyai struktur atom yang kompleks, tetapi pada masa yang sama. Biasa dalam struktur mereka adalah profin - cincin cincin kecil. Perbezaannya dilihat dalam proses yang melekat pada profin, dan dalam atom yang terletak di dalam: atom besi (Fe) dalam hemoglobin, dalam klorofilmagnesium (Mg).
Klorofil dan hemoglobin adalah sama dalam struktur, tetapi membentuk struktur protein yang berbeza. Klorofil terbentuk di sekeliling atom magnesium, dan hemoglobin terbentuk di sekeliling besi. Jika anda mengambil molekul klorofil cecair dan memutuskan sambungan ekor phytol (20 rantai karbon), tukar atom magnesium kepada besi, maka warna hijau pigmen akan bertukar menjadi merah. Hasilnya ialah molekul hemoglobin siap.
Klorofil mudah dan cepat diserap, hasil daripada persamaan tersebut. Baik menyokong organisma pada kebuluran oksigen. Ia memenuhi darah dengan unsur surih yang diperlukan, dari sini ia mengangkut bahan yang paling penting untuk kehidupan ke sel dengan lebih baik. Terdapat pelepasan bahan buangan, toksin, bahan buangan yang tepat pada masanya yang terhasil daripada metabolisme semula jadi. Mempunyai kesan pada leukosit yang tidak aktif, menyedarkannya.
Wira yang digambarkan, tanpa rasa takut atau celaan, melindungi, menguatkan membran sel dan membantu tisu penghubung pulih. Kebaikan klorofil termasuk penyembuhan cepat ulser, pelbagai luka dan hakisan. Meningkatkan fungsi imun, menyerlahkan keupayaan untuk menghentikan gangguan patologi molekul DNA.
Trend positif dalam rawatan penyakit berjangkit dan selsema. Ini bukan senarai keseluruhan perbuatan baik bahan yang dipertimbangkan.
