klorofyll

klorofyllet (från grekiska χλωρός, chlōrós - "ljusgrön, fräsch" och φύλλον, phýllon - "Löv") eller Lövgrönt hänvisar till en klass av naturliga pigment som produceras av organismer som utför fotosyntes. Speciellt växter får sin gröna färg från klorofyllmolekyler.

Växter, alger och cyanobakterier har olika typer av klorofyll, olika fotosyntetiska bakterier har olika typer av bakterioklorofyll .

Struktur och egenskaper

Kemiskt sett är klorofyllerna organiska komplex (baserade på klor) med en Mg-jon som central jon. Den organiska delen fungerar som tetradentatliganden i kelatkomplexet. Med klorofyll a kedjedelen av molekylen är en förestrad form av fytol.

Hemerna, som är en del av blodpigmentet (hemoglobin), myoglobin och cytokromer, har en mycket liknande struktur, där järn istället för magnesium är den centrala atomen i hemen.

Klorofyll är mycket lösligt i etanol, aceton och andra lösningsmedel med liknande egenskaper.

Spektralegenskaper

Absorptionsspektra för klorofyll löst i lösningsmedel har alltid två distinkta absorptionsmaxima, ett mellan 600 och 800 nm, vilket betecknas som Q_y band och ett runt 400 nm som kallas Soret-bandet. Figuren till höger visar dessa absorptionsmaxima för klorofyll a och b . Dessutom finns Q_x -band runt 580 nm vinkelrätt mot Q_y är polariserad och absorberas vanligtvis mycket svagt. För klorofyll a det kan fortfarande ses i figuren för klorofyll b hon försvinner under jorden.

Från spektra i figuren är det lätt att förstå varför löv - dessa innehåller klorofyll a och b – är gröna. Tillsammans absorberar de klorofyll a och b huvudsakligen i det blå spektralområdet (400-500 nm) och i det röda spektralområdet (600-700 nm). Å andra sidan finns det ingen absorption i det gröna området, så grönt ljus sprids, vilket gör att bladen ser gröna ut.

Absorptionen beror på lösningsmedlet och följaktligen kan positionen för absorptionsmaxima variera med några nanometer beroende på typen av lösningsmedel. Saker och ting är annorlunda i klorofyllets naturliga miljö, det vill säga proteinmiljön. Här beror positionen för absorptionsmaxima på två faktorer:(1) Beroende på partiell laddning av de omgivande aminosyrorna och böjningen av sidogrupperna i klorofyllmolekylerna kan absorptionsmaxima ligga vid mycket olika våglängder. (2) I proteiner kommer klorofyll mycket nära varandra, så att de interagerar med varandra (dipol-dipol-interaktion; på mycket små avstånd utbyter också interaktion). Denna interaktion leder till en sänkning av energinivåerna och därmed till en rödförskjutning av absorptionsmaxima. Detta kan ses särskilt imponerande i exemplet med antennkomplexet LH2 av lila bakterier. LH2-komplexet består av två grupper av bakterioklorofyllmolekyler ordnade i en ring (se figuren till vänster). Den övre ringen (B850) innehåller 18 BChl a -Molekyler som har väldigt små avstånd till varandra, dvs är starkt kopplade. Den nedre ringen (B800) består av 9 BChl a -Molekyler som är mycket längre ifrån varandra och därför är mycket svagare kopplade.

På grund av den starka kopplingen, absorptionen av BChl a skiftade till rött i B850-ringen. Absorptionsbandet är vid 850 nm. Den svagt kopplade BChl a av B800-ringen absorberar å andra sidan vid 800 nm, ungefär i samma intervall som BChl a löst i lösningsmedel - Molekyler. I absorptionsspektrumet (höger figur) för LH2-komplexet är absorptionsbanden B800 och B850 BChl a - Molekyler är tydligt separerade. Dessutom visas band som härrör från karotenoidmolekyler, dessa är inte ritade i strukturen.

Typer

Det finns olika typer av klorofyll, som skiljer sig åt i porfyrinets sidogrupper. De har olika absorptionsspektra och förekommer i olika fototrofa organismer:

Betydelse i fotosyntes

Klorofyller har flera roller i fotosyntesen. Den överlägset största delen används för ljusabsorption och överföring av den absorberade energin. För detta ändamål är klorofyllmolekylerna organiserade i ljusskördande komplex, som är anordnade så att å ena sidan den största möjliga absorberande ytan bildas och å andra sidan skapas en energirik tratt som leder den absorberade energin till det så kallade reaktionscentrumet. I reaktionscentret fungerar två klorofyller som acceptorer av denna energi. De är arrangerade på ett så speciellt sätt att deras excitation leder till laddningsseparation, vilket kan betraktas som det första steget i faktisk fotosyntes. Detta klorofyllpar kallas speciellt par ringde.

Det finns många skillnader i strukturen hos de ljusupptagande komplexen i de mycket olika fotosyntetiska organismerna, men reaktionscentrets struktur är alltid nästan densamma. Det speciella paret ersätts alltid av klorofyll a i växter, alger och cyanobakterier , bildad av olika bakterioklorofyller i bakterier.

Historik

Richard Willstätter var den förste som studerade klorofyllets kemiska struktur. Kemisten Hans Fischer återupptog Willstätters forskning på 1930-talet och 1940 kunde han belysa molekylens struktur. Fischers forskning bekräftades av Robert B. Woodwards klorofyllsyntes 1960.

Övrigt

En viktig egenskap hos klorofyll är klorofyllfluorescens. Den används främst för att bestämma klorofyllhalten och dess aktivitet samt för andra vetenskapliga analyser.

Som livsmedelstillsats ges klorofyll identifikationsnumret E 140.

Referenser

1. ↑ Hugo Scheer (Redaktör):Klorofyler. CRC Press, 1991. ISBN 0-8493-6842-1

Referenser

• Jeremy M. Berg, John L. Tymoczko, Lubert Stryer:Biokemi . 6:e upplagan. Elsevier Spektrum Akademischer Verlag GmbH, Heidelberg 2007, ISBN 978-3-8274-1800-5

• Lätt skördekomplex