- มุมมองทางประวัติศาสตร์
- รงควัตถุ
- แสงคืออะไร
- ทำไมคลอโรฟิลล์จึงมีสีเขียว?
- คลอโรฟิลล์ไม่ใช่เม็ดสีเดียวในธรรมชาติ
- ลักษณะและโครงสร้าง
- ที่ตั้ง
- ประเภท
- คลอโรฟิลล์ก
- คลอโรฟิลล์ข
- คลอโรฟิลล์ c และ d
- คลอโรฟิลล์ในแบคทีเรีย
- คุณสมบัติ
- อ้างอิง
คลอโรฟิลเป็นเม็ดสีชีวภาพแสดงให้เห็นว่า มัน เป็นโมเลกุลความสามารถในการดูดซับแสง โมเลกุลนี้ดูดซับความยาวคลื่นที่สอดคล้องกับสีม่วงน้ำเงินและแดงและสะท้อนแสงของสีเขียว ดังนั้นการมีคลอโรฟิลล์จึงมีส่วนทำให้พืชมีสีเขียว
โครงสร้างของมันประกอบด้วยวงแหวนพอร์ไฟรินที่มีศูนย์กลางแมกนีเซียมและหางที่ไม่ชอบน้ำเรียกว่าไฟโตล จำเป็นต้องเน้นความคล้ายคลึงกันทางโครงสร้างของคลอโรฟิลล์กับโมเลกุลของฮีโมโกลบิน
โมเลกุลของคลอโรฟิลล์มีหน้าที่สร้างสีเขียวในพืช ที่มา: pixabay.com
คลอโรฟิลล์อยู่ในไทลาคอยด์ซึ่งมีโครงสร้างเป็นเยื่อที่พบภายในคลอโรพลาสต์ คลอโรพลาสต์มีมากในใบและโครงสร้างอื่น ๆ ของพืช
คลอโรฟิลล์มีหน้าที่หลักในการจับแสงที่จะใช้ในการขับเคลื่อนปฏิกิริยาสังเคราะห์ด้วยแสง คลอโรฟิลล์มีหลายประเภท - ที่พบมากที่สุดคือ - ซึ่งแตกต่างกันเล็กน้อยในโครงสร้างและจุดสูงสุดในการดูดซึมเพื่อเพิ่มปริมาณการดูดซับแสงแดด
มุมมองทางประวัติศาสตร์
การศึกษาโมเลกุลของคลอโรฟิลล์มีขึ้นในปีพ. ศ. 2361 โดยนักวิจัย Pelletier และ Caventou ซึ่งเป็นผู้บัญญัติชื่อ "คลอโรฟิลล์" เป็นครั้งแรก ต่อมาในปี 1838 การศึกษาทางเคมีของโมเลกุลได้เริ่มขึ้น
ในปีพ. ศ. 2394 Verdeil ได้เสนอความคล้ายคลึงกันของโครงสร้างระหว่างคลอโรฟิลล์และฮีโมโกลบิน ในเวลานั้นความคล้ายคลึงกันนี้เกินจริงและสันนิษฐานว่าอะตอมของเหล็กอยู่ตรงกลางโมเลกุลคลอโรฟิลล์ด้วย ต่อมาการปรากฏตัวของแมกนีเซียมได้รับการยืนยันว่าเป็นอะตอมกลาง
คลอโรฟิลล์ชนิดต่างๆถูกค้นพบในปี 2425 โดยโบโรดินโดยใช้หลักฐานจากกล้องจุลทรรศน์
รงควัตถุ
คลอโรฟิลล์สังเกตได้ภายใต้กล้องจุลทรรศน์ Kristian Peters - Fabelfroh
แสงคืออะไร
ประเด็นสำคัญที่ทำให้สิ่งมีชีวิตสังเคราะห์แสงมีความสามารถในการใช้พลังงานแสงคือการดูดซึมของมัน โมเลกุลที่ทำหน้าที่นี้เรียกว่าเม็ดสีและมีอยู่ในพืชและสาหร่าย
เพื่อให้เข้าใจปฏิกิริยาเหล่านี้ได้ดีขึ้นจำเป็นต้องรู้บางแง่มุมที่เกี่ยวข้องกับธรรมชาติของแสง
