У каких организмов в клетках содержится хлорофилл
Строение хлорофилла c1 и c2
Хлорофи́лл (от греч. χλωρός, «зелёный» и φύλλον, «лист») — зелёный пигмент, окрашивающий хлоропласты растений в зелёный цвет. При его участии происходит фотосинтез. По химическому строению хлорофиллы — магниевые комплексы различных тетрапирролов. Хлорофиллы имеют порфириновое строение и близки гему.
Хлорофилл зарегистрирован в качестве пищевой добавки Е140.
История открытия[править | править код]
В 1817 году Жозеф Бьенеме Каванту и Пьер Жозеф Пеллетье выделили из листьев растений зелёный пигмент, который они назвали хлорофиллом[1]. В 1900-х годах Михаил Цвет[2] и Рихард Вильштеттер независимо обнаружили, что хлорофилл состоит из нескольких компонентов. Вильтштеттер очистил и кристаллизовал два компонента хлорофилла, названные им хлорофиллами а и b и установил брутто-формулу хлорофилла а. В 1915 году за исследования хлорофилла ему была вручена Нобелевская премия. В 1940 Ханс Фишер, получивший в 1930 Нобелевскую премию за открытие структуры гема, установил химическую структуру хлорофилла a. Его синтез был впервые осуществлен в 1960 Робертом Вудвордом[3], а в 1967 была окончательно установлена его стереохимическая структура[4].
В природе[править | править код]
Цвет листвы фотосинтезирующих растений обусловлен высокой концентрацией хлорофилла
Хлорофилл присутствует во всех фотосинтезирующих организмах — высших растениях, водорослях, синезелёных водорослях (цианобактериях), фотоавтотрофных простейших (протистах) и бактериях.
Некоторые высшие растения, наоборот, лишены хлорофилла (как, например, петров крест).
Синтез[править | править код]
Синтезирован Робертом Вудвордом в 1960 году.
Синтез включает в себя 15 реакций, которые можно разделить на 3 этапа. Исходными веществами для синтеза хлорофилла являются глицин и ацетат. На первом этапе образуется аминолевулиновая кислота. На втором этапе происходит синтез одной молекулы протопорфирина из четырёх пиррольных колец. Третий этап представляет собой образование и превращение магнийпорфиринов.
Свойства и функция при фотосинтезе[править | править код]
В процессе фотосинтеза молекула хлорофилла претерпевает изменения, поглощая световую энергию, которая затем используется в фотохимической реакции взаимодействия углекислого газа и воды с образованием органических веществ (как правило, углеводов):
После передачи поглощенной энергии молекула хлорофилла возвращается в исходное состояние.
Хотя максимум непрерывного спектра солнечного излучения расположен в «зелёной» области 550 нм (где находится и максимум чувствительности глаза), поглощается хлорофиллом преимущественно синий, частично — красный свет из солнечного спектра (чем и обуславливается зелёный цвет отражённого света).
Растения могут использовать и свет с теми длинами волн, которые слабо поглощаются хлорофиллом. Энергию фотонов при этом улавливают другие фотосинтетические пигменты, которые затем передают энергию хлорофиллу. Этим объясняется разнообразие окраски растений (и других фотосинтезирующих организмов) и её зависимость от спектрального состава падающего света.
Химическая структура[править | править код]
Хлорофиллы можно рассматривать как производные протопорфирина — порфирина с двумя карбоксильными заместителями (свободными или этерифицированными). Так, хлорофилл a имеет карбоксиметиловую группу при С10, фитоловый эфир пропионовой кислоты — при С7. Удаление магния, легко достигаемое мягкой кислотной обработкой, дает продукт, известный как феофитин. Гидролиз фитоловой эфирной связи хлорофилла приводит к образованию хлорофиллида (хлорофиллид, лишенный атома металла, известен как феофорбид a).
