الكلوروفيل أ

📅 آخر تحديث: ٣١ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣١ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 7 صور
الموسوعة الحرة

الكلوروفيل أ هو شكل محدد من الكلوروفيل يُستخدم في عملية التمثيل الضوئي الأكسجيني . يمتص معظم الطاقة من أطوال موجات الضوء البنفسجي-الأزرق والبرتقالي-الأحمر، وهو ضعيف الامتصاص للأجزاء الخضراء وما يقاربها من الطيف. [ 3 ] لا يعكس الكلوروفيل الضوء، لكن الأنسجة المحتوية عليه تبدو خضراء لأن الضوء الأخضر ينعكس بشكل منتشر بواسطة تراكيب مثل جدران الخلايا. [ 4 ] يُعد هذا الصباغ الضوئي ضروريًا لعملية التمثيل الضوئي في حقيقيات النوى والبكتيريا الزرقاء والطحالب الخضراء الأولية، نظرًا لدوره كمانح أساسي للإلكترونات في سلسلة نقل الإلكترون . [ 5 ] ينقل الكلوروفيل أ أيضًا طاقة الرنين في مُركّب الهوائي ، وصولًا إلى مركز التفاعل حيث يتواجد الكلوروفيلان P680 و P700 . [ 6 ]

توزيع الكلوروفيل أ

يُعد الكلوروفيل أ ضروريًا لمعظم الكائنات الحية التي تقوم بعملية التمثيل الضوئي لإطلاق الطاقة الكيميائية ، ولكنه ليس الصباغ الوحيد المستخدم في هذه العملية. تستخدم جميع الكائنات الحية التي تقوم بعملية التمثيل الضوئي الأكسجيني الكلوروفيل أ ، ولكنها تختلف في الأصباغ المساعدة مثل الكلوروفيل ب . [ 5 ] كما يوجد الكلوروفيل أ بكميات ضئيلة جدًا في بكتيريا الكبريت الخضراء ، وهي كائنات حية ذاتية التغذية ضوئيًا لاهوائية . [ 7 ] تستخدم هذه الكائنات البكتيريوكلوروفيل وبعض الكلوروفيل أ، ولكنها لا تُنتج الأكسجين. [ 7 ] يُطلق على هذه العملية اسم التمثيل الضوئي اللاهوائي ، على عكس التمثيل الضوئي الأكسجيني حيث يُنتج الأكسجين خلال تفاعلات الضوء في عملية التمثيل الضوئي .

التركيب الجزيئي

يتكون التركيب الجزيئي للكلوروفيل أ من حلقة الكلورين ، التي تحيط ذرات النيتروجين الأربعة فيها بذرة المغنيسيوم المركزية ، ولها العديد من السلاسل الجانبية الأخرى المتصلة وذيل هيدروكربوني يتكون من إستر الفيتول .

بنية جزيء الكلوروفيل أ موضحًا ذيل الفيتول

حلقة الكلورين

الكلورين ، وهو البنية الحلقية المركزية للكلوروفيل أ

يحتوي الكلوروفيل أ على أيون مغنيسيوم محاط بحلقة كبيرة تُعرف باسم الكلورين . حلقة الكلورين هي مركب غير متجانس مشتق من البيرول . تحيط أربع ذرات نيتروجين من الكلورين بذرة المغنيسيوم وترتبط بها. يُحدد مركز المغنيسيوم بنية جزيء الكلوروفيل بشكل فريد. [ 8 ] حلقة البورفيرين في البكتيريوكلوروفيل مشبعة، وتفتقر إلى تناوب الروابط الأحادية والثنائية، مما يُسبب تباينًا في امتصاص الضوء. [ 9 ]

سلاسل جانبية

مجموعة CH3 الموجودة داخل المربع الأخضر هي مجموعة الميثيل في الموضع C-7 من الكلوروفيل أ

