Chlorophyll (auch chlorophyl) ist ein grünes Pigment, das in fast allen Werken, Algen und cyanobacteria gefunden ist. Sein Name wird aus den griechischen Wörtern , chloros ("grün") und , phyllon ("Blatt") abgeleitet. Chlorophyll ist ein äußerst wichtiger biomolecule, der in der Fotosynthese kritisch ist, die Werken erlaubt, Energie vom Licht zu absorbieren. Chlorophyll absorbiert Licht am stärksten im blauen Teil des elektromagnetischen Spektrums, das vom roten Teil gefolgt ist. Jedoch ist es ein schlechter Absorber von grünen und nah-grünen Teilen des Spektrums, folglich die grüne Farbe von Chlorophyll enthaltenden Geweben. Chlorophyll wurde zuerst von Joseph Bienaimé Caventou und Pierre Joseph Pelletier 1817 isoliert.

Image:Leavessnipedale.jpg|Chlorophyll gibt Blättern ihre grüne Farbe und absorbiert Licht, das in der Fotosynthese verwendet wird.

Image:Clorofila 3.jpg|Chlorophyll wird in hohen Konzentrationen in Chloroplasten von Pflanzenzellen gefunden.

File:Chlorofilab.png|Absorption Maxima von Chlorophyll gegen das Spektrum des weißen Lichtes..

Image:AYool SEAWIFS annual.png|SeaWiFS-abgeleitetes durchschnittliches Seeoberflächenchlorophyll für die Periode 1998 bis 2006.

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Chlorophyll und Fotosynthese

Chlorophyll ist für die Fotosynthese lebenswichtig, die Werken erlaubt, Energie vom Licht zu absorbieren.

Chlorophyll-Moleküle werden in und um Photosysteme spezifisch eingeordnet, die in den thylakoid Membranen von Chloroplasten eingebettet werden. In diesen Komplexen dient Chlorophyll zwei primären Funktionen. Die Funktion der großen Mehrheit von Chlorophyll (bis zu mehrere hundert Moleküle pro Photosystem) soll Licht absorbieren und überwechseln diese leichte Energie durch die Klangfülle-Energie wechseln zu einem spezifischen Chlorophyll-Paar im Reaktionszentrum der Photosysteme über.

Die zwei zurzeit akzeptierten Photosystemeinheiten sind Photosystem II und Photosystem I, die ihr eigenes verschiedenes Reaktionszentrum-Chlorophyll, genannt P680 und P700 beziehungsweise haben. Diese Pigmente werden nach der Wellenlänge (in Nanometern) ihres Rot-Maximalabsorptionsmaximums genannt. Die Identität, Funktion und geisterhaften Eigenschaften der Typen von Chlorophyll in jedem Photosystem sind verschieden und durch einander und die Protein-Struktur entschlossen, die sie umgibt. Einmal herausgezogen aus dem Protein in ein Lösungsmittel (wie Azeton oder Methanol) können diese Chlorophyll-Pigmente in einem einfachen Papierchromatographie-Experiment getrennt und, auf der Zahl von polaren Gruppen zwischen Chlorophyll a und Chlorophyll b gestützt werden, wird sich auf dem Papier chemisch trennen.

Die Funktion des Reaktionszentrum-Chlorophylls ist, die Energie zu verwenden, die davon gefesselt ist und ihm von den anderen Chlorophyll-Pigmenten in den Photosystemen übertragen ist, um eine Anklage-Trennung zu erleben, eine spezifische redox Reaktion, in der das Chlorophyll ein Elektron in eine Reihe von molekularen Zwischengliedern schenkt, hat eine Elektrontransportkette genannt. Das beladene Reaktionszentrum-Chlorophyll (P680) wird dann zurück auf seinen Boden-Staat durch das Annehmen eines Elektrons reduziert. Im Photosystem II kommt das Elektron, das P680 schließlich reduziert, aus der Oxydation von Wasser in O und H durch mehrere Zwischenglieder. Diese Reaktion besteht darin, wie photosynthetische Organismen wie Werke O Benzin erzeugen, und die Quelle für praktisch den ganzen O in der Atmosphäre der Erde ist. Photosystem I normalerweise Arbeiten der Reihe nach mit dem Photosystem II; so der P700 des Photosystems werde ich gewöhnlich, über viele Zwischenglieder in der thylakoid Membran, durch Elektronen schließlich vom Photosystem II reduziert. Elektronübertragungsreaktionen in den thylakoid Membranen sind jedoch kompliziert, und die Quelle von Elektronen hat gepflegt abzunehmen P700 kann sich ändern.