Все эти соединения интенсивно окрашены и сильно флуоресцируют, исключая те случаи, когда они растворены в органических растворителях в строго безводных условиях. Они имеют характерные спектры поглощения, пригодные для качественного и количественного определения состава пигментов. Для этой же цели часто используются также данные о растворимости этих соединений в соляной кислоте, в частности для определения наличия или отсутствия этерифицированных спиртов. Хлороводородное число определяется как концентрация HCl (%, масс./об.), при которой из равного объёма эфирного раствора пигмента экстрагируется 2/3 общего количества пигмента. «Фазовый тест» — окрашивание зоны раздела фаз — проводят, подслаивая под эфирный раствор хлорофилла равный объём 30%-го раствора KOH в MeOH. В интерфазе должно образовываться окрашенное кольцо. С помощью тонкослойной хроматографии можно быстро определять хлорофиллы в сырых экстрактах.
Хлорофиллы неустойчивы на свету; они могут окисляться до алломерных хлорофиллов на воздухе в метанольном или этанольном растворе.
Хлорофиллы образуют комплексы с белками in vivo и могут быть выделены в таком виде. В составе комплексов их спектры поглощения значительно отличаются от спектров свободных хлорофиллов в органических растворителях.
Хлорофиллы можно получить в виде кристаллов. Добавление H2O или Ca2+ к органическому растворителю способствует кристаллизации.
| Хлорофилл a | Хлорофилл b | Хлорофилл c1 | Хлорофилл c2 | Хлорофилл d | Хлорофилл f | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Формула | C55H72O5N4Mg | C55H70O6N4Mg | C35H30O5N4Mg | C35H28O5N4Mg | C54H70O6N4Mg | C55H70O6N4Mg |
| C2 группа | -CH3 | -CH3 | -CH3 | -CH3 | -CH3 | -CHO |
| C3 группа | -CH=CH2 | -CH=CH2 | -CH=CH2 | -CH=CH2 | -CHO | -CH=CH2 |
| C7 группа | -CH3 | -CHO | -CH3 | -CH3 | -CH3 | -CH3 |
| C8 группа | -CH2CH3 | -CH2CH3 | -CH2CH3 | -CH=CH2 | -CH2CH3 | -CH2CH3 |
| C17 группа | -CH2CH2COO-Phytyl | -CH2CH2COO-Phytyl | -CH=CHCOOH | -CH=CHCOOH | -CH2CH2COO-Phytyl | -CH2CH2COO-Phytyl |
| C17-C18 связь | Одинарная | Одинарная | Двойная | Двойная | Одинарная | Одинарная |
| Распространение | Везде | Большинство наземных растений | Некоторые водоросли | Некоторые водоросли | Цианобактерии | Цианобактерии |
Общая структура хлорофилла a, b и d
Оптический спектр поглощения хлорофиллов a (голубой) и b (красный)
Хроматограмма зелёного пигмента растений
Применение[править | править код]
Хлорофилл находит применение как пищевая добавка (регистрационный номер в европейском реестре E140), однако при хранении в этанольном растворе, особенно в кислой среде, неустойчив, приобретает грязно-коричнево-зеленый оттенок, и не может использоваться как натуральный краситель. Нерастворимость нативного хлорофилла в воде также ограничивает его применение в качестве натурального пищевого красителя. Но хлорофилл вполне успешно используется в качестве натуральной замены синтетических красителей при изготовлении кондитерских изделий.[источник не указан 3145 дней]
Производное хлорофилла — хлофиллин медный комплекс (тринатриевая соль) получил распространение в качестве пищевого красителя (Регистрационный номер в европейском реестре E141). В отличие от нативного хлорофилла, медный комплекс устойчив в кислой среде, сохраняет изумрудно-зеленый цвет при длительном хранении и растворим в воде и водно-спиртовых растворах. Американская (USP) и Европейская (EP) фармакопеи относят хлорофиллид меди к пищевым красителям, однако вводят лимит на концентрацию свободной и связанной меди (тяжелый металл).
Хлорофилл придаёт листьям зелёный цвет и поглощает свет при фотосинтезе
В клетках эукариотов хлорофилл обычно находится в хлоропластах
Карта распределения хлорофилла по поверхности мирового океана в период с 1998 по 2006 по данным спутникового прибора SeaWiFS
Примечания[править | править код]
- ↑ Pelletier and Caventou (1817) «Notice sur la matière verte des feuilles»(Замечания о зелёном материале листmtd), Journal de Pharmacie, 3 : 486—491.
