Clorofila a

Clorofila a
Estrutura da clorofila a
Nome IUPAC

Clorofila a

Nome sistemático

Magnesio [metil (3S,4S,21R)-14-etil-4,8,13,18-tetrametil-20-oxo-3-(3-oxo-3-{[(2E,7R,11R)-3,7,11,15-tetrametil-2-hexadecen-1-il]oxi}propil)-9-vinil-21-forbinecarboxilatato(2-)-κ2N,N']

Outros nomes

α-Clorofila

Identificadores
Número CAS 479-61-8
PubChem 6433192
ChemSpider 16736115
UNII YF5Q9EJC8Y
Número RTECS FW6420000
Imaxes 3D Jmol Image 1
Propiedades
Fórmula molecular C55H72MgN4O5
Masa molar 893,49 g mol−1
Aspecto Verde
Olor Inodora
Densidade 1,079 g/cm3[1]
Punto de fusión 1 523 °C; 2 773 °F; 1 796 K
Solubilidade en auga Insoluble
Solubilidade Moi soluble en etanol, éter
Soluble en éter de petróleo,[2] acetona, benceno, cloroformo[1]
Absorbancia Ver texto

Se non se indica outra cousa, os datos están tomados en condicións estándar de 25 °C e 100 kPa.

A clorofila a[1][2] é un tipo de clorofila, que se utiliza na absorción de luz na fotosíntese oxixénica. É un pigmento fotosintético esencial na fotosíntese dos eucariotas, cianobacterias e proclorófitas. Absorbe enerxía da luz de lonxitudes de onda que van desde o violeta-azul ao alaranxado-vermello.[3] Tamén reflicte a luz verde/amarela, e contribúe así á principal cor que mostran as plantas. Xoga un papel esencial como doante primario de electróns na cadea de transporte electrónico da fase luminosa da fotosíntese.[4] A clorofila a tamén transfire enerxía de resonancia no complexo antena dos fotosistemas.[5]

Estrutura da molécula de clorofila a, que mostra a súa longa cola hidrocarbonada.

Distribución da clorofila a

[editar | editar a fonte]

A clorofila a é esencial para a maioría dos organismos fotosintéticos para liberar enerxía química pero non é o único pigmento que pode utilizarse na fotosíntese. Todos os organismos fotosintéticos eucarióticos usan a clorofila a, pero difiren nos pigmentos accesorios como a clorofila b e outros.[4] A clorofila a pode encontrarse tamén nas cianobacterias, e, en moi pequenas cantidades, nas bacterias verdes do xofre, que son fotótrofos anaerobios.[6] Estes organismos usan a bacterioclorofila e algúns a clorofila a, pero non producen oxíxeno.[6] Este proceso denomínase fotosíntese anoxixénica, que non utiliza a auga como doante último de electróns e non libera oxíxeno durante a fase luminosa da fotosíntese, como si ocorre na fotosíntese oxixénica.

A estrutura molecular

[editar | editar a fonte]

A estrutura molecular da clorofila a consta dun anel de clorina, cuxos catro átomos de nitróxeno están rodeando un átomo central de magnesio, e ten unidas varias cadeas laterais e unha cola hidrocarbonada.

Anel de clorina

[editar | editar a fonte]
A clorina é o anel central da estrutura da clorofila a.

A clorofila a contén un ión magnesio encaixado nunha grande estrutura anular denominada clorina. O anel de clorina é un composto heterocíclico derivado do pirrol. Os catro átomos de nitróxeno da clorina rodean e líganse a un átomo de magnesio. O centro de magnesio define a molécula como unha clorofila.[7] O anel de porfirina da bacterioclorofila está saturado e carece dos dobres enlaces que alternan con simples que ten a clorofila, que causan a variación na absorción da luz.[8]

Cadeas laterais

[editar | editar a fonte]
O grupo metilo CH3 no cadro verde na posición C-7 é característico da clorofila a.

As cadeas laterais están unidas ao anel de clorina dos diversos tipos de moléculas de clorofila, e son as que caracterizan cada tipo, e alteran o seu espectro de absorción de luz.[9] [10] Por exemplo, a única diferenza entre a clorofila a e a b é que a b ten un aldehido en vez dun grupo metilo na posición C-7.[10]

Cola hidrocarbonada

[editar | editar a fonte]

A clorofila a ten unha longa cola hidrófoba, que mantén ancorada a molécula a proteínas hidrofóbicas da membrana do tilacoide do cloroplasto.[4] Unha vez separada do anel de porfirina, esta longa cola hidrocarbonada é o precursor de dous biomarcadores chamados pristano e fitano. Ambos os dous son importantes no estudo da xeoquímica e a determinación de fontes de petróleo.

Biosíntese

[editar | editar a fonte]

A vía biosintética da clorofila a utilíza varios encimas.[11] Os xenes codifican os encimas para a síntese de Mg-tetrapirrois tanto da bacterioclorofila a coma da clorofila a.[11] A ruta empeza con ácido glutámico, que se transforma no ácido 5-aminolevulínico (ALA). Dúas moléculas de ALA redúcense despois a porfobilinóxeno (PBG), e despois acóplanse catro moléculas de PBG, formando a protoporfirina IX.[7] Cando se forma a protoporfirina, a magnesio quelatase actúa como catalizador para a inserción de Mg na estrutura da clorofila a.[11] A vía utiliza despois un proceso dependente da luz, impulsado polo encima protoclorofilido oxidorredutase. O protoclorofílido é o precursor para a produción da molécula de clorofila a, ou proceso independente da luz impulsado por outros encimas, para formar o anel cíclico, e a redución doutro anel da estrutura.[7] A unión da cola de fitol completa o proceso da biosíntese da clorofila.[12]

Reaccións fotosintéticas

[editar | editar a fonte]

Absorbancia de luz

[editar | editar a fonte]

Espectro de absorción

[editar | editar a fonte]
Espectro de absorción das clorofilas a e b. O uso de ambas as clorofilas mellora o tamaño do espectro de absorción de luz.