Der durch die Reaktionszentrum-Chlorophyll-Pigmente erzeugte Elektronfluss wird verwendet, um H Ionen über die thylakoid Membran hin- und herzubewegen, das Aufstellen eines chemiosmotic Potenzials hat hauptsächlich gepflegt, ATP chemische Energie zu erzeugen; und jene Elektronen reduzieren schließlich NADP auf NADPH, ein universaler reductant hat gepflegt, CO in Zucker sowie für die anderen biosynthetic Verminderungen zu reduzieren.

Reaktionszentrum-Komplexe des Chlorophyll-Proteins sind zum direkt fesselnden Licht fähig und Anklage-Trennungsereignisse ohne andere Chlorophyll-Pigmente durchführend, aber die Absorptionskreuz-Abteilung (die Wahrscheinlichkeit, ein Foton unter einer gegebenen leichten Intensität zu absorbieren), ist klein. So hat das restliche Chlorophyll im Photosystem und den Antenne-Pigment-Protein-Komplexen mit den Photosystemen verkehrt alle absorbieren kooperativ und trichtern leichte Energie zum Reaktionszentrum ein. Außer Chlorophyll a gibt es andere Pigmente, genannt zusätzliche Pigmente, die in diesen Antenne-Komplexen des Pigment-Proteins vorkommen.

Wie man

gefunden hat, hat eine grüne Seenacktschnecke, Elysia chlorotica, das Chlorophyll verwendet, das sie gegessen hat, um Fotosynthese für sich durchzuführen. Dieser Prozess ist als kleptoplasty bekannt, und, wie man gefunden hat, hat kein anderes Tier diese Fähigkeit gehabt.

Warum grün und nicht schwarz?

Es ist noch genau unklar, warum sich Werke größtenteils entwickelt haben, um grün zu sein. Grüne Werke widerspiegeln größtenteils grünes und nah-grünes Licht Zuschauern, anstatt es zu absorbieren. Andere Teile des Systems der Fotosynthese erlauben noch grünen Werken, das grüne leichte Spektrum (z.B, durch eine Licht fangende Blatt-Struktur, carotenoids, usw.) zu verwenden. Grüne Werke verwenden keinen großen Teil des sichtbaren Spektrums so effizient wie möglich. Ein schwarzes Werk kann mehr Radiation absorbieren, und das konnte sehr nützlich sein, wenn über erzeugte Extrahitze effektiv verfügt wird (z.B, müssen einige Werke ihre Öffnungen, genannt Stomata in heißen Tagen schließen, um zu vermeiden, zu viel Wasser zu verlieren, das nur Leitung, Konvektion und Strahlungshitzeverlust als Lösungen verlässt). Die Frage wird, warum das einzige leicht fesselnde Molekül, das für die Macht in Werken verwendet ist, grün und nicht einfach schwarz ist.

Der Biologe John Berman hat die Meinung angeboten, dass Evolution nicht ein Technikprozess ist, und so ist es häufig verschiedenen Beschränkungen unterworfen, dass ein Ingenieur oder anderer Entwerfer nicht sind. Selbst wenn schwarze Blätter besser waren, können die Beschränkungen der Evolution Arten davon abhalten, auf die absolute höchste Spitze auf der Fitnesslandschaft zu klettern. Berman hat geschrieben, dass das Erzielen von Pigmenten, die besser arbeiten als Chlorophyll, sehr schwierig sein konnte. Tatsächlich, wie man denkt, haben sich alle höheren Werke (embryophytes) von einem gemeinsamen Ahnen entwickelt, der eine Art grüne Algen - mit der Idee ist, die dieses Chlorophyll ist, hat sich nur einmal entwickelt.