- ↑ M. Tswett (1906) Physikalisch-chemische Studien über das Chlorophyll. Die Adsorptionen. (Физико-химические исследования хлорофилла. Адсорбция.) Ber. Dtsch. Botan. Ges. 24, 316—323 .
- ↑ R. B. Woodward, W. A. Ayer, J. M. Beaton, F. Bickelhaupt, R. Bonnett. THE TOTAL SYNTHESIS OF CHLOROPHYLL (EN) // Journal of the American Chemical Society. — 1960. — Т. 82, вып. 14. — С. 3800–3802. — doi:10.1021/ja01499a093.
- ↑ Ian Fleming. Absolute Configuration and the Structure of Chlorophyll (англ.) // Nature. — 1967-10-14. — Vol. 216, iss. 5111. — P. 151–152. — doi:10.1038/216151a0.
Ссылки[править | править код]
- Монтеверде Н. А., Любименко В. Н. Исследования над образованием хлорофилла у растений // Известия Императорской Академии наук. VII серия. — СПБ., 1913. — Т. VII, № 17. — С. 1007–1028.
- Speer, Brian R. (1997). «Photosynthetic Pigments» на сайте UCMP Glossary (online). University of California, Berkeley Museum of Paleontology. Verified availability August 4, 2005. (англ.)
- Chlorophyll d: the puzzle resolved (англ.)
- Билич Г. Л., Крыжановский В. А. Биология. Полный курс: В 4 т. — издание 5-е, дополненное и переработанное. — М.: Издательство Оникс, 2009. — Т. 1. — 864 с. — ISBN 978-5-488-02311-6
Источник
Хотя основные структурные элементы у большинства клеток сходны, есть некоторые различия в строении клеток представителей различных Царств живой природы.
Клетки растений:
- содержат характерные только для них пластиды — хлоропласты, лейкопласты и хромопласты;
- окружены плотной клеточной стенкой из целлюлозы;
- имеют вакуоли с клеточным соком.
Оболочка этой вакуоли называется тонопласт, а её содержимое — клеточный сок.
Пластиды — это органоиды растительных клеток, которые имеют двухмембранное строение (как митохондрии). Как и митохондрии, пластиды содержат собственные молекулы ДНК. Поэтому они также способны самостоятельно размножаться, независимо от деления клетки.
В зависимости от окраски пластиды делят на лейкопласты, хлоропласты и хромопласты.
Лейкопласты бесцветны и находятся обычно в неосвещаемых частях растений (например, в клубнях картофеля). В них происходит накопление крахмала. На свету в лейкопластах образуется зелёный пигмент хлорофилл, поэтому клубни картофеля зеленеют.
Хлоропласты — зелёные пластиды, которые встречаются в клетках фотосинтезирующих эукариот (растений). Обычно в одной клетке листа растения находится от (20) до (100) хлоропластов. Хлоропласты содержат хлорофилл, и в них происходит процесс фотосинтеза (т. е. превращение энергии солнечного света в энергию макроэргических связей АТФ и синтез за счёт этой энергии углеводов из углекислого газа воздуха).
Под наружной гладкой мембраной хлоропласта находится складчатая внутренняя мембрана. Между складками внутренней мембраны хлоропласта находятся стопки (граны) плоских мембранных мешочков (тилакоидов). В мембранах тилакоидов находится хлорофилл, который обладает особой химической структурой, которая позволяет ему улавливать кванты света.
Обрати внимание!
Хлорофилл необходим для превращения энергии света в химическую энергию АТФ.
Во внутреннем пространстве хлоропластов между гранами происходит синтез углеводов, на который и расходуется энергия АТФ.
В хромопластах содержатся пигменты красного, оранжевого, фиолетового, жёлтого цветов. Этих пластид особенно много в клетках лепестков цветков и оболочек плодов.