A clorofila a absorbe luz nas loxitudes de onda do violeta, azul e vermello, e reflicte principalmente o verde. Este reflexión dá á clorofila (e xeralmente a toda a planta) o seu aspecto verde. Os pigmentos accesorios amplían a espectro da luz absorbida, incrementando o rango de lonxitudes de onda que poden usarse na fotosíntese.[4] Por exemplo, a adición de clorofila b xunto coa clorofila a amplía o espectro de absorción. En condicións de baixa luminosidade, as plantas producen unha maior proporción de clorofila b con respecto á a, o que incrementa o rendemento fotosintético.[9]

Captación de luz

[editar | editar a fonte]

A absorción de luz polos pigmentos fotosintéticos converte a enerxía dos fotóns en enerxía química. A luz que reciben os cloroplastos incide sobre os pigmentos da membrana do tilacoide e excita os seus electróns. Como as moléculas da clorofila a só capturan certas lonxitudes de onda, os organismos poden usar pigmentos accesorios para capturar un maior rango de enerxía luminosa.[5] Despois transfiren a luz capturada dun pigmento a outro en forma de enerxía de resonancia, de modo que a enerxía pasa dun pigmento a outro ata que chega a unhas moléculas especiais de clorofila a situadas no centro de reacción,[9] que están localizadas en ambos os fotosistemas, que se denominan P680 no fotosistema II e P700 no fotosistema I.[13] O P680 e o P700 son os doantes de electróns primarios da cadea de transporte de electróns fotosintética.

Doazón de electróns primaria

[editar | editar a fonte]

A clorofila a é moi importante na fase de captación de enrxía da fotosíntese. para que poida ter lugar a fotosíntese deben pasar dous electróns a un aceptor de electróns.[4] Nos centros de reacción de ambos os fotosistemas hai un par de moléculas de clorofila a que ceden os electróns á cadea de transporte de electróns da fase luminosa por medio de reaccións redox.[13]

Notas

[editar | editar a fonte]
  1. ↑ 1,0 1,1 1,2 Anatolievich, Kiper Ruslan. "chlorophyll a". chemister.ru. Arquivado dende o orixinal o 29 de novembro de 2014. Consultado o 2014-08-23. 
  2. ↑ 2,0 2,1 David R., Lide, ed. (2009). CRC Handbook of Chemistry and Physics (90th ed.). Boca Raton, Florida: CRC Press. ISBN 978-1-4200-9084-0. 
  3. ↑ "PHOTOSYNTHESIS". Arquivado dende o orixinal o 28 de novembro de 2009. Consultado o 17 de marzo de 2016. 
  4. ↑ 4,0 4,1 4,2 4,3 4,4 Raven, Peter H.; Evert, Ray F.; Eichhorn, Susan E. (2005). "Photosynthesis, Light, and Life". Biology of Plants (7th ed.). W.H. Freeman. pp. 119–127. ISBN 0-7167-9811-5.  No centro de reacción dos fotosistemas están situadas as clorofilas a específicas P680 e P700, que perden electróns e os doan aos transportadores de electróns.
  5. ↑ 5,0 5,1 Papageorgiou,G, and Govindjee (2004). "Chlorophyll a Fluorescence, A Signature of Photosynthesis" 19. Springer: 14,48,86. 
  6. ↑ 6,0 6,1 Eisen JA, Nelson KE, Paulsen IT; et al. (July 2002). "The complete genome sequence of Chlorobium tepidum TLS, a photosynthetic, anaerobic, green-sulfur bacterium". Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 99 (14): 9509–14. PMC 123171. PMID 12093901. doi:10.1073/pnas.132181499.  See pages 9514,48,86.
  7. ↑ 7,0 7,1 7,2 Zeiger, Eduardo; Taiz, Lincoln (2006). "Ch. 7: Topic 7.11: Chlorophyll Biosynthesis". Plant physiology (4th ed.). Sunderland, Mass: Sinauer Associates. ISBN 0-87893-856-7. Arquivado dende o orixinal o 07 de agosto de 2020. Consultado o 17 de marzo de 2016. 
  8. ↑ Campbell, Mary K.; Farrell, Shawn O. (20 November 2007). Biochemistry (6th ed.). Cengage Learning. p. 647. ISBN 978-0-495-39041-1. 
  9. ↑ 9,0 9,1 9,2 Lange, L.; Nobel, P.; Osmond, C.; Ziegler, H. (1981). Physiological Plant Ecology I – Responses to the Physical Environment 12A. Springer-Verlag. pp. 67, 259. 
  10. ↑ 10,0 10,1 Niedzwiedzki, Dariusz M., and Blankenship, Robert E. (December 2010). "Singlet and triplet excited state properties of natural chlorophylls and bacteriochlorophylls". Photosynthesis Research 106 (3): 227–238. PMID 21086044. doi:10.1007/s11120-010-9598-9. 
  11. ↑ 11,0 11,1 11,2 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. Arquivado dende o orixinal (PDF) o 28 de maio de 2020. Consultado o 15 de febreiro de 2019. 
  12. ↑ Zeiger & Taiz 2006, Figure 7.11.A: The biosynthetic pathway of chlorophyll
  13. ↑ 13,0 13,1 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". Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 103 (26): 9855–60. PMC 1502543. PMID 16788069. doi:10.1073/pnas.0601446103. 

Véxase tamén

[editar | editar a fonte]

Ligazóns externas

[editar | editar a fonte]