Словарь научных терминов
Хлорофиллы

ХЛОРОФИЛЛЫ (от греч. chloros - зеленый и phyllon -лист), прир. макрогетероциклич. пигменты, участвующие в процессе фотосинтеза; относятся к металлопорфиринам (см. Порфирины).
Зеленая окраска растений обусловлена присутствием X., локализованных во внутриклеточных органеллах (хлоропластах или хроматофорах) в виде пептидных комплексов.
Формально X. представляют собой производные порфина, молекулы к-рых содержат циклопентаноновое кольцо, конденсированное с порфириновым макроциклом, центральный атом Mg и разл. заместители; одно или два пиррольных цикла в молекулах частично гидрированы, см., напр., ф-лу I. В пиррольном кольце D молекул X. к остатку пропионовой к-ты обычно присоединены остатки высокомол. изопреноидных спиртов, к-рые придают X. способность встраиваться в липидные слои мембран хлоропластов. Для X., как и для порфиринов, используется номенклатура ИЮПАК или Фишера.

http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/6/1/3/16613.jpeg

Хлорофилл a: R1 = СН — СН2, R2 = СН3, R3 = С2Н5, R4 = CH2CH2C(0)Y

Хлорофилл b: R1 = СН = СН2, R2 = СНО, R3 = C2H5, R4 = CH2CH2C(O)Y

Хлорофилл d: R1 = СНО, R2 = СН3, R3 = С2Н5, R4 = CH2CH2C(O)Y

Из высших растений, водорослей и фотосинтезирующих бактерий выделено и структурно охарактеризовано св. 50 разл. X. Осн. пигменты высших растений и зеленых водорослей - X. а и b. Основа этих X.- дигидропорфириновый (хлориновый) цикл, содержащий в качестве эфирных групп (Y) остаток спирта фитола (СН3)2СН(СН2)3СН(СН3)(СН2)3СН(СНз)(СН2)3С(СНз) = = СНСН2ОН.
При общем содержании X. 0,7-1,1 г на 1 кг зеленой массы растений соотношение X. а и b обычно составляет 3:1 (в зависимости от освещенности, наличия удобрения и др. факторов может колебаться от 2:1 до 3,4:1, что используется для контроля за развитием растений). X. а и b выделяют гл. обр. из листьев крапивы и шпината (разделяют эти X. хроматографически), X. а - также из синезеленых микроводорослей, не содержащих X. b.
Близок по структуре к X. а его (S)-эпимер по атому С-132 -прир. пигмент X. а', также участвующий в фотосинтезе. Замена этильной группы в положении 8 в X. а и b на винильную приводит к 8-винилхлорофиллам а и b, обнаруженным в листьях огуречной рассады; участие этих X. в фотосинтезе пока не доказано.
Из бурых и диатомовых водорослей выделены X. а и с, из красных морских водорослей - X. а и d.
X. группы с (c1, с2 и c3, ф-ла II) в отличие от др. X. содержат негидрированный порфириновый макроцикл и остаток неэтерифицированной акриловой к-ты. Находясь в морских водорослях в виде белковых комплексов, X. этой группы выполняют в фотосинтезе роль светособирающих антенн.
В большинстве фотосинтезирующих бактерий обнаружены бактериохлорофиллы (БХ), отличающиеся от X. а типом макроцикла и замещающими группами в цикле. Они имеют несколько модификаций: так, из пурпурных бактерий выделены БХ а и b, из зеленых бактерий - БХ а, с, d и е, из серных бактерий - БХ с, d и е; обнаружены также фотосинтезирующие бактерии, содержащие БХ g.

http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/6/1/4/16614.jpeg

Хлорофилл c1: Rl = CH3, R2 = C2H5 Хлорофилл с2: R1= CH3, R2 = CH = CH2 Хлорофилл с3: R1 = СООСН3, R2=CH=CH2
В основе БХ a, b и g (т. наз. собственно БХ; ф-ла III) лежит тетрагидропорфириновый макроцикл, содержащий в качестве эфирных групп (Y) остатки фитола, геранилгераниола (СН3)2С = СН(СН2)2С(СН3) = СН(СН2)2С(СН3) = СН(СН2)2С(СН3) = СНСН2ОН и 2,10-фитадиенола (СНO2СН(СН2)3С(СН3) = СН(СН2)2СН(СН3)(СН2)3С(СН3) = СНСН2ОН - для БХ а и b; БХ g содержит остатки фарнезола
(СН3)2С = СН(СН2)2С(СН3) = СН(СН2)2С(СН3) = СНСН2ОН и геранилгераниола. При выделении из ацетона или метанола (особенно в присут. оснований) БХ а и b эпимеризуются по атому С-132 с образованием эпимеров БХ а' и b'.