Основным запасным веществом клеток растений является крахмал.
У животных клеток нет плотных клеточных стенок. Они окружены клеточной мембраной, через которую происходит обмен веществ с окружающей средой. Снаружи их плазматической мембраны расположен гликокаликс.
Гликокаликс — надмембранный комплекс, характерный для животных клеток, принимающий участие в образовании контактов между клетками.
Также в клетках животных нет крупных вакоулей, но в них есть центриоли (в клеточном центре) и лизосомы.
Клеточный центр принимает участие в делении клетки (центриоли расходятся к полюсам делящейся клетки и образуют веретено деления) и играет важнейшую роль в формировании внутреннего скелета клетки — цитоскелета.
Клеточный центр расположен в цитоплазме всех клеток вблизи от ядра. Из области клеточного центра расходятся многочисленные микротрубочки, поддерживающие форму клетки и играющие роль своеобразных рельсов для движения органоидов по цитоплазме.
У животных и низших растений клеточный центр образован двумя центриолями (образованными микротрубочками, расположенными в цитоплазме под прямым углом друг к другу).
Обрати внимание!
У высших растений клеточный центр центриолей не имеет.
Лизосомы — органоиды грибов и животных, отсутствующие в клетках растений.
Лизосомы, обладая способностью к активному перевариванию пищевых веществ, участвуют в удалении отмирающих в процессе жизнедеятельности частей клеток, целых клеток и органов.
Иногда лизосомы разрушают и саму клетку, в которой образовались.
Пример:
так, например, лизосомы постепенно переваривают все клетки хвоста головастика при его превращении в лягушку. Таким образом, питательные вещества не теряются, а расходуются на формирование новых органов у лягушки.
Органоиды движения. Многие животные клетки способны к движению, например инфузория туфелька, эвглена зелёная, сперматозоиды многоклеточных животных. Некоторые из этих организмов двигаются при помощи особых органоидов движения — ресничек и жгутиков, которые образованы такими же микротрубочками, как центриоли клеточного центра. Движение жгутиков и ресничек вызвано скольжением микротрубочек друг относительно друга, в результате чего эти органоиды изгибаются. В основании каждой реснички или жгутика лежит базальное тельце, которое укрепляет их в цитоплазме клетки. На работу жгутиков и ресничек расходуется энергия АТФ.
Клетки грибов покрыты клеточной стенкой, отличающейся по химическому составу от клеточных стенок растений. Она содержит в качестве основных компонентов хитин, полисахариды, белки и жиры.
Пластид и хлорофилла клетки грибов не содержат.
Запасным веществом клеток грибов и животных является гликоген.
Источники:
Каменский А. А., Криксунов Е. А., Пасечник В. В. Биология. 9 класс // ДРОФА.
Каменский А. А., Криксунов Е. А., Пасечник В. В. Биология. Общая биология (базовый уровень) 10–11 класс // ДРОФА.
Лернер Г. И. Биология: Полный справочник для подготовки к ЕГЭ: АСТ, Астрель.
https://dok.opredelim.com/docs/index-32755.html
Источник
В 1915 году доктору Рихарду Вильштаттеру была вручена Нобелевская премия за открытие такого химического соединения, как хлорофилл: сети атомов углерода, водорода, азота и кислорода, окружающих атом магния. Хлорофилл – основа биологической жизни на нашей Планете.
Хлорофилл [гр. chloros зеленый + phyllon лист] – зеленый пигмент растений, от присутствия которого зависит окраска листьев, побегов и др. Хлорофилл содержится у высших растений в хлоропластах, у низших – в хроматофорах; биологическая роль хлорофилла – поглощение энергии солнечного света и трансформация ее в химическую энергию органических веществ, образующихся в процессе фотосинтеза.
Пятнадцать лет спустя, в 1930-м, Нобелевскую премию получил Доктор Ханс Фишер, открывший химическую структуру гемоглобина – основного дыхательного пигмента крови человека, и к своему удивлению обнаруживший, что она практически идентична хлорофиллу.
