Klorofilin yapısal bileşeni. Klorofil. Sağlık için fayda
Nem varlığında demirle uzun süreli temas. Sonuçta ortaya çıkan ve "flojistondan arındırılmış güherçile havası" adı verilen gaz, sıradan havayla karıştırıldığında (orijinal "nitrat havasından" farklı olarak) artık rengini değiştirmiyordu ve içindeki mum, sıradan "flojistondan arındırılmış hava" kadar parlak bir şekilde yanıyordu. "flojistikleştirilmiş nitrat havasının" sıradan "flojistikleştirilmiş havaya" dönüştürülmesine. 1) J. Priestley tarafından tanımlanan altı hava tipinin formüllerini ve modern adlarını verin. 2) Her birinin üretilmesi için bir reaksiyon denklemi verin. 54. Gübre olarak kullanılan Norveç güherçilesi %11,86 nitrojen içerir. 1) Formülünü oluşturun. 2) Norveç'te (Şili'den farklı olarak) güherçile yatağı olmadığı için neden bu güherçile Norveççe olarak adlandırılıyor? 3) Volta ve Birkeland'ın Norveç güherçilesiyle nasıl bir ilişkisi var? 55. 19. yüzyılın ikinci yarısında Rus kimyager N.N. Beketov metalik rubidyum elde etmek için bir yöntem önerdi. Bunu yapmak için rubidyum hidroksit ve toz alüminyum karışımını, soğutma tüpü ve alıcıyla donatılmış bir demir silindirde ısıttı. N.N.'nin notlarından. Beketova: "Rubidyum yavaş yavaş hareket ediyor, cıva gibi akıyor ve operasyon sırasında merminin hidrojenle doldurulması nedeniyle metalik parlaklığını koruyor." 1) N.N. tarafından gerçekleştirilen reaksiyonun denklemini yazın. Beketov. 2) Tanıdığınız metallerin voltaj dizisinde rubidyum, alüminyumun çok solundadır. Bu tepki nasıl açıklanabilir? 3) Bu işlem lityum metali üretmek için kullanılabilir mi? 56. İyot, 1811 yılında Fransız kimyager Bernard Courtois tarafından keşfedildi. Bir gün laboratuvarda Courtois'in omzunda her zaman sakince oturan bir kedinin aniden reaktif şişelerinin bulunduğu masanın üzerine atladığını söylüyorlar. Çarptılar ve havaya mor "duman" - iyot buharı - bulutları yükseldi. Alglerden elde edilen sodyum iyodür, sülfürik asitle reaksiyona girerek iyot I2'yi üretir; Aynı zamanda “kükürt dioksit” oluşur - kükürt dioksit SO2. 15 g NaI'nin fazla sülfürik asit ile etkileşimi sonucu açığa çıkan toplam gaz hacmini (normal koşullarda) ve ayrıca dönüşüm derecesi varsa, elde edilen gaz karışımının nispi yoğunluğunu (havada) D hesaplayın. reaktif a'nın oranı %90'dır. 22 10. sınıf için teorik yuvarlak görev örnekleri Görev 1. Her birinde 0,1 g alüminyum metal bulunan kimyasal kaplar terazide dengelenir. Bir bardağa 10 g ağırlığındaki %5'lik hidroklorik asit çözeltisi, diğerine 10 g ağırlığındaki %5'lik sodyum hidroksit çözeltisi dökülürse terazinin dengesi nasıl değişir? Çözüm: Metalik alüminyum, hidroklorik asit ve sodyum hidroksit ile aşağıdaki denklemlere göre reaksiyona girer: 2Al + 6 HCl → 2 AlCl3 + 3 H2 2Al + 2 NaOH + 6 H2O → 2 Na + 3 H2 Aynı reaksiyona giren alüminyum kütlesiyle, aynı miktar Her iki durumda da miktarda hidrojen açığa çıkar. Dolayısıyla alüminyumun tamamen çözünmesi durumunda terazilerin dengesi değişmeyecektir. Alüminyumun tam olarak çözünmemesi durumunda, alüminyumun daha küçük oranının reaksiyona gireceği ölçek dengeyi değiştirecektir. 10 g ağırlığındaki %5'lik çözeltiler 0,5 g (10⋅0,05) hidroklorik asit ve sodyum hidroksit içerir. M(Al) = 27 g/mol M(HCl) = 36,5 g/mol M(NaOH) = 40 g/mol 0,1 g ağırlığındaki alüminyumu çözmek için ne kadar hidroklorik asit ve sodyum hidroksit gerektiğini bulalım.Al ağırlığı 27⋅ 2 g, (36,5⋅ 6) ağırlığındaki HCl ile reaksiyona girer g 0,1 g ağırlığındaki Al, x ağırlığındaki HCl ile reaksiyona girer x g x = 0,406 g 27⋅ 2 g ağırlığındaki HCl Al, NaOH kütlesi (40⋅ 2) ile reaksiyona girer g 0,1 g ağırlığındaki Al, y ağırlığındaki NaOH ile reaksiyona girer g y = 0.148 NaOH Hem HCl hem de NaOH maddesi fazla alınır, böylece alüminyum her iki camda da tamamen çözünecek ve terazilerin dengesi bozulmayacaktır. Görev 2. Bu karışımda her üç karbon atomu için bir oksijen atomu varsa, C4H10 bütanından oluşan bir gaz karışımının bağıl nitrojen yoğunluğunu hesaplayın. Çözüm: Karışımın ortalama molar kütlesini belirlemek için formül ν1 M1 + … + νn Mn M(ort.) = m(cm.)/ ν(cm.) = ν1 + … + νn M(C4H10) = 58 g/ mol M(CO2 ) = 44 g/mol M(N2) = 28 g/mol 23 Karışımın bir mol oksijen atomu içerdiğini varsayarak karbon atomu sayısını yazalım: ν(O) = 1 mol ν (C ) = 3 mol Karbondioksitin bir mol oksijen atomu içerdiğini dikkate alarak karbondioksit miktarını hesaplayalım: ν(СО2) = ν (О) / 2 = 1 mol/ 2 = 0,5 mol ν1 (С) = ν(СО2 ) = 0,5 mol Bütandaki karbon atomu sayısını hesaplayalım: ν2 (C) = 3 mol – 0,5 mol – 2,5 mol ν (C4H10) = ν(C) / 4 = 2,5 mol / 4 = 0,625 mol Ortalamasını hesaplayalım bütan ve karbondioksit karışımının molar kütlesi : 0,625 mol ⋅58 g/mol + 0,5 mol ⋅44 g/mol M(ort.) = = 51,78 g/mol (0,625 + 0,5) mol Karışımın bağıl yoğunluğunu hesaplayalım. Azot bazlı gaz karışımı: DN (cm.) = 51,78 / 28 = 1,85 Problem 3. Klorofil, bitki yapraklarının yeşil rengini belirleyen önemli bir pigmenttir. Aşırı oksijende 89,2 mg klorofil yakıldığında yalnızca aşağıdaki dört madde elde edilir: 242 mg gaz, genellikle içecekleri karbonatlamak için kullanılır; Bu içeceklerin temelini oluşturan 64,8 mg sıvı; 5,6 mg'ı dünya atmosferinde en bol bulunan gaz ve 4,00 mg'ı, yer kabuğunun yaklaşık %2,3'ünü oluşturan, yaygın olarak kullanılan hafif bir metalin oksiti olan beyaz bir tozdur. 1) Hangi maddelerden bahsediyoruz? 2) Molekülünün yalnızca bir metal atomu içerdiğini dikkate alarak klorofilin formülünü hesaplayın. 3) Klorofilin yanma reaksiyonunun denklemini yazın. 4) Klorofil klor içerir mi? "Klorofil" adı nereden geliyor? 5) Benzer yapıya sahip bir parça içeren doğal bir maddeye örnek verin. Çözüm: 1. İçecekler karbondioksitle karbonatlanır, içeceklerin çoğu sudur, dünya atmosferindeki en yaygın gaz nitrojendir ve tozu da magnezyum oksittir. 2. Moleküldeki elementlerin oranını hesaplayın: n(CO2) = 242/44 = 5,5 mmol, m (C) = 5,5⋅ 12 = 66 mg n(H2O) = 64?8/18 = 3,6 mmol , m( H) = 3,6⋅ 2 = 7,2 mg n(N2) = 5,60/28 = 0,2 mmol n(MgO) = 40/4,00 = 0,1 mmol, m(Mg ) = 0,1⋅ 24 = 2,4 mg m(O2) = 89,2 – 66 – 7,2 – 5,6 – 2,4 = 8 mg, n(O) = 8/16 = 0,5 mmol. 24 Oran C:H:N:O:Mg = 5,5:7,2:0,4:0,5:0,1 =55:72:4:5:1, dolayısıyla klorofil formülü: C55H72N4O5Mg 3. C55H72N4O5Mg + 71 O2 = 55 CO2 + 36 H2O + 2 N2 + MgO 4. Yunanca “kloros” kelimesi “yeşil” anlamına gelir. Dolayısıyla hem klorun hem de klorofilin adı. 5. En ünlüsü kan boyası hem (hemoglobin) ve hem ve klorofil türevleridir. Sorun 4. Okul çocukları için Tüm Birlik ve Tüm Rusya Kimya Olimpiyatlarının kurucusu, Moskova Devlet Üniversitesi Profesörü Alfred Feliksovich Plate, Büyük Vatanseverlik Savaşı sırasında kendisine iki litrelik ince bir kabın içeriğini acilen incelemesi talimatı verildiğini söyledi. Düşen bir düşman savaş uçağının pilot kokpitinde bulunan, duvarlarla çevrili metal ampul. Analiz sonuçlarına göre bu sıvı ağırlıkça %22 karbon, %4,6 hidrojen ve %73,4 brom içeriyordu. Analizin sonuçları mühendisleri ve askeri uzmanları şaşkına çevirdi. Alışılmadık içeriğe sahip bu ince duvarlı ampulün pilot kabininde hangi amaçla saklandığına dair düşüncelerinizi ifade edin. Çözüm: İncelenen sıvıdaki elementlerin atom sayıları arasındaki ilişki: C: H: Br = (22/12) : 4,6: (73,4/80) = 1,83: 4,6: 0,92 = 2: 5 : 1. Formül İncelenen sıvının C2H5Br'si. Doğal olarak, bu maddenin önemli bir miktarının ve ayrıca alışılmadık bir ambalajda bulunması, deneysel kimyagerlerden biri çok basit bir fikir ortaya atana kadar şaşkınlığa neden oldu: etil bromür +38 ° C sıcaklıkta kaynar ve yerleştirildi. potansiyel bir yangınla mücadele ajanı olarak pilot kabininde! Yangın durumunda ampul patlar ve havadan neredeyse 4 kat daha ağır olan etil bromür buharı yangını bir süreliğine izole ederek yangının yayılmasını durdurur. Problem 5. Dönüşüm zincirini düşünün: 1. A = B + C 2. B + C2H5Cl = D 3. D + C2H5Cl = D + A 4. B + TiCl4 = A + E 5. B + C4H8Cl2 = A + F 6. B + N2O4 = I + NO A maddesinin şifresini çöz – Ve A maddesinin deniz suyuna acı bir tat verdiği biliniyorsa, B, C ve E basit maddelerdir, 1. ve 4. reaksiyonlar yüksek sıcaklıkta gerçekleşir, reaksiyon 1 elektrik akımının etkisi altında meydana gelir, reaksiyon 2 dietil eter içerisinde gerçekleştirilir. 1) 1 – 6 arasındaki reaksiyonların denklemlerini yazın. 2) G maddesi ne olabilir ve adını verin. 25 Çözüm: Magnezyum bileşikleri deniz suyuna acı bir tat verir. A maddesinin eriyiğinin elektrolizi iki basit madde ürettiğinden, reaksiyon 4'ten takip edildiği gibi bunun magnezyum halojenür, yani onun klorür olduğu açıktır. Kloretan ile etkileşime girdiğinde bir ekleme reaksiyonu meydana gelir. Doymuş hidrokarbonlu halojenler ikame reaksiyonlarına girebildiklerinden B magnezyumdur. Reaksiyonda yalnızca tek bir madde oluştuğundan, G maddesi, bir magnezyum-organik madde olan bir Grignard reaktifi olan magnezyumun ilavesinin ürünüdür. A – MgCl2 B – Mg C – Cl2 D – C2H5MgCl E – C4H10 E – Ti F – C4H8 I – Mg(NO3)2 MgCl2 = Mg + Cl2 Mg + C2H5Cl = C2H5MgCl C2H5MgCl + C2H5Cl = C4H10 + MgCl2 2 Mg + TiCl2 = 2 MgCl2 + Ti C4H8Cl2 + Mg = C4H8 + MgCl2 Mg + 2 N2O4 = Mg(NO3)2 + 2 NO C4H8Cl2 molekülündeki klor atomlarının göreceli dizilişine bağlı olarak çeşitli ürünler elde edilebilir. Klor atomları aynı karbon atomunda bulunuyorsa fark edilebilir miktarlarda okten oluşabilmektedir. Klor atomları iki bitişik karbon atomunda bulunursa doymamış hidrokarbonlar CH2=CH-CH2-CH3 (buten-1) veya CH3-CH=CH-CH3 (buten-2) elde edilir. Klor atomları iki karbon atomunun karşısına yerleştirildiğinde, eser miktarlarda siklik hidrokarbonlar (siklobütan) üretilebilir. Bağımsız çözeltinin görevleri 1. 130 ml nitrojen, hidrojen ve metan karışımına 200 ml hacimli oksijen ilave edildi ve karışım ateşe verildi. Yanmanın sona ermesi ve su buharının yoğunlaşmasının ardından aynı koşullar altında toplam hacim 144 ml olmuş, yanma ürünleri fazla alkali çözeltiden geçirildikten sonra hacim 72 ml azalmıştır. Azot, hidrojen ve metanın başlangıç hacimlerini bulun. 2. Bromlu suyun rengini giderdiği, Kucherov reaksiyonuna girdiği ve sodyum amid ile reaksiyona girdiği biliniyorsa, C9H8 bileşimli benzen serisi bileşiğinin yapısını belirleyin ve adlandırın. Potasyum permanganat ile oksitlendiğinde başlangıç bileşiği benzoik asit üretir. 3. Elbette homolojik serinin üyelerinin genel formüllerini biliyorsunuz - metan, eten, etilen. Bu serinin ilk üyesinin formülü biliniyorsa, herhangi bir 26 homolog serinin (mutlaka hidrokarbon olması gerekmez) üyelerinin genel formülünü türetmeye çalışın. 4. Belirli bir hidrokarbon gazı klorda yakıldığında hacminin üç katı kadar klor tüketilir. Aynı hidrokarbon oksijende yakıldığında oksitleyicinin kütlece tüketimi 1,48 kat azalır. Bu ne tür bir hidrokarbon? 5. Metan ve hidrojenin yanma ısıları sırasıyla 890 ve 284 kJ/mol'dür. 6,72 litre hidrojen-metan karışımının (n.o.) yanması 148 kJ açığa çıkardı. Ne kadar oksijen tüketildi? 6. İki geometrik izomer formunda bulunan düşük kaynama noktalı bir hidrokarbonun buhar yoğunluğu 1215,6 GPa basınçta ve 67 °C sıcaklıkta 2,93 g/l'dir. Yapısını kurun ve hepsinin yapısal formüllerini verin. asiklik hidrokarbonlar ona izomerdir. 7. Karmaşık bir kimyasal reaksiyon sonucunda bromobenzen C6H5Br ve iyodobenzen C6H5I karışımı oluşur. Reaksiyon mekanizmasını incelemek için bir kimyagerin, elde edilen karışımdaki her iki bileşiğin yüzdesini tam olarak bilmesi gerekir. Karışım element analizine tabi tutulur. Ancak Br ve I için ayrı ayrı element analizi her zaman mümkün değildir. Bir karışımın % karbon içerdiği ve (Br ve I) toplamının % 1 olduğu biliniyorsa, bir karışımdaki C6H5Br ve C6H5I yüzdesini belirleyin. 8. Etil alkol buharı ısıtılmış alüminyum oksit üzerine yayıldı. Elde edilen gaz, bromun rengi tamamen kayboluncaya kadar 250 ml 0,4 M brom çözeltisinden geçirildi. Bromlu su ile hangi hacimde gaz (n.o.) reaksiyona girdi? Bu ne kadar ürün üretti? 9. Esterlerin sabunlaşması alkalilerin etkisiyle hızlandırılır. Bazı esterleri hidrolize etmek için, genellikle 1 g eter başına 150 ml alkali çözelti oranında %6'lık bir sodyum hidroksit çözeltisi (yoğunluk 1.0 g/cm3) alınır. 6 g eterin hidrolize edilmesi için %40'lık (yoğunluk 1,4 g/cm3) ne kadar alınmalıdır? 10. Bileşik hidrojen içerir, kütle oranı – 6.33; karbon, kütle oranı - 15,19; oksijen, kütle oranı - 60.76 ve bir moleküldeki atom sayısı karbon atomu sayısına eşit olan bir element daha. Ne tür bir bileşik olduğunu, hangi sınıfa ait olduğunu ve ısıtıldığında nasıl davrandığını belirleyin. 11. Yapı teorisine dayanarak tahmin edilmiş ve A.M. Butlerov, hidrokarbon A'yı 450°C'de bir alüminyum-krom dehidrojenasyon katalizörü üzerinden geçirdi ve sonuçta iki yanıcı gaz oluştu: daha uçucu B ve daha az uçucu C. B gazı, kütle oranı %64 olan sulu bir sülfürik asit çözeltisinden geçirildi. B maddesinin asit katalizli dimerizasyonu Markovnikov kuralına uyarak gerçekleşir. Bu reaksiyonun sonucunda, orijinal A'nın yaklaşık iki katı bağıl molekül ağırlığına sahip iki izomerik sıvı ürün D ve E'den oluşan bir karışım oluşur. Asit çözeltisinden ayrıldıktan ve kurutulduktan sonra D ve E ürünleri yanıcı maddelerle işlendi. bir katalizör - iskelet nikeli varlığında B gazı. D ve D'den, oktan sayısı 100 olan otomobil yakıtı için standart olarak kullanılan aynı E maddesi oluştu. A, B, C, D, E ve E maddelerinin adlarını verin. Reaksiyonların diyagramlarını yazın. bu meydana gelir. 