La chlorophylle (du grec χλωρός, chlōrós - "vert clair, frais" et φύλλον, phýllon - "Feuille") ou Vert Feuille fait référence à une classe de pigments naturels produits par des organismes qui réalisent la photosynthèse. Les plantes en particulier tirent leur couleur verte des molécules de chlorophylle.
Les plantes, les algues et les cyanobactéries ont différents types de chlorophylle, différentes bactéries photosynthétiques ont différents types de bactériochlorophylle .
Structure et propriétés
Chimiquement, les chlorophylles sont des complexes organiques (à base de chlore) avec un ion Mg comme ion central. La partie organique agit comme le ligand tétradenté du complexe chélaté. Avec chlorophylle a la partie chaîne de la molécule est une forme estérifiée de phytol.
Les hèmes, qui font partie du pigment sanguin (hémoglobine), de la myoglobine et des cytochromes, ont une structure très similaire, le fer au lieu du magnésium étant l'atome central des hèmes.
La chlorophylle est très soluble dans l'éthanol, l'acétone et d'autres solvants aux propriétés similaires.
Propriétés spectrales
Les spectres d'absorption de la chlorophylle dissoute dans des solvants ont toujours deux maxima d'absorption distincts, l'un entre 600 et 800 nm, qui est noté Qy bande et une autour de 400 nm appelée la bande de Soret. La figure de droite montre ces maxima d'absorption pour la chlorophylle a et b . De plus, il y a le Qx -bande autour de 580 nm perpendiculaire à Qy est polarisé et généralement très faiblement absorbé. Pour la chlorophylle a on le voit encore sur la figure pour la chlorophylle b elle disparaît sous terre.
D'après les spectres de la figure, il est facile de comprendre pourquoi les feuilles - celles-ci contiennent de la chlorophylle a et b - sont verts. Ensemble, ils absorbent la chlorophylle a et b principalement dans le domaine spectral bleu (400-500 nm) et dans le domaine spectral rouge (600-700 nm). D'autre part, il n'y a pas d'absorption dans la région verte, donc la lumière verte est dispersée, ce qui fait apparaître les feuilles vertes.
L'absorption dépend du solvant et par conséquent la position des maxima d'absorption peut varier de quelques nanomètres selon le type de solvant. Les choses sont différentes dans le milieu naturel de la chlorophylle, c'est-à-dire le milieu protéique. Ici, la position des maxima d'absorption dépend de deux facteurs :(1) Selon la charge partielle des acides aminés environnants et la flexion des groupes latéraux des molécules de chlorophylle, les maxima d'absorption peuvent se situer à des longueurs d'onde très différentes. (2) Dans les protéines, les chlorophylles sont très proches les unes des autres, de sorte qu'elles interagissent les unes avec les autres (interaction dipôle-dipôle; à de très petites distances également échange d'interaction). Cette interaction conduit à une baisse des niveaux d'énergie et donc à un décalage vers le rouge des maxima d'absorption. Cela peut être vu de manière particulièrement impressionnante dans l'exemple du complexe d'antennes LH2 des bactéries violettes. Le complexe LH2 est constitué de deux groupes de molécules de bactériochlorophylle disposées en anneau (voir figure de gauche). L'anneau supérieur (B850) contient 18 BChl a -Les molécules qui ont de très petites distances les unes par rapport aux autres, c'est-à-dire qui sont fortement couplées. L'anneau inférieur (B800) est constitué de 9 BChl a -Des molécules beaucoup plus éloignées et donc beaucoup plus faiblement couplées.
En raison du fort couplage, l'absorption de BChl a passe au rouge dans l'anneau B850. La bande d'absorption est à 850 nm. Le BChl a faiblement couplé du cycle B800, en revanche, absorbe à 800 nm, à peu près dans la même gamme que BChl a dissous dans un solvant -Molécules. Dans le spectre d'absorption (figure de droite) du complexe LH2, les bandes d'absorption sont les B800 et B850 BChl a - Molécules clairement séparées. De plus, les bandes provenant des molécules de caroténoïdes sont représentées ; celles-ci ne sont pas dessinées dans la structure.
Genre
Il existe différents types de chlorophylle, qui diffèrent par les groupes latéraux de la porphyrine. Ils ont des spectres d'absorption différents et se produisent dans différents organismes phototrophes :
Importance dans la photosynthèse
Les chlorophylles ont plusieurs rôles dans la photosynthèse. De loin la plus grande partie est utilisée pour l'absorption de la lumière et la transmission de l'énergie absorbée. A cet effet, les molécules de chlorophylle sont organisées en complexes collecteurs de lumière, qui sont disposés de telle sorte que d'une part la plus grande surface absorbante possible se forme et d'autre part un entonnoir énergétique est créé qui dirige l'énergie absorbée vers le soi-disant centre de réaction. Au centre réactionnel, deux chlorophylles servent d'accepteurs de cette énergie. Ils sont disposés d'une manière si particulière que leur excitation conduit à une séparation de charge, qui peut être considérée comme la première étape de la photosynthèse proprement dite. Cette paire de chlorophylle est appelée paire spéciale appelé.
Il existe de nombreuses différences dans la structure des complexes de collecte de lumière dans les organismes photosynthétiques très différents, mais la structure du centre de réaction est toujours presque la même. La paire spéciale est toujours remplacé par la chlorophylle a dans les plantes, les algues et les cyanobactéries , formé par diverses bactériochlorophylles chez les bactéries.
Historique
Richard Willstätter a été le premier à étudier la structure chimique de la chlorophylle. Le chimiste Hans Fischer a repris les recherches de Willstätter dans les années 1930 et, en 1940, il a pu élucider la structure de la molécule. Les recherches de Fischer ont été confirmées par la synthèse de la chlorophylle de Robert B. Woodward en 1960.
Autre
Une propriété importante de la chlorophylle est la fluorescence de la chlorophylle. Il est principalement utilisé pour déterminer la teneur en chlorophylle et son activité ainsi que pour d'autres analyses scientifiques.
En tant qu'additif alimentaire, la chlorophylle porte le numéro d'identification E 140.
Références
- ↑ Hugo Scheer (éditeur) :Chlorophylles. CRC Press, 1991. ISBN 0-8493-6842-1
Références
- Jeremy M. Berg, John L. Tymoczko, Lubert Stryer :Biochimie . 6ème édition. Elsevier Spektrum Akademischer Verlag GmbH, Heidelberg 2007, ISBN 978-3-8274-1800-5
- Complexe de récolte de lumière
