Хлоропласты: роль в процессе фотосинтеза и структура

Гемоглобин и хлорофилл

Молекулы гемоглобина и хлорофилла имеют сложную, но в то же время схожую атомарную структуру. Общим в их строении является профин – кольцо из маленьких колечек. Различие замечено в отросточках, присоединённых к профину, и в атомах, расположенных внутри: атом железа (Fe) у гемоглобина, у хлорофилла магний (Mg).

Хлорофилл и гемоглобин по строению похожи, но формируют разные белковые структуры. Вокруг атома магния сформирован хлорофилл, вокруг железа — гемоглобин. Если взять молекулу жидкого хлорофилла и отсоединить фитольный хвост (20 углеродную цепь), поменять атом магния на железо, то зеленый цвет пигмента станет красным. В итоге — готовая молекула гемоглобина.

Усваивается хлорофилл легко и быстро, благодаря именно такому сходству. Хорошо поддерживает организм при кислородном голодании. Насыщает кровь нужными микроэлементами, отсюда она лучше транспортирует важнейшие для жизни вещества к клеткам. Происходит своевременный выброс отработанных материалов, токсинов, отходов, возникающих в результате естественного обмена веществ. Имеет воздействие на спящие лейкоциты, пробуждая их.

Описываемый герой без страха и упрека защищает, укрепляет мембраны клетки, помогает восстановиться соединительной ткани. К заслугам хлорофилла можно отнести быстрое заживление язв, разных ран и эрозий. Улучшает иммунную работу, выделена способность купировать патологические нарушения молекул ДНК.

Положительная тенденция при лечении инфекционных и простудных заболеваний. Это не весь список добрых дел рассмотренного вещества.

Применение

Хлорофилл — это не только природный компонент растений. К примеру, его используют в качестве натурального пищевого красителя. Это вещество имеет регистрационный номер Е140. Его часто можно увидеть на упаковках с кондитерскими изделиями. Недостатком этого вещества является нерастворимость в воде, что ограничивает область его применения.

Что такое хлорофилл с номером Е141? Это производное данного вещества, которое также используется в качестве пищевого красителя. Его также называют хлофиллин медный комплекс или тринатриевая соль. Его преимуществами являются устойчивость к кислой среде, хорошая растворимость в воде и спиртовых растворах. Даже при продолжительном хранении хлофиллин сохраняет изумрудно-зеленый цвет. Ограничивающим фактором его использования является высокое содержание меди и тяжелых металлов.

Поскольку хлорофилл содержит магний, это вещество полезно и для организма человека. Его можно употреблять как в жидкой фармацевтической форме, так и в виде зеленых листовых овощей. Богаты хлорофиллом шпинат, капуста брокколи, люцерна, ростки пшеницы и ячменя, крапива и петрушка.

Систематическое употребление жидкого хлорофилла способствует повышению количества эритроцитов. Дело в том, что это вещество имеет сходную структуру с гемоглобином. Их единственное отличие — металл. Гемоглобин содержит железо, а хлорофилл — магний. Поэтому они способствуют улучшению транспортировки кислорода к тканям и органам.

Итак, хлорофилл — это зеленый пигмент или красящее вещество. Он содержится в зеленых частях растений, клетках некоторых бактерий и одноклеточных животных. Функция хлорофилла заключается в обеспечении фотосинтеза — процесса синтеза органических веществ из минеральных за счет энергии света.

Рецепты здоровья

Для приготовления двух порций коктейля понадобится пучок свежего шпината, банан, груша, яблоко, от трёх до пяти веточек кудрявой или листовой петрушки и 500 мл тёплой кипячёной воды. Все ингредиенты смешиваются в блендере.

Необходимо взять одно нарезанное яблоко с кожурой, половину банана, один стакан листьев шпината или кудрявой капусты, а также можно добавить столько же петрушки. Компоненты измельчаются в блендере. После в смесь вливается примерно 120 мл воды, и коктейль перемешивается. По желанию добавляются 2-3 кубика льда.

Понадобится один стакан свежей или замороженной клубники, половина банана, стакан шпината, горсть петрушки, полстакана остывшей до комнатной температуры воды или три кубика льда. Затем составляющие измельчаются.