12. CnH2n-2 bileşimine sahip belirli miktarda hidrokarbon, fazla klorla birlikte 21.0 g tetraklorür verir. Fazla brom içeren aynı miktarda hidrokarbon, 38.8 g tetrabromür verir. Bu hidrokarbonun moleküler formülünü türetin ve olası yapısal formüllerini yazın. 13. Kalsiyum ve alüminyum karbür karışımının tamamen hidrolizi ile oksijenden 1,6 kat daha hafif bir gaz karışımı oluşur. Başlangıç karışımındaki karbürlerin kütle fraksiyonlarını belirleyin. 14. Asetilenin 672 ml (n.s.) hacimle hidrojenlenmesi sırasında, 40 g ağırlığındaki karbon tetraklorür içindeki bir bromin çözeltisinin rengini gideren bir etan ve etilen karışımı elde edildi; bromun kütle fraksiyonu% 4'tür. Karışımdaki etan ve etilen miktarını ve bunların mol fraksiyonlarını belirleyin. 15. Aşağıdakileri içeren, atıl elektrotlarla seri olarak bağlanan elektrolizörlerden bir elektrik akımı geçirilir: birincisi - bir baryum klorür çözeltisi, ikincisi - eşit miktarda madde içeren bir potasyum sülfit çözeltisi. Birinci elektrolizörden gelen çözelti numunesi, fazla nitrik asitle asitleştirildikten sonra gümüş nitrat çözeltisiyle çökelti vermeyi bıraktığında ve bu elektrolizörün anotunda 1,12 litre gaz salındığında elektroliz durduruldu. Elektroliz sonucu elde edilen çözeltiler karıştırıldı. Çökeltinin bileşimini ve kütlesini belirleyin. 16. 1 mol metan yakıldığında 802 kJ ısı açığa çıkar. 100 g ağırlığındaki bir bakır parçasını 20°C'den 50°C'ye ısıtmak için (ortam koşullarında) ne kadar metan hacmi yakılmalıdır? Bakırın özgül ısı kapasitesi 0,38 kJ/kg oC'dir. 17. Sıvı A, A + 2 C6H5OH şemasına göre NaOH varlığında fenol ile reaksiyona girerek FeCl3 ile renk vermeyen aromatik bir B maddesi (kaynama noktası fenolünkinden daha düşük) oluşturur; Sodyum sülfat da oluşur. A sulu NaOH ile ısıtıldığında sodyum sülfat ve metanol de oluşur. Sorun koşullarından elde edilen verilere dayanarak A maddesinin yapısını oluşturun; Cevabınızı gerekçelendirin. 18. Homolog aldehit serilerinde bazı aldehit B, aldehit A'nın yanında yer alır. 100 g sulu aldehit A çözeltisine 19 g aldehit B ilave edildi ve ikincisinin kütle oranı %23 oldu. AgNO3'ün amonyak çözeltisinin 2 g aldehit çözeltisine eklenmesi, 4,35 g gümüşün salınmasına neden olur. 19. 1,12 litre (n.s.) hacimli asetilen ve propenin tamamen yanması sırasında oluşan gazlar, molar konsantrasyonu 0,5 mol/l olan 0,3 litre hacimli bir potasyum hidroksit çözeltisinden geçirilir. Ortaya çıkan çözelti, 0,448 litre daha karbon dioksiti emebilir. Başlangıç karışımının bileşimini hacimce yüzde olarak belirleyin. 20. Laboratuvarda bazı kimyasal reaksiyonları gerçekleştirmek için pratikte hiç su içermeyen “mutlak alkol”e sahip olmak gerekir. 28 Yaklaşık %4 nem içeren sıradan rektifiye alkolden nasıl hazırlanabilir? 21. 30 ml propan-bütan karışımı bir ödyometrede 200 ml oksijen ile karıştırıldı ve patlatıldı. Patlamadan önce reaksiyon karışımı 127°C sıcaklığa ve normal basınca sahipti. Koşullar ilk haline getirildikten sonra ödyometredeki gazların hacmi 270 ml oldu. Propan-bütan karışımının hacim yüzdesi cinsinden bileşimi nedir? 22. Bilinmeyen bir metalin 17,5 g nitratını inert gaz atmosferinde kalsine ettik. Uçucu ürünler toplandı ve soğutuldu. Bu, 13,5 g %70 nitrik asit çözeltisi üretti. Nitrat formülünü ayarlayın. 23. Metan ve oksijenden oluşan karışım patlatıldı. Orijinal (oda) koşullarına getirildikten sonra yoğunluğun (orijinal karışımın yoğunluğuna kıyasla) bir buçuk kat arttığı ortaya çıktı. Ürünlerin fazla miktarda Ca(OH)2 çözeltisinden geçirilmesi 13 ml emilmemiş gaz verir. Hesaplayın: a) patlamadan önce ve sonra karışımların bileşimi (hacimce); b) ilk karışımın hacmi. Reaksiyon denklemlerini verin. 24. Oksijen fazlalığında, buzlu asetik asit içindeki bilinmeyen bir maddenin %10'luk çözeltisinden 1,00 g yakıldı ve 672 ml oksijen (n.s.) tüketildi. Bu durumda sadece su (0,569 mi) ve karbondioksit (ortam koşullarında 708 mi) oluştu. Hangi madde çözeltisi yakıldı? Önerilen maddelerden hangisiyle reaksiyona girebilir: KOH, HI, CH3 – CH = CH – CH3? Reaksiyon denklemlerini yazın. 25. 4,36 g formik, asetik ve oksalik asit karışımını nötralize etmek için 45 cm3 2 N alkali çözeltisi tüketilir. Aynı numunenin tamamen oksidasyonu ile 2464 cm3 karbondioksit (n.s.) oluşur. Asitler hangi molar oranda karıştırılır? 26. Nispi hidrojen yoğunluğu 25'ten az olan hidrokarbonların yanması sonucu oluşan karbondioksitin hacmi, reaksiyona giren hidrokarbon ve oksijen hacimlerinin toplamının 4/7'sidir. Hidrokarbonun formülü nedir? 27. Klor gazı, çözeltideki her iki asidin kütle oranları eşit oluncaya kadar 75 g ağırlığındaki %10'luk sıcak formik asit çözeltisinden geçirildi. Oluşan asitlerin kütlesini belirleyin. 28. 16. yüzyılda. Alman kimyager Andreas Liebavius, gümüş rengi bir sıvıyı HgCl2 tozuyla ısıtıp ardından açığa çıkan buharları yoğunlaştırarak, "süblimasyon alkolü" adını verdiği ağır (ρ = 2,23 g/cm3) şeffaf bir sıvı elde etti. Hidrojen sülfür "süblim alkol" üzerine etki ettiğinde "altın yaprak" adı verilen altın sarısı plakalar oluşur ve 1 hacim "süblim alkol" 383 hacim hidrojen sülfit (n.s.) ile reaksiyona girebilir. Sulu bir amonyak çözeltisi ile "süblimasyon alkolü" 29'a etki ederseniz, amfoterik özelliklere sahip beyaz bir hidrokso bileşiği çökeltisi oluşur. 1) Libavius'un kullandığı orijinal gümüşi sıvı, "süblime alkol" ve "altın yaprak" nelerdir? 2) Süblimasyon alkolü polar solvent olarak sınıflandırılabilir mi? Neden? 3) Koşullarda belirtilen tüm kimyasal reaksiyonların denklemlerini yazın. 29. 1860 yılında Uluslararası Kimyagerler Kongresi'nde şu tanım benimsenmiştir: "Molekül, bir reaksiyona katılan maddenin en küçük miktarıdır." Şu anda, yaklaşık 10 K (-263 ° C) sıcaklıkta katı argonda izole edilmiş ayrı moleküller formunda moleküler sodyum klorür elde etmek mümkündür. 1) Moleküler ve kristal sodyum klorürün kimyasal aktivitesi, çözücülerin katılımı olmadan (aynı koşullar altında) reaksiyonlarda nasıl farklılık gösterebilir? 2) Bu farkın olası sebepleri nelerdir? 30. H.A. Encyclopædia Britannica'nın (1878) dokuzuncu baskısında yayınlanan "Kimya" makalesinin yazarı Armstrong, Mendeleev'in uranyumun atom ağırlığı için Berzelius tarafından belirlenen eski 120 değeri yerine 240 değerini önerdiğini yazdı. Armstrong aynı zamanda üçüncü değer olan 180'i de tercih etti. Artık bildiğimiz gibi Mendeleev haklıydı. Uranyum katranının gerçek formülü U3O8'dir. Berzelius ve Armstrong bu mineral için hangi formülü yazabilirler? 31. A.E. Favorsky 1887'de aşağıdaki araştırmayı gerçekleştirdi: a) 2,2-diklorobütanın toz halindeki KOH ile etkileşimi, gümüş oksit amonyak çözeltisi ile işlendiğinde bir gümüş türevi veren C4H6 bileşiminin bir hidrokarbonunu üretti; b) 2,2-diklorobutan alkollü bir alkali çözeltisi ile işlendiğinde aynı bileşime sahip bir hidrokarbon oluştu, ancak gümüş oksitin amonyak çözeltisiyle reaksiyona girmedi. Bu olaylara bir açıklama verin. 32. Birinci Dünya Savaşı. Belçika'nın Batı Cephesinde, Ypres Nehri boyunca, Alman ordusunun tüm saldırıları, İngiliz-Fransız birliklerinin iyi organize edilmiş savunmasıyla püskürtüldü. 22 Nisan 1915 günü saat 17.00'de Bixschute ve Langemarck noktaları arasındaki Alman mevzilerinden, dünya yüzeyinin üzerinde beyazımsı yeşil bir sis şeridi belirdi ve 5-8 dakika sonra bin metre ilerleyerek tüm alanı kapladı. Fransız birliklerinin pozisyonları sessiz dev bir dalga halinde. Gaz saldırısı sonucunda 15 bin kişi zehirlendi, bunların 5 binden fazlası savaş alanında öldü, hayatta kalanların yarısı sakat kaldı. Yeni tip bir silahın etkinliğini ortaya koyan bu saldırı, tarihe “Ypres'te kara gün” olarak geçti ve kimyasal savaşın başlangıcı sayılıyor. 1) Bu gaz saldırısında kullanılan maddenin yapısal (grafiksel) formülünü yazınız. Herhangi bir atomun yalnız elektron çifti varsa, bunları etiketleyin. 30 2) Tanımlanan maddenin adını sistematik isimlendirmeye göre verin. Diğer adlarını belirtin (önemsiz vb.). 3) Şu ana kadar bu maddenin büyük bir kısmını oluşturan reaksiyonun denklemlerini yazın. Teknolojik sentez sürecini gerçekleştirme koşullarını belirtin. 4) Bu maddenin su ile sulu sodyum hidroksit çözeltisi ile etkileşimi için reaksiyon denklemlerini yazın. 5) Açık ateş yakmanın koruyucu bir etkisi olamayacağını dikkate alarak, bu maddenin gazının giderilmesi için sahada mevcut olan iki yöntemi öneriniz. 33. Seri numaraları 110-112 olan elementler 1994-1996'da Darmstadt'taki (Almanya) ağır iyon hızlandırıcısında sırasıyla bir, üç ve bir atom miktarlarında keşfedildi. Aşağıdaki reaksiyonlar sonucunda kurşun ve bizmut hedeflerin iyonlarla bombardıman edilmesiyle yeni elementler oluştu: 34. ??? + 208Pb → 269110Uun + n, 35. ??? + 209Bi → 272111Uuu + n, 36. ??? + 208Pb → 277112Uub + n. Soru işaretlerini karşılık gelen sayılarla veya kimyasal element sembolleriyle değiştirerek nükleer reaksiyonlar için tam denklemler yazın. Yeni elementlerin üç harfli sembollerinin ne anlama geldiğini açıklayın. 34. Organik kimyada birçok reaksiyon, onları keşfeden bilim adamlarının adıyla anılır. Aşağıdaki reaksiyonların denklemlerini, uygulanma koşullarını belirterek yazın (her reaksiyon için özel bir örnek): 1) Zinin'e göre indirgeme; 2) Kucherov'a göre hidrasyon; 3) Prilezhaev'e göre oksidasyon; 4) Konovalov'a göre nitrasyon; 5) Bayer-Wagner-Villiger oksidasyonu; 6) Gell-Volhard-Zelinsky'ye göre halojenasyon. 11. sınıf için teorik yuvarlak görev örnekleri Problem 1. Belirli bir metalin belirli bir miktarı, hacmi 214,91 ml (ρ = 1,14 g/ml) olan %20'lik sülfürik asit çözeltisiyle reaksiyona girdiğinde %22,53'lük bir sülfat çözeltisi oluşur . Metal ve sülfürik asit stokiyometrik oranlarda alınır. Aynı miktarda metal, 80 g ağırlığındaki bir sodyum hidroksit çözeltisi ile tamamen reaksiyona girer, oluşan maddenin kütle fraksiyonunu hesaplayın. Hangi metalin alındığını belirleyin. Çözüm: Çözeltinin kütlesini ve içindeki sülfürik asit içeriğini bulun: m(çözelti) = V⋅ρ = 214,91 ml 1,14 g/ml = 245 g, m(H2SO4) = m(çözelti) ⋅W (H2SO4) = 245 g ⋅0,2 = 49 g Sülfürik asidin kimyasal miktarını bulalım: N(H2SO4) = m/M = 49 g /98 g/mol = 0,5 mol Bu asit miktarı 1 g (49 ⋅ 2) ağırlığında hidrojen içerir. : 98). Metalin kütlesi x g olsun, o zaman nihai çözümün kütlesi: 31
Klorofil A ve B
Bitkiler ve algler kendi besinlerini yaratabilen canlı organizmalardır ve hayvanlar da besinlerini bu bitkilerden alırlar. Bu yiyecek yaratma sürecine fotosentez denir ve klorofil kullanılır. Klorofil, bitkilerde ve alglerde bulunan ve esas olarak fotosentezde kullanılan yeşil bir pigmenttir. Elektromanyetik spektrumun mavi ve kırmızı kısımlarından ışık ve enerjiyi emer, ancak bitkilerdeki klorofillere yeşil rengini veren yeşil kısmı emmez. Işık ve enerji daha sonra iki fotosistemin, Fotosistem I ve Fotosistem II'nin reaksiyon merkezlerine aktarılır. Bu fotosistemler, diğer klorofil pigmentlerinden aldıkları enerjiyi emen ve kullanan P680 ve P700 reaksiyon merkezlerine sahiptir. Fotosentez, enerji üretmek için iki tür klorofil, klorofil a ve b kullanır. Klorofil A Klorofil a, 675 nm'de mavi-mor ve turuncu-kırmızı ışık dalga boylarından enerjiyi emer. Klorofile yeşil görünümünü veren yeşil ışığı yansıtır. Fotosentezin enerji aşamasında çok önemlidir çünkü fotosentezin devam edebilmesi için klorofil moleküllerine ihtiyaç vardır. Bu birincil fotosentetik pigmenttir. Burası, klorofil a'yı karotenoidlere bağlayan temel proteinlerden oluşan anten dizisinin reaksiyon merkezidir. Organizmalar, özellikle oksijen fotosentetik organizmalar, biyosentez için klorofil a kullanır ve çeşitli enzimler kullanır. Klorofil B Klorofil b, 640 nm'de yeşil ışık dalga boylarından enerjiyi emer. Bu, enerjiyi toplayan ve onu klorofil a'ya aktaran yardımcı bir pigmenttir. Aynı zamanda anten boyutunu da düzenler ve klorofil a'dan daha fazla emilebilirdir. Klorofil b, klorofil a'yı tamamlar. Klorofil a'ya eklenmesi, dalga boyu aralığını artırarak ve emilen ışığın spektrumunu genişleterek absorpsiyon spektrumunu arttırır. Az ışık olduğunda bitkiler, fotosentez yeteneğini arttırmak için klorofil a'dan daha fazla klorofil b üretirler. Bu gereklidir çünkü klorofil a molekülleri sınırlı bir dalga boyunu yakalar, dolayısıyla daha geniş bir ışık aralığını yakalamak için klorofil b gibi yardımcı pigmentlere ihtiyaç vardır. Daha sonra hapsedilen ışığı bir pigmentten diğerine geçirir ve reaksiyon merkezindeki klorofil a'ya ulaşır. Klorofil a, klorofil b'nin yardımı olmadan etkili bir şekilde çalışamaz ve klorofil b, kendi başına yeterli enerjiyi verimli bir şekilde üretemez. Bu nedenle bu iki tip klorofil fotosentez sürecinde çok önemlidir. Birlikte en iyi şekilde çalışırlar. Özet 1. Klorofil a ana fotosentetik pigmenttir ve klorofil b, enerjiyi biriktiren ve onu klorofil a'ya aktaran yardımcı bir pigmenttir. 2. Klorofil a, mavi-mor ve turuncu-kırmızı ışık dalga boylarından enerjiyi emer ve klorofil b, yeşil ışık dalga boylarından enerjiyi emer. 3. Klorofil a 675 nm'de enerjiyi emerken, klorofil b 640 nm'de enerjiyi emer. 4. Klorofil b daha emicidir ancak klorofil a değildir. 5. Klorofil a, ana proteinlerin anten kafesinin reaksiyon merkezidir ve klorofil b, antenin boyutunu düzenler.
