Chlorofyl a je speciální forma chlorofylu používaná pro kyslíkovou fotosyntézu . Nejsilněji absorbuje světlo ve fialovomodré a oranžově červené části spektra [1] . Tento pigment je životně důležitý pro fotosyntézu v eukaryotických buňkách , cyanobakteriích a prochlorofytních buňkách díky své schopnosti darovat excitované elektrony do elektronového transportního řetězce [2] . Součástí anténního komplexu je také chlorofyl a , který přenáší rezonanční energii, která pak vstupuje do reakčního centra , kde jsou umístěny speciální chlorofyly P680 a P700 [3] .
Chlorofyl a je vyžadován většinou fotosyntetických organismů k přeměně světelné energie na chemickou energii , ale není to jediný pigment, který lze použít pro fotosyntézu. Všechny organismy s kyslíkovým typem fotosyntézy využívají chlorofyl a , ale mají různé pomocné pigmenty , jako je chlorofyl b [2] . V malém množství lze chlorofyl a nalézt v zelených sirných bakteriích – anaerobních fotoautotrofech [4] . Tyto organismy využívají bakteriochlorofyly a některé chlorofyl a , ale neprodukují kyslík [4] . Taková fotosyntéza se nazývá anoxygenní .
Molekula chlorofylu se skládá z chlórového kruhu s Mg iontem ve středu, substitučními radikály v kruhu a fytolovým koncem.
Chlorofyl a sestává z centrálního hořčíkového iontu uzavřeného v kruhu čtyř dusíkových iontů , také známého jako chlór . Chlorový kruh je heterocyklická sloučenina vytvořená z pyrrolů obklopujících atom kovu . Právě Mg ve středu jednoznačně odlišuje strukturu molekuly chlorofylu od ostatních molekul [5] .
Na kruhu chlorofylu a jsou substituenty . Každý typ chlorofylu je charakterizován svými substituenty, a tedy i absorpčním spektrem [6] . Chlorofyl a obsahuje jako substituenty pouze methylové skupiny (CH 3 ). V chlorofylu b je methylová skupina na třetím atomu kruhu (na obrázku zelený rámeček) nahrazena aldehydovou skupinou [4] . Porfyrinový kruh bakteriochlorofylu je více nasycený – chybí mu střídání jednoduchých a dvojných vazeb, což zužuje spektrum světla absorbovaného molekulami [7] .
K porfyrinovému kruhu je připojen dlouhý fytolový ocas [2] . Jde o dlouhý hydrofobní radikál, který váže chlorofyl a na hydrofobní proteiny tylakoidní membrány [2] . Jakmile se tento dlouhý hydrofobní ohon oddělí od porfyrinového kruhu, stane se prekurzorem dvou biomarkerů, pristanu a fytanu , z nichž oba jsou důležité pro geochemické studie a stanovení kvality ropy.
Na biosyntéze chlorofylu a se podílí několik enzymů [8] . Biosyntéza bakteriochlorofylu a a chlorofylu a je prováděna podobnými enzymy , které se za určitých podmínek mohou vzájemně nahrazovat [8] . Vše začíná kyselinou glutamovou , která se mění na kyselinu 5-aminolevulinovou . Poté se dvě molekuly této kyseliny redukují na porfobilinogen , z nichž čtyři molekuly tvoří protoporfyrin IX [5] . Po vytvoření protoporfyrinu katalyzuje enzym Mg-chelatáza inkorporaci Mg iontu do struktury chlorofylu a [8] . Dále dochází k cyklizaci radikálu v šesté poloze kruhu a vzniká protochlorofylid , při kterém se při světle závislé reakci za účasti enzymu protochlorofylid oxidoreduktázy redukuje dvojná vazba v kruhu D [5] . Biosyntéza chlorofylu je dokončena přidáním fytolového ocasu [ 9] .
Chlorofyl a absorbuje světlo ve fialové , modré a červené části spektra, odráží hlavně zelenou barvu , která mu dodává charakteristickou barvu. Jeho absorpční spektrum je rozšířeno díky pomocným pigmentům [2] (například chlorofyl b ). Za špatných světelných podmínek rostliny zvyšují poměr chlorofyl b /chlorofyl a , syntetizují více molekul prvního než druhého, a tím zvyšují produktivitu fotosyntézy [6] .
Systém shromažďování světlaSvětelná kvanta absorbovaná pigmenty excitují jejich elektrony, v důsledku čehož se světelná energie přemění na energii chemické vazby . Protože molekuly chlorofylu a mohou absorbovat pouze určité vlnové délky světla, mnoho organismů používá pomocné pigmenty (na obrázku označené žlutě) ke zvýšení absorpčního spektra [3] . Pomocné pigmenty předávají nasbíranou energii z jednoho pigmentu do druhého ve formě rezonanční energie, dokud nedosáhne speciálního páru molekul chlorofylu a v reakčním centru [6] - P680 ve fotosystému II a P700 ve fotosystému I [10] . P680 a P700 jsou hlavními donory elektronů pro elektronový transportní řetězec.
![]() |
---|
Druhy tetrapyrrolů | |||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Bilany (lineární) |
| ||||||||||||||||||||
makrocykly |
|