Рецептов коктейлей много. И компоненты полезных напитков каждый подбирает по вкусу. Но стоит помнить, что лучше отдать предпочтением только насыщенно-зелёным растениям, так как в них содержится больше пигмента.

Косметика

Благодаря антиоксидантным свойствам зелёный краситель добавляется в косметические средства. Хлорофилл не только придаёт упругость коже и тонизирует, но и избавляет от мелких прыщей, угревой сыпи.

В основном вещество использует при изготовлении средств по уходу за лицом и телом – увлажняющие, омолаживающие и восстанавливающие формулы. Он также добавляется в гели для душа, солнцезащитные кремы, лосьоны для тела и продукты, восстанавливающие волосы – бальзамы, спреи, маски, сыворотки.

Реже пигмент используется в декоративной косметике и зубных пастах.

Заключение

Хлорофилл – уникальное вещество, пользу которого не раз доказывали исследователи. Зелёный пигмент отличается массой положительных свойств, улучшающих состояние здоровье человека, и минимумом противопоказаний.

Поэтому краситель можно спокойно использовать в лечении и профилактике многих болезней, а также в косметологии.

От автора: Уже два года в качестве профилактики пользуюсь пастой на основе хлорофилла. Средство гигиены не только эффективно снимает воспаления, но и хорошо освежает. С наступлением весны начну пить зелёные коктейли, чтобы поддержать свой иммунитет. Чего советую и вам!

Химические свойства

Формула хлорофилла, определенная из опытных показателей, выглядит так: C55H72O5N4Mg. В конструкцию входит органическая дикарбоновая кислота (хлорофиллин), а также спирты метиловый и фитол. Хлорофиллин – это металлорганическое соединение, имеющее прямое отношение к магнийпорфиринам и содержащее азот.

COOH

MgN4OH30C32

COOH

Хлорофилл значится сложным эфиром из-за того, что оставшиеся части метилового спирта CH3OH и фитола C20H39OH заместили водород карбоксильных группировок.

Выше размещена структурная формула хлорофилла альфа. Разглядев ее внимательно, можно увидеть, что у бета-хлорофилла на один атом кислорода больше, но на два атома водорода меньше (группа CHO вместо CH3). Отсюда молекулярная масса альфа-хлорофилла ниже, чем у бета.

В середине частицы интересующего нас вещества обосновался магний. Он соединяется с 4 атомами азота пиррольных формирований. Систему элементарных и сменяющихся двойных связей можно наблюдать в пиррольных связках.

Хромофорное формирование, удачно вписываемое в состав хлорофилла — это и есть N. Оно делает возможным впитывание отдельных лучей солнечного спектра и его цвет, независимо от того, что днем солнце горит, как пламя, а вечером похоже на тлеющие угли.

Перейдем к размерам. Порфириновое ядро в диаметре 10 нм, фитольный фрагмент оказался длинной в 2 нм. В ядре хлорофилл составляет 0,25 нм, меж микрочастицами пиррольных группок азота.

Хотелось бы отметить, что атом магния, который входит в состав хлорофилла, в диаметре всего 0,24 нм и практически полностью заполняет свободное место между атомами пиррольных группировок азота, что помогает ядру молекулы быть более крепким.

Можно прийти к выводу: из двух составляющих под нехитрым названием альфа и бета и состоит хлорофилл (a и b).

Химический состав

Роль хлорофилла а и b в жизни растений и зачем он нужен, содержание в листьях зеленого пигмента.

Известно около десяти хлорофиллов, отличающихся по химическому составу, цвету, распространению среди живых организмов.

В листьях высших растений содержатся хлорофиллы а и b, а также каротиноиды (каротин, ксантофилл и др.). Хлорофилл «с» обнаружен в диатомовых водорослях, хлорофилл «d» — в красных водорослях.

Содержание хлорофилла «а» в листе примерно в три раза больше по сравнению с хлорофиллом «b». Зеленые пигменты, так же как и каротиноиды, нерастворимы в воде, но хорошо растворимы в органических растворителях.