แสงหมายถึงรังสีแม่เหล็กไฟฟ้ารูปแบบหนึ่งของพลังงาน รังสีนี้ถูกเข้าใจว่าเป็นคลื่นและเป็นอนุภาค ลักษณะเฉพาะอย่างหนึ่งของการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าคือความยาวคลื่นซึ่งแสดงเป็นระยะห่างระหว่างสันเขาสองแนวต่อเนื่องกัน
สายตาของมนุษย์สามารถรับรู้ความยาวคลื่นได้ตั้งแต่ 400 ถึง 710 นาโนเมตร (นาโนเมตร = 10 -9เมตร) ความยาวคลื่นสั้นเกี่ยวข้องกับพลังงานจำนวนมากขึ้น แสงแดดรวมถึงแสงสีขาวซึ่งประกอบด้วยความยาวคลื่นทั้งหมดในส่วนที่มองเห็นได้
เกี่ยวกับธรรมชาติของอนุภาคนักฟิสิกส์อธิบายโฟตอนว่าเป็นแพ็กเก็ตพลังงานที่ไม่ต่อเนื่อง อนุภาคเหล่านี้แต่ละอนุภาคมีลักษณะความยาวคลื่นและระดับพลังงาน
เมื่อโฟตอนกระทบวัตถุสามสิ่งอาจเกิดขึ้น: ถูกดูดซึมส่งผ่านหรือสะท้อน
ทำไมคลอโรฟิลล์จึงมีสีเขียว?
พืชถูกมองว่าเป็นสีเขียวเนื่องจากคลอโรฟิลล์ส่วนใหญ่ดูดซับความยาวคลื่นสีน้ำเงินและสีแดงและสะท้อนสีเขียว Nefronus
เม็ดสีทั้งหมดไม่ได้มีพฤติกรรมในลักษณะเดียวกัน การดูดกลืนแสงเป็นปรากฏการณ์ที่สามารถเกิดขึ้นได้ในช่วงความยาวคลื่นที่แตกต่างกันและเม็ดสีแต่ละสีจะมีสเปกตรัมการดูดซับเฉพาะ
ความยาวคลื่นที่ดูดซับจะกำหนดสีที่เราจะเห็นเม็ดสี ตัวอย่างเช่นถ้ามันดูดซับแสงจนสุดความยาวเราจะเห็นเม็ดสีเป็นสีดำสนิท ผู้ที่ไม่ดูดซับความยาวทั้งหมดสะท้อนส่วนที่เหลือ
ในกรณีของคลอโรฟิลล์จะดูดซับความยาวคลื่นที่สอดคล้องกับสีม่วงน้ำเงินและแดงและสะท้อนแสงสีเขียว นี่คือเม็ดสีที่ทำให้พืชมีสีเขียวลักษณะเฉพาะ
คลอโรฟิลล์ไม่ใช่เม็ดสีเดียวในธรรมชาติ
แม้ว่าคลอโรฟิลล์เป็นหนึ่งในเม็ดสีที่รู้จักกันดี แต่ก็มีกลุ่มของเม็ดสีทางชีวภาพอื่น ๆ เช่นแคโรทีนอยด์ซึ่งมีโทนสีแดงหรือสีส้ม ดังนั้นพวกมันจึงดูดซับแสงที่ความยาวคลื่นต่างจากคลอโรฟิลล์ซึ่งทำหน้าที่เป็นหน้าจอการถ่ายเทพลังงานไปยังคลอโรฟิลล์
นอกจากนี้แคโรทีนอยด์บางชนิดยังมีหน้าที่ในการป้องกันแสงซึ่งจะดูดซับและกระจายพลังงานแสงที่อาจทำลายคลอโรฟิลล์ หรือทำปฏิกิริยากับออกซิเจนและสร้างโมเลกุลออกซิเดชั่นที่อาจทำลายโครงสร้างของเซลล์
ลักษณะและโครงสร้าง
คลอโรฟิลล์เป็นเม็ดสีทางชีวภาพที่รับรู้ว่าเป็นสีเขียวต่อดวงตาของมนุษย์และมีส่วนร่วมในการสังเคราะห์ด้วยแสง เราพบพวกมันในพืชและสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ ที่มีความสามารถในการเปลี่ยนพลังงานแสงเป็นพลังงานเคมี