Klorofil, siyanobakterilerde ve alg ve bitkilerin kloroplastlarında bulunan birbiriyle yakından ilişkili birkaç yeşil pigmenti ifade etmek için kullanılan terimdir. Adı Yunanca χλωρός, kloros ("yeşil") ve φύλλον, phyllon ("yaprak") kelimelerinden gelir. Klorofil, bitkilerin ışık enerjisini absorbe etmesini sağlayan fotosentez süreci için kritik olan son derece önemli bir biyomoleküldür. Klorofil, elektromanyetik radyasyon spektrumunun mavi kısmında ve kırmızı kısımda ışığı en yoğun şekilde emer. Öte yandan klorofil, yansıttığı spektrumun yeşil ve yeşile yakın kısımlarını iyi absorbe edemediğinden, klorofil içeren dokular yeşil renge sahiptir. Klorofil ilk kez 1817'de Joseph Bieneme Cavantou ve Pierre Joseph Pelletier tarafından izole edildi ve isimlendirildi.
Klorofil ve fotosentez
Klorofil, bitkilerin ışık enerjisini absorbe etmesini sağlayan fotosentez için hayati öneme sahiptir. Klorofil molekülleri, özellikle kloroplastların tilakoid membranlarına gömülü olan fotosistemlerin içinde ve çevresinde bulunur. Bu komplekslerde klorofil iki ana işlevi yerine getirir. Klorofilin büyük çoğunluğunun (bir fotosistemde birkaç yüz moleküle kadar) işlevi, ışığı absorbe etmek ve ışık enerjisini, rezonans enerji aktarımı yoluyla, fotosistemlerin reaksiyon merkezindeki belirli bir klorofil çiftine aktarmaktır. Şu anda kabul edilen iki fotosistem birimi, sırasıyla P680 ve P700 olarak adlandırılan kendi farklı reaksiyon merkezlerine sahip olan fotosistem II ve fotosistem I'dir. Bu merkezler, kırmızı spektrumdaki maksimum emilimin dalga boyuna (nanometre cinsinden) göre adlandırılır. Her fotosistemdeki klorofilin kimliği, işlevselliği ve spektral özellikleri farklıdır ve birbirleri ve onları çevreleyen protein yapısı tarafından belirlenir. Bir solvent (aseton veya metanol gibi) içerisinde proteinden ekstrakte edildikten sonra, klorofil pigmentleri klorofil a ve b'ye ayrılabilir. Klorofil reaksiyon merkezinin işlevi ışık enerjisini absorbe etmek ve onu fotosistemin diğer kısımlarına aktarmaktır. Emilen foton enerjisi, yük ayrımı adı verilen bir işlemle elektrona aktarılır. Klorofilden bir elektronun uzaklaştırılması bir oksidasyon reaksiyonudur. Klorofil, elektron taşıma zinciri adı verilen bir dizi moleküler ara maddeye yüksek enerjili bir elektron bağışlar. Yüklü klorofil reaksiyon merkezi (P680+) daha sonra sudan ayrılan elektronu kabul ederek temel duruma geri döndürülür. P680+'yı indirgeyen elektron, sonuçta suyun çeşitli ara maddeler yoluyla O2 ve H+'ya oksidasyonundan gelir. Bu reaksiyon sırasında bitkiler gibi fotosentetik organizmalar, Dünya atmosferindeki neredeyse tüm O2'nin kaynağı olan O2 gazı üretirler. Fotosistem I genellikle fotosistem II ile seri halinde çalışır; bu nedenle, fotosistem I'in P700+'sı, sonuçta fotosistem II'den gelen elektronların yardımıyla tilakoid membrandaki çeşitli ara maddeler yoluyla bir elektron kabul ettiğinde genellikle azalır. Tilakoid membranlardaki elektron transfer reaksiyonları karmaşıktır ve P700+'yı indirgemek için kullanılan elektronların kaynağı farklılık gösterebilir. Klorofil reaksiyon merkezi pigmentleri tarafından üretilen elektron akışı, H+ iyonlarını tilakoid membran boyunca pompalamak için kullanılır, kemosmotik potansiyeli ayarlar ve esas olarak ATP (depolanmış kimyasal enerji) üretiminde veya NADP+'nın NADPH'ye indirgenmesinde kullanılır. . NADP, diğer biyosentetik reaksiyonlarda olduğu gibi CO2'yi şekerlere indirgemek için kullanılan çok yönlü bir maddedir. RC klorofil-protein kompleksleri, diğer klorofil pigmentlerinin yardımı olmadan ışığı doğrudan emebilir ve yükleri ayırabilir, ancak belirli bir ışık yoğunluğunda bunun olasılığı düşüktür. Böylece, fotosistemin diğer klorofilleri ve anten pigment proteinleri, ışık enerjisini işbirliği içinde emer ve reaksiyon merkezine aktarır. Bu anten pigment-protein komplekslerinde klorofil a'nın yanı sıra aksesuar pigmentler adı verilen başka pigmentler de bulunur.
Kimyasal yapı
Klorofil, yapısal olarak heme gibi diğer porfirin pigmentlerine benzeyen ve aynı metabolik yolla üretilen bir klor pigmentidir. Klor halkasının merkezinde bir magnezyum iyonu bulunur. Bu, 1906'da keşfedildi ve canlı dokuda ilk kez magnezyum bulundu. Klor halkası, tipik olarak uzun bir fitol zinciri dahil olmak üzere birkaç farklı yan zincire sahip olabilir. Doğada birçok farklı form bulunur ancak kara bitkilerinde en yaygın görülen form klorofil a'dır. Alman kimyager Richard Willstätter'in 1905'ten 1915'e kadar yaptığı ilk çalışmanın ardından Hans Fischer, 1940'ta klorofil a'nın genel yapısını belirledi. 1960'a gelindiğinde, klorofil a'nın stereokimyasının çoğu bilindiğinde, Woodward molekülün tam bir sentezini yayınladı. 1967'de geriye kalan son stereokimyasal açıklama Ian Fleming tarafından yapıldı ve 1990'da Woodward ve arkadaşları güncellenmiş bir sentez yayınladı. Klorofil e'nin 2010 yılında stromatolitleri oluşturan siyanobakterilerde ve diğer oksijenli mikroorganizmalarda mevcut olduğu açıklandı. C55H70O6N4Mg moleküler formülü ve (2-formil)-klorofilin yapısı NMR, optik ve kütle spektrumlarından çıkarıldı.
Klorofil içeriği ölçümü
Işık absorpsiyon ölçümleri, bitki materyalinden klorofili çıkarmak için kullanılan solvent nedeniyle karmaşık hale gelir ve bu da elde edilen değerleri etkiler. Dietil eterde, klorofil a'nın yaklaşık absorpsiyon maksimumu 430 nm ve 662 nm iken, klorofil b'nin yaklaşık maksimumu 453 nm ve 642 nm'dir. Klorofil a'nın emilim zirveleri 665 nm ve 465 nm'dir. Klorofil 673 nm (maksimum) ve 726 nm'de floresans verir. Klorofil a'nın tepe molar absorpsiyon katsayısı 105 M-1 cm-1'i aşar ve küçük organik bileşik molekülleri için en yüksek değerlerden biridir. %90 asetonlu suda, klorofil a'nın tepe emilim dalga boyları 430 nm ve 664 nm'dir; klorofil b için zirveler – 460 nm ve 647 nm; klorofil c1 için pikler – 442 nm ve 630 nm; klorofil c2 için pikler – 444 nm ve 630 nm; klorofil d için zirveler 401 nm, 455 nm ve 696 nm'dir. Kırmızı ve uzak kırmızı spektrumlarda ışığın emilimini ölçerek yapraktaki klorofil konsantrasyonunu tahmin etmek mümkündür. Floresan emisyon katsayısı, klorofil içeriğini ölçmek için kullanılabilir. Klorofili daha düşük bir dalga boyunda bir floresans uyararak, 705 nm +/- 10 nm ve 735 nm +/- 10 nm'de klorofil floresans emisyonunun oranı, kimyasal testlerle karşılaştırıldığında klorofil içeriğinin doğrusal bir ilişkisini sağlayabilir. F735/F700 oranı, 41 mg m-2 ile 675 mg m-2 arasında değişen kimyasal testlerle karşılaştırıldığında 0,96'lık bir r2 korelasyon değeri sağladı. Gitelzon ayrıca klorofil içeriğini mg m-2 cinsinden doğrudan okumak için bir formül geliştirdi. Formül, 0,95 r2 korelasyon değeriyle 41 mg m-2'den 675 mg m-2'ye kadar klorofil içeriğini ölçmek için güvenilir bir yöntem sağladı.
Biyosentez
Bitkilerde klorofil, süksinil-CoA ve glisinden sentezlenebilir, ancak klorofil a ve b'nin hemen öncüsü protoklorofilittir. Kapalı tohumlularda son adım olan protoklorofilidin klorofile dönüşümü ışığa bağlıdır ve bu tür bitkiler karanlıkta büyüdüklerinde soluklaşır. Damarsız bitkiler ve yeşil algler, ışıktan bağımsız olan ve karanlıkta yeşile dönebilen ek bir enzime sahiptir. Klorofil proteinlere bağlanır ve emilen enerjiyi doğru yönde aktarabilir. Protoklorofilid öncelikle serbest formda bulunur ve ışık koşulları altında, yüksek derecede toksik serbest radikaller üreten bir ışığa duyarlılaştırıcı olarak görev yapar. Bu nedenle bitkiler, klorofil öncül miktarının düzenlenmesi için etkili bir mekanizmaya ihtiyaç duyar. Kapalı tohumlularda bu, biyosentetik yoldaki ara ürünlerden biri olan aminolevulinik asit (ALA) aşamasında yapılır. ALA ile beslenen bitkiler yüksek ve toksik seviyelerde protoklorofilid biriktirir; Düzenleyici sistemi hasar görmüş mutantlar da aynısını yapar.
Kloroz
Kloroz, yaprakların yetersiz klorofil üreterek sararmasına neden olduğu bir durumdur. Kloroz, ferrik kloroz olarak adlandırılan demirin beslenme eksikliğinden veya magnezyum veya nitrojen eksikliğinden kaynaklanabilir. Toprak pH'ı bazen beslenmenin neden olduğu klorozda rol oynar; Birçok bitki, belirli pH seviyelerine sahip topraklarda büyümeye adapte edilmiştir ve topraktaki besin maddelerini absorbe etme yetenekleri bundan etkilenebilir. Kloroz ayrıca virüsler, bakteriler ve mantar enfeksiyonları dahil olmak üzere patojenlerden veya böceklerin emilmesinden de kaynaklanabilir.
Antosiyaninlerin klorofil ile ek ışık emilimi
Antosiyaninler diğer bitki pigmentleridir. Antosiyaninlerin kırmızı renginden sorumlu olan emilim modeli, Quercus coccifera'nın genç yaprakları gibi fotosentetik olarak aktif dokulardaki yeşil klorofili tamamlayabilir. Yaprakları yeşil rengin cazibesine kapılan otçulların saldırılarına karşı koruyabilir.
Klorofilin kullanım alanları
Mutfak kullanımı
Klorofil gıda katkı maddesi (renklendirici) olarak kayıtlıdır ve numarası E140'tır. Şefler, makarna ve absinthe gibi çeşitli yiyecek ve içecekleri yeşile boyamak için klorofil kullanır. Klorofil suda çözünmez ve istenilen çözeltiyi elde etmek için önce az miktarda bitkisel yağ ile karıştırılır.
Sağlık için fayda
Klorofil, kan oluşturan organların güçlendirilmesine yardımcı olarak aneminin önlenmesini ve vücutta oksijen bolluğunu sağlar. Antioksidan aktivitesinin kanser, uykusuzluk, diş hastalıkları, sinüzit, pankreatit ve böbrek taşları gibi çeşitli tıbbi durumlar üzerinde faydalı etkileri vardır. Klorofil vücudun normal kan pıhtılaşmasını, yara iyileşmesini, hormonal dengeyi, koku gidermeyi ve detoksifikasyonu destekler ve sindirim sağlığını destekler. Artrit ve fibromiyalji gibi oksidasyon ve inflamatuar hastalıklar üzerinde faydalı etkileri vardır. Yaşlanma karşıtı ve antimikrobiyal özellikler sergiler ve vücudun bağışıklık sistemini güçlendirmeye yardımcı olur.
Genel
Klorofil, büyük miktarda besin içeren bir gıda ürünüdür. A vitamini, C vitamini, E vitamini, K vitamini ve beta-karoten gibi iyi bir vitamin kaynağıdır. Antioksidanlar, magnezyum, demir, potasyum, kalsiyum gibi hayati mineraller ve esansiyel yağ asitleri açısından zengindir.
Kırmızı kan hücreleri
Klorofil, kırmızı kan hücrelerinin onarılmasına ve yenilenmesine yardımcı olur. Moleküler ve hücresel düzeyde çalışır ve vücudumuzu yenileme yeteneğine sahiptir. Kanı temizlemeye ve kanın daha fazla oksijen taşıma yeteneğini artırmaya yardımcı olan canlı enzimler açısından zengindir. Kan yapıcıdır ve aynı zamanda vücuttaki kırmızı kan hücrelerinin eksikliğinden kaynaklanan anemiye karşı da etkilidir.
Kanser
Klorofil, insan kolon kanseri gibi kansere karşı etkilidir ve apoptozun indüksiyonunu uyarır. Havada, pişmiş etlerde ve tahıllarda bulunan çok çeşitli kanserojen maddelere karşı koruma sağlar. Araştırmalar, klorofilin vücutta aflatoksin olarak da bilinen zararlı toksinlerin gastrointestinal emilimini engellemeye yardımcı olduğunu göstermiştir. Klorofil ve onun türevi olan klorofilin, DNA'ya zarar verebilen ve aynı zamanda karaciğer kanseri ve hepatite yol açabilen bu prokarsinojenlerin metabolizmasını engeller. Bu bağlamda yürütülen ileri çalışmalar, klorofilin antimutajenik özelliklere atfedilen kemo-önleyici etkisini göstermektedir. Başka bir çalışma, diyetteki klorofilin tümör oluşumunu azaltan bir fitokimyasal olarak etkinliğini gösterdi.