Гемоглобин [гр. haima (haimatos) кровь + лат. globus шарик] – красный железосодержащий пигмент крови человека, позвоночных и ряда беспозвоночных животных, играющий роль переносчика кислорода от органов дыхания к тканям организма. Гемоглобин состоит из белковой части – глобина и небелковой – гемма, представляет собой пигмент, окрашивающий клетки крови в красный цвет, точно так же, как хлорофилл делает растения зелёными. Единственное отличие заключается в том, что в центре хелатного комплекса в хлорофилле находится атом магния, а в гемоглобине – железо. Поэтому хлорофилл способен оказывать на кровь воздействие сходное с действием гемоглобина: повышать уровень кислорода, ускорять азотистый обмен. Обратите внимание, что молекулы Хлорофилла и Гемоглобина отличаются только одним атомом в центре, в Хлорофилле – это магний, а в Гемоглобине – это железо.
Современные продукты питания приводят к тому, что человек начинает гнить и разлагаться даже уже при жизни. Это выражается в неприятном запахе изо рта по утрам, вонючем поте и необходимости постоянно мыться и пользоваться дезодорантами, одеколоном, зубной пастой, косметикой и другими химикатами. Здоровый человек всегда приятно пахнет, это легко проверить на своем опыте, достигнув Настоящего Здоровья. Конечно же, гниение организма также приводит к затуманиванию сознания, замедлению мыслительных процессов, агрессии.
Диетологи никогда не выделяли зелень в отдельную группу продуктов, потому что большинство людей не воспринимает ее как реальную еду. Несмотря на то, что пищевая ценность вершков моркови в несколько раз превышает питательность корней, существует глубоко укоренившееся мнение, что зелень является едой для кроликов, овец и коров. Для человека вкус корнеплодов лучше вкуса ботвы, потому что корни содержат значительно больше сахара и воды, чем верхушки, которые к тому же бывают горьки от изобилия в них питательных веществ. Корневая часть лидирует лишь в трех категориях: по калориям, углеводам и сахару (за исключением репы). Эти три компонента делают корни более приятными на вкус.Некоторые цифры сильно удивят вас. Например, кальция в листьях свеклы в 7 раз больше, чем в ее корнях, а витамина А больше в 192 раза! Содержание витамина К в листьях репы в 2500 (!) раз больше, чем в корнях. Заметьте в 100гр различной зелени белка больше, чем в 100гр мяса, не говоря уже о витаминах и других полезных веществах.
Получение белков из зелени наиболее предпочтительно для нашего организма, так как в зеленых листьях белки находятся в форме свободных аминокислот. В этом случае вы получаете все необходимые вашему организму аминокислоты, созданные из солнечного света и хлорофилла. Из этих новых (не старше зелени) аминокислот ваш организм легко сложит вашу собственную, уникальную молекулу ДНК.К сожалению, большинство из нас привыкло потреблять протеины, находящиеся в основном в продуктах животного происхождения. Это вынуждает наш организм тяжело работать. Именно поэтому нас клонит в сон после трапезы, состоящей из животной пищи. Кроме того, вместе с животной пищей наш организм получает множество ненужных, трудно перевариваемых частиц, таких как свободные радикалы, синтетические гормоны, антибиотики и множество других токсичных веществ. Эти частицы, являющиеся мусором, могут оставаться в нашей крови в течение долгого времени, вызывая аллергии и другие проблемы со здоровьем.
Чтобы быть здоровыми, нам нужно иметь 80-85% «хороших» бактерий в кишечнике. Дружественные нам бактерии производят множество важных питательных веществ, включая витамин К, витамины группы В, многочисленные полезные ферменты. Для таких «хороших», или аэробных, бактерий наиболее благоприятной средой является та, в которой присутствует кислород, ибо они нуждаются в нем для продолжения роста и существования. Вот почему, когда нашим клеткам не хватает кислорода, в организме появляются «плохие» бактерии, которые вызывают огромное количество заболеваний. Эти патогенные бактерии анаэробны и терпеть не могут газообразный кислород.Заботиться о своей кишечной флоре жизненно важно! «Хорошие» бактерии могут быть с легкостью разрушены антибиотиками, плохой диетой, перееданием, стрессами и т. д. В этом случае мы получим «плохие» бактерии, наполняющие организм токсическими кислотными отходами. Преобладание анаэробных бактерий в нашем кишечнике — это одна из первичных причин всех болезней.