Химический состав зеленого вещества достаточно прост: в центре располагается атом магния, а вокруг него атомы азота, углерода, водорода и кислорода. По своей структуре очень напоминает гемоглобин, с той лишь разницей, что в его составе атом магния заменен на атом железа. Этот поразительный факт является причиной того, что хлорофилл стали называть не иначе, как «кровь растений».

Железо необходимо для образования хлорофилла в растениях (в двухвалентном состоянии). Если в почве мало железа, то перестает образовываться хлорофилл в листьях и утрачивается зеленая окраска (болезнь хлороз).

Существуют виды, у которых листья изначально красные, синие, пестрые и т. д. Дело в том, что кроме хлорофилла, в них содержится много других пигментов. Например, за красный цвет отвечает антоциан, за жёлтый – ксантофилл, за оранжевый или темно-красный – каротиноид. Зеленым цветом растения обязаны хлорофиллу данное утверждение.

Набор пигментов и их количество зависят от места распространения, его жизненного цикла, степени освещения. Пигменты влияют на метаболизм растения, периоды его развития, обеспечивают защиту. Все они участвуют в фотосинтезе вместе с хлорофиллом.

Нахождение в природе

Хлорофилл содержат все организмы, которые являются автотрофами. Прежде всего это растения всех систематических групп. Так, все водоросли питаются автотрофно. Поэтому они могут обитать только на глубине, на которую проникает солнечный свет. А содержат ли хлорофилл водоросли, таллом которые окрашен в красный, бурый или золотистый цвет? Безусловно. Просто, кроме зеленого пигмента в их клетках содержатся еще и красящие вещества других цветов. Они и определяют окраску водоросли, но функцию фотосинтеза выполняет именно хлорофилл.

Кроме растений, зеленый пигмент содержат фотоавтотрофные бактерии и простейшие животные. К примеру, эвглена зеленая. Этот одноклеточный организм содержит один большой хлоропласт. При отсутствии необходимых для фотосинтеза условий эвглена переходит к гетеротрофному способу питания.

Кактус гимнокалициум бесхлорофильный

Из комнатных очень своеобразны и необычны разноцветные бесхлорофильные кактусы гимнокалициумы Михановича (Gymnocalycium mihanovichii). Цвета их яркие и насыщенные, выглядят невероятно экзотически.

Искусственно выведенные кактусы абсолютно не содержат хлорофилла, не используют свет для фотосинтеза, а потому могут жить лишь будучи привитыми на зелёное основание другого кактуса, которое служит для них своеобразной фабрикой фотосинтеза и поставщиком всех необходимых органических веществ.

Красный кактус впервые вывел японский биолог Ватанаби. Взяв сеянец гимнокалициума с красными пятнышками. Такая небольшая мутация — не редкость среди кактусов. Вырезал красную ареолу и привил её на эхинопсис. У выросшего кактуса опять взял ареолу с покраснением и снова привил на зелёный кактус.

После многократного повторения этой процедуры ему удалось получить совершенно красный кактус, привитый на зелёном неприхотливом эхинопсисе. Как оказалось, они прекрасно размножаются, только красную детку нельзя высаживать в грунт. Её прививают на какой-нибудь зелёный кактус и получится новый прекрасный экземпляр с красной шапочкой.

см. «Гимнокалициум: фото с названиями видов, уход в домашних условиях»

Рост любого растения основан на процессе фотосинтеза.

Однако, эксперты считают, что в результате мутаций стали появляться растения с неоднородным распределением хлорофилла и образованием других пигментов. К примеру, пигмент антоциан, придающий листьям сине-фиолетовый и красные оттенки, не участвует в процессе синтеза питательных веществ и выполняет лишь декоративную функцию.

Именно поэтому многие комнатные цветы с пестрыми красными листьями все равно имеют зеленые прожилки или окантовку, где скапливается запас хлорофилла.

В отличие от антоциана, белые и желтые пигменты содержат некоторое количество хлорофилла, а потому такие растения выглядят более естественно, и их чаще можно встретить в природе.

Сюда можно отнести фикусы, сансевиерию, шефлеру, драцену и прочие виды растений, которые представляют собой сочетание именно разных оттенков зеленого, белого и желтого.