Antioksidan
Klorofil, önemli miktarlarda temel vitaminlerin yanı sıra güçlü antioksidan aktiviteye sahiptir. Bu etkili radikal temizleyiciler, zararlı molekülleri nötralize etmeye ve çeşitli hastalıkların gelişmesine ve serbest radikallerin neden olduğu oksidatif stresten kaynaklanan hasara karşı korumaya yardımcı olur.
Artrit
Klorofilin antiinflamatuar özellikleri artrit tedavisinde faydalıdır. Araştırmalar, klorofil ve türevlerinin bakterilere maruz kalmanın neden olduğu inflamasyonun büyümesine müdahale ettiğini göstermiştir. Klorofilin bu koruyucu doğası, onu fibromiyalji ve artrit gibi ağrılı tıbbi durumların tedavisinde bitki sağlığı ürünlerinin hazırlanmasında güçlü bir bileşen haline getirir.
Detoksifikasyon
Klorofil, vücudun detoksifikasyonuna yardımcı olan temizleyici özelliklere sahiptir. Vücuttaki klorofil sayesinde oksijenin bolluğu ve sağlıklı kan akışı, zararlı yabancı maddelerden ve toksinlerden kurtulmaya yardımcı olur. Klorofil mutajenlerle kompleks oluşturur ve toksik kimyasalları ve cıva gibi ağır metalleri vücuttan bağlama ve temizleme özelliğine sahiptir. Karaciğer detoksifikasyonunu ve canlanmasını destekler. Ayrıca radyasyonun zararlı etkilerini azaltmada da etkilidir ve pestisitlerin ve ilaç birikimlerinin vücuttan atılmasına yardımcı olur.
Yaşlanma karşıtı
Klorofil, antioksidan zenginliği ve magnezyum varlığı nedeniyle yaşlanmanın etkileriyle savaşmaya ve doku sağlığını desteklemeye yardımcı olur. Yaşlanma karşıtı enzimleri uyarır ve sağlıklı, genç bir cildi destekler. Ayrıca içerisinde bulunan K Vitamini adrenal bezleri temizleyip gençleştirir ve vücuttaki adrenal bez fonksiyonlarını iyileştirir.
Sindirim sistemi
Klorofil, bağırsak florasını koruyarak ve bağırsak hareketliliğini uyararak sağlıklı sindirimi destekler. Gastrointestinal sistem için doğal bir ilaç görevi görür ve hasarlı bağırsak dokularının onarılmasına yardımcı olur. Yeşil sebzelerin eksik olduğu ve öncelikle kırmızı et içeren diyetler kolon bozuklukları riskini artırır. Araştırmalara göre klorofil, diyetteki hemin neden olduğu sitotoksisiteyi engelleyerek ve kolonositlerin çoğalmasını önleyerek kolon temizliğini kolaylaştırıyor. Kabızlığın giderilmesinde ve gazın neden olduğu rahatsızlığın azaltılmasında etkilidir.
Uykusuzluk hastalığı
Klorofilin sinirler üzerinde sakinleştirici bir etkisi vardır ve uykusuzluk, sinirlilik ve vücuttaki genel sinir yorgunluğu semptomlarını azaltmaya yardımcı olur.
Antimikrobiyal özellikler
Klorofil etkili antimikrobiyal özelliklere sahiptir. Son araştırmalar, Candida mayasının aşırı çoğalmasının neden olduğu bir enfeksiyon olan Candida Albicans adı verilen bir hastalıkla mücadelede alkalin klorofil çözeltisinin iyileştirici etkisinin insan vücudunda zaten küçük miktarlarda mevcut olduğunu göstermiştir.
Bağışıklık
Klorofil, alkali yapısı nedeniyle hücre duvarlarını ve vücudun genel bağışıklık sistemini güçlendirmeye yardımcı olur. Hastalığın gelişimine katkıda bulunan anaerobik bakteriler, klorofilin alkali ortamında yaşayamaz. Bununla birlikte klorofil, vücudun hastalıklarla savaşma yeteneğini teşvik eden, enerji seviyelerini artıran ve iyileşme sürecini hızlandıran bir oksijenatördür.
Koku giderme özellikleri
Klorofil koku giderici özellikler sergiler. Ağız kokusuyla mücadelede etkilidir ve gargaralarda kullanılır. Kötü sindirim sağlığı, ağız kokusunun ana nedenlerinden biridir. Klorofil, ağız kokusunu ve boğazı ortadan kaldırarak çifte görev yapar ve aynı zamanda kolonu ve kan akışını temizleyerek sindirim sağlığını destekler. Klorofilin koku giderici etkisi, hoş olmayan bir kokuya sahip yaralar üzerinde de etkilidir. Dışkı ve idrar kokusunu azaltmak için kolostomi ve trimetilaminüri gibi metabolik bozuklukları olan hastalara ağızdan uygulanır.
Yara iyileşmesi
Araştırmalar, klorofil solüsyonlarının topikal uygulamasının yara ve yanıkların tedavisinde etkili olduğunu göstermektedir. Lokal inflamasyonun azaltılmasına, vücut dokularının güçlendirilmesine, mikropların öldürülmesine ve enfeksiyonlara karşı hücre direncinin artmasına yardımcı olur. Ortamı dezenfekte ederek bakteri üremesini engeller, bakteri üremesine düşman hale getirir ve iyileşmeyi hızlandırır. Klorofil ayrıca kronik varis ülserlerinin tedavisinde de oldukça etkilidir.
Asit-baz oranı
Klorofil açısından zengin besinler tüketmek vücuttaki asit-baz dengesinin dengelenmesine yardımcı olur. İçinde bulunan magnezyum güçlü bir alkalidir. Klorofil, vücutta uygun alkalilik ve oksijen seviyelerini koruyarak patojen mikroorganizmaların büyümesi için bir ortamın gelişmesini engeller. Klorofilde bulunan magnezyum aynı zamanda kalp-damar sağlığının, böbrek, kas, karaciğer ve beyin fonksiyonlarının korunmasında da önemli bir rol oynar.
Güçlü kemikler ve kaslar
Klorofil güçlü kemiklerin oluşmasına ve korunmasına yardımcı olur. Klorofil molekülünün merkez atomu, yani. Magnezyum, kalsiyum ve D vitamini gibi diğer temel besinlerle birlikte kemik sağlığında önemli bir rol oynar. Ayrıca kas tonusuna, kasılmasına ve gevşemesine de katkıda bulunur.
Kanın pıhtılaşması
Klorofil, normal kan pıhtılaşması için hayati önem taşıyan K vitamini içerir. Naturopatide burun kanamalarını tedavi etmek için ve anemi ve ağır adet kanaması çeken kadınlar için kullanılır.
Böbreklerdeki taşlar
Klorofil böbrek taşı oluşumunun önlenmesine yardımcı olur. K vitamini idrarda klorofil ester bileşikleri olarak bulunur ve kalsiyum oksalat kristallerinin büyümesinin azaltılmasına yardımcı olur.
Sinüzit
Klorofil, çeşitli solunum yolu enfeksiyonlarının yanı sıra soğuk algınlığı, rinit ve sinüzit gibi diğer hastalıkların tedavisinde etkilidir.
Hormonal denge
Klorofil, erkeklerde ve kadınlarda cinsel hormonal dengenin korunmasında faydalıdır. Klorofilde bulunan E vitamini, erkeklerde testosteron ve kadınlarda östrojen üretimini uyarmaya yardımcı olur.
Pankreatit
Kronik pankreatit tedavisinde klorofil intravenöz olarak uygulanır. Bu konuda yapılan bir araştırmaya göre ateşin düşürülmesine yardımcı oluyor ve pankreatitin neden olduğu karın ağrısı ve rahatsızlığı herhangi bir yan etkiye neden olmadan azaltıyor.
Ağız sağlıgı
Klorofil, pyorrhea gibi diş problemlerinin tedavisinde yardımcı olur. Ağız enfeksiyonu semptomlarını tedavi etmek ve ağrılı ve kanayan diş etlerini yatıştırmak için kullanılır.
Klorofil kaynakları
Hemen hemen tüm yeşil bitkiler klorofil a açısından zengin olduğundan ve yiyeceklerimizin ayrılmaz bir parçası olan birçok sebze de klorofil b'nin yanı sıra klorofil a'yı da içerdiğinden, günlük beslenmenize klorofili dahil etmek çok zor değildir. Roka, buğday çimi, pırasa, yeşil fasulye gibi sebzelerin yanı sıra maydanoz, lahana, su teresi, pazı ve ıspanak gibi koyu yeşil yapraklı sebzelerin tüketilmesi vücuda doğal klorofil sağlar. Diğer kaynaklar arasında lahana, chlorella ve spirulina gibi mavi yeşil algler bulunur. Pişirme, yiyeceklerdeki klorofil ve magnezyumu yok eder, bu nedenle çiğ veya buharda pişirilmiş sebzeler daha sağlıklıdır.
Dikkat
Uzun yıllar klinik kullanımına rağmen doğal klorofilin normal dozlarda toksik etkileri bilinmiyordu. Bununla birlikte, klorofil ağızdan uygulandığında dilin, idrarın veya dışkının renginin değişmesine neden olabilir. Bununla birlikte klorofil topikal olarak uygulandığında hafif yanma veya kaşıntı hissine de neden olabilir. Nadir durumlarda aşırı dozda klorofil ishale, karın kramplarına ve ishale neden olabilir. Bu tür belirtilerle tıbbi yardım alınması tavsiye edilir. Hamile veya emziren kadınlar, güvenlik kanıtı eksikliği nedeniyle ticari olarak satılan klorofil veya klorofil takviyelerini kullanmaktan kaçınmalıdır.
İlaç etkileşimleri
Guaiac gizli kan testi yapılan hastalar, yanlış pozitif sonuca yol açabileceğinden oral klorofilin kullanımından kaçınmalıdır.
Özet
Klorofil, güneş enerjisini konsantre halde vücudumuza sağlar ve en faydalı besinlerden biridir. Enerji seviyelerini artırır ve genel refahı artırır. Ayrıca obezite, şeker hastalığı, gastrit, hemoroid, astım ve egzama gibi cilt hastalıklarına da faydalıdır. Kızarıklıkların tedavisinde ve cilt enfeksiyonlarıyla mücadelede yardımcı olur. Klorofilin profilaktik olarak tüketilmesi ameliyatın olumsuz etkilerini de önler ve ameliyat öncesi ve sonrası uygulanması tavsiye edilir. Magnezyum içeriği vücuttaki kan akışının korunmasına yardımcı olur ve normal kan basıncı seviyelerini korur. Klorofil genellikle hücresel büyümeyi artırır ve vücutta sağlık ve canlılığı geri kazandırır.
:Etiketler
Kullanılan literatürün listesi:
Meskauskiene R; Nater M; Kaz yavruları D; Kessler F; Camp R'den yararlanın; Apel K. (23 Ekim 2001). "FLU: Arabidopsis thaliana'da klorofil biyosentezinin negatif düzenleyicisi". Ulusal Bilimler Akademisi Bildiriler Kitabı. 98(22):12826–12831. Bibcode:2001PNAS...9812826M. doi:10.1073/pnas.221252798. JSTOR 3056990. PMC 60138okumak ücretsizdir. PMID 11606728
Adams, Jad (2004). İğrenç absinthe: şişedeki şeytanın öyküsü. Birleşik Krallık: I.B.Tauris, 2004. s. 22. ISBN 1860649203.
Dersin özeti:
4. Klorofil biyosentezi
6. Karotenoidler
7. Fikobilinler
1. Fotosentez pigmentleri. Klorofiller
Işığın bir bitki organizması üzerinde etki yaratabilmesi ve özellikle fotosentez sürecinde kullanılabilmesi için, fotoreseptör pigmentleri tarafından emilmesi gerekir. Pigmentler- Bunlar renkli maddelerdir. Pigmentler belirli bir dalga boyundaki ışığı emer. Pigmentlerin rengini belirleyen güneş spektrumunun emilmeyen kısımları yansıtılır. Böylece yeşil pigment klorofil kırmızı ve mavi ışınları emer, yeşil ışınlar ise çoğunlukla yansıtılır. Güneş spektrumunun görünür kısmı 400 ila 700 nm arasındaki dalga boylarını içerir. Spektrumun görünür kısmının tamamını soğuran maddeler siyah görünür.
Pigmentlerin bileşimi organizma grubunun sistematik konumuna bağlıdır. Fotosentetik bakteri ve algler çok çeşitli pigment bileşimlerine sahiptir (klorofiller, bakteriyoklorofiller, bakteriyorodopsin, karotenoidler, fikobilinler). Bunların kümeleri ve oranları farklı gruplara özeldir ve büyük ölçüde organizmaların yaşam alanlarına bağlıdır. Yüksek bitkilerdeki fotosentetik pigmentler çok daha az çeşitlilik gösterir. Plastidlerde yoğunlaşan pigmentler üç gruba ayrılabilir: klorofiller, karotenoidler, fikobilinler.
Fotosentez sürecinde en önemli rol yeşil pigmentler - klorofiller tarafından oynanır. Fransız bilim adamları P.Zh. Pelletier ve J. Caventou (1818) yapraklardan yeşil bir madde izole ettiler ve buna klorofil adını verdiler (Yunanca "kloros" - yeşil ve "phyllon" - yapraktan). Şu anda yaklaşık on klorofil bilinmektedir. Canlı organizmalar arasında kimyasal yapı, renk ve dağılım bakımından farklılık gösterirler. Tüm yüksek bitkiler klorofil içerir A Ve B. Klorofil İle diatomlarda ve klorofilde bulunur D- kırmızı alglerde. Ayrıca dört bakteriyoklorofil bilinmektedir. (a, b, c Ve D), fotosentetik bakteri hücrelerinde bulunur. Yeşil bakteri hücreleri bakteriyoklorofil içerir İle Ve D, mor bakteri hücrelerinde - bakteriyoklorofiller A Ve B. Fotosentezin gerçekleşmediği ana pigmentler yeşil bitkiler için klorofiller ve bakteriler için bakteriyoklorofillerdir.
İlk kez, en büyük Rus botanikçi M.S.'nin çalışması sayesinde, yüksek bitkilerin yeşil yapraklarının pigmentleri hakkında doğru bir fikir elde edildi. Renkler (1872-1919). Maddeleri ayırmak için kromatografik bir yöntem geliştirdi ve yaprak pigmentlerini saf haliyle izole etti. Maddeleri ayırmak için kullanılan kromatografik yöntem, maddelerin farklı adsorpsiyon yeteneklerine dayanmaktadır. Bu yöntem yaygın olarak kullanılmıştır. HANIM. Renk, yapraktan gelen ekstraktı toz - tebeşir veya sakaroz (kromatografik sütun) ile doldurulmuş bir cam tüpten geçirdi. Pigment karışımının ayrı ayrı bileşenleri, adsorbe edilebilirlik derecesinde farklılık gösterdi ve farklı hızlarda hareket etti, bunun sonucunda kolonun farklı bölgelerinde yoğunlaştılar. Kolonun ayrı parçalara (bölgelere) bölünmesi ve uygun solvent sisteminin kullanılmasıyla her pigment izole edilebilir. Yüksek bitkilerin yapraklarının klorofil içerdiği ortaya çıktı A ve klorofil B, yanı sıra karotenoidler (karoten, ksantofil, vb.). Karotenoidler gibi klorofiller de suda çözünmez, ancak organik çözücülerde oldukça çözünür. Klorofiller A Ve B rengi değişir: klorofil A mavi-yeşil bir renk tonu ve klorofil var B- sarı yeşil. Klorofil içeriği A yaprak yaklaşık üç kat daha fazla klorofil içerir B.
2. Klorofilin kimyasal özellikleri
Kimyasal yapıya göre klorofiller, dikarboksilik organik asit - klorofilin ve iki fitol ve metil alkol kalıntısının esterleridir. Ampirik formül C55H72O5N4Mg'dir. Klorofilin, magnezyum porfirinlerle ilgili nitrojen içeren organometalik bir bileşiktir.
Klorofilde, karboksil gruplarının hidrojeninin yerini iki alkolün kalıntıları alır - metil CH3OH ve fitol C20H39OH, dolayısıyla klorofil bir esterdir. Açık Şekil 1, A klorofilin yapısal formülü verilmiştir A.
Klorofil B iki daha az hidrojen atomu ve bir oksijen atomu daha içermesi bakımından farklılık gösterir (CH3 grubu yerine CHO grubu (Şekil 1, B) . Bu bağlamda klorofilin moleküler ağırlığı A - 893 ve klorofil B- 907. 1960'da R.B. Woodward toplam klorofil sentezini gerçekleştirdi.