http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/6/1/5/16615.jpeg

Бактериохлорофилл a: R1 = СОСН3, R2 = СН3, R3 = С2Н5, R4 = CH2CH2C(0)Y, R5 = Н

Бактериохлорофилл b: R1 = СОСН3, R2 = СН3, R3 + R5= (=СНСН3), R4 = CH2CH2C(O)Y

Бактериохлорофилл g: R1 = СН = СН2, R2 = CH3, R3+ R5 = (= CHCH3), R4 = CH2CH2C(O)Y

Для БХ с, d и е (ф-ла IV), первоначально называемых хлоробиум-хлорофиллами, характерно наличие дигидропорфиринового макроцикла, a-гидроксиэтильной группы в положении 3 и разл. алкильных (от С1 до С5) заместителей в положении 8; эфирные группы (Y) - остатки 2,6-фитадиенола (СН3)2СН(СН2)3СН(СН3)(СН2)3С(СН3) = СН(СН2)2С(СН3) = СНСН2ОН и 2,16,20-фитатриенола (CH3)2C = СН(СН2)2С(CH3) = СН(СН2)2СН(СH3)(СН2)3 -С(СН3) = СНСН2ОН.
X.- высокоплавкие интенсивно окрашенные кристаллы от зеленого до темно-красного и черного цветов; т. пл. X. а 117-121 °С, X. b - 124-125 °С; т. разл. многих X. более 300 °С. X. хорошо раств. гл. обр. в полярных орг. р-рителях (ДМСО, ДМФА, ацетон, спирты, диэтиловый эфир), плохо -в петролейном эфире, не раств. в воде. В УФ спектрах для многих X. характерно наличиеhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/6/1/6/16616.jpeg 400-430 (т. наз. полоса Соре); полные УФ спектры представлены в табл.

http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/6/1/7/16617.jpeg

Бактериохлорофилл с: R1 = СН3, R2 = С2Н5, R3 = СН3, R4 = CH2CH2C(O)Y, R5 = СН3

Бактериохлорофилл d: R1 =CH3, R2 = C2H5-C5H11, R3= C2H5, R4 = CH2CH2C(O)Y, R5 = H

Бактериохлорофилл e: R1 = CHO, R2 = C2H5-C5H11, R3 = C2H5, R4 = CH2CH2C(O)Y, R5 = CH3

НЕКОТОРЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ХЛОРОФИЛЛОВ И БАКТЕРИОХЛОРОФИЛЛОВ

Пигмент
Природный источник
Электронный спектр,http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/6/1/8/16618.jpeg нм (http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/6/1/9/16619.jpeg x 10-3 или отношение интенсивностей к основному пику)
Хлорофилл а
Все аэробные организмы
662(90), 516(15), 578(8), 534(4), 430(118), 410(76)
Хлорофилл b
Зеленые растения, водоросли
644(56), 595(12), 549(6), 455(159), 430(57)
Хлорофилл с1
Бурые водоросли
628(1,0)*, 578(0,6), 444(9,9)
Хлорофилл с2
Бурые водоросли
629(1,0)*, 582(1 ,2), 448(14,1)
Хлорофилл с3
Бурые водоросли
626(1,0)*, 585(3,8), 451(32,1)
Хлорофилл d
Хлорелла
Бактериохлорофилл а
Пурпурные бактерии
773(91), 697(9), 577(21), 530(3), 391(48), 358(73)
Бактериохлорофилл b
Пурпурные бактерии
794(100), 676(18), 578(25), 408(78), 368(81)
Бактериохлорофилл g
Азотфиксирующие бактерии
763(1,0)*, 575(0,4), 470(0,5), 418(1,9), 408(2,0)
Бактериохлорофилл с
Зеленые и бурые бактерии
668(64), 624(14), 574(11), 431(100), 384(65), 356(56)
Бактериохлорофилл d
Зеленые и бурые бактерии
654(61), 608(17), 424(100), 408(87), 330(45)
Бактериохлорофилл е
Зеленые и бурые бактерии
647(34), 592(19), 458(100), 337(48)

* В скобках даны интенсивности, выраженные относительно пика в красной области, принятого за единицу.