คลอโรฟิลล์ในทางเคมีคือแมกนีเซียม - พอร์ไฟริน สิ่งเหล่านี้ค่อนข้างคล้ายกับโมเลกุลของฮีโมโกลบินซึ่งมีหน้าที่ในการขนส่งออกซิเจนในเลือดของเรา โมเลกุลทั้งสองแตกต่างกันเฉพาะในประเภทและตำแหน่งของกลุ่มสารทดแทนบนวงแหวน tetrapyrrolic
โลหะของวงแหวนพอร์ไฟรินในฮีโมโกลบินเป็นเหล็กในขณะที่คลอโรฟิลล์เป็นแมกนีเซียม
คลอโรฟิลล์ไซด์เชนนั้นเป็นไฮโดรโฟบิกหรืออะโพลาร์ตามธรรมชาติและประกอบด้วยไอโซพรีนอยด์ 4 หน่วยเรียกว่าไฟโตล สิ่งนี้ถูกเอสเทอร์ให้กับกลุ่มกรดโพรพิโออิกในวงแหวนหมายเลขสี่
หากคลอโรฟิลล์อยู่ภายใต้การบำบัดความร้อนสารละลายจะมีค่า pH ที่เป็นกรดซึ่งจะนำไปสู่การกำจัดอะตอมของแมกนีเซียมออกจากตรงกลางวงแหวน หากความร้อนยังคงมีอยู่หรือสารละลายลด pH มากขึ้นไฟโตลจะสิ้นสุดการไฮโดรไลซ์
ที่ตั้ง
คลอโรฟิลล์เป็นหนึ่งในรงควัตถุธรรมชาติที่กระจายอยู่ทั่วไปและพบได้ในสิ่งมีชีวิตสังเคราะห์แสงที่แตกต่างกัน ในโครงสร้างของพืชเราพบว่าส่วนใหญ่อยู่ในใบไม้และโครงสร้างสีเขียวอื่น ๆ
หากเรามองด้วยกล้องจุลทรรศน์จะพบคลอโรฟิลล์ภายในเซลล์โดยเฉพาะในคลอโรพลาสต์ ในทางกลับกันภายในคลอโรพลาสต์มีโครงสร้างที่ประกอบด้วยเมมเบรนสองชั้นที่เรียกว่าไทลาคอยด์ซึ่งมีคลอโรฟิลล์อยู่ภายในพร้อมกับไขมันและโปรตีนในปริมาณอื่น ๆ
Thylakoids เป็นโครงสร้างที่มีลักษณะคล้ายกับแผ่นดิสก์หรือเหรียญหลาย ๆ อันที่เรียงซ้อนกันและการจัดเรียงที่กะทัดรัดมากนี้จำเป็นอย่างยิ่งสำหรับฟังก์ชันการสังเคราะห์แสงของโมเลกุลคลอโรฟิลล์
ในสิ่งมีชีวิตโปรคาริโอตที่สังเคราะห์แสงไม่มีคลอโรพลาสต์ ด้วยเหตุนี้ไทลาคอยด์ที่มีเม็ดสีสังเคราะห์ด้วยแสงจึงถูกสังเกตว่าเป็นส่วนหนึ่งของเยื่อหุ้มเซลล์ที่แยกได้ภายในไซโตพลาสซึมของเซลล์หรือสร้างโครงสร้างในเยื่อหุ้มชั้นในซึ่งเป็นรูปแบบที่สังเกตได้ในไซยาโนแบคทีเรีย
ประเภท
คลอโรฟิลล์ก
คลอโรฟิลล์ก
คลอโรฟิลล์มีหลายประเภทซึ่งมีโครงสร้างโมเลกุลแตกต่างกันเล็กน้อยและการกระจายตัวในเชื้อสายสังเคราะห์แสง นั่นคือสิ่งมีชีวิตบางชนิดมีคลอโรฟิลล์บางชนิดและบางชนิดไม่มี
คลอโรฟิลล์ประเภทหลักเรียกว่าคลอโรฟิลล์เอและในเชื้อสายของพืชในเม็ดสีจะถูกชาร์จโดยตรงในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงและเปลี่ยนพลังงานแสงเป็นเคมี
คลอโรฟิลล์ข
คลอโรฟิลล์ข
คลอโรฟิลล์ประเภทที่สองคือ b และยังมีอยู่ในพืชด้วย โครงสร้างแตกต่างจากคลอโรฟิลล์ a เนื่องจากกลุ่มหลังมีหมู่เมธิลที่คาร์บอน 3 ของวงแหวนหมายเลข II และประเภท b มีหมู่ฟอร์มิลอยู่ในตำแหน่งนั้น