Klorofil molekülünün merkezinde pirol gruplarının dört nitrojen atomuna bağlı bir magnezyum atomu bulunur. Klorofilin pirol grupları, alternatif çift ve tekli bağlardan oluşan bir sisteme sahiptir. İşte bu kromofor güneş spektrumunun belirli ışınlarının emilimini ve rengini belirleyen bir grup klorofil. Porfirin çekirdeğinin çapı 10 nm, fitol kalıntısının uzunluğu ise 2 nm'dir.
Şekil 1 - Klorofiller A Ve B
Klorofil çekirdeğindeki pirol gruplarının nitrojen atomları arasındaki mesafe 0,25 nm'dir. İlginç bir şekilde magnezyum atomunun çapı 0,24 nm'dir. Böylece magnezyum, pirol gruplarının nitrojen atomları arasındaki boşluğu neredeyse tamamen doldurur. Bu, klorofil molekülünün çekirdeğine ilave güç kazandırır. Ayrıca K.A. Timiryazev, iki önemli pigmentin kimyasal yapısının benzerliğine dikkat çekti: yeşil yaprak klorofili ve kırmızı kan hemini. Aslında, eğer klorofil magnezyum porfirinlere aitse, hemin de demir porfirinlere aittir. Bu benzerlik tesadüfi değildir ve tüm organik dünyanın birliğinin bir başka kanıtıdır.
Klorofil yapısının spesifik özelliklerinden biri, molekülünde, dört heterosikl'e ek olarak, beş karbon atomlu başka bir siklik grubun - siklopentanonun varlığıdır. Siklopentan halkası oldukça reaktif olan bir keto grubu içerir. Enolizasyon işleminin bir sonucu olarak, bu keto grubunun bulunduğu yerde klorofil molekülüne su eklendiğine dair kanıtlar vardır.
Klorofil molekülü polardır, porfirin çekirdeği hidrofilik özelliklere sahiptir ve fitol ucu ise hidrofobik özelliklere sahiptir. Klorofil molekülünün bu özelliği, onun kloroplast zarlarındaki spesifik konumunu belirler. Molekülün porfirin kısmı protein ile ilişkilidir ve fitol zinciri lipit tabakasına daldırılmıştır.
Yapraktan çıkarılan klorofil hem asitlerle hem de alkalilerle kolayca reaksiyona girer. Alkalilerle etkileşime girdiğinde, klorofilin sabunlaşması meydana gelir ve bunun sonucunda iki alkol ve klorofilin asidinin alkalin tuzu oluşur. Sağlam, canlı bir yaprakta fitol, klorofilaz enziminin etkisi altında klorofilden ayrılabilir. Zayıf bir asitle etkileşime girdiğinde, çıkarılan klorofil yeşil rengini kaybeder ve molekülün merkezindeki magnezyum atomunun iki hidrojen atomuyla değiştirildiği feofitin bileşiği oluşur.
Canlı, sağlam bir hücredeki klorofil, geri dönüşümlü foto oksidasyon ve foto indirgeme yeteneğine sahiptir. Redoks reaksiyonlarının yeteneği, klorofil molekülündeki hareketli çift bağların varlığıyla ilişkilidir.
π-elektronlar ve yalnız elektronlu nitrojen atomları. Pirol çekirdeklerinin nitrojeni oksitlenebilir (bir elektron bağışlayabilir) veya indirgenebilir (bir elektron kazanabilir).
Yapılan araştırmalar, yaprakta bulunan ve yapraktan ekstrakte edilen klorofilin, yaprakta proteinle kompleks oluşturması nedeniyle özelliklerinin farklı olduğunu göstermiştir. Bu, aşağıdaki verilerle kanıtlanmıştır:
Yaprakta bulunan klorofilin absorpsiyon spektrumu ekstrakte edilmiş klorofilden farklıdır.
Kuru yapraklardan mutlak alkolle klorofil elde edilemez. Ekstraksiyon ancak yapraklar nemlendirilirse veya alkole su eklenirse başarılı olur, bu da klorofil ile protein arasındaki bağı yok eder.
Bir yapraktan izole edilen klorofil, çok çeşitli etkilerin (artan asitlik, oksijen ve hatta ışık) etkisi altında kolayca yok edilir.
Yapraktaki klorofil ise yukarıdaki faktörlerin hepsine karşı oldukça dayanıklıdır. Tanınmış Rus bilim adamı V.N. Lyubimenko, bu komplekse kloroglobini hemoglobine benzeterek çağırmayı önermiş olsa da, klorofil ile protein arasındaki bağlantının hemin ve protein arasındaki bağlantıdan farklı bir nitelikte olduğu unutulmamalıdır. Hemoglobin sabit bir oran ile karakterize edilir - 1 protein molekülü için 4 hemin molekülü vardır. Bu arada, klorofil ve protein arasındaki oran farklıdır ve bitki türüne, gelişim evresine ve çevre koşullarına (1 molekül protein başına 3 ila 10 molekül klorofil) bağlı olarak değişir. Protein molekülleri ile klorofil arasındaki bağlantı, protein moleküllerinin asidik gruplarının ve pirol halkalarının nitrojeninin etkileşimi sonucu oluşan kararsız kompleksler aracılığıyla gerçekleştirilir. Proteindeki dikarboksilik amino asitlerin içeriği ne kadar yüksek olursa, bunların klorofil ile kompleksleşmesi de o kadar iyi olur (T.N. Godney). Klorofil ile ilişkili proteinler düşük izoelektrik nokta (3.7-4.9) ile karakterize edilir. Bu proteinlerin moleküler ağırlığı yaklaşık 68 kDa'dır. Aynı zamanda klorofil, membran lipitleriyle de etkileşime girebilir.
Moleküllerin önemli bir özelliği klorofil birbirleriyle etkileşime girme yetenekleridir. Monomerik formdan toplanmış forma geçiş, iki veya daha fazla molekülün birbirine yakın olduğunda etkileşimi sonucu ortaya çıktı. Klorofil oluşumu sırasında canlı hücredeki durumu doğal olarak değişir. Aynı zamanda toplanması da meydana gelir (A.A. Krasnovsky). Artık plastid membranlardaki klorofilin, değişen derecelerde agregasyona sahip pigment-lipoprotein kompleksleri formunda olduğu gösterilmiştir.
3. Klorofilin fiziksel özellikleri
Daha önce de belirtildiği gibi, klorofil ışığı seçici olarak absorbe etme yeteneğine sahiptir. Belirli bir bileşiğin absorpsiyon spektrumu, belirli bir dalga boyundaki (belirli renk) ışığı absorbe etme yeteneği ile belirlenir. K.A.'nın absorpsiyon spektrumunu elde etmek için. Timiryazev bir ışık huzmesini bir klorofil çözeltisinden geçirdi. Işınların bir kısmı klorofil tarafından emildi ve daha sonra bir prizmadan geçirildikten sonra spektrumda siyah bantlar keşfedildi. Yapraktaki ile aynı konsantrasyondaki klorofilin kırmızı ve mavi-mor ışınlarda iki ana soğurma çizgisine sahip olduğu gösterilmiştir. . Aynı zamanda klorofil Açözelti içinde maksimum 429 ve 660 nm'lik bir absorpsiyona sahipken, klorofil B- 453 ve 642 nm. Bununla birlikte, bir yapraktaki klorofilin absorpsiyon spektrumunun, yaprağın durumuna, agregasyon derecesine ve belirli proteinler üzerindeki adsorbsiyona bağlı olarak değiştiği dikkate alınmalıdır. Artık 700, 710 ve hatta 720 nm dalga boylarındaki ışığı emen klorofil formlarının olduğu gösterilmiştir. Uzun dalga boyundaki ışığı emen bu klorofil formları, fotosentez sürecinde özellikle önemlidir.
Klorofil floresans verme özelliğine sahiptir. Floresan, cisimlerin aydınlatmayla uyarılan ve çok kısa bir süre (10 8 -10 9 s) süren ışıltısıdır. Floresan sırasında yayılan ışık, emilene kıyasla her zaman daha uzun bir dalga boyuna sahiptir. Bunun nedeni emilen enerjinin bir kısmının ısı şeklinde salınmasıdır. Klorofilin kırmızı floresans özelliği vardır.
4. Klorofil biyosentezi
Klorofilin sentezi iki aşamada meydana gelir: karanlık - protoklorofillide ve açık - protoklorofilidden klorofil oluşumu (İncir. 2). Sentez, glutamik asidin δ-aminolevulinik asite dönüştürülmesiyle başlar. 2 molekül δ-aminolevulinik asit, porfobilinojene yoğunlaşır. Daha sonra 4 molekül porfobilinojen protoporfirin IX'a dönüştürülür. Bundan sonra halkaya magnezyum eklenir ve protoklorofilid elde edilir. Işıkta ve NADH varlığında klorofil oluşur: protoklorofilid + 2H + + hv →klorofilid
Şekil 2 - Klorofil biyosentezinin şeması
Protonlar pigment molekülündeki dördüncü pirol halkasına bağlanır. Son aşamada klorofililin fitol alkol ile etkileşimi meydana gelir: klorofilit + fitol → klorofil.
Klorofilin sentezi çok aşamalı bir süreç olduğundan, görünüşe göre çok enzimli bir kompleks oluşturan çeşitli enzimler buna dahil olur. Bu enzim proteinlerinin çoğunun oluşumunun ışıkla hızlandırıldığını belirtmek ilginçtir. Işık dolaylı olarak klorofil öncüllerinin oluşumunu hızlandırır. En önemli enzimlerden biri δ-aminolevulinik asit (aminolevulinat sentaz) sentezini katalize eden enzimdir. Bu enzimin aktivitesinin ışıkta da arttığını belirtmek önemlidir.
5. Klorofil oluşumu koşulları
Işığın etiollenmiş fidelerde klorofil birikimi üzerindeki etkisi üzerine yapılan çalışmalar, klorofilin yeşillendirme sürecinde ilk ortaya çıktığını tespit etmeyi mümkün kıldı A. Spektrografik analiz, klorofil oluşum sürecinin çok hızlı gerçekleştiğini göstermektedir. Evet zaten sonra
Aydınlatmanın başlamasından 1 dakika sonra, etiolize fidelerden izole edilen pigment, klorofilin absorpsiyon spektrumuyla örtüşen bir absorpsiyon spektrumuna sahiptir. A. A.A.'ya göre. Shlyka, klorofil B klorofilden oluşur A.
Işık kalitesinin klorofil oluşumu üzerindeki etkisi incelendiğinde çoğu durumda kırmızı ışığın olumlu rolü ortaya çıktı. Işık şiddeti büyük önem taşıyor. Klorofil oluşumu için daha düşük bir aydınlatma sınırının varlığı, V.N. Arpa ve yulaf filizleri için Lyubimenko. 400 cm mesafeden 10 W'lık bir elektrik lambasıyla aydınlatmanın, klorofil oluşumunun durduğu sınır olduğu ortaya çıktı. Ayrıca, üzerinde klorofil oluşumunun engellendiği bir üst aydınlatma sınırı da vardır.
Işıksız ortamda yetişen fidanlara denir etiyollenmiş. Bu tür fideler, değiştirilmiş bir şekil (uzun gövdeler, gelişmemiş yapraklar) ve zayıf sarı renk (klorofilleri yoktur) ile karakterize edilir. Yukarıda da bahsettiğimiz gibi son aşamalarda klorofil oluşumu ışık gerektirir.
J. Sachs'tan (1864) beri, bazı durumlarda ışığın yokluğunda klorofilin oluştuğu bilinmektedir. Karanlıkta klorofil oluşturma yeteneği, evrim sürecinin alt aşamasındaki organizmaların karakteristik özelliğidir. Böylece uygun beslenme koşulları altında bazı bakteriler karanlıkta bakteriyoklorofil sentezleyebilir. Siyanobakteriler yeterli organik maddeyle desteklendiğinde karanlıkta büyür ve pigmentler oluşturur. Karanlıkta klorofil oluşturma yeteneği Characeae gibi oldukça organize alglerde de bulunmuştur. Yaprak döken ve karaciğer yosunları karanlıkta klorofil oluşturma yeteneğini korur. Hemen hemen tüm kozalaklı ağaç türlerinde, tohumlar karanlıkta çimlendiğinde kotiledonlar yeşile döner. Bu yetenek, gölgeye dayanıklı iğne yapraklı ağaç türlerinde daha gelişmiştir. Fideler karanlıkta büyüdükçe ortaya çıkan klorofil yok olur ve 35-40. günde fideler ışık yokluğunda ölür. Karanlıkta izole edilmiş embriyolardan yetiştirilen kozalaklı ağaç fidelerinin klorofil oluşturmadığını belirtmek ilginçtir. Ancak küçük bir parça ezilmemiş endospermin varlığı fidelerin yeşile dönmeye başlaması için yeterlidir. Embriyo başka bir iğne yapraklı ağaç türünün endospermi ile temasa geçse bile yeşillenme meydana gelir. Bu durumda endospermin redoks potansiyelinin değeri ile fidelerin karanlıkta yeşile dönme yeteneği arasında doğrudan bir ilişki gözlenir.
Evrimsel açıdan klorofilin başlangıçta karanlık metabolizmanın bir yan ürünü olarak oluştuğu sonucuna varılabilir. Ancak daha sonra ışıkta, klorofilli bitkiler güneş ışığının enerjisini kullanma yeteneğinden dolayı daha büyük bir avantaj elde etti ve bu özellik doğal seleksiyonla pekişti.
Klorofil oluşumu sıcaklığa bağlıdır. Klorofil birikimi için en uygun sıcaklık 26-30°C'dir. Yalnızca klorofil öncüllerinin (karanlık faz) oluşumu sıcaklığa bağlıdır. Halihazırda oluşmuş klorofil öncüllerinin varlığında, yeşillendirme süreci (ışık fazı) sıcaklıktan bağımsız olarak aynı hızda ilerler.
Klorofil oluşum hızı su içeriğinden etkilenir. Fidelerin şiddetli dehidrasyonu, klorofil oluşumunun tamamen durmasına yol açar. Protoklorofilid oluşumu dehidrasyona özellikle duyarlıdır.
Ayrıca V.I. Palladium, yeşillendirme işleminin gerçekleşebilmesi için karbonhidrat ihtiyacına dikkat çekti. İşte tam da bu nedenle etiolasyonlu fidelerin ışıkta yeşillenmesi yaşlarına bağlıdır. 7-9 günlük yaştan sonra bu tür fidelerde klorofil oluşturma yeteneği keskin bir şekilde düşer. Sükroz püskürtüldüğünde fideler tekrar yoğun bir şekilde yeşile dönmeye başlar.
Klorofil oluşumunda mineral beslenme koşulları son derece önemlidir. Öncelikle yeterli miktarda demire ihtiyacınız var. Demir eksikliği ile yetişkin bitkilerin yaprakları bile rengini kaybeder. Bu fenomene denir kloroz. Demir, klorofil oluşumunda önemli bir katalizördür. δ-aminolevulinik asit sentezinin yanı sıra protoporfirin sentezi aşamasında da gereklidir. Klorofil sentezini sağlamak için büyük önem taşıyan, bu elementlerin her ikisi de klorofilin bir parçası olduğundan, bitkilere nitrojen ve magnezyumun normal beslenmesidir. Bakır eksikliği ile klorofil kolayca yok edilir. Görünüşe göre bu, bakırın klorofil ve karşılık gelen proteinler arasında stabil komplekslerin oluşumunu desteklemesinden kaynaklanmaktadır.
Büyüme mevsimi boyunca bitkilerde klorofil birikimi süreci üzerine yapılan bir araştırma, maksimum klorofil içeriğinin çiçeklenme başlangıcıyla sınırlı olduğunu gösterdi. Hatta artan klorofil üretiminin, bitkilerin çiçeklenmeye hazır olduğunu gösteren bir gösterge olarak kullanılabileceğine inanılıyor. Klorofil sentezi kök sisteminin aktivitesine bağlıdır. Dolayısıyla aşılama sırasında kalem yapraklarındaki klorofil içeriği anacın kök sisteminin özelliklerine bağlıdır. Kök sisteminin etkisinin, orada hormonların (sitokininler) oluşmasından kaynaklanması mümkündür. İki evcikli bitkilerde dişi yapraklar yüksek klorofil içeriğiyle karakterize edilir.
