클로로필 A

Chlorophyll a
클로로필 A
Structure of chlorophyll a
이름
IUPAC 이름
클로로필 A
시스템 IUPAC 이름
마그네슘[메틸(3S,4S,21R)-14-에틸-4,8,13,18-테트라메틸-20-옥소-3-{(2E,7R,11R)-3,7,11,15-테트라메틸-2-헥사데센-1-9-프로필옥시}]
기타 이름
α-클로로필
식별자
3D 모델(JSmol)
켐스파이더
ECHA 정보 카드 100.006.852 Edit this at Wikidata
EC 번호
  • 207-536-6
RTECS 번호
  • FW6420000
유니
  • InChI=1S/C55H73N4O5.Mg/c1-13-39-35(8)42-28-44-37(10)41(24-25-48)64-27-26-34(7)23-22-33(6)21-16-20-32(5)19-15-18-31(3)4)52(58-44)50-55-62)(1249)
    키: ATNHDLDRLWWCB-AENOIHSZSA-M checkY
  • InChI=1S/C55H73N4O5.Mg/c1-13-39-35(8)42-28-44-37(10)41(24-25-48)64-27-26-34(7)23-22-33(6)21-16-20-32(5)19-15-18-31(3)4)52(58-44)50-55-62)(1249)
    키: ATNHDLDRLWWWCB-WJQLOWBJSA-M
  • CCC1=C(C2=NC1=CC3=C(C4=C)([N-]3)C(=C5[C@H])([C(=N5)C=C6C(=C(=C)=C2-C)[N]CCC(=O)OC/C=C(\C)/CCCCC(C)CCC(C)[C@H](C4=O)C(=O)OC)C)C)[Mg+2]
  • COC(=O)C9C(=O)C6c(C)c3n7c6c9c2C(CCC(=O)CC=C(C)CCC(C)CCC(C)CC(C)CCC(C)C5CC(CCC)
특성.
C55H72MgN4O5
몰 질량 893.509 g/120−1
외모 초록의
냄새 무취
밀도 1.079 g/cm3[1]
녹는점 최대 152.3°C(306.1°F, 425.4K)[2]
분해하다[1]
불용해
용해성 에탄올, 에테르에 매우 잘 녹는다.
리그로인,[2] 아세톤, 벤젠, 클로로포름에[1] 가용성
흡광도 텍스트 참조
달리 명시되지 않은 한 표준 상태(25°C[77°F], 100kPa)의 재료에 대한 데이터가 제공됩니다.

엽록소 a는 산소 광합성에 사용되는 엽록소의 특정한 형태이다.그것은 보라색-파란색과 주황색-빨간색 빛의 파장으로부터 대부분의 에너지를 흡수하며,[3] 스펙트럼의 녹색과 녹색에 가까운 부분의 흡수력이 떨어진다.엽록소는 빛을 반사하지 않지만 엽록소를 포함한 조직은 녹색으로 보이는데, 이는 세포벽과 같은 구조에 의해 확산 반사된 녹색 빛이 반사된 [4]빛에 의해 풍부해지기 때문이다.이 광합성 색소는 진핵생물, 시아노박테리아, 프로염소식물에서 광합성에 필수적인데, 이는 전자전달계에서 [5]1차 전자공여체로서의 역할 때문이다.클로로필 a는 또한 안테나 복합체에서 공명 에너지를 전달하여 특정 클로로필 P680과 P700이 위치한 반응 [6]중심에서 끝납니다.

엽록소 a의 분포

엽록소 a는 대부분의 광합성 유기체가 화학 에너지를 방출하는 데 필수적이지만 광합성을 위해 사용될 수 있는 유일한 색소는 아니다.모든 산소 광합성 유기체는 엽록소 a를 사용하지만, 엽록소 [5]b와 같은 부속 색소는 다릅니다.엽록소 a는 또한 혐기성 [7]광자율영양인 녹색 유황 박테리아에서 극소량 발견될 수 있다.이 유기체들은 박테리오클로로필과 몇몇 엽록소 a를 사용하지만 [7]산소를 생산하지는 않는다.광합성의 가벼운 반응 동안 산소가 생성되는 산소 광합성과는 달리, 비산소 광합성은 이 과정에 적용되는 용어이다.