Под действием к-т и оснований X. легко подвергаются структурным изменениям. Так, обработка слабыми р-рами к-т приводит к удалению центрального иона Mg с образованием феофитинов. Конц. НС1 наряду с Mg отщепляет фитол с образованием феофорбидов; раскрытие циклопентанонового кольца под действием конц. щелочи приводит к хлоринам. При обработке слабыми щелочами X. постепенно теряют сложноэфирные группы, сохраняя центральный ион металла; при этом образуются хлорофиллиды и хлорофиллины. Аналогичные превращения претерпевают также и бактериохлорофиллы.
Вышеописанные р-ции на примере X. а приведены на схеме 1.
Осн. пути биосинтеза X.: конденсация двух молекулhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/6/2/0/16620.jpeg аминолевулиновой к-ты с образованием порфобилиногена (ф-ла V), к-рый в результате ряда ферментативных превращений дает протопорфирин (VI). Из последнего образуется непосредственный предшественник X.- хлорофиллид, содержащий атом Mg. Путем последующих р-ций восстановления и присоединения остатков спиртов из него образуется X. Стадия восстановления хлорофиллида осуществляется у высших растений на свету, у низших - в темноте.

http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/6/2/1/16621.jpeg

Синтез X. а - одно из замечательных достижений в области орг. химии. Полный синтез включает 46 стадий. Его осн. этапы представлены схемами 2, 3. Первый этап заключается в последоват. синтезе порфирина VII из четырех пирролов -предшественников колец A-D молекулы X. через два дипир-ролилметана (схема 2). Второй этап - превращение порфирина VII в триметиловый эфир хлорина е6 (VIII) с транс-конфигурацией при атомах С-17 и С-18 (т. наз. пурпуриновая р-ция; схема 3), послед. циклизация к-рого приводит к X. а. Полный синтез X. а осуществил Р. Вудворд в 1960.

http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/6/2/2/16622.jpeg

http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/6/2/3/16623.jpeg

http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/6/2/4/16624.jpeg

Лит.: Итоги науки и техники, сер. Современные проблемы лазерной физики, т. 3, М., 1990; Дайзенхофер И., Михель X., Фотосинтетический реакционный центр пурпурной бактерии, пер. с нем., М., 1990; Woodward R. В., "Pure Appl.Chem.", 1960, №2, p. 383; Woodward R.B. [а. о.], "Tetrahedron", 1990, v. 46, № 22, p. 7599-7659; Chlorophylls, ed. by H. Scheer, L., 1991; см. также лит. при ст. Порфирины.

А. Ф. Миронов.