6. Karotenoidler
Yeşil pigmentlerin yanı sıra kloroplastlar ve kromatoforlar karotenoid grubuna ait pigmentler içerir. Karotenoidler, izopren türevleri olan alifatik yapıya sahip sarı ve turuncu pigmentlerdir. Karotenoidler tüm yüksek bitkilerde ve birçok mikroorganizmada bulunur. Bunlar çeşitli işlevlere sahip en yaygın pigmentlerdir. Oksijen içeren karotenoidlere denir ksantofiller. Yüksek bitkilerdeki karotenoidlerin ana temsilcileri iki pigmenttir:
β- karoten(turuncu) C 40 H 56 ve ksantofil(sarı) C 40 H 56 O 2. Karoten 8 izopren kalıntısından oluşur (Şek. 3).
Şekil 3 - β-karotenin yapısı
Karbon zinciri ikiye bölündüğünde ve sonunda bir alkol grubu oluştuğunda, karoten 2 molekül A vitaminine dönüştürülür. Klorofilin bir parçası olan bir alkol olan fitol ile karbon zincirinin yapısındaki benzerlik dikkat çekicidir. karotenin iyonon halkalarını birbirine bağlar. Fitolün, karotenoid molekülünün bu kısmının hidrojenasyonunun bir ürünü olarak ortaya çıktığı varsayılmaktadır. Işığın karotenoidler tarafından emilmesi, renkleri ve redoks reaksiyonlarına girme yeteneği, konjuge çift bağların varlığından kaynaklanmaktadır. β-karoten 482 ve 452 nm dalga boylarına karşılık gelen iki absorpsiyon maksimumuna sahiptir. Klorofillerin aksine karotenoidler kırmızı ışınları absorbe etmez ve floresans yaymaz. Klorofil gibi, kloroplastlardaki ve kromatoforlardaki karotenoidler de proteinlerle suda çözünmeyen kompleksler halinde bulunur.
Karotenoidlerin kloroplastlarda her zaman mevcut olması, bunların fotosentez sürecinde yer aldıklarını göstermektedir. Ancak bu işlemin klorofil yokluğunda meydana geldiği tek bir vaka bile gözlemlenmemiştir. Güneş spektrumunun belirli kısımlarını emen karotenoidlerin, bu ışınların enerjisini klorofil moleküllerine aktardığı artık tespit edilmiştir. Böylece klorofil tarafından emilmeyen ışınların kullanılmasına katkıda bulunurlar.
Karotenoidlerin fizyolojik rolü, enerjinin klorofil moleküllerine transferine katılımlarıyla sınırlı değildir. Rus bir araştırmacıya göre
DI. Sapozhnikov'a göre, ışıkta ksantofillerin birbirine dönüşümü meydana gelir (viyolaksantin zeaksantine dönüşür), buna oksijen salınımı eşlik eder. Bu reaksiyonun etki spektrumu, klorofilin absorpsiyon spektrumu ile örtüşmektedir; bu, fotosentez sırasında suyun ayrışması ve oksijen salınımı sürecine katılımını önermeyi mümkün kılmıştır.
Karotenoidlerin, başta klorofil molekülleri olmak üzere çeşitli organik maddeleri foto-oksidasyon işlemi sırasında ışıkta tahribattan koruyarak koruyucu bir işlev üstlendiğine dair kanıtlar vardır. Mısır ve ayçiçeği mutantları üzerinde yapılan deneyler, bunların ışıkta klorofil haline dönüşen protoklorofilid (koyu renkli bir klorofil öncüsü) içerdiklerini gösterdi. A, ama yok edilir. İkincisi, incelenen mutantların karotenoid oluşturma yeteneğinin eksikliğinden kaynaklanmaktadır.
Bazı araştırmacılar karotenoidlerin bitkilerdeki cinsel süreçte rol oynadığını belirtmektedir. Yüksek bitkilerin çiçeklenme döneminde yapraklardaki karotenoid içeriğinin azaldığı bilinmektedir. Aynı zamanda anterlerde ve çiçek yapraklarında da gözle görülür şekilde büyür. P. M. Zhukovsky'ye göre mikrosporogenez, karotenoidlerin metabolizması ile yakından ilişkilidir. Olgunlaşmamış polen taneleri beyaz renkte, olgun polenler ise sarı-turuncu renktedir. Alglerin üreme hücrelerinde farklı bir pigment dağılımı gözlenir. Erkek gametler sarı renklidir ve karotenoidler içerir. Dişi gametler klorofil içerir. Sperm hareketliliğini belirleyen şeyin karoten olduğuna inanılmaktadır. V. Mevius'a göre Chlamydomonas alglerinin ana hücreleri başlangıçta kamçısız eşey hücrelerini (gametleri) oluştururlar, bu dönemde henüz suda hareket edemezler. Flagella, ancak gametlerin özel bir karotenoid - krosetin tarafından yakalanan uzun dalga ışınlarıyla aydınlatılmasından sonra oluşur.
Karotenoidlerin oluşumu. Karotenoidlerin sentezi ışığa ihtiyaç duymaz. Yaprakların oluşumu sırasında, yaprak primordiumunun tomurcukta ışığın etkisinden korunduğu dönemde bile karotenoidler plastidlerde oluşur ve birikir. Aydınlatmanın başlangıcında etiolasyonlu fidelerde klorofil oluşumuna karotenoid içeriğinde geçici bir düşüş eşlik eder. Ancak daha sonra karotenoidlerin içeriği eski haline döner ve hatta artan ışık yoğunluğuyla birlikte artar. Protein içeriği ile karotenoidler arasında doğrudan bir ilişki olduğu tespit edilmiştir. Kesilen yapraklarda protein ve karotenoid kaybı paralel olarak gerçekleşir. Karotenoidlerin oluşumu nitrojen beslenmesinin kaynağına bağlıdır. Bitkiler amonyakla karşılaştırıldığında nitrat arka planında büyütüldüğünde karotenoid birikimi konusunda daha olumlu sonuçlar elde edildi. Kükürt eksikliği karotenoid içeriğini keskin bir şekilde azaltır. Besin ortamındaki Ca/Mg oranı büyük önem taşımaktadır. Kalsiyum içeriğindeki göreceli bir artış, klorofil ile karşılaştırıldığında karotenoid birikiminin artmasına neden olur. Magnezyum içeriğindeki bir artış ters etkiye sahiptir.
7. Fikobilinler
Fikobilinler, siyanobakterilerde ve bazı alglerde bulunan kırmızı ve mavi pigmentlerdir. Araştırmalar kırmızı alglerin ve siyanobakterilerin klorofille birlikte bulunduğunu göstermiştir. A fikobilinler içerir. Fikobilinlerin kimyasal yapısı dört pirol grubuna dayanmaktadır. Klorofilden farklı olarak fikobilinler açık zincir halinde düzenlenmiş pirol gruplarına sahiptir. (Şekil 4) . Fikobilinler pigmentlerle temsil edilir: fikosiyanin, fikoeritrin Ve allofikosiyanin. Fikoeritrin oksitlenmiş bir fikosiyanindir. Kırmızı algler esas olarak fikoeritrin içerirken, siyanobakteriler fikosiyanin içerir. Fikobilinler proteinlerle (fikobilin proteinleri) güçlü bileşikler oluşturur. Fikobilinler ve proteinler arasındaki bağlantı yalnızca asit tarafından yok edilir. Pigmentin karboksil gruplarının proteinin amino gruplarına bağlandığı varsayılmaktadır. Membranlarda bulunan klorofil ve karotenoidlerden farklı olarak fikobilinlerin, tilakoid membranlarla yakından ilişkili özel granüllerde (fikobilizomlar) yoğunlaştığına dikkat edilmelidir.
Şekil 4 - Fikoeritrinlerin kromofor grubu
Fikobilinler güneş spektrumunun yeşil ve sarı kısımlarındaki ışınları emer. Bu, spektrumun klorofilin iki ana soğurma çizgisi arasında kalan kısmıdır. Fikoeritrin, 495-565 nm dalga boyuna sahip ışınları ve fikosiyanin - 550-615 nm'yi emer. Fikobilinlerin absorpsiyon spektrumlarının, siyanobakterilerde ve kırmızı alglerde fotosentezin meydana geldiği ışığın spektral bileşimi ile karşılaştırılması, bunların çok yakın olduğunu göstermektedir. Bu, fikobilinlerin ışık enerjisini emdiğini ve karotenoidler gibi onu klorofil molekülüne aktardığını ve ardından fotosentez sürecinde kullanıldığını göstermektedir.
Alglerde fikobilinlerin varlığı, evrim sürecindeki organizmaların deniz suyunun kalınlığına nüfuz eden güneş spektrumu alanlarının kullanımına (kromatik adaptasyon) adaptasyonunun bir örneğidir. Bilindiği gibi klorofilin ana soğurma çizgisine karşılık gelen kırmızı ışınlar su kolonundan geçerken emilir. Yeşil ışınlar en derinlere nüfuz eder ve klorofil tarafından değil fikobilinler tarafından emilir.
FOTOSENTEZ (12 saat)
Renksiz bitki hücrelerinin ve organlarının (örneğin köklerin) fotosentez yapamadığı uzun zamandır bilinmektedir. Bu bağlamda özellikle belirgin olan albinolardır (Latin albus'tan - beyaz) - bazen iyi aydınlatmada bile daha yüksek bitkilerde gelişen renksiz fideler. Bu tür bitkilerde renk eksikliği, özel renklendirici maddelerin oluşumunu engelleyen bazı iç faktörlerden kaynaklanır. pigmentler(Latince pigmentumdan - boya) bunun için en uygun dış koşullar altında. Mısırda oldukça sık görülen tam albinizmde fideler fotosentez yapamaz ve bu nedenle iki veya üç yaprağın ortaya çıkmasından kısa bir süre sonra bitkinlik nedeniyle ölürler. Kısmi albinizm genellikle alacalı yapraklarda, yaprağın tek tek bölümlerinin beyaz olduğu ve fotosentez yapamadığı ortaya çıktığında ortaya çıkar. Alacalı formları eşsiz güzellikleriyle ayırt edilir ve bu nedenle süs bitkisi olarak yaygın şekilde kullanılır.
Bitkilerdeki albinizm olgusu, pigmentlerin fotosentetik aktivitedeki muazzam rolünü göstermektedir. Fotosentez sürecinin öncelikle ışığın plastid pigmentler tarafından emilmesiyle ilişkili olduğu tespit edilmiştir. Güneş ışınımının enerjisi, ortaya çıkan organik maddelerin kimyasal enerjisine ancak ilk önce fotosentetik sistemlerin pigmentleri ve her şeyden önce yeşil pigment - klorofil tarafından emilirse dönüştürülebilir.
Fotosentetik sistemlerdeki pigmentler üç ana gruba ayrılabilir: klorofiller, karotenoidler ve fikobiliproteinler. Farklı fotosentetik sistemlerin pigment bileşimi aynı değildir ve bitkinin bir veya başka bir sistematik gruba üyeliğine bağlıdır.
Çeşitli bitki gruplarında fotosentetik sistemlerin pigmentlerinin en önemli temsilcileri
| Pigmentler | Kükürt bakterileri | Deniz yosunu | Yüksek bitkiler | |||||
| mor | yeşil | Mavi-yeşil | kırmızı | diatomlar | kahverengi | yeşil | ||
| Klorofiller | ||||||||
| klorofil a | - | - | + | + | + | + | + | + |
| klorofil b | - | - | - | - | - | - | + | + |
| klorofil c | - | - | - | - | + | + | - | - |
| klorofil d | - | - | - | + | - | - | - | - |
| bakteriyoklorofil | + | - | - | - | - | - | - | - |
| bakteriyoviridin | - | + | - | - | - | - | - | - |
| Fikobiliproteinler | ||||||||
| fikoeritrin | - | - | + | + | - | - | - | - |
| fikosiyan | - | + | + | - | - | - | - | |
| Karotenoidler | ||||||||
| β-karoten | - | - | + | + | + | + | + | + |
| lutein | + | - | - | + | + | |||
| violaksanti | - | - | - | + | + | + | ||
| fukoksantin | - | - | - | ? | + | + | - | - |
Efsane:
+ pigmentin varlığı; - yokluk; ? - çok küçük miktar; boş hücreler - araştırma yok.
Latin alfabesinin harfleri klorofilin farklı formlarını belirtmek için kullanılır: a,B, İle,D.
Tablo, çeşitli klorofil formları arasında en yaygın olanının, tüm fotosentetik bitkilerin plastidlerinin önemli bir bileşeni olan klorofil a olduğunu göstermektedir. Klorofil a, bakteriyel fotosentez veya fotoredüksiyon olarak adlandırılan, organik maddelerin sentezinin en ilkel şekli ile karakterize edilen mor ve yeşil kükürt bakterilerinde yoktur. Bu bakteriler, anaerobik koşullar altında, moleküler oksijen açığa çıkmadan, hidrojen sülfit veya diğer bazı inorganik maddeleri kullanarak güneş ışığının enerjisini kullanarak CO2'yi organik madde düzeyine indirir. Mor kükürt bakterileri, klorofil a yerine bakteriyoklorofil içerir ve yeşil kükürt bakterileri, bakteriyoviridin içerir.
Pigmentlerin yapısı
Klorofil a'nın kimyasal özelliklerinin incelenmesi, yapısının deşifre edilmesini mümkün kıldı. Önerilen yapısal formülün doğruluğu, 1960 yılında M. Strell ve R. Woodward'ın laboratuvarlarında neredeyse aynı anda gerçekleştirilen toplam klorofil senteziyle doğrulandı. Klorofil molekülünün omurgası dört pirol halkasından (I, II, III ve IV) oluşur. Pirol beş üyeli siklik bir bileşiktir. Birbirine bağlanan pirol halkalarının kalıntıları, merkezinde bir magnezyum atomu bulunan klorofil molekülünün çekirdeğini oluşturur. Pirol halkalarının nitrojeni ile birleşir, iki nitrojen atomu magnezyuma temel değerleriyle ve diğer ikisi aksesuar değerleriyle bağlanır. Klorofilin yeşil rengi, molekülündeki metalin varlığıyla kesin olarak belirlenir. Bunu doğrulamak kolaydır, sadece asitli klorofilin alkolik ekstraktı üzerinde dikkatli bir şekilde hareket etmeniz gerekir. Magnezyumun yerini asitten iki hidrojen atomu alır ve kahverengi bir ürün elde edilir - feofitin. Bir miktar magnezyum tuzu veya başka iki değerlikli metal ekleyerek davlumbazın yeşil rengini geri kazanabilirsiniz.
Klorofillerin spesifik özelliklerinden biri, moleküllerinde beş karbon atomundan (V) oluşan ek bir halkanın varlığıdır. Bu halkanın asidik veya karboksil grubu (-COOH), bir eter bağıyla metil alkole (CH3OH) bağlanır. Dördüncü pirol halkasının yakınında bulunan ikinci karboksil grubu, bir eter bağı ile başka bir alkol - fitole (C20H39OH) bağlanır.
Dolayısıyla, kimyasal doğası gereği klorofil (kitabın kapağındaki yapısal formülüne bakın), bir karboksilde hidrojenin bir metil alkol kalıntısı (-CH3) ile değiştirildiği dibazik asit klorofilinin bir esteridir ve diğeri bir fitol kalıntısıyla (-C20N39).
Bir fitol kalıntısının varlığının, klorofil molekülünün lipofilikliğini belirlediğini belirtmek ilginçtir; bu da, yağlı çözücülerdeki çözünürlüğünde kendini gösterir. Ayrıca fitol kalıntısı, lipoidlerle klorofil komplekslerinin oluşumunda önemli bir rol oynar. Saf formunda izole edilen fitol, renksiz mumsu bir kütleye benzer.
Kimyasal yapısı gereği klorofil, bazı önemli solunum enzimlerine ve ayrıca kandaki renklendirici madde olan hemoglobin heme'ye çok yakındır. Canlı organizmaların iki ana pigmenti olan bitki klorofili ve hayvan hemoglobininin kimyasal yapısının ortaklığı, heme'nin ayrıca merkezinde birbirine bağlı dört pirol halkasından oluşan bir çekirdeğe sahip olması gerçeğinde yatmaktadır. metal atomunda bu magnezyum yalnızca klorofilde bulunur ve hemde demir bulunur. S. Granik, T.N. Godnev ve diğer bilim adamlarının araştırması, klorofil ve hem biyosentezinin ilk aşamalarda aynı maddelerden benzer şekilde gerçekleştirildiğini gösterdi. Klorofil ve hem hemoglobinin oluşum yöntemindeki bu yapısal benzerlik olguları, bitkiler ve hayvanlar gibi uzak organizmaların kökenleriyle akrabalığı bir kez daha göstermektedir.