ترتبط السلاسل الجانبية بحلقة الكلورين في جزيئات الكلوروفيل المختلفة. وتتميز كل جزيئة من جزيئات الكلوروفيل بسلاسل جانبية مختلفة، مما يُغير طيف امتصاص الضوء. [ 10 ] [ 11 ] على سبيل المثال، الفرق الوحيد بين الكلوروفيل أ والكلوروفيل ب هو أن الكلوروفيل ب يحتوي على مجموعة ألدهيد بدلاً من مجموعة ميثيل في الموضع C-7. [ 11 ]

ذيل الهيدروكربون

يُعدّ إستر الفيتول للكلوروفيل أ (R في الرسم التوضيحي) ذيلًا طويلًا كارهًا للماء ، يربط الجزيء ببروتينات كارهة للماء أخرى في غشاء الثايلاكويد للبلاستيدة الخضراء . [ 5 ] بمجرد انفصاله عن حلقة البورفيرين، يصبح الفيتول طليعةً لاثنين من المؤشرات الحيوية ، البريستان والفيتان ، وهما مهمان في دراسة الجيوكيمياء وتحديد مصادر البترول. [ 12 ]

التخليق الحيوي

تستخدم مسارات التخليق الحيوي للكلوروفيل أ مجموعة متنوعة من الإنزيمات . [ 13 ] في معظم النباتات، يُشتق الكلوروفيل من الغلوتامات ويُصنّع عبر مسار متفرع مشترك مع الهيم والسيروهيم . [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] تتضمن الخطوات الأولية دمج حمض الغلوتاميك في حمض 5-أمينوليفولينيك (ALA)؛ ثم يُختزل جزيئان من ALA إلى بورفوبيلينوجين (PBG)، وتتحد أربعة جزيئات من PBG لتكوين بروتوبورفيرين IX. [ 8 ]

إنزيم سينثاز الكلوروفيل [ 17 ] هو الإنزيم الذي يُكمل عملية التخليق الحيوي للكلوروفيل أ [ 18 ] [ 19 ] عن طريق تحفيز التفاعل EC 2.5.1.62

كلوروفيليد أ + فيتيل ثنائي الفوسفات⇌{\displaystyle \rightleftharpoons }الكلوروفيل أ + ثنائي الفوسفات

يشكل هذا إستر مجموعة حمض الكربوكسيل في الكلوروفيليد أ مع كحول الفيتول ثنائي التربين المكون من 20 ذرة كربون .

تفاعلات عملية التمثيل الضوئي

امتصاص الضوء

طيف الضوء

طيف امتصاص الكلوروفيل أ والكلوروفيل ب . إن استخدام كليهما معًا يعزز حجم امتصاص الضوء لإنتاج الطاقة.

يمتص الكلوروفيل أ الضوء ضمن نطاق الأطوال الموجية البنفسجية والزرقاء والحمراء . تعمل أصباغ التمثيل الضوئي المساعدة على توسيع طيف الضوء الممتص، مما يزيد من نطاق الأطوال الموجية التي يمكن استخدامها في عملية التمثيل الضوئي. [ 5 ] يؤدي إضافة الكلوروفيل ب إلى جانب الكلوروفيل أ إلى توسيع طيف الامتصاص . في ظروف الإضاءة المنخفضة، تنتج النباتات نسبة أكبر من جزيئات الكلوروفيل ب إلى جزيئات الكلوروفيل أ ، مما يزيد من كفاءة عملية التمثيل الضوئي. [ 10 ]

تجميع الضوء

مركب الهوائي المسؤول عن نقل الطاقة داخل غشاء الثايلاكويد في البلاستيدة الخضراء. الكلوروفيل أ في مركز التفاعل هو الصباغ الوحيد الذي ينقل الإلكترونات المعززة إلى مستقبل (معدل من 2).

