تعريف الكلوروفيل ودوره في التمثيل الضوئي

الكلوروفيل هو الاسم الذي يطلق على مجموعة من جزيئات الصبغة الخضراء الموجودة في النباتات والطحالب والبكتيريا الزرقاء. النوعان الأكثر شيوعًا من الكلوروفيل هما الكلوروفيل أ ، وهو أزرق أسود استر مع الصيغة الكيميائية C₅₅ح₇₂MgN₄يا₅، والكلوروفيل ب ، وهو إستر أخضر داكن مع الصيغة C₅₅ح₇₀MgN₄يا₆. تشمل الأشكال الأخرى للكلوروفيل الكلوروفيل c1 و c2 و d و f. تحتوي أشكال الكلوروفيل على سلاسل جانبية وروابط كيميائية مختلفة ، ولكن جميعها تتميز بحلقة صبغ الكلور تحتوي على أيون المغنيسيوم في مركزها.

الوجبات الرئيسية: الكلوروفيل

وتأتي كلمة "الكلوروفيل" من الكلمات اليونانية الكلوروس، وهو ما يعني "الخضراء" ، و فييلون، والتي تعني "الورقة". قام جوزيف بينيما كافينتو وبيير جوزيف بيليتييه بعزل الجزيء في عام 1817 وتسميته.

الكلوروفيل هو جزيء صبغ أساسي لعملية التمثيل الضوئي، تستخدم مصانع العمليات الكيميائية لامتصاص واستخدام الطاقة من الضوء. كما أنها تستخدم لتلوين الطعام (E140) وكعامل لإزالة الروائح الكريهة. يستخدم الكلوروفيل كملون للطعام لإضافة لون أخضر إلى المعكرونة والروح الأفسنة وغيرها من الأطعمة والمشروبات. كمركب عضوي شمعي ، لا يذوب الكلوروفيل في الماء. يخلط مع كمية صغيرة من الزيت عند استخدامه في الطعام.

معروف أيضًا باسم: التهجئة البديلة للكلوروفيل هي الكلوروفيل.

ال معادلة متوازنة شاملة لعملية التمثيل الضوئي يكون:

6 شركة₂ + 6 ح₂O → C.₆ح₁₂يا₆ + 6 س₂

أين نشبع و ماء تتفاعل للإنتاج الجلوكوز و الأكسجين. ومع ذلك ، لا يشير التفاعل العام إلى تعقيد التفاعلات الكيميائية أو الجزيئات المعنية.

تستخدم النباتات والكائنات العضوية الأخرى في التمثيل الضوئي الكلوروفيل لامتصاص الضوء (عادة الطاقة الشمسية) وتحويله إلى طاقة كيميائية. يمتص الكلوروفيل بقوة الضوء الأزرق وكذلك بعض الضوء الأحمر. يمتص اللون الأخضر بشكل سيئ (يعكسه) ، ولهذا السبب يترك الأوراق والطحالب الغنية بالكلوروفيل تبدو خضراء.

في النباتات ، يحيط الكلوروفيل بالنظم الضوئية في غشاء ثايلاكويد العضيات تسمى البلاستيدات الخضراءوالتي تتركز في أوراق النباتات. يمتص الكلوروفيل الضوء ويستخدم نقل طاقة الرنين لتنشيط مراكز التفاعل في النظام الضوئي الأول والنظام الضوئي الثاني. يحدث هذا عندما تكون الطاقة من الفوتون (الضوء) يزيل إلكترون من الكلوروفيل في مركز التفاعل P680 للنظام الضوئي الثاني. يدخل الإلكترون عالي الطاقة سلسلة نقل إلكترون. يعمل P700 من النظام الضوئي الأول مع النظام الضوئي الثاني ، على الرغم من أن مصدر الإلكترونات في جزيء الكلوروفيل يمكن أن يختلف.

يتم استخدام الإلكترونات التي تدخل سلسلة نقل الإلكترون لضخ أيونات الهيدروجين (H⁺) عبر غشاء ثايلاكويد في البلاستيدات الخضراء. يتم استخدام الجهد الكيميائي لإنتاج جزيء الطاقة ATP وتقليل NADP⁺ إلى NADPH. يستخدم NADPH ، بدوره ، للحد من ثاني أكسيد الكربون (CO₂) إلى سكريات ، مثل الجلوكوز.

الكلوروفيل هو أكثر الجزيئات المعترف بها على نطاق واسع المستخدمة لجمع الضوء لعملية التمثيل الضوئي ، ولكنه ليس الصبغة الوحيدة التي تخدم هذه الوظيفة. ينتمي الكلوروفيل إلى فئة أكبر من الجزيئات تسمى الأنثوسيانين. تعمل بعض الأنثوسيانين مع الكلوروفيل ، بينما يمتص البعض الآخر الضوء بشكل مستقل أو عند نقطة مختلفة من دورة حياة الكائن الحي. قد تحمي هذه الجزيئات النباتات عن طريق تغيير لونها لجعلها أقل جاذبية كغذاء وأقل ظهورًا للآفات. تمتص الأنثوسيانين الأخرى الضوء في الجزء الأخضر من الطيف ، مما يوسع نطاق الضوء الذي يمكن للنبات استخدامه.

تصنع النباتات الكلوروفيل من جزيئات الجلايسين والسكسينيل- CoA. هناك جزيء وسيط يسمى بروتوكلوروفيليد ، والذي يتم تحويله إلى الكلوروفيل. في كاسيات البذور ، هذا التفاعل الكيميائي يعتمد على الضوء. تكون هذه النباتات شاحبة إذا نمت في الظلام لأنها لا تستطيع إكمال رد الفعل لإنتاج الكلوروفيل. لا تتطلب الطحالب والنباتات غير الوعائية ضوءًا لتجميع الكلوروفيل.

يشكل Protochlorophyllide الجذور الحرة السامة في النباتات ، لذلك يتم تنظيم التخليق الحيوي للكلوروفيل بإحكام. إذا كان الحديد أو المغنيسيوم أو الحديد ناقصًا ، فقد تكون النباتات غير قادرة على توليف ما يكفي من الكلوروفيل أو تظهر شاحبة أو الكلوروتيك. قد يكون سبب التسمم بالكلور أيضًا الأس الهيدروجيني غير المناسب (الحموضة أو القلوية) أو مسببات الأمراض أو هجوم الحشرات.