הגדרת כלורופיל ותפקיד בפוטוסינתזה

כלורופיל הוא השם שניתן לקבוצה של מולקולות פיגמנט ירוק שנמצאות בצמחים, אצות וצינובקטריה. שני הסוגים הנפוצים ביותר של כלורופיל הם כלורופיל א ', שהוא כחול-שחור אסתר עם הנוסחה הכימית C₅₅ח₇₂MgN₄O₅, וכלורופיל b, שהוא אסטר ירוק כהה עם הנוסחה C₅₅ח₇₀MgN₄O₆. צורות אחרות של כלורופיל כוללות כלורופיל c1, c2, d ו- f. לצורות הכלורופיל יש שרשרות צדדיות וקשרים כימיים שונים, אך כולן מאופיינות בטבעת פיגמנט של כלורן המכילה יון מגנזיום במרכזו.

טעימות עיקריות: כלורופיל

המילה "כלורופיל" באה מהמילים היווניות כלורושמשמעותו "ירוק", ו פילוןשמשמעותו "עלה". ג'וזף ביינאמה קוונטו ופייר ג'וזף פלטייה בודדו לראשונה את השם והמולקולה בשנת 1817.

הכלורופיל הוא מולקולת פיגמנט חיונית לפוטוסינתזה, מפעלי התהליך הכימי משתמשים בכדי לספוג ולהשתמש באנרגיה מאור. הוא משמש גם כצבע מאכל (E140) וכחומר deodorizing. כצבעי מאכל משתמשים בכלורופיל להוסיף צבע ירוק לפסטה, אבסינת הרוח, ומזונות ומשקאות אחרים. כתרכובת אורגנית שעווה, הכלורופיל אינו מסיס במים. הוא מעורבב עם כמות קטנה של שמן כאשר משתמשים בו במזון.

ידוע גם כ: האיות החלופי לכלורופיל הוא כלורופיל.

ה משוואה מאוזנת כוללת לפוטוסינתזה הוא:

6 CO₂ + 6 ח₂O → ג₆ח₁₂O₆ + 6 O₂

איפה פחמן דו חמצני ו מים להגיב לייצור גלוקוזה ו חמצן. עם זאת, התגובה הכוללת אינה מצביעה על מורכבות התגובות הכימיות או המולקולות הכרוכות בכך.

צמחים ואורגניזמים פוטוסינתטיים אחרים משתמשים בכלורופיל כדי לספוג אור (בדרך כלל אנרגיה סולארית) ולהמיר אותו לאנרגיה כימית. הכלורופיל סופג חזק אור כחול וגם מעט אור אדום. זה סופג בצורה ירוקה (משקף אותו), וזו הסיבה שעלים ואצות עשירים בכלורופיל נראה ירוק.

בצמחים, כלורופיל מקיף מערכות פוטומיות בקרום התילקואיד של אברונים הנקראים כלורופלסטים, המרוכזים בעלים של צמחים. הכלורופיל קולט אור ומשתמש בהעברת אנרגיה בתהודה בכדי להמריץ את מרכזי התגובה במערכת הפוטוסטית I ובמערכת הפוטוש II. זה קורה כאשר אנרגיה מ פוטון (קל) מסיר אלקטרון מכלורופיל במרכז התגובה P680 של מערכת הפוטו II. האלקטרון באנרגיה גבוהה נכנס לשרשרת הובלת אלקטרונים. P700 של מערכת הפוטו-איי I עובד עם הפוטוש-סיסטם II, אם כי מקור האלקטרונים במולקולת הכלורופיל הזו יכול להשתנות.

אלקטרונים שנכנסים לשרשרת הובלת האלקטרונים משמשים לשאיבת יוני מימן (H⁺) על פני הממברנה התילאואידית של הכלורופלסט. הפוטנציאל הכימיו-סמוטי משמש לייצור מולקולת האנרגיה ATP ולהפחתת ה- NADP⁺ ל- NADPH. NADPH, בתורו, משמש להפחתת פחמן דו חמצני (CO₂) לסוכרים, כמו גלוקוז.

הכלורופיל הוא המולקולה המוכרת ביותר המשמשת לאיסוף אור לפוטוסינתזה, אבל זה לא הפיגמנט היחיד שמשרת פונקציה זו. הכלורופיל שייך לקבוצה גדולה יותר של מולקולות הנקראות אנתוציאנינים. אנתוציאנינים מסוימים פועלים בשילוב עם כלורופיל, בעוד שאחרים סופגים אור באופן עצמאי או בנקודה שונה של מחזור חייו של האורגניזם. מולקולות אלה עשויות להגן על צמחים על ידי שינוי צבען כך שיהיו פחות מושכות כמזון ופחות גלויות למזיקים. אנתוציאנינים אחרים סופגים אור בחלק הירוק של הספקטרום, ומרחיבים את טווח האור שצמח יכול להשתמש בו.

צמחים מייצרים כלורופיל מהמולקולות גליקין וסוקסיניל-CoA. יש מולקולת ביניים הנקראת פרוטוכלורופיליד, שהופכת לכלורופיל. באנגיוספרמים, תגובה כימית זו תלויה באור. צמחים אלה חיוורים אם הם גדלים בחושך מכיוון שהם אינם יכולים להשלים את התגובה לייצור כלורופיל. אצות וצמחים שאינם כלי דם אינם דורשים אור כדי לסנתז את הכלורופיל.

פרוטוכלורופיליד יוצר רדיקלים חופשיים רעילים בצמחים, ולכן הביוסינתזה של כלורופיל מוסדרת בחוזקה. אם ברזל, מגנזיום או ברזל לוקים בחסר, צמחים עשויים שלא להיות מסוגלים לסנתז מספיק כלורופיל, ונראים חיוורים או כלורוטי. כלורוזיס עלולה להיגרם גם על ידי pH לא תקין (חומציות או בסיסיות) או פתוגנים או התקף חרקים.