Shil DasSarma, ein mikrobischer Genetiker an der Universität Marylands, hat darauf hingewiesen, dass Arten von archaea wirklich ein anderes leicht fesselndes Molekül, Retinal zur Extrakt-Macht vom grünen Spektrum verwenden. Er hat die Ansicht von einigen Wissenschaftlern beschrieben, dass solches grünes leichtes Aufsaugen archae einmal die Erdumgebung beherrscht hat. Das konnte offen eine "Nische" für grüne Organismen abreisen, die die anderen Wellenlängen des Sonnenlichtes absorbieren würden. Das ist gerade eine Möglichkeit, und Berman hat geschrieben, dass Wissenschaftler von irgendwelcher Erklärung noch immer nicht überzeugt sind.

Chemische Struktur

Chlorophyll ist ein chlorin Pigment, das dem strukturell ähnlich und durch denselben metabolischen Pfad wie andere porphyrin Pigmente wie heme erzeugt ist. Am Zentrum des chlorin ist der Ring ein Magnesium-Ion. Zur Zeit seiner Entdeckung am Anfang der 1900er Jahre war das das erste Mal, dass dieses Element im lebenden Gewebe entdeckt worden war. Für die in diesem Artikel gezeichneten Strukturen werden einige der dem Mg-Zentrum beigefügten ligands für die Klarheit weggelassen. Der Chlorin-Ring kann mehrere verschiedene Seitenketten gewöhnlich einschließlich einer langen phytol Kette haben. Es gibt einige verschiedene Formen, die natürlich vorkommen, aber die am weitesten verteilte Form in Landwerken ist Chlorophyll a. Nach der anfänglichen geleisteten Arbeit durch den deutschen Chemiker Richard Willstätter, der von 1905 bis 1915, die allgemeine Struktur von Chlorophyll abmisst aufgehellt durch Hans Fischer 1940 zu sein. Vor 1960, als die meisten stereochemistry von Chlorophyll bekannt zu sein, Robert Burns Woodward eine Gesamtsynthese des Moleküls veröffentlicht hat. 1967 wurde die letzte restliche stereochemische Erläuterung von Ian Fleming vollendet, und 1990 haben Woodward und Mitverfasser eine aktualisierte Synthese veröffentlicht. Chlorophyll f wurde bekannt gegeben, um in cyanobacteria und anderen oxygenic Kleinstlebewesen diese Form stromatolites 2010 da zu sein; eine molekulare Formel von CHONMg und eine Struktur (2-formyl) - Chlorophyll abgeleitet gestützt auf NMR, optischen und Massenspektren zu sein. Die verschiedenen Strukturen von Chlorophyll werden unten zusammengefasst:

Wenn Blätter degreen im Prozess des Pflanzenalterns, Chlorophyll zu einer Gruppe von farblosem tetrapyrroles umgewandelt wird, der als Nichtleuchtstoffchlorophyll catabolites (NCC'S) mit der allgemeinen Struktur bekannt ist:

:

Diese Zusammensetzungen sind auch in mehreren reifenden Früchten identifiziert worden.

Spectrophotometry

Das Maß der Absorption des Lichtes wird durch das Lösungsmittel kompliziert, das verwendet ist, um es aus dem Pflanzenmaterial herauszuziehen, das die Werte erhalten, betrifft

• Im diethyl Äther, Chlorophyll ein Haben ungefährer Absorptionsvermögen-Maxima von 430 nm und 662 nm, während Chlorophyll b ungefähre Maxima von 453 nm und 642 nm hat.
• Die Absorptionsspitzen von Chlorophyll an 665 nm und 465 nm zu sein. Chlorophyll ein fluoresces an 673 nm (Maximum) und 726 nm. Der Maximalmahlzahn-Absorptionskoeffizient von Chlorophyll überschreitet 10-M-Cm, der unter dem höchsten für das kleine Molekül organische Zusammensetzungen ist.
• In 90-%-Azeton-Wasser, den Maximalabsorptionswellenlängen von Chlorophyll von 430 nm und 664 nm zu sein; Spitzen für Chlorophyll b sind 460 nm und 647 nm; Spitzen für Chlorophyll c1 sind 442 nm und 630 nm; Spitzen für Chlorophyll c2 sind 444 nm und 630 nm; Spitzen für Chlorophyll d sind 401 nm, 455 nm und 696 nm.