B-хлорэтилфосфит Халькогениды Халькогены Хана правило Характеристика халькогенов Характеристические функции Хартри-фока метод Хвойное масло Хека реакция Хелетропные реакции Химическая Химическое равновесие Химическое сродство Химия Химия высоких энергий Химия древесины Химия твёрдого тела Химмотология Химозин Химотрипсин Хиназолин Хиназолиновые алкалоиды Хинакридоновые пигменты Хингидрон Хингидронный электрод Хинизарин Хинин Хиноксалин Хинолизидин Хинолин Хинолиновая кислота Хинолиновые алкалоиды Хинониминовые красители Хинонимины Хиноны Хинофталоновые красители Хинуклидил-3-бензилат Хинуклидин Хиральность Хироптические методы Хитин Хладагенты Хладоны Хлопина закон Хлопковое масло Хлор Хлора оксиды Хлораль Хлорамины Хлоранилины Хлорантрахиноны Хлораты Хлорацетофенон Хлорбензальдегиды Хлорбензол Хлорбутилкаучук Хлориды Хлорирование Хлорированные полиэтиленовые лаки Хлористая кислота Хлористый водород Хлориты Хлоркаучуки Хлоркаучуковые лаки Хлорксилолы Хлорметилирование Хлорнафталины Хлорная известь Хлорная кислота Хлорнитробензолсульфокислоты Хлорноватая кислота Хлорноватистая кислота Хлоропрен Хлорофиллы Хлороформ Хлорпарафины Хлорпикрин Хлорпропионовые кислоты Хлорсеребряный электрод Хлортолуолы Хлортриазиновые красители Хлоруксусные кислоты Хлорфенолы Хлорциан Холевая кислота Холестерин Холецистокинин Холин Холинолитические средства Холодильные процессы Хорионический гонадотропин Хоуорса формулы Хризен Хром Хрома галогениды Хрома карбонилы Хрома оксиды Хрома сплавы Хрома сульфаты Хрома хлориды Хромазурол Хроматин Хромато-масс-спектрометрия Хроматография Хроматография на бумаге Хроматы Хромовые красители Хроморганические соединения Хромосомы Хромосомы гомологичные Хромотроповая кислота Хромофоры Хромпиразолы Хроноамперометрия Хронопотенциометрия Хунда правила Хунда случаи связи Хунсдиккера реакции Хэммонда постулат Хюккеля метод
www.pravda.ru: Драмы науки: трагедия в стиле "цвет"
21.03.2012
… Михаил Семенович не унывал и продолжал работать. Сначала в лаборатории Фаминицина, потом — Лесгафта в Петербурге. Его интересовало строение важнейшего из растительных пигментов, хлорофилла — вещества, с помощью которого осуществляется первый этап фотосинтеза у высших растений. Но для того, чтобы исследовать его структуру, вещество нужно было получить в чистом виде. А это было …
www.pravda.ru: Для зарождения жизни вода не нужна?
29.11.2011
… факторы, которые туда входят, просто невозможно отследить. Однако скоро появятся телескопы, которые смогут заниматься спектральным поиском в космосе биомаркеров — например, признаков наличия хлорофилла. …
www.medpulse.ru: Приходим в чувство - от праздников к будням
11.01.2011
… ненужные организму элементы (производят детоксикацию) и оказывают регенерирующее, омолаживающее действие. Эти соки готовятся из свежих овощей, фруктов и зелени, поэтому содержат большое количество хлорофилла, который поддерживает процесс очищения крови и образования новых кровяных телец и является мощным источником энергии …
www.pravda.ru: Динамо-машина на хлорофилле
29.08.2010
… открыли новую форму хлорофилла, которая помогает растениям и некоторым микроорганизмам трансформировать солнечный свет в энергию. Функционирующая в инфракрасном диапазоне молекула может быть использована для создания более …
www.yoki.ru: "Шенген" и флаг США родились в один день
14.06.2009
… июня 1938 года американец Бенджамин Грушкин запатентовал хлорофилл - зеленый пигмент растений, который обусловливает из окраску. При его участии осуществляется процесс фотосинтеза. Как именно осуществлялось патентование вещества, взятого из природы - …
www.yoki.ru: Когда появилась первая жизнь на Земле?
10.11.2008
… качественный скачок, который никогда больше не повторялся. Специалисты пришли к данному заключению на основе изучения у деревьев хлоропласта — пластиды растений, содержащей хлорофилл, в которой происходит фотосинтез. Наука уже давно установила, что без хлоропласта, который позволяет превращать солнечный свет в энергию, нынешняя форма биологической жизни, существующей на земли, …
www.yoki.ru: Удивительные факты - 14 июня
14.06.2008
… июня 1938 года американец Бенджамин Грушкин запатентовал хлорофилл – зеленый пигмент растений, который обусловливает из окраску. При его участии осуществляется процесс фотосинтеза. Как именно осуществлялось патентование вещества, взятого из природы – …
www.yoki.ru: Много лет назад Земля была фиолетовой
12.04.2007
… по данным которого много-много лет назад Земля совсем иначе выглядела из космоса. Она была пурпурного цвета из- за микроорганизмов, которые использовали пигменты retinal, отличающиеся от хлорофилла. Дело в том, что в условиях бедной кислородом атмосферы древней Земли микробам было легче синтезировать молекулы retinal, поскольку хлорофилл имеет более сложную структуру. …
www.yoki.ru: Ученые изобрели вечнозеленый газон
10.01.2007
… ученым удалось обнаружить ген, который позволит вывести сорт растений, которые не реагируют на смену времен года и не боятся засухи. Обнаруженный учеными ген отвечает за уровень хлорофилла. Ученые сумели сдержать мутацию этого гена, и таким образом контролировать количество цветового пигмента в листьях. В результате растение не желтеет и остается зеленым, …