KLOROFIL: CIRI, STRUKTUR, LOKASI, JENIS - BIOLOGI - 2026

The klorofil ialah pigmen biologi, menunjukkan bahawa ia adalah molekul yang mampu menyerap cahaya. Molekul ini menyerap panjang gelombang yang sepadan dengan warna ungu, biru dan merah, dan memantulkan cahaya warna hijau. Oleh itu, kehadiran klorofil bertanggungjawab untuk warna hijau tanaman.

Strukturnya terdiri daripada cincin porphyrin dengan pusat magnesium dan ekor hidrofobik, yang disebut phytol. Adalah perlu untuk menunjukkan kesamaan struktur klorofil dengan molekul hemoglobin.

Molekul klorofil bertanggungjawab untuk warna hijau pada tumbuhan. Sumber: pixabay.com

Klorofil terletak di thylakoids, struktur membran yang terdapat di dalam kloroplas. Kloroplas banyak terdapat di daun dan struktur tanaman lain.

Fungsi utama klorofil adalah untuk menangkap cahaya yang akan digunakan untuk mendorong reaksi fotosintetik. Terdapat pelbagai jenis klorofil - yang paling umum adalah - yang sedikit berbeza dalam struktur dan puncak penyerapannya, untuk meningkatkan jumlah cahaya matahari yang diserap.

Perspektif bersejarah

Kajian molekul klorofil bermula pada tahun 1818 ketika pertama kali dijelaskan oleh penyelidik Pelletier dan Caventou, yang mencipta nama "klorofil". Kemudian, pada tahun 1838 kajian kimia molekul bermula.

Pada tahun 1851 Verdeil mencadangkan persamaan struktur antara klorofil dan hemoglobin. Pada waktu itu, kemiripan ini dibesar-besarkan dan diasumsikan bahawa atom besi juga terletak di tengah molekul klorofil. Kemudian kehadiran magnesium disahkan sebagai atom pusat.

Pelbagai jenis klorofil ditemui pada tahun 1882 oleh Borodin menggunakan bukti yang diberikan oleh mikroskop.

Pigmen

Klorofil diperhatikan di bawah mikroskop. Kristian Peters - Fabelfroh

Apa itu cahaya

Titik utama bagi organisma hidup fotosintetik untuk mempunyai keupayaan untuk menggunakan tenaga cahaya adalah penyerapannya. Molekul yang menjalankan fungsi ini disebut pigmen dan terdapat dalam tumbuhan dan alga.

Untuk lebih memahami reaksi ini, perlu mengetahui aspek-aspek tertentu yang berkaitan dengan sifat cahaya.

Cahaya didefinisikan sebagai sejenis sinaran elektromagnetik, bentuk tenaga. Sinaran ini difahami sebagai gelombang dan sebagai zarah. Salah satu ciri radiasi elektromagnetik ialah panjang gelombang, dinyatakan sebagai jarak antara dua rabung berturut-turut.

Mata manusia dapat melihat panjang gelombang antara 400 hingga 710 nanometer (nm = 10 ^-9 m). Panjang gelombang pendek dikaitkan dengan jumlah tenaga yang lebih besar. Cahaya matahari merangkumi cahaya putih, yang terdiri daripada semua panjang gelombang di bahagian yang kelihatan.

Mengenai sifat zarah, ahli fizik menggambarkan foton sebagai paket tenaga yang berbeza. Setiap zarah ini mempunyai ciri panjang gelombang dan tahap tenaga.

Apabila foton memukul objek, tiga perkara boleh berlaku: diserap, dihantar atau dipantulkan.

Mengapa klorofil berwarna hijau?

Tumbuhan dianggap hijau kerana klorofil terutama menyerap panjang gelombang biru dan merah dan mencerminkan hijau. Nefronus

Tidak semua pigmen berkelakuan dengan cara yang sama. Penyerapan cahaya adalah fenomena yang boleh berlaku pada panjang gelombang yang berbeza, dan setiap pigmen mempunyai spektrum penyerapan tertentu.

Panjang gelombang yang diserap akan menentukan warna di mana kita akan memvisualisasikan pigmen. Sebagai contoh, jika ia menyerap cahaya sepanjang panjangnya, kita akan melihat pigmen itu benar-benar hitam. Yang tidak menyerap semua panjang, mencerminkan selebihnya.

Bagi klorofil, ia menyerap panjang gelombang yang sesuai dengan warna ungu, biru dan merah, dan memantulkan cahaya hijau. Ini adalah pigmen yang memberi warna hijau kepada tanaman.

