CLOROFILA: CARACTERISTICI, STRUCTURĂ, LOCAȚIE, TIPURI - BIOLOGIE - 2025

Clorofilă este un pigment biologic, ceea ce indică faptul că aceasta este o moleculă capabilă să absoarbă lumina. Această moleculă absoarbe lungimea de undă corespunzătoare culorii violet, albastru și roșu și reflectă lumina culorii verzi. Prin urmare, prezența clorofilei este responsabilă pentru culoarea verde a plantelor.

Structura sa este formată dintr-un inel de porfirină cu un centru de magneziu și o coadă hidrofobă, numită fitol. Este necesară evidențierea asemănării structurale a clorofilei cu molecula de hemoglobină.

Molecula de clorofilă este responsabilă pentru culoarea verde a plantelor. Sursa: pixabay.com

Clorofila este localizată în tilacoizi, structuri membranoase găsite în interiorul cloroplastelor. Cloroplastele sunt abundente în frunze și în alte structuri ale plantelor.

Funcția principală a clorofilei este captarea luminii care va fi utilizată pentru a conduce reacții fotosintetice. Există diferite tipuri de clorofilă - cea mai frecventă fiind a - care diferă ușor în structura și vârful lor de absorbție, pentru a crește cantitatea de lumină solară absorbită.

Perspectiva istorica

Studiul moleculei de clorofilă datează din 1818, când a fost descris pentru prima dată de cercetătorii Pelletier și Caventou, care au inventat numele de „clorofilă”. Mai târziu, în 1838, au început studiile chimice ale moleculei.

În 1851, Verdeil a propus asemănările structurale dintre clorofilă și hemoglobină. La acea vreme, această asemănare a fost exagerată și s-a presupus că un atom de fier a fost, de asemenea, situat în centrul moleculei de clorofilă. Ulterior, prezența magneziului a fost confirmată ca atomul central.

Diferitele tipuri de clorofilă au fost descoperite în 1882 de Borodin folosind dovezi furnizate de microscop.

pigmenţi

Clorofila observată la microscop. Kristian Peters - Fabelfroh

Ce este lumina

Un punct cheie pentru ca organismele vii fotosintetice să aibă capacitatea de a utiliza energia lumină este absorbția acesteia. Moleculele care îndeplinesc această funcție se numesc pigmenți și sunt prezente la plante și alge.

Pentru a înțelege mai bine aceste reacții este necesar să cunoaștem anumite aspecte legate de natura luminii.

Lumina este definită ca un tip de radiații electromagnetice, o formă de energie. Această radiație este înțeleasă ca o undă și ca o particulă. Una dintre caracteristicile radiațiilor electromagnetice este lungimea de undă, exprimată ca distanța dintre două creste succesive.

Ochiul uman poate percepe lungimea de undă cuprinsă între 400 și 710 nanometri (nm = 10 ^-9 m). Lungimi de undă scurte sunt asociate cu cantități mai mari de energie. Lumina soarelui include lumina albă, care constă din toate lungimile de undă din porțiunea vizibilă.

În ceea ce privește natura particulelor, fizicienii descriu fotonii ca pachete discrete de energie. Fiecare dintre aceste particule are o lungime de undă caracteristică și un nivel de energie.

Când un foton lovește un obiect se pot întâmpla trei lucruri: să fie absorbit, transmis sau reflectat.

De ce este clorofilă verde?

Plantele sunt percepute ca verzi, deoarece clorofila absoarbe în principal lungimile de undă albastre și roșii și reflectă verdele. Nefronus

Nu toți pigmenții se comportă în același mod. Absorbția luminii este un fenomen care poate apărea la diferite lungimi de undă și fiecare pigment are un spectru de absorbție particular.

Lungimea de undă absorbită va determina culoarea la care vom vizualiza pigmentul. De exemplu, dacă absoarbe lumina la toate lungimile, vom vedea pigmentul complet negru. Cele care nu absoarbe toate lungimile, reflectă restul.

În cazul clorofilei, absoarbe lungimile de undă corespunzătoare culorilor violet, albastru și roșu și reflectă lumina verde. Acesta este pigmentul care conferă plantelor culoarea lor verde caracteristică.