Durch das Messen der Absorption des Lichtes in den roten und weiten roten Gebieten ist es möglich, die Konzentration von Chlorophyll innerhalb eines Blattes zu schätzen.

Während, wie man bewiesen hat, Absorptionsinstrumente mit der Zeit gut als ein nichtzerstörender Test auf vielen Typen von Proben gearbeitet haben, haben sie wirklich Beschränkungen. Absorptionstechnik-Beschränkungen:

• Die zu messende Probe muss die Öffnung des Instrumentes ohne Löcher völlig bedecken.
• Proben müssen dünn genug sein, um Übertragung der Messwellenlängen des Lichtes zu erlauben.
• Oberflächen müssen relativ flach und gleichförmig sein.
• Variable Fluoreszenz (die Induktionswirkung von Kautsky) verursacht durch die rote Wellenlänge von Absorptionsinstrumenten, beschränkt die Wiederholbarkeit von Maßen an derselben Position.
• Die Auswahl am Messgebiet, auf kleineren Blättern, kann Maß-Schwankungen wegen der inneren Blatt-Struktur-Schwankung verursachen. Adern und midribs können bedeutende Schwankung auf Proben verursachen.
• Wellenlängen, die in Absorptionsmethoden verwendet sind, beschränken Sie normalerweise geradlinige Korrelation mit chemischen Chlorophyll-Inhalt-Methoden zu Konzentrationsniveaus unter 300 Mg/M.

Infolgedessen arbeiten Absorptionsinstrumente mit Nadelbaum-Nadeln, Rasen-Gräsern, Blättern von Arabidopsis, Moos, die meisten NOCKEN-Werke wie Kaktusfeige-Kaktus, und Agave, Frucht, Stämme, petioles, Flechten und Algen auf Felsen nicht. Außerdem ist es schwierig, zuverlässige Lesungen auf sehr kleinen Blatt-Werken wie unreifer Reis und Weizen zu bekommen.

Eine höhere Methode ist, den Chlorophyll-Inhalt das Verwenden der Chlorophyll-Fluoreszenz zu messen.

Gitelson (1999) setzt fest, "Das Verhältnis zwischen der Chlorophyll-Fluoreszenz, an 735 nm und dem Wellenlangenbereich 700nm zu 710 nm, wie man fand, war F735/F700 zum Chlorophyll-Inhalt linear proportional (mit dem Entschluss-Koeffizienten, r2, mehr als 0.95) und so dieses Verhältnis als ein genauer Hinweis des Chlorophyll-Inhalts in Pflanzenblättern verwendet werden kann." Nichtzerstörende, tragbare Meter verwenden diese Wirkung, den Chlorophyll-Inhalt von Proben zu messen, wo traditionelle Absorptionsvermögen-Techniken nicht verwendet werden können.

Diese neue Methode ist im Vorteil gegenüber dem älteren, Absorptionstechniken. Diese include: -

1. Proben brauchen die Messöffnung nicht zu füllen, so können kleine Proben gemessen werden.
2. Proben brauchen Übertragung des Messbalkens nicht zu erlauben, so können dicke Proben gemessen werden.
3. Oberflächen brauchen nicht flach und gleichförmig zu sein, so können schwierige Pflanzenmorphologien gemessen werden.
4. Keine Kautsky Induktionswirkung, so können Maße schnell an demselben Anblick wiederholt werden.
5. Kleines Beispielgebiet, so können natürlich vorkommende Strukturen wie Mitte Rippen und Adern vermieden werden.
6. Höher Reihe (675 Mg/M, im Vergleich mit 300 Mg/M mit Absorptionstechniken) messend, können noch so viele Proben gemessen werden.

Durch das Messen der Chlorophyll-Fluoreszenz kann Werk ecophysiology untersucht werden. Chlorophyll fluorometers wird von Pflanzenforschern verwendet, um Pflanzenbetonung zu bewerten.