Klorofil bukan satu-satunya pigmen di alam semula jadi

Walaupun klorofil adalah salah satu pigmen yang terkenal, terdapat kumpulan pigmen biologi lain seperti karotenoid, yang mempunyai warna kemerahan atau oren. Oleh itu, mereka menyerap cahaya pada panjang gelombang yang berbeza daripada klorofil, berfungsi sebagai skrin pemindahan tenaga ke klorofil.

Di samping itu, beberapa karotenoid mempunyai fungsi photoprotective: mereka menyerap dan menghilangkan tenaga cahaya yang boleh merosakkan klorofil; atau bertindak balas dengan oksigen dan membentuk molekul oksidatif yang boleh merosakkan struktur sel.

Ciri dan struktur

Klorofil adalah pigmen biologi yang dianggap hijau pada mata manusia dan yang mengambil bahagian dalam fotosintesis. Kami menjumpainya di tumbuh-tumbuhan dan organisma lain dengan keupayaan untuk mengubah tenaga cahaya menjadi tenaga kimia.

Klorofil secara kimia adalah magnesium-porfirin. Ini sangat serupa dengan molekul hemoglobin, yang bertanggungjawab untuk pengangkutan oksigen ke dalam darah kita. Kedua-dua molekul hanya berbeza dalam jenis dan lokasi kumpulan pengganti pada cincin tetrapirrolik.

Logam cincin porphyrin dalam hemoglobin adalah besi, sementara dalam klorofil ia adalah magnesium.

Rantai sampingan klorofil secara semula jadi hidrofobik atau apolar, dan terdiri daripada empat unit isoprenoid, yang disebut phytol. Ini dikategorikan kepada kumpulan asid propioik pada nombor empat.

Sekiranya klorofil menjalani rawatan haba, larutan mengambil pH berasid, yang menyebabkan penghapusan atom magnesium dari pusat cincin. Sekiranya pemanasan berterusan atau larutan menurunkan pHnya lebih banyak, fitol akan berakhir hidrolisis.

Lokasi

Klorofil adalah salah satu pigmen semula jadi yang paling banyak diedarkan dan terdapat dalam keturunan kehidupan fotosintetik yang berbeza. Dalam struktur tanaman kita dapati terutamanya di daun dan struktur hijau yang lain.

Sekiranya kita melihat pandangan mikroskopik, klorofil terdapat di dalam sel, khususnya dalam kloroplas. Pada gilirannya, di dalam kloroplas terdapat struktur yang terbentuk oleh membran ganda yang disebut thylakoids, yang mengandungi klorofil di dalamnya - bersama dengan jumlah lipid dan protein yang lain.

Thylakoids adalah struktur yang menyerupai beberapa cakera atau syiling bertumpuk, dan susunan yang sangat padat ini sangat diperlukan untuk fungsi fotosintetik molekul klorofil.

Dalam organisma prokariotik yang melakukan fotosintesis, tidak ada kloroplas. Atas sebab ini, thylakoids yang mengandungi pigmen fotosintetik diperhatikan sebagai bahagian membran sel, terpencil di dalam sitoplasma sel, atau mereka membina struktur pada membran dalaman - corak yang diperhatikan di cyanobacteria.

Jenis-Jenis

Klorofil a

Klorofil a

Terdapat beberapa jenis klorofil, yang sedikit berbeza dalam struktur molekul dan pengedarannya dalam garis keturunan fotosintetik. Iaitu, beberapa organisma mengandungi jenis klorofil tertentu dan yang lain tidak.

Jenis utama klorofil disebut klorofil a, dan dalam garis keturunan tumbuhan dalam pigmen dikenakan secara langsung dalam proses fotosintetik dan mengubah tenaga cahaya menjadi kimia.

Klorofil b

Klorofil b

Jenis klorofil kedua adalah b dan juga terdapat pada tumbuhan. Secara struktural ia berbeza dengan klorofil a kerana yang terakhir mempunyai kumpulan metil pada karbon 3 cincin nombor II, dan jenis b mengandungi kumpulan formil dalam kedudukan itu.

Ia dianggap sebagai pigmen aksesori dan berkat perbezaan struktur, ia mempunyai spektrum penyerapan yang sedikit berbeza daripada varian a. Hasil daripada ciri ini, warna mereka berbeza: klorofil a berwarna biru-hijau dan b berwarna kuning-hijau.

Idea spektrum pembezaan ini adalah bahawa kedua-dua molekul saling melengkapi dalam penyerapan cahaya dan berjaya meningkatkan jumlah tenaga cahaya yang memasuki sistem fotosintetik (sehingga spektrum penyerapan diperluas).