Clorofila nu este singurul pigment din natură

Deși clorofila este unul dintre cei mai cunoscuți pigmenți, există și alte grupuri de pigmenți biologici, cum ar fi carotenoizii, care au tonuri roșiatice sau portocalii. Prin urmare, absorb lumina la o lungime de undă diferită de clorofilă, servind ca un ecran de transfer de energie la clorofilă.

În plus, unele carotenoide au funcții fotoprotectoare: absorb și disipă energia lumină care ar putea deteriora clorofila; sau reacționează cu oxigenul și formează molecule oxidative care ar putea deteriora structurile celulare.

Caracteristici și structură

Clorofilele sunt pigmenți biologici care sunt percepuți ca verzi pentru ochiul uman și care participă la fotosinteză. Le găsim în plante și în alte organisme cu capacitatea de a transforma energia lumină în energie chimică.

Chimic clorofilele sunt magneziu-porfirine. Acestea sunt destul de asemănătoare cu molecula de hemoglobină, responsabilă pentru transportul oxigenului în sângele nostru. Ambele molecule diferă numai în ceea ce privește tipurile și locația grupărilor substituente pe inelul tetrapirrolic.

Metalul inelului de porfirină din hemoglobină este fier, în timp ce în clorofilă este magneziu.

Lanțul lateral clorofilă este natural hidrofob sau apolar și este compus din patru unități izoprenoide, numite fitol. Aceasta este esterificată la grupa de acid propriu în inelul numărul patru.

Dacă clorofila este supusă unui tratament termic, soluția ia un pH acid, ceea ce duce la eliminarea atomului de magneziu din centrul inelului. Dacă încălzirea persistă sau soluția își reduce pH-ul și mai mult, fitolul va sfârși prin hidrolizare.

Locație

Clorofila este unul dintre cei mai răspândiți pigmenți naturali și se găsește în diferite linii ale vieții fotosintetice. În structura plantelor o găsim mai ales în frunze și în alte structuri verzi.

Dacă trecem la o vedere microscopică, clorofila se găsește în interiorul celulelor, în special în cloroplaste. La rândul său, în interiorul cloroplastelor există structuri formate din membrane duble numite tilacoide, care conțin clorofilă în interior - împreună cu alte cantități de lipide și proteine.

Tilakoidele sunt structuri care seamănă cu mai multe discuri sau monede stivuite, iar acest aranjament foarte compact este absolut necesar pentru funcția fotosintetică a moleculelor de clorofilă.

În organismele procariote care efectuează fotosinteza, nu există cloroplaste. Din acest motiv, tilacoidele care conțin pigmenți fotosintetici sunt observate ca parte a membranei celulare, izolate în interiorul citoplasmei celulare sau construiesc o structură în membrana internă - un model observat în cianobacterii.

Tipuri

Clorofila a

Clorofila a

Există mai multe tipuri de clorofile, care diferă ușor în structura moleculară și distribuția lor în linii fotosintetice. Adică unele organisme conțin anumite tipuri de clorofilă, iar altele nu.

Principalul tip de clorofilă se numește clorofilă a, iar în linia plantelor din pigment încărcate direct în procesul fotosintetic și transformă energia lumină în substanță chimică.

Clorofilă b

Clorofilă b

Un al doilea tip de clorofilă este b și este prezent și la plante. Structurala diferă de clorofila a, deoarece aceasta din urmă are o grupare metil la carbonul 3 al inelului numărul II, iar tipul b conține o grupare formil în această poziție.

Este considerat un pigment accesoriu și datorită diferențelor structurale au un spectru de absorbție ușor diferit de varianta a. Ca urmare a acestei caracteristici, acestea diferă prin culoarea lor: clorofila a este albastru-verde și b este galben-verde.

Ideea acestor spectre diferențiale este că ambele molecule se completează reciproc în absorbția luminii și reușesc să crească cantitatea de energie lumină care intră în sistemul fotosintetic (astfel încât spectrul de absorbție este lărgit).