Yeşil alglerin ve yüksek bitkilerin kloroplastlarında mavi-yeşil renge sahip olan klorofil a'nın yanı sıra başka bir sarı-yeşil form olan klorofil b de bulunmuştur. C55H72O5N4Mg ampirik formülüne sahip olan klorofil a'nın aksine, klorofil b yalnızca iki daha az hidrojen atomu ve bir oksijen atomu daha içerir. Yapısal olarak bu küçük fark, ikinci pirol halkasındaki bir metil grubu (-CH3) yerine klorofil b'nin bir aldehit grubuna COH sahip olduğu gerçeğine indirgenir. Kırmızı algler iki yeşil pigment içerir: yapı olarak birbirine çok benzeyen klorofil a ve d. Yalnızca klorofil d'nin birinci pirol halkasında bir aldehit grubuna sahip olması bakımından farklılık gösterirler (-CH = CH2). Kahverengi algler ve diatomlar, diğer formlardan farklı olarak fitol kalıntısı içermeyen klorofil b yerine klorofil c içerir.
Mor kükürt bakterilerinin bakteriyoklorofili klorofil a'ya çok yakındır. Küçük bir fark, bu pigmentin, birinci pirol halkasında vinil yerine bir asetil grubuna (-CO-CH3) sahip olması ve ayrıca ikinci pirol halkasında iki hidrojen atomunun daha bulunmasıdır. Yeşil kükürt bakterilerinin (bazen klorobium-klorofil olarak da adlandırılır) özelliği olan bakterioviridin henüz tam olarak araştırılmamıştır; bileşimi ve yapısı henüz kesin olarak belirlenmemiştir. Sadece molekülündeki beşinci halkanın varlığına karakteristik tepkiler vermediği ve fitol yerine trans-farnesol (C 15 H 26 O) içerdiği biliniyor.
Klorofillerin yanı sıra karotenoidler de fotosentetik sistemlerdeki pigment kompleksinin kalıcı bileşenleridir. Tipik olarak bunlar, yağlarda ve yağ çözücülerde yüksek oranda çözünebilen ancak suda çözünmeyen sarı, turuncu ve açık kırmızı pigmentlerdir. Kural olarak renkleri, klorofillerin yoğun yeşil rengiyle maskelenir. Bu nedenle doğada yalnızca sonbaharda, yeşil pigmentlerin ağırlıklı olarak yok edildiği dönemde yapraklar sararır ve karotenoidler doğrudan gözlem için uygun hale gelir.
Plastidlerin ana karotenoidleri, doymamış hidrokarbonlar (ampirik formül C40H56) olan karotenleri ve bunların oksijen içeren türevlerini - ksantofilleri içerir.
Çoğu karotenoid molekülü, genellikle bir veya her iki uçta bir iyonon halkasıyla sonlandırılan uzun bir karbon zincirine sahiptir. Karbon atomları, alternatif tek ve çift bağlarla uzun bir zincir halinde birbirine bağlanır. Bu tür bağlara konjuge denir; bunların molekül içindeki varlığı karotenoidlerin karakteristik rengini belirler.
Yüksek bitkilerin plastidleri ve çoğu alg, sekiz veya daha fazla farklı karotenoid içerir. Bunlardan bazılarının özelliklerine kısaca bakalım.
Tipik, yaygın yüksek bitki karotenoidleri β-karoten, lutein ve violaksantindir. β-Karoten sarı-turuncu bir pigmenttir. Adı, köklerinde önemli miktarda sarı-turuncu kristaller şeklinde biriktirilen Latince carota - havuç kelimesinden gelir. Lutein bileşim ve yapı bakımından β-karoten'e benzer. Bu, her iki alkol grubunun da (-OH) iyonon halkalarında yer aldığı, C40H56O2 ampirik formülüne sahip bir dihidrik alkol olan ksantofil grubundan sarı bir pigmenttir. Ksantofil grubundan luteine yakın bir başka pigment, C40H56O4 ampirik formülüne sahip violaksantindir. Luteinden iki tane daha fazla oksijen atomu içerir. Bu iki oksijen atomunun, yüksek kararsızlık ve reaktivite ile karakterize edilen ek epoksi grupları (> O) formunda iyonon halkalarına dahil edildiği tespit edilmiştir.
Ksantofil grubu aynı zamanda kahverengi ve diatom alglerinde bulunan fukoksantin (Latince fucus'tan - bir kahverengi alg cinsi ve Yunan ksantos - sarıdan) içerir. Turuncu-kahverengi bir renge sahiptir ve özellikleri bakımından lutein ve violaksantine yakındır, ancak bileşimi ve yapısı henüz tam olarak açıklanmamıştır, bu nedenle ampirik formül (C40H54-60O6) olası hidrojen sayısını gösterir. atomlar.
Fotoredüktörlerin (mor ve yeşil kükürt bakterileri) kromatoforlarındaki karotenoid seti, fotosentetiklerin kloroplastlarındakilerden önemli ölçüde farklıdır. Fotoredüktörler, epoksi grupları içeren ksantofil grubundan pigmentlerin bulunmaması ile karakterize edilir. Yeşil kükürt bakterilerinin ana karotenoidinin, yalnızca bir iyonon halkasına sahip olan sarı bir pigment olan γ-karoten olduğu ortaya çıktı. Mor kükürt bakterilerine gelince, bunlar arasında tek bir iyonon halkası içermeyen likopen ve asiklik tipteki diğer benzer karotenoidler yaygındır.
Kırmızı ve mavi-yeşil algler, klorofil ve karotenoidlere ek olarak, fikoeritrinleri (kırmızı) ve fikosiyanları (mavi-mor) içeren, fikobiliproteinler olarak adlandırılan, suda oldukça çözünür olan ek pigmentler içerir. İsmin kendisi kimyasal olarak bu pigmentlerin karmaşık proteinler - proteinler olduğunu gösterir. Protein olmayan bileşenleri, proteinlere karmaşık kompleksler halinde bağlanan renk belirleyici fikobilinlerdir. Protein olmayan grubun proteinle bağı o kadar güçlüdür ki, fikobilinler proteinden ancak güçlü asitlerle kaynatılarak ayrılabilir.
Fikoeritrinlerin protein olmayan bileşeni mezobileritrindir ve fikopianların protein olmayan bileşeni mesobiliviolindir ve yapısı şekilde gösterilmiştir. Görüldüğü gibi fikobilinler, birbirine katlanmamış zincir şeklinde bağlı dört pirol halkası içerir ancak yapıları henüz detaylı olarak tam olarak belirlenmemiştir. Fikobilinlerin kimyasal yapıları bakımından hayvanların safra pigmentlerine çok yakın olduklarını vurgulamak önemlidir.
Şimdi çeşitli pigment gruplarının ana temsilcilerinin niceliksel içeriği ve bunların oranları sorusu üzerinde kısaca duralım. Toplam klorofil miktarı küçüktür ve yaprağın kuru maddesinin ortalama %1'i kadardır, ancak büyük ölçüde değişebilir; alglerde %0,6 ila %1,5 ve yüksek kara bitkilerinde %0,7 ila %1,3 arasında değişebilir. Aynı bitkide bile farklı yaprakların yeşil pigment içerikleri önemli ölçüde farklılık gösterir; her zaman daha fazla klorofil a vardır; genellikle her üç moleküle karşılık bir klorofil b molekülü bulunur. Ancak gölgeli yapraklar ve gölgeye dayanıklı bitkiler, ışığı seven bitkilere göre daha fazla klorofil b içerir. Böylece güçlü gölge koşullarında büyüyen birçok yeşil algde klorofil a'nın klorofil b'ye ortalama oranı 1,4'e düşer. Aynı zamanda sadece ışığı seven bitkilerdeki oranları ortalama 5,5'e ulaşır.
Normal olarak gelişmiş yapraklar, yapraklara göre çok daha az karotenoid içerir. yeşil pigmentler, yaklaşık 3-5 kat, hatta bazen daha az. Ksantofillerin karotene oranı, bitki türüne ve büyüme koşullarına bağlı olarak 1,8'den 15'e kadar çok geniş bir aralıkta değişebilir, ancak ortalama olarak her 2-3 molekül için bir karoten molekülü bulunacak şekildedir. ksantofillerden oluşur.
V.N. Lyub'a göre, fikoeritrin'in klorofil oranı farklı kırmızı alg türlerinde 0,06 ila 0,66 arasında değişmektedir. Bu alglerin habitat derinliği arttıkça fikoeritrin içeriği de artar. Ortalama olarak kuantozom başına 230 molekül klorofil ve 48 molekül karotenoid vardır.
Optik özellikler ve pigmentlerin durumu
Fotosentez sürecinin mekanizmasının derinlemesine anlaşılması, yalnızca pigmentlerin fiziksel özellikleri ve canlı bir hücredeki durumları hakkındaki modern fikirlere dayanarak mümkündür. Fotosentetik sistemlerde pigmentlerin temel işlevi ışığı absorbe etmektir. Bu, çeşitli pigmentlerin optik özelliklerini ve her şeyden önce absorpsiyon spektrumlarını bilmenin son derece önemli önemini açıklamaktadır.
Işık enerjisinin pigmentler tarafından emilmesi sürekli değildir, seçicidir ve belirli bir pigmentin molekülünün yapısına bağlıdır. Bu fenomen hem güneş spektrumunun görünür kısmında hem de görünmez alanlarda (kızılötesi ve ultraviyole) gözlemlenebilir, ancak pigmentlerin absorpsiyon spektrumları yalnızca fotosentetik olarak aktif radyasyon aralığında (380-720 ∙ 10 - 9 m).
Klorofil a, b, c, d'nin yanı sıra bakteriyoviridin, spektrumun kırmızı ve mavi-mor kısımlarında konumlarında küçük farklılıklar olan iki ana absorpsiyon maksimumuna sahiptir. Şekilde görülebileceği gibi, klorofil b'de spektrumun kırmızı kısmındaki maksimum absorpsiyon, kısa dalga boylu ışınlara doğru hafifçe kayar ve mavi-mor kısımda ise tam tersine uzun dalga boylu ışınlara doğru kayar. benzer maksimumların klorofil a'daki konumu.
Yeşil pigment çözeltilerinin absorpsiyon spektrumları, mavi-mor ve kırmızı ışınların yoğun bir şekilde emildiğini, yeşil ve sarı ışınların ise çok zayıf bir şekilde emildiğini, dolayısıyla ikincisinin bu pigmentlerden iyi geçerek renklerine neden olduğunu göstermektedir. Sarı ışınlar yeşil ışınlarla maskelendiği için klorofilin rengi yeşil olur. Ancak iletilen ışınlarda yeşil bir renge sahip olan aynı klorofil çözeltisi, floresans olgusu nedeniyle yansıyan ışıkta kiraz kırmızısı olarak algılanır.
Floresan(İngiliz floresanından - parıltı), belirli bir maddenin aydınlatılmasının kesilmesiyle neredeyse aynı anda duran kısa süreli bir parıltıdır. Bu şekilde parlama yeteneği, yeşil pigmentlerin önemli fotokimyasal aktivitelerini gösteren çok önemli bir optik özelliğidir. Bu özellik, canlı yapraklarda değil, yeşil pigmentlerin çözeltilerinde çok daha iyi tespit edilir, çünkü yaprak hücrelerinde bulunan klorofilin parıltısı, çözeltiden yaklaşık 10 kat daha zayıftır. Klorofilin kırmızı parıltısını, ekstraktını (örneğin alkol) gelen ışığın yanından incelerseniz ve içinden geçen tüm ışınları emecek şekilde ekstraktla birlikte test tüpünün arkasına siyah bir arka plan yerleştirirseniz gözlemlemek kolaydır. Bu durumda doğal olarak şu soru ortaya çıkıyor: Yansıyan ışıktaki klorofil ekstraktının rengi neden iletilen ışıkla aynı değil? Bunu kısaca açıklamaya çalışalım.
Işık ayrı ayrı, yani kuantum veya foton biçiminde kısımlar halinde emilir. Kuantum enerjisi (E), E = h ∙ v olarak ifade edilebilir; burada h, Planck sabitidir, v, ışık titreşimlerinin frekansıdır ve dalga boyuyla ters orantılıdır. Klorofil molekülünün temel, kararlı durumunda, her elektron belirli bir enerji seviyesindedir ve buna karşılık gelen bir enerji rezervine sahiptir. Bir ışık kuantumunun soğurulması, elektronun daha yüksek bir enerji düzeyine geçmesine neden olur ve molekül aşırı miktarda enerjiyle uyarılır. Bununla birlikte, molekülün uyarılmış halde bulunduğu süre son derece kısadır, yaklaşık 10-9 saniye ve bu nedenle uyarılmış durum kararsızdır ve molekül kısa sürede daha az enerjiyle daha kararlı bir duruma veya orijinal durumuna geri döner. Uyarılmış bir molekül, çeşitli yollarla enerji kaybedebilir; bunlardan en önemlisi, bu enerjiyi kimyasal enerjiye dönüştürmektir. Ek olarak, uyarılmış bir molekülün enerjisi ya molekül içi ya da moleküller arası termal enerji olarak dağıtılabilir ya da bir ışık kuantumu olarak yayılabilir. Floresan sırasında, uyarılmış moleküller, bu parıltıya neden olan kuantumlarla karşılaştırıldığında daha düşük enerjiye ve dolayısıyla daha uzun dalga boyuna sahip ışık kuantumları yayarlar. Her madde belirli bir dalga boyunda ışınlar yayar, yani kendine özgü floresans spektrumuna sahiptir. Bu tür spektrumlar kullanılarak, bir floresan madde diğerinden oldukça kolay bir şekilde ayırt edilebilir.
Klorofilin floresans spektrumu, aynı bölgedeki maksimum absorpsiyonla karşılaştırıldığında spektrumun daha uzun dalga boylu kırmızı bölgesine düşen yalnızca bir ana maksimum lüminesansa sahiptir. Bu, klorofilin floresans verdiğinde, mavi veya mor ışınlarla aydınlatılsa bile her zaman yalnızca uzun dalga boylu kırmızı ışınlar yaydığı anlamına gelir. Klorofil ekstraktının yansıyan ışıkta koyu kırmızı bir renge sahip olmasının nedeni budur.
Yeşil pigmentlere ek olarak, fikobiliproteinler de floresans yeteneğine sahiptir ve çözeltideki fikosiyan, kırmızı bir parıltı, fikoeritrin - turuncu sergiler. Karotenoidlerin genellikle floresans özelliği taşımadığı kabul edilir.
Bilim adamları uzun zamandır kloroplasttaki klorofilin durumuyla ilgileniyorlar. Canlı bir hücredeki pigmentlerin özel durumu, özellikle optik özellikleri ile aynı pigmentlerin çözeltilerinin özellikleri arasındaki tutarsızlık, örneğin absorpsiyon spektrumları ile floresans spektrumları arasındaki tutarsızlık ile ikna edici bir şekilde kanıtlanmıştır. Canlı bir hücrede bulunan klorofillerin ve diğer bazı pigmentlerin maksimum emiliminin, bu pigmentlerin çözeltilerinin maksimum ışık emilimiyle karşılaştırıldığında daha uzun dalga boylarına doğru kuvvetli bir şekilde kaydığı ortaya çıkar. Bu nedenle, bir bakteriyoklorofil çözeltisi spektrumun kızılötesi bölgesinde 770-780 ∙ 10-9 m'de (7700-7800 Å) yalnızca bir maksimum absorpsiyona sahipken, aynı pigment, ancak mor kükürt bakterilerinin hücrelerinde bulunur, sergiler üç absorpsiyon maksimumu, hepsi kızılötesi ışınların daha uzun dalga boyu bölgesine düşer: 800, 850 ve 890 ∙ 10 -9 m (8000, 8500 ve 8900 Å). Canlı hücrelerdeki bakteriyoklorofilin maksimum floresansı da önemli ölçüde uzun dalga boyu kısmına kayar ve 780-790 ∙ 10 -9 m yerine 900-920 ∙ 10 -9 m'ye düşer - bu pigmentin çözeltideki maksimum floresansının konumu .