분자 구조

엽록소 a의 분자 구조는 4개의 질소 원자가 중심 마그네슘 원자를 둘러싸고 있는 클로로린 고리로 구성되어 있고, 여러 개의 다른 부착된 곁사슬과 피톨 에스테르에 의해 형성된 탄화수소 꼬리를 가지고 있습니다.

Chlorophyll-a-3D-balls.png
 Chlorophyll-a-3D-spacefill.png
엽록소의 구조 피톨 꼬리를 나타내는 분자

클로로린 고리

클로로필 a의 중심 고리 구조인 클로로린

클로로필 a는 클로로린으로 알려진 큰 고리 구조로 둘러싸인 마그네슘 이온을 포함한다.클로로린 고리는 피롤에서 파생된 복소환 화합물이다.염소 원자의 4개의 질소 원자가 마그네슘 원자를 둘러싸고 결합합니다.마그네슘 중심은 이 구조를 엽록소 [8]분자로 독특하게 정의한다.박테리오클로로필의 포르피린 고리는 포화상태이며 이중결합과 단일결합의 교대가 부족하여 빛의 [9]흡수에 변화를 일으킨다.

사이드 체인

녹색 상자3 CH는 C-7 위치의 클로로필 a에 있는 메틸기이다.

측쇄는 다양한 클로로필 분자의 클로로린 고리에 부착되어 있다.다른 측쇄는 엽록소 분자의 각 유형을 특징짓고 [10]빛의 흡수 스펙트럼을 변화시킵니다.[11] 예를 들어 클로로필 a와 클로로필 b의 유일한 차이점은 클로로필 b가 C-7 위치에 [11]메틸기 대신 알데히드를 가지고 있다는 것이다.

탄화수소 꼬리

엽록소 a의 피톨 에스테르(그림의 R)는 긴 소수성 꼬리이며, 엽록체의 [5]틸라코이드 막에 있는 다른 소수성 단백질에 분자를 고정시킵니다.일단 포르피린 고리에서 분리되면, 피톨은 지구 화학 연구와 석유 [12]공급원의 결정에 중요한 두 가지 바이오마커인 프리스탄과 피탄의 전조가 된다.

생합성

주요 기사:클로로필라이드

클로로필은 생합성 경로로 다양한 [13]효소를 이용한다.대부분의 식물에서 엽록소는 글루탐산염에서 파생되며 헴 및 시로헴과 [14][15][16]공유되는 분기 경로를 따라 합성된다.초기 단계는 글루탐산을 5-아미노레불린산(ALA)에 통합한 후, ALA의 두 분자는 포르포빌리노겐(PBG)으로 환원되고, PBG의 네 분자는 결합되어 프로토포르피린 [8]IX를 형성한다.

클로로필 합성효소는[17] EC 2.5.1.62 반응을 촉매작용하여 클로로필[18][19] a의 생합성을 완료하는 효소이다.

클로로필라이드a + 피틸이인산염 { \클로로필a + 이인산염

이는 클로로필라이드 a의 카르본산기와 20-탄소 디테르펜 알코올 피톨의 에스테르를 형성한다.

광합성의 반응

빛의 흡광도

광스펙트럼

엽록소 a와 엽록소 b의 흡수 스펙트럼.두 가지를 함께 사용하면 에너지 생성을 위한 빛의 흡수 크기를 높일 수 있습니다.