А вот комнатные растения с красными, синими и бордовыми листьями встречаются крайне редко. Интересно, что некоторые декоративные виды имеют пестрый окрас листьев только из-за действия определенной подкормки, а при прекращении добавления ее в почву, листья снова становятся зелеными.

Еще один интересный момент:

Теневыносливые растения, выращиваемые с северной стороны, они, как правило, целиком зеленые! И не просто зеленые, а густо-зеленые. Изобилие хлорофилла позволяет растениям справиться с недостатком света.

Пестролистные формы нуждаются в хорошем освещении, чтобы сохранить декоративность листьев! В противном случае они теряют пеструю окраску, становясь просто зелеными.

Если растения выглядят угнетенно, у них ослабевает фотосинтез. Пыль, оседающая на листьях препятствует нормальному воздушному обмену растения с внешней средой и процессу фотосинтеза.

Какова функция хлорофилла в растениях? Обеспечение всего процесса фотосинтеза, невозможного без энергии света, запускающей целую цепь энергетических превращений — domfloris.ru .

Валерий Иванович

Что такое фотосинтез

Растения не даром называют посредниками между солнцем и землей

Только они способны к преобразованию энергии с выделением жизненно важного вещества — кислорода. Такой процесс и называется фотосинтезом

В его ходе из углекислого газа и воды на свету происходит образование моносахарида глюкозы и кислорода.

Какова роль хлорофилла в этом процессе? Зеленый пигмент поглощает и передает солнечную энергию. Другими словами, хлорофилл действует, как антенна. Входя в состав светособирающих комплексов, он сначала поглощает солнечную энергию, а потом резонансным путем передает ее к реакционным центрам фотосистем.

Применение

Хлорофилл — это не только природный компонент растений. К примеру, его используют в качестве натурального пищевого красителя. Это вещество имеет регистрационный номер Е140. Его часто можно увидеть на упаковках с кондитерскими изделиями. Недостатком этого вещества является нерастворимость в воде, что ограничивает область его применения.

Что такое хлорофилл с номером Е141? Это производное данного вещества, которое также используется в качестве пищевого красителя. Его также называют хлофиллин медный комплекс или тринатриевая соль. Его преимуществами являются устойчивость к кислой среде, хорошая растворимость в воде и спиртовых растворах. Даже при продолжительном хранении хлофиллин сохраняет изумрудно-зеленый цвет. Ограничивающим фактором его использования является высокое содержание меди и тяжелых металлов.

Поскольку хлорофилл содержит магний, это вещество полезно и для организма человека. Его можно употреблять как в жидкой фармацевтической форме, так и в виде зеленых листовых овощей. Богаты хлорофиллом шпинат, капуста брокколи, люцерна, ростки пшеницы и ячменя, крапива и петрушка.

Систематическое употребление жидкого хлорофилла способствует повышению количества эритроцитов. Дело в том, что это вещество имеет сходную структуру с гемоглобином. Их единственное отличие — металл. Гемоглобин содержит железо, а хлорофилл — магний. Поэтому они способствуют улучшению транспортировки кислорода к тканям и органам.

Итак, хлорофилл — это зеленый пигмент или красящее вещество. Он содержится в зеленых частях растений, клетках некоторых бактерий и одноклеточных животных. Функция хлорофилла заключается в обеспечении фотосинтеза — процесса синтеза органических веществ из минеральных за счет энергии света.

История открытия

О том, что такое хлорофилл, впервые стало известно в конце 19-го века. Его удалось выделить из листьев двум французским химикам — фармацевтам Жозефу Кованту и Пьеру Пеллетье. В начале 20-го века было установлено, что это вещество состоит из двух компонентов. Этот факт опытным путем независимо друг от друга доказали в 1900 году русский ботаник Михаил Цвет и немецкий биохимик Рихард Вильштеттер. Эти частицы были названы а и б частицами. За это открытие Вильштеттер был удостоен Нобелевской премии.

Эту награду получил также Ханс Фишер, который установил структурную формулу хлорофилла. Искусственно синтезировать это вещество удалось Роберту Вудворду в 1960 году.

Что такое пигменты?

