Klorofyll-definition og rolle i fotosyntesen

Chlorophyll er navnet, der gives til en gruppe af grønne pigmentmolekyler, der findes i planter, alger og cyanobakterier. De to mest almindelige typer af klorofyl er klorofyl a, som er en blå-sort ester med den kemiske formel C₅₅H₇₂MgN₄O₅og chlorophyll b, som er en mørkegrøn ester med formlen C₅₅H₇₀MgN₄O₆. Andre former for chlorophyll inkluderer chlorophyll c1, c2, d og f. Formerne af klorofyl har forskellige sidekæder og kemiske bindinger, men alle er kendetegnet ved en chlorpigmentring indeholdende en magnesiumion i midten.

Nøglemateriale: klorofyll

Ordet "klorofyll" stammer fra de græske ord Chloros, hvilket betyder "grønt", og phyllon, hvilket betyder "blad". Joseph Bienaimé Caventou og Pierre Joseph Pelletier isolerede og navngav molekylet først i 1817.

Chlorophyll er et essentielt pigmentmolekyle til fotosyntesen, de kemiske procesanlæg bruger til at absorbere og bruge energi fra lys. Det bruges også som madfarve (E140) og som et deodoriserende middel. Som madfarve bruges klorofyl til at tilføje en grøn farve til pasta, ånden i absint og andre fødevarer og drikkevarer. Som en voksagtig organisk forbindelse er chlorophyll ikke opløselig i vand. Det blandes med en lille mængde olie, når det bruges i mad.

Også kendt som: Den alternative stavemåde for klorofyl er chlorophyl.

Det samlet afbalanceret ligning til fotosyntesen er:

6 CO₂ + 6 H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂

hvor carbondioxid og vand reagerer på produktion glucose og ilt. Den samlede reaktion angiver imidlertid ikke kompleksiteten af ​​de kemiske reaktioner eller de involverede molekyler.

Planter og andre fotosyntetiske organismer bruger klorofyll til at absorbere lys (normalt solenergi) og omdanner det til kemisk energi. Klorofyll absorberer stærkt blåt lys og også noget rødt lys. Den absorberer dårligt grønt (reflekterer det), og det er grunden til klorofyllrige blade og alger vises grøn.

I planter omgiver klorofyll fotosystemer i thylakoidmembranen organeller kaldet kloroplaster, som er koncentreret i bladene fra planter. Chlorophyll absorberer lys og bruger resonans energioverførsel til at aktivere reaktionscentre i fotosystem I og fotosystem II. Dette sker, når energi fra en foton (lys) fjernes en elektron fra klorofyll i reaktionscenter P680 i fotosystem II. Elektronen med høj energi går ind i en elektrontransportkæde. P700 af fotosystem I arbejder med fotosystem II, selvom kilden til elektroner i dette klorofylmolekyle kan variere.

Elektroner, der kommer ind i elektrontransportkæden, bruges til at pumpe brintioner (H⁺) over chlorlaplastens thylakoidmembran. Det kemiosmotiske potentiale bruges til at producere energimolekylet ATP og til at reducere NADP⁺ til NADPH. NADPH bruges på sin side til at reducere kuldioxid (CO₂) i sukkerarter, såsom glukose.

Chlorophyll er det mest anerkendte molekyle, der bruges til at opsamle lys til fotosyntesen, men det er ikke det eneste pigment, der tjener denne funktion. Chlorophyll hører til en større klasse af molekyler kaldet anthocyaniner. Nogle anthocyaniner fungerer sammen med chlorophyll, mens andre optager lys uafhængigt eller på et andet punkt i en organisms livscyklus. Disse molekyler kan beskytte planter ved at ændre deres farve for at gøre dem mindre attraktive som mad og mindre synlige for skadedyr. Andre anthocyaniner optager lys i den grønne del af spektret, hvilket udvider det lysområde, en plante kan bruge.

Planter fremstiller chlorophyll fra molekylerne glycin og succinyl-CoA. Der er et mellemliggende molekyle kaldet protochlorophyllid, der omdannes til chlorophyll. I angiospermer er denne kemiske reaktion lysafhængig. Disse planter er blege, hvis de dyrkes i mørke, fordi de ikke kan fuldføre reaktionen til at producere chlorophyll. Alger og ikke-vaskulære planter kræver ikke lys for at syntetisere chlorophyll.

Protochlorophyllid danner toksiske frie radikaler i planter, så klorofyllbiosyntesen er tæt reguleret. Hvis jern, magnesium eller jern er mangelfulde, kan planter muligvis ikke være i stand til at syntetisere nok klorofyl, der forekommer bleg eller klorotiske. Chlorose kan også være forårsaget af forkert pH (surhed eller alkalitet) eller patogener eller insektangreb.