엽록소 a는 주로 녹색을 반사하면서 보라색, 파란색, 빨간색 파장의 빛을 흡수합니다.이 반사작용은 엽록소의 녹색 외관을 준다.보조 광합성 색소는 광합성에 [5]사용될 수 있는 파장의 범위를 늘리면서 흡수되는 빛의 스펙트럼을 넓힙니다.엽록소 a 옆에 엽록소 b를 추가하면 흡수 스펙트럼이 확장됩니다.낮은 조도 조건에서, 식물은 엽록소 a 분자에 대한 엽록소 b의 비율을 증가시켜 광합성 [10]수율을 증가시킨다.

광채집

엽록체의 틸라코이드막 내에서 에너지가 전달되는 안테나 복합체.반응 센터의 클로로필 a는 상승된 전자를 수용체에 전달하는 유일한 색소입니다(2에서 변형).

광합성 색소에 의한 빛의 흡수는 광자를 화학 에너지로 변환한다.엽록체에 방사되는 빛 에너지는 태엽막에 있는 색소와 부딪혀 전자를 들뜨게 한다.엽록소는 특정 파장만을 포착하기 때문에, 유기체는 노란색 원으로 보이는 [6]더 넓은 범위의 빛 에너지를 포착하기 위해 부속 색소를 사용할 수 있습니다.그리고 나서 그것은 포착된 빛을 공명 에너지로서 한 색소에서 다른 색소로 전달하고, 반응 [10]중심에 있는 특별한 엽록소 분자에 도달할 때까지 에너지를 전달합니다.이 특별한 엽록소 a 분자는 광계 II와 광계 I 둘 다에 위치해 있다.포토 시스템 II의 경우 P680, 포토 시스템 [20]I의 경우 P700으로 알려져 있습니다.P680과 P700은 전자전달계에 대한 1차 전자공여체입니다.이 두 시스템은 단일 전자 산화에 대한 산화 환원 전위가 다릅니다.P700의 E는 약m 500mV, P680의 E는m 약 1,100~1,200mV입니다.[20]