ถือเป็นเม็ดสีเสริมและเนื่องจากความแตกต่างของโครงสร้างทำให้มีสเปกตรัมการดูดซึมที่แตกต่างกันเล็กน้อยจากตัวแปรก. จากลักษณะดังกล่าวทำให้สีของมันแตกต่างกัน: คลอโรฟิลล์ a มีสีเขียวอมฟ้าและ b เป็นสีเหลืองเขียว
แนวคิดของสเปกตรัมที่แตกต่างเหล่านี้คือโมเลกุลทั้งสองเสริมซึ่งกันและกันในการดูดซับแสงและจัดการเพื่อเพิ่มปริมาณพลังงานแสงที่เข้าสู่ระบบสังเคราะห์แสง (เพื่อให้สเปกตรัมการดูดกลืนขยายกว้างขึ้น)
คลอโรฟิลล์ c และ d
คลอโรฟิลล์ง
มีคลอโรฟิลล์ประเภทที่สามคือ c ซึ่งเราพบในสาหร่ายสีน้ำตาลไดอะตอมและไดโนแฟลเจลเลต ในกรณีของสาหร่ายไซยาโนไฟต์จะแสดงเฉพาะคลอโรฟิลล์ชนิดหนึ่งเท่านั้น สุดท้ายคลอโรฟิลล์ d พบได้ในสิ่งมีชีวิตโปรติสต์บางชนิดและในไซยาโนแบคทีเรีย
คลอโรฟิลล์ในแบคทีเรีย
มีแบคทีเรียจำนวนหนึ่งที่มีความสามารถในการสังเคราะห์แสง ในสิ่งมีชีวิตเหล่านี้มีคลอโรฟิลล์ที่รู้จักกันในชื่อแบคเทอริโอคลอโรฟิลล์และเช่นเดียวกับคลอโรฟิลล์ของยูคาริโอตพวกมันถูกจำแนกตามตัวอักษร: a, b, c, d, e และ g
ในอดีตแนวคิดนี้ถูกใช้ว่าโมเลกุลของคลอโรฟิลล์ปรากฏขึ้นครั้งแรกในช่วงวิวัฒนาการ วันนี้ด้วยการวิเคราะห์ตามลำดับจึงมีการเสนอว่าโมเลกุลของคลอโรฟิลล์ของบรรพบุรุษอาจคล้ายกับแบคเทอริโอคลอโรฟิลล์
คุณสมบัติ
โมเลกุลของคลอโรฟิลล์เป็นองค์ประกอบสำคัญในสิ่งมีชีวิตที่สังเคราะห์ด้วยแสงเนื่องจากมีหน้าที่ในการดูดซับแสง
ในเครื่องจักรที่จำเป็นในการสังเคราะห์แสงมีส่วนประกอบที่เรียกว่าระบบภาพถ่าย มีสองอันและแต่ละอันประกอบด้วย "เสาอากาศ" ซึ่งทำหน้าที่รวบรวมแสงและศูนย์ปฏิกิริยาซึ่งเราพบคลอโรฟิลล์ชนิดหนึ่ง
ระบบภาพถ่ายส่วนใหญ่แตกต่างกันในจุดสูงสุดของการดูดซึมของโมเลกุลคลอโรฟิลล์: ระบบภาพถ่าย I มีจุดสูงสุดที่ 700 นาโนเมตรและ II ที่ 680 นาโนเมตร
ด้วยวิธีนี้คลอโรฟิลล์สามารถจัดการกับบทบาทในการจับแสงซึ่งต้องขอบคุณแบตเตอรี่เอนไซม์ที่ซับซ้อนจะถูกเปลี่ยนเป็นพลังงานเคมีที่เก็บไว้ในโมเลกุลเช่นคาร์โบไฮเดรต
อ้างอิง
- เบ็ค CB (2010) ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับโครงสร้างและพัฒนาการของพืช: กายวิภาคของพืชในศตวรรษที่ยี่สิบเอ็ด สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์
- Berg, JM, Stryer, L. , และ Tymoczko, JL (2007) ชีวเคมี. ฉันย้อนกลับ
- Blankenship, RE (2010). วิวัฒนาการของการสังเคราะห์ด้วยแสงในยุคแรก ๆ สรีรวิทยาของพืช, 154 (2), 434–438.