Clorofilă c și d

Clorofila d

Există un al treilea tip de clorofilă, c, pe care îl găsim în alge brune, diatomee și dinoflagelate. În cazul algelor cianofite, acestea prezintă doar o clorofilă de tip. În cele din urmă, clorofila d se găsește în unele organisme protiste și, de asemenea, în cianobacterii.

Clorofila în bacterii

Există o serie de bacterii cu capacitatea de a se fotosinteza. În aceste organisme există clorofile cunoscute sub numele de bacteriochlorofile, precum și clorofilele eucariotelor, acestea sunt clasificate după literele: a, b, c, d, e și g.

Istoric, s-a folosit ideea că molecula de clorofilă a apărut prima dată în cursul evoluției. Astăzi, datorită analizei secvenței, s-a propus că probabil molecula de clorofilă ancestrală a fost similară cu o bacteriochlorofilă.

Caracteristici

Molecula de clorofilă este un element crucial în organismele fotosintetice, deoarece este responsabilă de absorbția luminii.

În utilajul necesar pentru realizarea fotosintezei există o componentă numită fotosistem. Există două și fiecare este formată dintr-o „antenă” însărcinată cu colectarea luminii și un centru de reacție, unde găsim tipul clorofilei.

Fotosistemele diferă în principal de vârful de absorbție al moleculei de clorofilă: fotosistemul I are un vârf de 700 nm și II de 680 nm.

În acest fel, clorofila reușește să își îndeplinească rolul în captarea luminii, care datorită unei baterii enzimatice complexe va fi transformată în energie chimică stocată în molecule precum carbohidrații.

Referințe

1. Beck, CB (2010). O introducere în structura și dezvoltarea plantelor: anatomia plantelor pentru secolul XXI. Presa universitară din Cambridge.
2. Berg, JM, Stryer, L., & Tymoczko, JL (2007). Biochimie. Am inversat.
3. Blankenship, RE (2010). Evoluția timpurie a fotosintezei. Fiziologia plantelor, 154 (2), 434–438.
4. Campbell, NA (2001). Biologie: concepte și relații. Pearson Education.
5. Cooper, GM, & Hausman, RE (2004). Celula: abord molecular. Medicinska naklada.
6. Curtis, H., & Schnek, A. (2006). Invitatie la biologie. Editura Medicală Panamericană.
7. Hohmann-Marriott, MF, & Blankenship, RE (2011). Evoluția fotosintezei. Revizuirea anuală a biologiei plantelor, 62, 515-548.
8. Humphrey, AM (1980). Clorofilă. Chimie alimentară, 5 (1), 57–67. doi: 10.1016 / 0308-8146 (80) 90064-3
9. Koolman, J., & Röhm, KH (2005). Biochimie: text și atlas. Editura Medicală Panamericană.
10. Lockhart, PJ, Larkum, AW, Steel, M., Waddell, PJ și Penny, D. (1996). Evoluția clorofilei și a bacterioclorofilei: problema situsurilor invariante în analiza secvenței. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 93 (5), 1930–1934. doi: 10.1073 / pnas.93.5.1930
11. Palade, GE, & Rosen, WG (1986). Biologie celulară: cercetare de bază și aplicații. Academii naționale.
12. Posada, JOS (2005). Fundații pentru înființarea pășunilor și culturilor furajere. Universitatea din Antioquia.
13. Raven, PH, Evert, RF, & Eichhorn, SE (1992). Biologia plantelor (vol. 2). Am inversat.
14. Sadava, D., & Purves, WH (2009). Viața: Știința Biologiei. Editura Medicală Panamericană.
15. Sousa, FL, Shavit-Grievink, L., Allen, JF și Martin, WF (2013). Evoluția genelor biosintezei clorofilei indică duplicarea genelor fotosistemului, nu fuziunea fotosistemului, la originea fotosintezei oxigenice. Biologie și evoluție a genomului, 5 (1), 200-216. doi: 10.1093 / gbe / evs127
16. Taiz, L., & Zeiger, E. (2007). Fiziologia plantelor. Universitatea Jaume I.
17. Xiong J. (2006). Fotosinteza: ce culoare a fost originea sa ?. Biologia genomului, 7 (12), 245. doi: 10.1186 / gb-2006-7-12-245