Цвет, функции и строение хлоропласта обусловлены наличием определённых веществ – пигментов. По природе они являются органическими соединениями, окрашивающими разные части растения. Хлорофиллы являются самыми распространёнными из них. Они встречаются в клетках водорослей и высших растений. В природе также часто попадаются каротиноиды. Они обнаружены у большинства известных живых существ. В частности, у всех растений, некоторых видов микроорганизмов, насекомых, рыб и птиц. Кроме того, что они придают цвет различным органам, каротиноиды являются основными зрительными пигментами, обеспечивая зрительное и цветовое восприятие.

Разнообразие пластид

В клетках живых организмов встречаются три типа пластид. Это хлоропласты, хромопласты и лейкопласты. Они отличаются по окраске, особенностям строения и функциям. Хлоропласт – это пластида зелёного цвета, содержащая пигмент хлорофилл. Хотя часто, благодаря наличию других красящих веществ, они могут быть и бурыми, и красными. Например, в клетках различных водорослей. Одновременно хромопласты всегда бесцветны. Их основная функция – это запасание питательных веществ. Так, в клубнях картофеля содержится крахмал. Хромопласты – это пластиды, имеющие пигменты каротиноиды. Они придают цвет различным частям растений. Яркоокрашенные корнеплоды моркови и свёклы, лепестки цветков являются ярким примером этому.

Пластиды могут трансформироваться. Изначально они возникают из клеток образовательной ткани, которые представляют собой мелкие пузырьки, окружённые двумя мембранами. При наличии солнечной энергии они преобразуются в хлоропласты. При старении листьев и стеблей хлорофилл начинает разрушаться. В результате зелёные пластиды превращаются в хромопласты.

Приведём ещё несколько примеров. Все видели, что осенью листья меняют свой цвет. Это происходит благодаря тому, что хлоропласты превращаются в красные, жёлтые, бардовые пластиды. Такое же преобразование происходит при созревании плодов. На свету клубни картофеля зеленеют: в лейкопластах начинает образовываться хлорофилл. Конечным этапом развития пластид являются хромопласты, поскольку они не образуют другие типы подобных структур.

Земля — часть Солнечной системы

История открытия

О том, что такое хлорофилл, впервые стало известно в конце 19-го века. Его удалось выделить из листьев двум французским химикам — фармацевтам Жозефу Кованту и Пьеру Пеллетье. В начале 20-го века было установлено, что это вещество состоит из двух компонентов. Этот факт опытным путем независимо друг от друга доказали в 1900 году русский ботаник Михаил Цвет и немецкий биохимик Рихард Вильштеттер. Эти частицы были названы а и б частицами. За это открытие Вильштеттер был удостоен Нобелевской премии.

Эту награду получил также Ханс Фишер, который установил структурную формулу хлорофилла. Искусственно синтезировать это вещество удалось Роберту Вудворду в 1960 году.

Как получить больше хлорофилла: главные источники пищи хлорофилла

Какой лучший способ детоксикации с помощью хлорофилла? Самые лучшие источники хлорофилла, найденные на планете, являются зеленые овощи и водоросли. Чтобы испытать все преимущества хлорофилла, вот некоторые из лучших источников пищи, которые следует включить в свой рацион.

1.Листовые зеленые овощи.

Зеленые овощи, такие как капуста, шпинат или швейцарский мангольд, получают свой пигмент из-за высокой концентрации хлорофилла. В идеале, каждый день мы должны употреблять различные виды листовой зелени в составе рекомендуемых 5-7 порций овощей. Но если это сделать трудно, попробуйте вместо этого приготовить сок из них.

2.Сырые или слегка приготовленные продукты.

Интересный вывод, опубликованный Институтом пищевых технологий, состоит в том, что содержание хлорофилла уменьшается, когда зеленые овощи варятся. А также, когда их размораживают после заморозки или когда они начинают портиться. Например, количество хлорофилла в шпинате уменьшается примерно на 35% после его оттаивания и еще на 50% после его варки или приготовления на пару. Чтобы потреблять наибольшее количество хлорофилла, попробуйте употреблять больше сырых или слегка приготовленных овощей, используя низкие температуры.

