クロロフィル (ギリシャ語 χλωρός、chlōrós より) - 「ライトグリーン、フレッシュ」とφύλλον、フィロン - 「リーフ」) または リーフグリーン 光合成を行う生物によって生成される天然色素のクラスを指します。特に植物は、クロロフィル分子から緑色を取得します。
植物、藻類、シアノバクテリアにはさまざまな種類のクロロフィルがあり、さまざまな光合成細菌にはさまざまな種類のバクテリオクロロフィルがあります .
構造と特性
化学的には、クロロフィルは、中心イオンとして Mg イオンを持つ有機錯体 (塩素に基づく) です。有機部分は、キレート錯体の四座配位子として機能します。クロロフィルa入り 分子の鎖部分はフィトールのエステル化された形です。
血液色素 (ヘモグロビン)、ミオグロビン、シトクロムの一部であるヘムは、非常によく似た構造をしており、ヘムの中心原子はマグネシウムではなく鉄です。
クロロフィルは、エタノール、アセトン、および同様の特性を持つ他の溶媒によく溶けます。
<表><キャプション>スペクトル特性
溶媒に溶解したクロロフィルの吸収スペクトルには常に 2 つの異なる吸収極大があり、1 つは 600 ～ 800 nm で、Qy と表されます。 バンドと、ソレー バンドと呼ばれる 400 nm 付近のバンドです。右の図は、クロロフィル a のこれらの吸収極大を示しています。 そしてb .さらに、Qx があります -Qy に垂直な 580 nm 付近のバンド 分極しており、通常は非常に弱く吸収されます。クロロフィル a について クロロフィル b の図ではまだ見ることができます。 彼女は地下に消えます。
図のスペクトルから、葉にクロロフィル a が含まれている理由を簡単に理解できます。 そしてb – は緑色です。一緒にクロロフィル a を吸収します そしてb 主に青のスペクトル範囲 (400-500 nm) と赤のスペクトル範囲 (600-700 nm) です。一方、緑の領域には吸収がないため、緑の光が散乱され、葉が緑に見えます。
吸収は溶媒に依存するため、吸収極大の位置は溶媒の種類によって数ナノメートル変化する可能性があります。クロロフィルの自然環境、つまりタンパク質環境では事情が異なります。ここで、吸収極大の位置は 2 つの要因に依存します。(1) 周囲のアミノ酸の部分電荷とクロロフィル分子の側基の曲がりに応じて、吸収極大は非常に異なる波長に位置する可能性があります。 (2) タンパク質では、クロロフィルは互いに非常に接近しているため、互いに相互作用します (双極子間相互作用。非常に短い距離では相互作用も交換します)。この相互作用は、エネルギー レベルの低下につながり、吸収極大値のレッド シフトにつながります。これは、紫色のバクテリアのアンテナ複合体 LH2 の例で特に印象的です。 LH2 複合体は、リング状に配置された 2 つのバクテリオクロロフィル分子のグループで構成されています (左の図を参照)。トップリング (B850) には 18 個の BChl a が含まれています -分子同士の距離が非常に短い、つまり強く結合している分子。下部リング (B800) は 9 つの BChl a で構成されています -はるかに離れているため、結合がはるかに弱い分子。
強い結合により、BChl a の吸収 B850リングで赤にシフト。吸収帯は 850 nm にあり、弱く結合した BChl a 一方、B800 環の 800 nm は、溶媒に溶解した BChl a とほぼ同じ範囲で吸収します。 -分子。 LH2 複合体の吸収スペクトル (右図) では、吸収帯は B800 および B850 BChl a です。 ・分子が明確に分離されている。さらに、カロテノイド分子に由来するバンドが示されていますが、これらは構造には描かれていません.
タイプ
クロロフィルにはさまざまな種類があり、ポルフィリンの側基が異なります。それらは異なる吸収スペクトルを持ち、異なる光合成生物で発生します:
<表><キャプション>光合成における重要性
クロロフィルには、光合成においていくつかの役割があります。はるかに大部分が、光の吸収と吸収されたエネルギーの伝達に使用されます。この目的のために、クロロフィル分子は集光複合体で組織化され、一方では可能な限り最大の吸収面が形成され、他方では吸収されたエネルギーをいわゆる反応中枢。反応中心では、2 つのクロロフィルがこのエネルギーの受容体として機能します。それらは、その励起が実際の光合成の最初のステップと見なすことができる電荷分離につながるような特別な方法で配置されています.このクロロフィルのペアは特別なペアと呼ばれます
非常に異なる光合成生物の集光複合体の構造には多くの違いがありますが、反応中心の構造は常にほぼ同じです。 特別なペア 植物、藻類、シアノ バクテリアでは、常にクロロフィル a に置き換えられています 、細菌のさまざまなバクテリオクロロフィルによって形成されます。
歴史
Richard Willstätter は、クロロフィルの化学構造を最初に研究した人物です。化学者のハンス・フィッシャーは、1930 年代にウィルシュテッターの研究を再開し、1940 年には分子の構造を解明することができました。フィッシャーの研究は、1960 年のロバート B. ウッドワードのクロロフィル合成によって確認されました。
その他
クロロフィルの重要な特性は、クロロフィル蛍光です。主に、クロロフィルの含有量とその活性、およびその他の科学的分析を決定するために使用されます。
食品添加物として、クロロフィルには識別番号 E 140 が与えられています。
参考文献
<オール>参考文献
- Jeremy M. Berg、John L. Tymoczko、Lubert Stryer:生化学 .第6版。 Elsevier Spektrum Akademischer Verlag GmbH、ハイデルベルク 2007、ISBN 978-3-8274-1800-5
- 集光複合体