- แคมป์เบล, NA (2544). ชีววิทยา: แนวคิดและความสัมพันธ์ การศึกษาของเพียร์สัน.
- Cooper, GM และ Hausman, RE (2004) เซลล์: วิธีการระดับโมเลกุล เมดิซินสกานาคลดา.
- Curtis, H. , & Schnek, A. (2006). ขอเชิญเข้าร่วมชีววิทยา Panamerican Medical Ed.
- Hohmann-Marriott, MF และ Blankenship, RE (2011) วิวัฒนาการของการสังเคราะห์ด้วยแสง การทบทวนชีววิทยาพืชประจำปี 62, 515-548
- ฮัมฟรีย์, AM (1980). คลอโรฟีลล์ เคมีอาหาร, 5 (1), 57–67. ดอย: 10.1016 / 0308-8146 (80) 90064-3
- Koolman, J. , & Röhm, KH (2005). ชีวเคมี: ข้อความและแผนที่ Panamerican Medical Ed.
- Lockhart, PJ, Larkum, AW, Steel, M. , Waddell, PJ, & Penny, D. (1996). วิวัฒนาการของคลอโรฟิลล์และแบคเทอริโอคลอโรฟิลล์: ปัญหาของไซต์ที่ไม่แปรเปลี่ยนในการวิเคราะห์ลำดับ Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 93 (5), 1930–1934. ดอย: 10.1073 / pnas.93.5.1930
- Palade, GE และ Rosen, WG (1986) ชีววิทยาของเซลล์: การวิจัยขั้นพื้นฐานและการประยุกต์ใช้ สถาบันแห่งชาติ
- โปซาดาจอส (2548). ฐานรากสำหรับการจัดตั้งทุ่งหญ้าและพืชอาหารสัตว์ มหาวิทยาลัย Antioquia
- Raven, PH, Evert, RF, & Eichhorn, SE (1992) ชีววิทยาพืช (ฉบับที่ 2). ฉันย้อนกลับ
- Sadava, D. , & Purves, WH (2009). ชีวิต: วิทยาศาสตร์แห่งชีววิทยา Panamerican Medical Ed.
- Sousa, FL, Shavit-Grievink, L. , Allen, JF, & Martin, WF (2013) วิวัฒนาการของยีนสังเคราะห์ทางชีวภาพของคลอโรฟิลล์บ่งบอกถึงการทำสำเนาของยีนระบบภาพถ่ายไม่ใช่การรวมระบบภาพถ่ายที่จุดกำเนิดของการสังเคราะห์ด้วยออกซิเจน ชีววิทยาและวิวัฒนาการของจีโนม, 5 (1), 200–216 ดอย: 10.1093 / gbe / evs127
- Taiz, L. , และ Zeiger, E. (2007). สรีรวิทยาของพืช มหาวิทยาลัย Jaume I.
- Xiong J. (2549). การสังเคราะห์ด้วยแสง: มีสีอะไร?. ชีววิทยาจีโนม, 7 (12), 245. ดอย: 10.1186 / gb-2006-7-12-245