Bakteriochlorofyly jsou heterogenní skupinou fotosyntetických tetrapyrrolových pigmentů, které jsou syntetizovány různými anoxygenními fototrofními bakteriemi , které provádějí fotosyntézu bez vývoje kyslíku .
Spektrální vlastnosti bakteriochlorofylu v buňkách se výrazně liší od roztoků a jsou určovány nekovalentními interakcemi jejich molekul s proteiny, které je obsahují, i mezi sebou navzájem.
Bakteriochlorofyly a , b a g jsou bakteriochloriny , to znamená, že obsahují bakteriochlorinový makrocyklus se dvěma redukovanými pyrrolovými kruhy (II a IV).
Bakteriochlorofyly c-f mají podobně jako chlorofyly chlorový makrocyklický kruh s jediným zcela redukovaným pyrrolovým kruhem IV. Na rozdíl od všech ostatních chlorofylu a bakteriochlorofylu jim chybí zbytek -COOCH3 v poloze R5 , který je charakteristický pro všechny ostatní chlorofyly a bakteriochlorofyly. Každý z těchto bakteriochlorofylu má několik forem, lišících se radikály R3 a R4 a také esterifikačním alkoholem R5 [ 1 ] [2] .
| název | Struktura | R1 _ | R2 _ | R3 _ | Komunikace C7-C8 | R4 _ | R5 | R6 _ | R7 _ |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Bakteriochlorofyl a | –CO–CH 3 | –CH3a _ _ | –CH 2 CH 3 | singl | -CH 3 | -CO-O-CH 3 | -knot
-geranylgeranil |
-H | |
| Bakteriochlorofyl b | -CO-CH 3 | -CH3a _ _ | =CH- CH3 | singl | –CH3 _ | –CO–O–CH 3 | -knot | –H | |
| Bakteriochlorofyl c | –CHOH– CH3 | –CH3 _ | –C2H5b –C3H7 –C4H9 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ |
dvojnásobek | -CH3 - C2H5 _ _ _ |
–H | Farnezil atd. | –CH3 _ | |
| Bakteriochlorofyl d | –CHOH– CH3 | –CH3 _ | –C2H5b –C3H7 –C4H9 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ |
dvojnásobek | -CH3 - C2H5 _ _ _ |
–H | Farnezil atd. | –H | |
| Bakteriochlorofyl e | –CHOH– CH3 | – CHO | –C2H5b –C3H7 –C4H9 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ |
dvojnásobek | -CH3 - C2H5 _ _ _ |
–H | Farnezil atd. | –CH3 _ | |
| Bakteriochlorofyl f | –CHOH– CH3 | – CHO | –C2H5b –C3H7 –C4H9 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ |
dvojnásobek | ––CH3 – C2H5 _ _ _ |
–H | Farnezil atd. | –H | |
| Bakteriochlorofyl g | -CH = CH2 | –CH3a _ _ | \u003d CH-CH 2 | singl | –CH3 _ | –CO–O–CH 3 | – geranylgeranil | –H |
Bakteriochlorofyly jsou nestabilní vůči světlu, kyselinám a oxidačním činidlům. V polárních rozpouštědlech (například v methanolu) snadno podléhají alomerizaci; v přítomnosti kyselin ztrácejí centrální atom hořčíku (jsou feofytinizovány) a/nebo esterifikační zbytek (fytol / farnesol / geranylgeriniol aj.) [3] .
Bakteriochlorofyly b a g , které mají ethylidenový zbytek na C-8, izomerizují v mírně kyselém prostředí za vzniku chlorinů. Bakteriochlorofyl g se obzvláště snadno izomerizuje , výsledkem je chlorofyl a G [4] .
Působením kyslíku v molekulách bakteriochlorofylu dochází k oxidačnímu roztržení pětičlenného kruhu V; v budoucnu se mohou vzniklé zbytky kyselin na atomech C-13 a C-14 opět uzavřít do šestičlenného anhydridového kruhu za vzniku bakteriopurpurinů nebo purpurinů [3] [5] .
Zjednodušené schéma biosyntézy bakteriochlorofylidů a, b a g a také (E,M)-bakteriochlorofylidů c-e [6] [7] je znázorněno na obrázku.
Dříve se předpokládalo, že první krok biosyntézy bakteriochlorofylu c-e, tvorba kruhu V bez karboxymethylového substituentu na C13 2 , může nastat ještě před tvorbou 3,8-divinylprotochlorofylidu a [8] . To je v současnosti považováno za nepravděpodobné [6] [9] .
Poslední etapa biosyntézy, přeměna bakteriochlorofylidů na bakteriochlorofyly, se provádí pomocí esteráz kódovaných geny BchG v bakteriochlorofylech a, b a g a BchK v chlorobium-chlorofylech. Na syntéze methylovaných forem bakteriochlorofylu c-e se dále podílí methyláza C12 1 -uhlíkový BchR a C8 2 -metyláza BchQ. Jejich substráty jsou zjevně jakékoli chlorofylidy s hydroxymethylovým zbytkem na C3, tj. k methylaci může dojít v kterémkoli stádiu po vytvoření 8-ethyl-12-methyl-bakteriochlorofylidu d .
Nejrozšířenějším pigmentem anoxygenních fototrofních bakterií je bakteriochlorofyl a . Je to převládající chlórové barvivo v reakčních centrech většiny fototrofních proteobakterií, všech zelených sirných bakterií (Chlorobiaceae) a vláknitých anoxygenních fototrofů (Chloroflexia). U několika fototrofních proteobakterií je bakteriochlorofyl a zcela nahrazen bakteriochlorofylem b . Bakteriochlorofyl g se nachází pouze v jedné skupině bakterií, malé co do počtu druhů a rozšíření, heliobakteriích .
Bakteriochlorofyly c-f jsou přítomny výhradně v chlorosomech, speciálních fotosyntetických anténních komplexech nacházejících se ve všech zelených sirných bakteriích (Chlorobiales) , některých vláknitých anoxygenních fototrofech (Chloroflexia) a také v nedávno objevené fotoheterotrofní acidobakterii Chloracidobacterium thermophilum [10] .
| Pigment | Skupina bakterií | Maximální infračervená absorpce in vivo ( nm ) |
|---|---|---|
| Bakteriochlorofyl a | Fialové bakterie (většina), Chlorobiaceae, Chloroflexales a Chloracidobacterium thermophilum | 805-815, 830-890 |
| Bakteriochlorofyl b | Fialové bakterie (některé) | 835-850, 1020-1040 |
| Bakteriochlorofyl c | Chlorobiaceae (zelené kmeny) nejvíce Chloroflexia , Chloracidibacterium thermophilum | 745-755 |
| Bakteriochlorofyl d | zelené kmeny Chlorobiaceae , Chloronema ( Chloroflexia ) | 705-740 |
| Bakteriochlorofyl e | hnědé kmeny Chlorobiaceae | 719-726 |
| Bakteriochlorofyl f | některé laboratorní kmeny Chlorobiaceae | ~705-707 |
| Bakteriochlorofyl g | Heliobakterie | 670-788 |
| Druhy tetrapyrrolů | |||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Bilany (lineární) |
| ||||||||||||||||||||
| makrocykly |
| ||||||||||||||||||||