Согласно Орегонскому государственному университету, вот список содержания хлорофилла (связанного с магнием) отобранных сырых овощей:

  • 1 стакан шпината: 23,7 мг
  • 1/2 стакана петрушки: 19,0 мг
  • 1 стакан кресс-салата: 15,6 мг
  • 1 стакан зеленой фасоли: 8,3 мг
  • 1 стакан рукколы: 8,2 мг
  • 1 стакан лука-порея: 7,7 мг
  • 1 чашка цикорий: 5.2 мг
  • 1 стакан сахарного горошка: 4,8 мг
  • стакан китайской капусты: 4,1 мг

3.Хлорелла.

Это тип сине-зеленых водорослей, который родом из Азии. Хлорелла содержит хлорофилл в дополнение ко многим фито нутриентам, аминокислотам, витаминам и минералам. Как и сам хлорофилл, хлорелла связывают со здоровым гормональным балансом, детоксикацией, здоровьем сердечно-сосудистой системы. А также более низким уровнем воспаления, кровяного давления и холестерина. В дополнение к потреблению водорослей, для удобства также можно принимать экстракты хлореллы в виде порошка или таблеток.

4.Добавки хлорофиллина

Зеленые водоросли, такие как хлорелла, часто используются для производства хлорофиллина, который содержится в большинстве добавок. Это связано с тем, что природный хлорофилл не очень стабилен при хранении и подвержен деградации. Это затрудняет его потребление и очень дорого. Пероральные добавки хлорофиллина использовались для безопасного лечения более 50 лет, почти без побочных эффектов. Принимать их необходимо в количестве около 100–300 мг в день, разделяя на 3 дозы.

5.Жидкий хлорофилл и другие распространенные источники.

Дополнительный хлорофилл можно найти в растительных препаратах, включая люцерну ( Medicago sativa ) и помет шелкопряда. Если у Вас есть доступ к жидкому хлорофиллу, попробуйте добавить несколько капель на стакан воды один или два раза в день. Он изменит цвет воды на ярко-зеленый. Будьте уверены, что вода не так плоха на вкус, как может показаться. Она способна немного зарядить энергией, если ее пить в течение дня.

Связанная статья: ТОП — 10 невероятная польза салата Ромейн + рецепты приготовления

Бактериохлорофилл

Некоторые бактерии, способные к усвоению углекислоты на свету (пурпурные серобактерии), содержат не хлорофилл, а бактериохлорофилл, имеющий эмпирическую формулу C55H74О6N4Mg. Фотосинтезирующая бактерия Chlorobium – простейшая из известных 7 фотосинтезирующих организмов, содержит целый набор различных хлорофиллов. В небольшом количестве в ней присутствует бактериохлорофилл, в состав которого входит остаток фитола. Остальные хлорофиллы Chlorobim вместо фитола содержат фарнезол. В бурых водорослях содержатся два хлорофилла с. У красных водорослей в процессе фотосинтеза участвуют фикоэритрины, а у синезеленых водорослей – фикоцианины. Фикоэритрины и фикоцианины принадлежат к группе так называемых билипротеинов, состоящих из белка и простетической группы – фикобилина. Фикобилины фикоэритринов называют фикоэритро6илинами, а фикобилины фикоцианинов – фикоцианобилинами. Наряду с хлорофиллами и фикобилинами третьим классом фотосинтетических пигментов являются каротиноиды. У высших растений и зеленых водорослей важнейшие каротиноиды, участвующие в процессе фотосинтеза, бета-каротин и лютеин; у бурых водорослей — бета-каротин и фукоксантин; у красных водорослей альфа-каротин, бета-каротин, лютеин и цеаксантин.

Нахождение в природе

Хлорофилл содержат все организмы, которые являются автотрофами. Прежде всего это растения всех систематических групп. Так, все водоросли питаются автотрофно. Поэтому они могут обитать только на глубине, на которую проникает солнечный свет. А содержат ли хлорофилл водоросли, таллом которые окрашен в красный, бурый или золотистый цвет? Безусловно. Просто, кроме зеленого пигмента в их клетках содержатся еще и красящие вещества других цветов. Они и определяют окраску водоросли, но функцию фотосинтеза выполняет именно хлорофилл.

