Definice chlorofylu a role ve fotosyntéze

Chlorofyl je jméno dané skupině molekul zeleného pigmentu, které se nacházejí v rostlinách, řasách a sinicích. Dva nejběžnější typy chlorofylu jsou chlorofyl a, který je modro-černý ester s chemickým vzorcem C₅₅H₇₂MgN₄Ó₅a chlorofyl b, což je tmavě zelený ester vzorce C₅₅H₇₀MgN₄Ó₆. Jiné formy chlorofylu zahrnují chlorofyl cl, c2, d a f. Formy chlorofylu mají různé postranní řetězce a chemické vazby, ale všechny jsou charakterizovány chlorinovým pigmentovým kruhem, který obsahuje iont hořčíku v jeho středu.

Klíčové cesty: chlorofyl

Slovo "chlorofyl" pochází z řeckých slov chloros, což znamená "zelené" a fylon, což znamená „list“. Joseph Bienaimé Caventou a Pierre Joseph Pelletier nejprve izoloval a pojmenoval molekulu v 1817.

Chlorofyl je základní molekula pigmentu pro fotosyntézu, chemické továrny používají k absorpci a využití energie ze světla. Používá se také jako potravinářské barvivo (E140) a jako dezodorační činidlo. Jako potravinářské barvivo se chlorofyl používá k přidání zelené barvy do těstovin, lihovin a dalších potravin a nápojů. Jako voskovitá organická sloučenina není chlorofyl ve vodě rozpustný. Při použití v potravě se mísí s malým množstvím oleje.

Také známý jako: Alternativní hláskování pro chlorofyl je chlorofyl.

celková vyvážená rovnice pro fotosyntézu je:

6 CO₂ + 6 H₂O → C₆H₁₂Ó₆ + 6 O₂

kde oxid uhličitý a voda reagovat na produkci glukóza a kyslík. Celková reakce však nenaznačuje složitost chemických reakcí nebo molekul, které jsou zahrnuty.

Rostliny a další fotosyntetické organismy používají chlorofyl k absorpci světla (obvykle sluneční energie) a jeho přeměně na chemickou energii. Chlorofyl silně absorbuje modré světlo a také nějaké červené světlo. Špatně absorbuje zelenou barvu (odráží ji), a proto listy a řasy bohaté na chlorofyl vypadají zeleně.

V rostlinách chlorofyl obklopuje fotosystémy v tylakoidní membráně organely nazývané chloroplasty, které jsou koncentrovány v listech rostlin. Chlorofyl absorbuje světlo a využívá přenos rezonanční energie k aktivaci reakčních center ve fotosystému I a fotosystému II. To se stane, když energie z foton (light) odstraní elektron z chlorofylu v reakčním centru P680 fotosystému II. Vysokoenergetický elektron vstupuje do transportního řetězce elektronů. P700 fotosystému I pracuje s fotosystémem II, ačkoli zdroj elektronů v této molekule chlorofylu se může lišit.

Elektrony, které vstupují do transportního řetězce elektronů, se používají k čerpání vodíkových iontů (H⁺) přes tylakoidní membránu chloroplastu. Chemiosmotický potenciál se používá k produkci energetické molekuly ATP a ke snížení NADP⁺ na NADPH. NADPH se zase používá ke snižování oxidu uhličitého (CO₂) na cukry, jako je glukóza.

Chlorofyl je nejrozšířenější molekula používaná ke sběru světla pro fotosyntézu, ale není to jediný pigment, který slouží této funkci. Chlorofyl patří do větší třídy molekul nazývaných antokyany. Některé antokyany fungují ve spojení s chlorofylem, zatímco jiné absorbují světlo nezávisle nebo v jiném bodě životního cyklu organismu. Tyto molekuly mohou chránit rostliny změnou jejich zbarvení, aby byly méně atraktivní jako jídlo a pro škůdce méně viditelné. Jiné antokyany absorbují světlo v zelené části spektra a rozšiřují tak dosah světla, které může rostlinka použít.

Rostliny vytvářejí chlorofyl z molekul glycinu a sukcinyl-CoA. Existuje meziproduktová molekula zvaná protochlorofylid, která je přeměněna na chlorofyl. V angiospermech je tato chemická reakce závislá na světle. Tyto rostliny jsou bledé, pokud jsou pěstovány ve tmě, protože nemohou dokončit reakci za vzniku chlorofylu. Řasy a nevaskulární rostliny nevyžadují k syntéze chlorofylu světlo.

Protochlorofylid tvoří v rostlinách toxické volné radikály, takže biosyntéza chlorofylu je přísně regulována. Pokud je nedostatek železa, hořčíku nebo železa, nemusí být rostliny schopny syntetizovat dostatek chlorofylu, vypadat bledě nebo chlorotické. Chlorosa může být také způsobena nesprávným pH (kyselost nebo zásaditost) nebo patogeny nebo napadením hmyzem.