Biosynthese

In Werken kann Chlorophyll von succinyl-CoA und glycine synthetisiert werden, obwohl der unmittelbare Vorgänger zu Chlorophyll a und b protochlorophyllide ist. In Angiosperm Werken ist der letzte Schritt, Konvertierung von protochlorophyllide zu Chlorophyll, leicht-abhängig, und solche Werke sind (gebleicht), wenn angebaut, in der Dunkelheit blass. Nichtgefäßwerke und grüne Algen haben ein zusätzliches leicht-unabhängiges Enzym und wachsen grün in der Dunkelheit stattdessen.

Chlorophyll selbst wird zu Proteinen gebunden und kann die absorbierte Energie in der erforderlichen Richtung übertragen. Protochlorophyllide kommt größtenteils in der freien Form und unter leichten Bedingungen vor, handelt als ein photosensitizer, hoch toxische freie Radikale bildend. Folglich brauchen Werke einen effizienten Mechanismus, den Betrag des Chlorophyll-Vorgängers zu regeln. In angiosperms wird das am Schritt von aminolevulinic Säure (ALA), einer der Zwischenzusammensetzungen im Biosynthese-Pfad getan. Werke, die durch ALA gefüttert werden, sammeln hohe und toxische Niveaus von protochlorophyllide an; so die Mutanten mit dem beschädigten Durchführungssystem.

Bleichsucht ist eine Bedingung, in der Blätter ungenügendes Chlorophyll erzeugen, sie gelb drehend. Bleichsucht kann durch einen Nährmangel an Eisen - genannt Eisenbleichsucht — oder durch eine Knappheit an Magnesium oder Stickstoff verursacht werden. Boden-pH spielt manchmal eine Rolle in nährverursachter Bleichsucht; viele Werke werden angepasst, um in Böden mit spezifischen PH-Niveaus zu wachsen, und ihre Fähigkeit, Nährstoffe vom Boden zu absorbieren, kann davon abhängig sein. Bleichsucht kann auch durch pathogens einschließlich Viren, Bakterien und Pilzinfektionen oder Saft saugender Kerbtiere verursacht werden.

Leichtes Ergänzungsabsorptionsvermögen von anthocyanins mit Chlorophyll

Anthocyanins sind andere Pflanzenpigmente. Das für die rote Farbe von anthocyanins verantwortliche Absorptionsvermögen-Muster kann zu diesem von grünem Chlorophyll in photosynthetisch aktiven Geweben wie junge Blätter von Quercus coccifera ergänzend sein. Es kann die Blätter vor Angriffen durch Pflanzenesser schützen, die durch die grüne Farbe angezogen werden können.

Kochgebrauch

Chlorophyll wird als ein Nahrungsmittelzusatz (Farbstoff) eingeschrieben, und seine E Zahl ist E140. Chefs verwenden Chlorophyll, um eine Vielfalt von Nahrungsmitteln und Getränken grün, wie Teigwaren und Wermut zu färben. Chlorophyll ist in Wasser nicht auflösbar, und es wird zuerst mit einer kleinen Menge von Pflanzenöl gemischt, um die gewünschte Lösung zu erhalten. Wie man betrachtete, war herausgezogenes flüssiges Chlorophyll nicht stabil und immer bis 1997 denaturiert, als Frank S. & Lisa Sagliano das Gefriertrocknen von flüssigem Chlorophyll an der Universität Floridas verwendet hat und es als ein Puder stabilisiert hat, es für den zukünftigen Gebrauch bewahrend.

Siehe auch

• Bacteriochlorophyll, verwandte Zusammensetzungen in phototrophischen Bakterien
• Chlorophyllin, eine halbsynthetische Ableitung von Chlorophyll
• Wachsen Sie leicht, eine Lampe, die Fotosynthese fördert
• Tiefes Chlorophyll-Maximum
• Chlorophyll a, ein wesentliches Chlorophyll-Pigment

Links

• Oregoner Universität der Gesundheit & Wissenschaften
• PDF Rezensionschlorophyll d: Das Rätsel hat aufgelöst
• Die leichte Absorption durch Chlorophyll - NIH bestellt vor