Кроме растений, зеленый пигмент содержат фотоавтотрофные бактерии и простейшие животные. К примеру, эвглена зеленая. Этот одноклеточный организм содержит один большой хлоропласт. При отсутствии необходимых для фотосинтеза условий эвглена переходит к гетеротрофному способу питания.

Хлорофилл и гемоглобин

Хлорофилл и гем гемоглобина не только весьма близки по своему строению, но и образуются в организмах сходным путем. Исходные вещества для биосинтеза порфиринового ядра у бактерий и животных – янтарная кислота и гликокол. Протопорфирин – общий предшественник хлорофиллов и железопорфириновых соединений. Если в молекулу протопорфирина включается железо, то образуется железоопорфирин, который является простетической группой ферментов каталазы и пероксидазы, а также входит в состав цитохромов, гемоглобинов и легоглобина. Если включается магний, то образуется магнийпротопорфирин, который через ряд последовательных стадий превращается в тот или иной вид хлорофилла или в бактериохлорофилл.

Биосинтез хлорофиллов и бактериохлорофилла происходит в пластидах зеленых растений и хроматофорах фотосинтезирующих бактерий, а биосинтез железопорфириновых комплексов – как в пластидах и хроматофорах, так и в митохондриях – образованиях, содержащихся в цитоплазме клеток.

Механизм синтеза

Образование хлорофилла в клетках — очень сложный процесс. Он состоит из 15 последовательных реакций, протекающих в 3 этапа. Проходят они сначала в темноте, а потом на свету.

Сначала из исходных веществ, которыми служат ацетат и глицин, образуется протохлорофиллид. Это происходит в темновую фазу. Далее на свету это вещество присоединяет водород, в результате чего образуется хлорофиллид. Следующий этап снова идет в темноте. Путем соединения с фитолом синтезируется хлорофилл. Особенностью данного вещества является его неустойчивость к свету.

Что такое хлорофилл с точки зрения химии? Это производное вещества порпорфирина, имеющего два карбонильных заместителя. При слабой кислотной обработке из молекулы хлорофилла удаляется магний, и он превращается в какфеофитин. Это пигмент темно-голубого цвета с воскоподобной структурой.

Что такое фотосинтез

Фотосинтез — процесс, при котором в клетках, содержащих хлорофилл, под действием энергии света образуются органические вещества из неорганических. При фотосинтезе растение поглощает углекислый газ и воду, синтезирует органические вещества и выделяет кислород, как побочный продукт фотосинтеза.

Процессы фотосинтеза идут в тканях, содержащих хлоропласты, — преимущественно, в листе, на который приходится большая часть процессов фотосинтеза. Такая ткань называется хлоренхима, или мезофилл. 

Строение хлоропластов

Чтобы понять, что происходит в растении при фотосинтезе, изучим подробнее хлоропласты. Хлоропласты — это особые пластиды растительных клеток, в которых происходит фотосинтез. Основные элементы структурной организации хлоропластов высших растений представлены на рис.1.

Рис.1. Строение хлоропласта высших растений.

Хлоропласт — это двумембранный органоид. Внешняя мембрана проницаема для большинства органических и неорганических соединений. Она содержит специальные транспортные белки, благодаря которым нужные для работы хлоропласта пептиды и другие вещества попадают в него из цитоплазмы. Внутренняя мембрана обладает избирательной проницаемостью и способна контролировать, какие именно вещества попадут во внутреннее пространство хлоропласта.

Для хлоропластов характерна сложная система внутренних мембран, позволяющая пространственно организовать фотосинтетический аппарат, упорядочить и разделить реакции фотосинтеза, несовместимые между собой, и их продукты. Мембраны образуют тилакоиды, которые, в свою очередь, собираются в «стопки» — граны. Пространство внутри тилакоидов называется внутритилакоидным пространством, или люменом. 

Внутреннее пространство хлоропласта между гранами заполняет строма — гидрофильный слабоструктурированный матрикс. В строме содержатся необходимые для реакций синтеза сахаров ферменты, а также рибосомы, кольцевая молекула ДНК, крахмальные зёрна.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Андрей Измаилов
Наш эксперт
Написано статей
116
Добавить комментарий