일차 전자 기증

엽록소 a는 광합성의 에너지 단계에서 매우 중요하다.광합성 과정이 [5]진행되기 위해서는 두 개의 전자가 전자수용체에 전달되어야 한다.두 광계의 반응 중심 안에는 산화환원 [20]반응을 통해 전자를 전달 사슬에 전달하는 한 쌍의 엽록소가 있습니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ a b c Anatolievich KR. "Chlorophyll a". chemister.ru. Archived from the original on 2014-11-29. Retrieved 2014-08-23.
  2. ^ a b Lide, David R., ed. (2009). CRC Handbook of Chemistry and Physics (90th ed.). Boca Raton, Florida: CRC Press. ISBN 978-1-4200-9084-0.
  3. ^ "Photosynthesis". Archived from the original on 2009-11-28.
  4. ^ Virtanen O, Constantinidou E, Tyystjärvi E (December 2020). "Chlorophyll does not reflect green light - how to correct a misconception". Journal of Biological Education. in press: 1–8. doi:10.1080/00219266.2020.1858930.
  5. ^ a b c d e Raven PH, Evert RF, Eichhorn SE (2005). "Photosynthesis, Light, and Life". Biology of Plants (7th ed.). W. H. Freeman. pp. 119–127. ISBN 0-7167-9811-5.
  6. ^ a b Papageorgiou G, Govindjee (2004). Chlorophyll a Fluorescence, A Signature of Photosynthesis. Advances in Photosynthesis and Respiration. Vol. 19. Springer. p. 14, 48, 86.
  7. ^ a b Eisen JA, Nelson KE, Paulsen IT, Heidelberg JF, Wu M, Dodson RJ, et al. (July 2002). "The complete genome sequence of Chlorobium tepidum TLS, a photosynthetic, anaerobic, green-sulfur bacterium". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 99 (14): 9509–14. Bibcode:2002PNAS...99.9509E. doi:10.1073/pnas.132181499. PMC 123171. PMID 12093901.
  8. ^ a b Zeiger E, Taiz L (2006). "Ch. 7: Topic 7.11: Chlorophyll Biosynthesis". Plant physiology (4th ed.). Sunderland, MA: Sinauer Associates. ISBN 0-87893-856-7.
  9. ^ Campbell MK, Farrell SO (20 November 2007). Biochemistry (6th ed.). Cengage Learning. p. 647. ISBN 978-0-495-39041-1.
  10. ^ a b c Lange L, Nobel P, Osmond C, Ziegler H (1981). Physiological Plant Ecology I – Responses to the Physical Environment. Vol. 12A. Springer-Verlag. pp. 67, 259.
  11. ^ a b Niedzwiedzki DM, Blankenship RE (December 2010). "Singlet and triplet excited state properties of natural chlorophylls and bacteriochlorophylls". Photosynthesis Research. 106 (3): 227–38. doi:10.1007/s11120-010-9598-9. PMID 21086044. S2CID 28352285.
  12. ^ Eglinton, G.; S. C. Brassell; Simoneit, B. R. T.; Didyk, B. M. (March 1978). "Organic geochemical indicators of palaeoenvironmental conditions of sedimentation". Nature. 272 (5650): 216–222. Bibcode:1978Natur.272..216D. doi:10.1038/272216a0. ISSN 1476-4687. S2CID 128737515.
  13. ^ Suzuki JY, Bollivar DW, Bauer CE (1997). "Genetic analysis of chlorophyll biosynthesis". Annual Review of Genetics. 31 (1): 61–89. doi:10.1146/annurev.genet.31.1.61. PMID 9442890.
  14. ^ Battersby, A. R. (2000). "Tetrapyrroles: the Pigments of Life. A Millennium review". Nat. Prod. Rep. 17 (6): 507–526. doi:10.1039/B002635M. PMID 11152419.
  15. ^ Akhtar, M. (2007). "The Modification of Acetate and Propionate Side Chains During the Biosynthesis of Haem and Chlorophylls: Mechanistic and Stereochemical Studies". Ciba Foundation Symposium 180 - the Biosynthesis of the Tetrapyrrole Pigments. Novartis Foundation Symposia. Vol. 180. pp. 131–155. doi:10.1002/9780470514535.ch8. ISBN 9780470514535. PMID 7842850.
  16. ^ Willows, Robert D. (2003). "Biosynthesis of chlorophylls from protoporphyrin IX". Natural Product Reports. 20 (6): 327–341. doi:10.1039/B110549N. PMID 12828371.
  17. ^ Schmid, H. C.; Rassadina, V.; Oster, U.; Schoch, S.; Rüdiger, W. (2002). "Pre-Loading of Chlorophyll Synthase with Tetraprenyl Diphosphate is an Obligatory Step in Chlorophyll Biosynthesis" (PDF). Biological Chemistry. 383 (11): 1769–78. doi:10.1515/BC.2002.198. PMID 12530542. S2CID 3099209.
  18. ^ Eckhardt, Ulrich; Grimm, Bernhard; Hortensteiner, Stefan (2004). "Recent advances in chlorophyll biosynthesis and breakdown in higher plants". Plant Molecular Biology. 56 (1): 1–14. doi:10.1007/s11103-004-2331-3. PMID 15604725. S2CID 21174896.
  19. ^ Bollivar, David W. (2007). "Recent advances in chlorophyll biosynthesis". Photosynthesis Research. 90 (2): 173–194. doi:10.1007/s11120-006-9076-6. PMID 17370354. S2CID 23808539.
  20. ^ a b c Ishikita H, Saenger W, Biesiadka J, Loll B, Knapp EW (June 2006). "How photosynthetic reaction centers control oxidation power in chlorophyll pairs P680, P700, and P870". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 103 (26): 9855–60. Bibcode:2006PNAS..103.9855I. doi:10.1073/pnas.0601446103. PMC 1502543. PMID 16788069.

외부 링크