Зелень — вот совершенная еда и лекарство. Живительная сила хлорофилла совершает настоящие чудеса исцеления! Добавление зеленых коктейлей к диете любого человека даст оздоровительный эффект больший, чем сыроедение. Хлорофилл так же важен, как и свет солнца. Никакая жизнь на Земле невозможна без солнечного света, и никакая жизнь невозможна без хлорофилла. Хлорофилл — это жидкая солнечная энергия. Употребляя хлорофилл, мы, в буквальном смысле, купаем наши внутренние органы в солнечном свете. Молекула хлорофилла удивительно сходна с молекулой гемоглобина человеческой крови. Хлорофилл заботится о нашем теле, как самая внимательная, любящая мать. Он исцеляет и очищает все наши органы и даже разрушает многих наших внутренних врагов, таких как патогенные бактерии, грибки, раковые клетки и другие.
Было доказано, что хлорофилл помогает предотвращать многие формы рака и атеросклероза. Многочисленные научные исследования показывают, что вряд ли существуют заболевания, при которых нельзя было бы улучшить состояние с помощью хлорофилла.
Хлорофилл укрепляет клеточные мембраны, способствует формированию соединительных тканей, что помогает в заживлении эрозий, язв, открытых ран. Хлорофилл усиливает иммунную функцию организма, ускоряя фагоцитоз. Кроме этих удивительных качеств, хлорофилл способен предотвращать патологические изменения молекул ДНК. Некоторые исследователи считают, что хлорофилл блокирует первый этап превращения здоровых клеток в раковые. Таким образом, он является еще и антимутагеном. В составе хлорофилла имеется витамин К, что делает его прекрасным средством для профилактики мочекаменной болезни, так как он сдерживает образование кристаллов оксалата кальция в моче. Хлорофилл выводит из организма токсины, а также действует как слабое мочегонное средство. Он обладает дезодорирующим свойством, в частности удаляет неприятный запах изо рта. Повышает функцию щитовидной и поджелудочных желез. Помогает при анемических состояниях, регулирует кровяное давление, усиливает работу кишечника, снижает нервозность. Хлорофилл необходим людям, по каким-либо причинам получающим мало солнечного света, – офисным работникам и всем тем, кто безвыездно живет в крупных городах.
Хлорофилл – его полезные свойства:
- Повышает уровень гемоглобина в крови;
- Помогает предотвратить рак;
- Обеспечивает органы железом;
- Ощелачивает организм;
- Противостоит пищевым токсинам;
- Помогает при анемии;
- Очищает ткани кишечника;
- Помогает очистить печень;
- Способствует улучшению состояния при гепатите;
- Регулирует менструальный цикл;
- Помогает при гемофилии;
- Улучшает образование молока;
- Помогает заживлению ссадин и воспалений;
- Удаляет телесные запахи;
- Противостоит бактериям ран;
- Очищает зубы и десны;
- Устраняет дурной запах изо рта;
- Излечивает больное горло;
- Является отличным дополнением к полосканиям после оральных операций;
- Помогает при воспалении миндалин;
- Амортизирует язвенные ткани;
- Смягчает болезненные геморроидальные шишки;
- Помогает при катарах;
- Оздоравливает сосудистую систему ног;
- Улучшает состояние варикозных вен;
- Уменьшает боли при воспалениях;
- Улучшает зрение.
Природа использовала свое гениальное изобретение (хлорофилл) еще раз в организме животных и человека, поскольку прямо или косвенно мы все равно питаемся растениями.Для современного человека оптимально съедать в день 500 и более грамм зелени. Конечно, вследствие векового употребления вареной пищи, органы жевания значительно атрофировались, и здесь спасительным средством будет коктейль.
Источник