Klorofil c dan d

Klorofil d

Terdapat jenis ketiga klorofil, c, yang kita dapati dalam alga coklat, diatom, dan dinoflagellates. Bagi alga cyanophyte, mereka hanya menunjukkan jenis klorofil. Terakhir, klorofil d terdapat dalam beberapa organisma protis dan juga di cyanobacteria.

Klorofil dalam bakteria

Terdapat sebilangan bakteria dengan kemampuan untuk melakukan fotosintesis. Dalam organisma ini terdapat klorofil yang dikenali bersama-sama sebagai bakterioklorofil, dan seperti klorofil eukariota, mereka dikelaskan mengikut huruf: a, b, c, d, e dan g.

Dari segi sejarah, idea itu digunakan bahawa molekul klorofil muncul pertama kali dalam proses evolusi. Hari ini, berkat analisis urutan, telah dicadangkan bahawa mungkin molekul klorofil leluhur serupa dengan bakterioklorofil.

ciri-ciri

Molekul klorofil adalah elemen penting dalam organisma fotosintetik, kerana ia bertanggungjawab untuk penyerapan cahaya.

Dalam mesin yang diperlukan untuk menjalankan fotosintesis terdapat komponen yang disebut sistem fotosintesis. Terdapat dua dan masing-masing terdiri dari "antena" yang bertugas mengumpulkan cahaya dan pusat tindak balas, di mana kita dapati jenis klorofil.

Fotosistem berbeza terutamanya pada puncak penyerapan molekul klorofil: fotosistem I mempunyai puncak pada 700 nm, dan II pada 680 nm.

Dengan cara ini, klorofil berjaya memenuhi peranannya dalam menangkap cahaya, yang berkat bateri enzimatik yang kompleks akan diubah menjadi tenaga kimia yang tersimpan dalam molekul seperti karbohidrat.

Rujukan

1. Beck, CB (2010). Pengenalan struktur dan perkembangan tanaman: anatomi tumbuhan untuk abad ke-21. Akhbar Universiti Cambridge.
2. Berg, JM, Stryer, L., & Tymoczko, JL (2007). Biokimia. Saya terbalik.
3. Blankenship, RE (2010). Evolusi Fotosintesis Awal. Fisiologi Tumbuhan, 154 (2), 434-438.
4. Campbell, NA (2001). Biologi: Konsep dan hubungan. Pendidikan Pearson.
5. Cooper, GM, & Hausman, RE (2004). Sel: Pendekatan molekul. Medicinska naklada.
6. Curtis, H., & Schnek, A. (2006). Jemputan ke Biologi. Panamerican Medical Ed.
7. Hohmann-Marriott, MF, & Blankenship, RE (2011). Evolusi fotosintesis. Kajian tahunan biologi tumbuhan, 62, 515-548.
8. Humphrey, AM (1980). Klorofil. Kimia Makanan, 5 (1), 57–67. doi: 10.1016 / 0308-8146 (80) 90064-3
9. Koolman, J., & Röhm, KH (2005). Biokimia: teks dan atlas. Panamerican Medical Ed.
10. Lockhart, PJ, Larkum, AW, Steel, M., Waddell, PJ, & Penny, D. (1996). Evolusi klorofil dan bakterioklorofil: masalah laman invarian dalam analisis urutan. Prosiding Akademi Sains Nasional Amerika Syarikat, 93 (5), 1930–1934. doi: 10.1073 / pnas.93.5.1930
11. Palade, GE, & Rosen, WG (1986). Biologi Sel: Penyelidikan dan Aplikasi Asas. Akademi Negara.
12. Posada, JOS (2005). Asas untuk penubuhan padang rumput dan tanaman pakan. Universiti Antioquia.
13. Raven, PH, Evert, RF, & Eichhorn, SE (1992). Biologi Tumbuhan (Jilid 2). Saya terbalik.
14. Sadava, D., & Purves, WH (2009). Kehidupan: Sains Biologi. Panamerican Medical Ed.
15. Sousa, FL, Shavit-Grievink, L., Allen, JF, & Martin, WF (2013). Evolusi gen biosintesis klorofil menunjukkan penduaan gen fotosistem, bukan penggabungan fotosistem, pada asal fotosintesis oksigen. Biologi dan evolusi genom, 5 (1), 200-216. doi: 10.1093 / gbe / evs127
16. Taiz, L., & Zeiger, E. (2007). Fisiologi tumbuhan. Jaume I. Universiti
17. Xiong J. (2006). Fotosintesis: warna apa asalnya ?. Biologi genom, 7 (12), 245. doi: 10.1186 / gb-2006-7-12-245