Yakın zamana kadar, fotosentez alanındaki en büyük uzman V.N. Lyubimenko'nun canlı bir hücredeki yeşil pigmentlerin özel durumunun proteinlerle olan bağlantılarıyla belirlendiği yönündeki görüşü yaygındı. Ancak, canlı hücrelerdeki klorofillerin spesifik optik özelliklerinin yalnızca proteinlerle olan bağlantılarıyla açıklanamayacağını gösteren yeterli deneysel veri artık birikmiştir. A. A. Krasnovsky, T. N. Godnev ve diğerleri, canlı bir hücrenin aynı pigmentinin, bazıları farklı moleküler paketleme modellerine sahip birleştirilmiş bir durumla karakterize edilen çeşitli formlarda var olma olasılığını ortaya koydu. Klorofil a, bakteriyoklorofil ve bakteriyoviridin spektrumlarındaki maksimum absorpsiyon pozisyonunun toplanmanın doğasına bağlı olduğu ortaya çıktı. Pigment toplanmasının spektrumları üzerindeki etkisini gösteren bir örnek olarak, canlı hücrelerde (mor bakteriler) ve model sistemlerde bulunan bakteriyoklorofilin incelenmesine ilişkin deneylerin sonuçlarını sunuyoruz; bu deneyler A. A. Krasnovsky ve meslektaşları tarafından gerçekleştirildi. Bazı durumlarda katı filmler, bakteriyoklorofilin eterli bir çözeltisinin vakumda, yani pigment moleküllerinin toplanmasını teşvik ettiği bilinen koşullar altında buharlaştırılmasıyla elde edilen model sistemler olarak görev yaptı.
Bu pigmentin katı filmlerinin absorpsiyon spektrumları ve floresans spektrumları ile karşılık gelen mor bakteri spektrumları arasındaki iyi uyum, canlı hücrelerde toplanmış bakteriyoklorofil formlarının varlığını gösterir. Şu anda mor bakterilerin üç farklı şekilde toplanmış yeşil pigment formu içerdiğine inanılıyor. Spektrumun kızılötesi kısmındaki ana absorpsiyon maksimumlarının 800, 850 ve 890 ∙ 10-9 m'deki konumuna göre, bakteriyoklorofilin bu formları genellikle B800, B850 ve B890 olarak adlandırılır.
Klorofil formlarının çokluğu sorunu, fotosentezin birincil sürecinin bir değil iki fotokimyasal reaksiyon içerdiği ve pigmentin farklı formlarının bağımsız olarak belirli işlevleri yerine getirebildiği tespit edildikten sonra son derece önemli hale geldi.
Görünür bölgedeki tüm karotenoidlerin spektrumları, mavi-mor kısımda iki veya üç yoğun absorpsiyon bandı ile karakterize edilir. Fikoeritrin ve fikosiyanın absorpsiyon spektrumları birbirine yakındır, maksimumları yeşil pigmentlerin iki ana absorpsiyon bandı arasında yer alan spektrumun yeşil ve sarı kısımlarına düşer. Bu, karotenoidlerle birlikte fikobiliproteinlerin klorofil için ek pigmentler olduğunu göstermektedir.
Aydınlatma koşullarına uyum
Ek pigmentler olarak Phycocyan ve fikoeritrin, bitkilerin aydınlatma koşullarına adaptasyonunda (adaptasyonunda) önemli bir rol oynayarak fotosentez için güneş enerjisinin en iyi şekilde kullanılmasını sağlar.
Işığın kalitesine ve yoğunluğuna uyum, deniz yosununun renklerine bağlı olarak dikey dağılımında açıkça görülmektedir: Suyun en yüzeysel katmanlarında yeşil algler hakimdir, en derin katmanlarda ise kırmızı algler ara bir pozisyon işgal eder. Alglerin bu dağılımı aşağıdaki nedenlerden kaynaklanmaktadır. Su sütunundan geçen güneş ışığının spektral bileşimi ve yoğunluğu büyük değişikliklere uğrar. Seçici olarak emilen güneş ışığı, öncelikle kırmızı ışınlardan tükenir ve birkaç metre derinlikte mavimsi-yeşilimsi hale gelir, pratik olarak yaklaşık 20 m derinlikte tamamen sönen kırmızı ışınlardan yoksundur. Yeşil ve sarı ışınları yoğun bir şekilde emen klorofilin yanı sıra pigmentlerin evrimi süreci, kırmızı ve kahverengi alglere, güneş ışığının büyük derinliklere ulaşan alanlarını fotosentez için kullanma fırsatı sağladı. Kahverengi ve kırmızı alglerde ilave pigmentlerin varlığının, aydınlatma koşullarına özel bir adaptasyon olarak ve öncelikle su kolonundan geçen baskın renkteki ışınların en iyi şekilde kullanılmasına yönelik kromatik bir adaptasyon olarak değerlendirilmesi gerektiği söylenebilir.
Ayrıca ışık su sütunundan geçtiğinde yoğunluğu keskin bir şekilde azalır. Böylece 20 metre derinliğe giren ışık, su yüzeyinin aydınlatılmasına kıyasla yaklaşık 20 kat zayıflıyor. Bu nedenle derin deniz alglerinde kromatik adaptasyonun yanı sıra çok düşük yoğunluklu ışığın kullanımına adaptasyon da iyi bir şekilde ifade edilmektedir. Derin deniz algleri, yüksek pigment içeriğine sahip tipik "gölgeyi seven" bitkiler olarak haklı olarak sınıflandırılabilir ve bu nedenle doğrudan güneş ışığı onlara zarar verir.
Karasal bitkilere gelince, ışık yoğunluğu, spektral bileşiminden daha büyük ölçüde dalgalanmalara maruz kaldığından, ışık yoğunluğuna uyum büyük önem taşımaktadır. Kromatik adaptasyon bunlarda zayıf bir şekilde ifade edilir ve farklı kloroplast pigmentleri arasındaki, özellikle klorofil a ve klorofil b arasındaki ve ayrıca klorofiller ve karotenoidler arasındaki oranlardaki değişikliklerle kendini gösterir.
Karasal bitkilerde ışık yoğunluğuna uyum, gölgeyi seven ve ışığı seven türlerin varlığında kendini gösterir. Örneğin orman örtüsü altında yetişen gölgeyi seven bitkiler, düşük ışık koşullarına iyi ifade edilmiş bir adaptasyona sahiptir. Bilindiği gibi, gölgeli yapraklar genel olarak çok daha yüksek bir yeşil pigment içeriğine sahiptir ve bu da düşük yoğunluklu ışığın daha iyi emilmesine katkıda bulunur. Ek olarak, gölgeye dayanıklı bitkilerin yaprakları daha fazla klorofil b içerir ve bunu, orman örtüsünün altına giren ışığın biraz değişen spektral bileşimine bir adaptasyon olarak görmek zor değildir. Sarkan yaprakların altındaki gölgede, dağınık ışık, bazen bu gölge yeşil pigmentiyle bağlantılı olarak adlandırılan klorofil 6 tarafından yoğun bir şekilde emilen 450-480 ∙ 10-9 m bölgesindeki kısa dalga ışınlarıyla nispeten zenginleşir.
Pigmentlerin biyosentezi
Pigmentlerin biyosentezinin incelenmesi alanında son 20 yılda son derece büyük ilerleme kaydedildi. Klorofilin biyosentezi bugüne kadar özellikle derinlemesine incelenmiştir. Etiketli atomlar, kağıt kromatografisi ve diğer modern araştırma yöntemlerinin yardımıyla, klorofil molekülünün oluşumunun tüm ana aşamalarının kimyasını neredeyse tamamen çözmek, sıralarını belirlemek ve ayrıca klorofil molekülünün oluşumu için gerekli koşulları bulmak mümkün oldu. belirli reaksiyonların meydana gelmesi ve bireysel reaksiyonları katalize eden enzim sistemleri. Burada biyosentetik klorofil zincirinin tüm reaksiyonları üzerinde ayrıntılı olarak durma fırsatımız yok, sadece ana aşamaları kısaca anlatacağız ve en önemli ara bileşiklerin yapısal formüllerini sunacağız.
Klorofil molekülünün biyosentezinin ilk aşaması, bir dizi reaksiyonu içerir; bunun sonucunda δ-aminolevulinik asit, basit organik maddelerden - amino asit glikokol (NH2 -CH2 -COOH) ve süksinik asitten (HOOC) kaynaklanır. -CH2-CH2-COOH) ve bu asidin iki molekülü yoğunlaştığında porfobilinojen oluşur.
Bir sonraki önemli aşamalardan biri, önce dört porfobilinojen molekülünün birleştirilmesiyle klorofilin ana yapısal çekirdeğinin sentezine ve ardından zaten bir magnezyum atomu içeren protoklorofilid a'nın oluşumuna yol açan reaksiyonlardan oluşur. Bundan sonra, dördüncü pirol halkasının çift bağı nedeniyle iki hidrojen atomu eklenerek protoklorofilit indirgenir ve klorofilit a'ya dönüştürülür. Bitki türlerinin büyük çoğunluğu için bu reaksiyon fotokimyasaldır ve yalnızca ışık varlığında meydana gelir. Bunun istisnası, indirgeme reaksiyonunun karanlıkta gerçekleştirilebildiği birçok alg ve bazı yosun ve eğrelti otlarının temsilcileridir.
Fotokimyasal indirgemenin ardından, ışığın varlığını gerektirmeyen ancak klorofilaz enziminin katılımıyla gerçekleştirilen klorofilid a'ya fitol eklenir. Fitol eklenmesi, klorofilit a'nın klorofil a'ya dönüştürüldüğü biyosentetik zincirdeki son adımdır.
Daha önce, protoklorofillide ilk önce hidrojenin değil fitolün eklendiğine ve daha sonra ortaya çıkan protoklorofilin fotokimyasal olarak klorofil haline indirgendiğine inanılıyordu. Protoklorofilin, klorofilin hemen öncülü olarak kabul edilmesi gerektiği ortaya çıktı. Nispeten yakın zamanda, bir bitkide protoklorofil oluşumunun bu şekilde dışlanmamasına rağmen, klorofil biyosentezinin son aşamasının esas olarak klorofilin ana öncüsü olarak görev yapan klorofil yoluyla gerçekleştirildiği bulunmuştur.
Etiketli atomlar kullanılarak klorofil a'nın da klorofil b'nin öncüsü olduğu gösterildi. Aynı zamanda, klorofil b'nin klorofil a'dan biyosentezinin ışığın zorunlu katılımını gerektirmediği ve tamamen karanlıkta bile gerçekleşebileceği kanıtlanmıştır.
S. Granik'in varsayımına göre bitkilerde klorofil c, protoklorofilid a'dan oluşturulabilir, çünkü bu bileşiklerin her ikisi de indirgenmemiş bir dördüncü pirol halkasına sahiptir ve bir fitol kalıntısı içermez.
Karotenoidlerin biyosentezi henüz tam olarak araştırılmamıştır ve tüm bağlantıları kesin olarak belirlenmemiştir. Bireysel reaksiyonların kimyası henüz çözülmemiş ve çeşitli karotenoidlerin doğrudan öncüsü olarak görev yapan bileşiklerin doğası açıklanmamıştır. İlk aşamalar en iyi şekilde incelenir ve karotenoidlerin ve fitolün biyosentezinin, en azından mevalonik asit oluşumuna kadar aynı yolu izlediği kesin olarak kanıtlanmış sayılabilir.
Işığın hem karotenoidlerin hem de fitolün biyosentezini uyardığı da tespit edilmiştir. Bu maddelerin oluşumu ışıkta daha yoğun olmasına rağmen biyosentezleri için ışık hala gerekli değildir. Altı karbon atomu içeren mevalonik asitten yirmi karbon atomu içeren fitole ve hatta kırk karbon atomu içeren karotenoidlere geçişin ileri aşamaları henüz kesin olarak belirlenmemiştir ve farklı şekilde yorumlanmaktadır.
Yeşil pigmentlerin biyosentezi üzerine yapılan çalışmalar sırasında, klorofil moleküllerinin oluşumu ve yok edilmesi arasındaki olası bağlantı hakkında bir fikir ortaya çıktı. Daha sonra izotop yöntemini kullanarak F.V. Turchin, V.M. Kutyurin, A.A. Shlyk ve diğerleri klorofil yenilenme sürecini keşfedip inceleyebildiler. A. A. Shlyk'e göre, elde edilen deneysel veriler, önceden oluşturulmuş moleküllerin parçalanması ve yenilerinin tam sentezi yoluyla klorofil yenilenmesinin ana yöntemi hakkında şu ana kadar konuşmamıza izin veriyor. Yenilenme hızı hem bitki türüne hem de yetiştirme koşullarına bağlı olarak değişiklik gösterebilir. Ön verilere göre, mevcut tüm moleküllerin toplam sayısının yaklaşık %10'u genellikle gün içinde yenilenmektedir. Ancak bazı durumlarda güncelleme hızı çok yavaş olabilir ve işlemin tamamen durmasına yol açabilir.
İzotop yöntemi kullanılarak yeni sentezlenen (“genç”) moleküllerin klorofil metabolizmasındaki özel rolü de açıklığa kavuşturuldu. "Genç" moleküllerin özel rolü, "eski" moleküllere göre daha reaktif, daha kararsız (hareketli) bir durumda olmalarından kaynaklanmaktadır. Dahası, klorofil a ve klorofil b'nin "genç" molekülleri kararsızlığı arttırmıştır. Bu, "genç" ve "eski" moleküllerin özelliklerindeki farklılıklarla kanıtlanmaktadır. Örneğin, "genç" klorofil a molekülleri organik çözücüler tarafından daha kolay ekstrakte edilir, daha kolay renk kaybeder ve asitlere, ultrasona veya ışık yokluğuna maruz kaldığında yok edilir ve ayrıca klorofil b'ye daha kolay dönüştürülür.
Pigmentlerin biyosentezi, tek başına ve bağımsız olarak gerçekleşmeyen, ancak bitki organizmasının tüm metabolizması ve hayati aktivitesi ile birbirine bağlı olan bir süreçler zinciridir. Pigmentlerin biyosentezi, yukarıda tartışıldığı gibi, ışığın etkisi de dahil olmak üzere çeşitli çevresel faktörlerden de büyük ölçüde etkilenir. Dolayısıyla klorofil oluşumu ancak ortamda oksijen bulunması durumunda mümkündür. Oksijen eksikliği, sıcaklıktaki düşüş gibi bu süreci de yavaşlatır. T.N. Godnev ve meslektaşlarına göre, bazı yaprak dökmeyen bitkilerde klorofil sentezi -2°'den düşük olmayan sıcaklıklarda ve karotenoidler - -5°'den düşük olmayan sıcaklıklarda gözlemlenebilirken, bu bitkilerde fotosentez yapma yeteneği korunur. türlerin bile - Mineral beslenme koşullarının klorofil oluşumu üzerinde hafif bir etkisi vardır. Bitkilerde kloroz olgusu, yapraklar klorofil bakımından fakir olduğunda ve sarımsı bir renge sahip olduğunda, yaygın olarak bilinmektedir (Yunanca klorolardan - yeşilimsi-sarı, soluk). Çoğu zaman kloroz, besin ortamındaki demirin yokluğu veya eksikliğinden kaynaklanır, ancak bu bağlantı her zaman gözlenmez. Klorotik bitkiler ayrıca çevredeki magnezyum, bakır, kükürt, potasyum ve diğer bazı mineral besin elementlerinin eksikliği veya yokluğu ile de gelişebilir. Potasyum eksikliği klorozun yanı sıra bu elementin fazla miktarda nitrojen beslenmesine neden olur. Azot eksikliği ile klorofil sentezinde keskin bir zayıflama gözlenir. Topraktaki magnezyumun yokluğu veya eksikliği de kaçınılmaz olarak bitkilerde kloroza neden olur, çünkü bu element klorofil molekülünün bir parçasıdır.
Klorofil ve karotenin tıp açısından önemi
Klorofil ve diğer pigmentler, fotosentezdeki rolleri ve önemleri ne olursa olsun, değerli organik maddelerdir. Karoten ile A vitamininin kimyasal bileşiminin yakınlığı çok önemlidir.Karoten provitamin A olarak değerlendirilebilir, çünkü molekülü oksijen ilavesiyle ikiye bölündüğünde bu vitaminin iki molekülü oluşur. Hayvanlarda, karotenin A vitaminine bu şekilde parçalanması, karaciğerlerinde bulunan özel bir enzim olan karotinazın katılımıyla gerçekleşir.
Klorofil son zamanlarda tıpta giderek artan bir kullanım alanı bulmuştur. Klorofilin değerli tedavi edici özellikleri muhtemelen yapısında kandaki hemoglobinin renklendirici maddesine çok yakın olmasıyla açıklanabilir. Bu nedenle, insan ve hayvan vücutlarında klorofilin kanda hem hemoglobin oluşumunun artmasına ve ayrıca yara iyileşmesine katkıda bulunması şaşırtıcı değildir. Ayrıca klorofil ve vitaminlerin özelliklerinin büyük ölçüde benzer olduğu ortaya çıktı.