يحوّل امتصاص الضوء بواسطة أصباغ التمثيل الضوئي الفوتونات إلى طاقة كيميائية. تصطدم طاقة الضوء الساقطة على البلاستيدة الخضراء بالأصباغ الموجودة في غشاء الثايلاكويد ، مما يُثير إلكتروناتها. ولأن جزيئات الكلوروفيل أ لا تمتص إلا أطوال موجية محددة، قد تستخدم الكائنات الحية أصباغًا مساعدة لامتصاص نطاق أوسع من طاقة الضوء، كما هو موضح بالدوائر الصفراء. [ 6 ] ثم ينقل الضوء الممتص من صبغة إلى أخرى على شكل طاقة رنين، ناقلًا الطاقة من صبغة إلى أخرى حتى تصل إلى جزيئات الكلوروفيل أ الخاصة في مركز التفاعل. [ 10 ] توجد جزيئات الكلوروفيل أ الخاصة هذه في كل من النظام الضوئي الثاني والنظام الضوئي الأول . تُعرف باسم P680 للنظام الضوئي الثاني و P700 للنظام الضوئي الأول. [ 20 ] يُعدّ كل من P680 وP700 مانحي الإلكترونات الأساسيين لسلسلة نقل الإلكترون. ويختلف هذان النظامان في جهود الأكسدة والاختزال الخاصة بهما لأكسدة الإلكترون الواحد. تبلغ قيمة E m لـ P700 حوالي 500 مللي فولت، بينما تبلغ قيمة E m لـ P680 حوالي 1100-1200 مللي فولت. [ 20 ]

التبرع الأولي بالإلكترونات

يُعد الكلوروفيل أ بالغ الأهمية في مرحلة الطاقة من عملية البناء الضوئي. إذ يتطلب استمرار هذه العملية نقل إلكترونين إلى مستقبل إلكتروني . [ 5 ] يوجد في مراكز التفاعل لكلا النظامين الضوئيين زوج من جزيئات الكلوروفيل أ التي تنقل الإلكترونات إلى سلسلة النقل عبر تفاعلات الأكسدة والاختزال . [ 20 ]

محيط

يُستخدم تركيز الكلوروفيل أ كمؤشر على الكتلة الحيوية للعوالق النباتية. في المحيط، تحتوي جميع العوالق النباتية على صبغة الكلوروفيل، التي تتميز بلونها الأخضر.

العوالق النباتية كائنات مجهرية تعيش في البيئات المائية، وتشير التغيرات في كميتها إلى تغير في إنتاجية المحيط. ويمكن أن تتأثر العوالق النباتية بشكل غير مباشر بالعوامل المناخية، مثل تغيرات درجة حرارة المياه ورياح السطح. [ 21 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 3 أناتوليفيتش ك.ر. "الكلوروفيل أ " . chemister.ru . مؤرشف من الأصل بتاريخ 29-11-2014 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23-08-2014 .
  2. 1 2 ليد، ديفيد ر.، محرر. (2009). دليل سي آر سي للكيمياء والفيزياء ( الطبعة التسعون). بوكا راتون، فلوريدا : مطبعة سي آر سي . ISBN  978-1-4200-9084-0.
  3. ↑ "التمثيل الضوئي" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 28-11-2009.
  4. ↑ فيرتانين أو، كونستانتينيدو إي، تيستيرفي إي (ديسمبر 2020). "الكلوروفيل لا يعكس الضوء الأخضر - كيفية تصحيح مفهوم خاطئ" . مجلة التعليم البيولوجي . 56 (5): 552-559 . doi : 10.1080/00219266.2020.1858930 .
  5. 1 2 3 4 5 رافين، بي. إتش.، إيفرت، آر. إف.، إيشهورن، إس. إي. (2005). "التمثيل الضوئي، الضوء، والحياة". بيولوجيا النباتات ( الطبعة السابعة). دبليو إتش فريمان. الصفحات 119-127 . ISBN   0-7167-9811-5.
  6. 1 2 باباجورجيو جي، جوفيندجي (2004). تألق الكلوروفيل أ ، بصمة عملية التمثيل الضوئي . التقدم في التمثيل الضوئي والتنفس. المجلد 19. سبرينغر. الصفحات 14، 48، 86.  
  7. 1 2 إيزن، جيه إيه، نيلسون، كيه إي، بولسن، آي تي، هايدلبرغ، جيه إف، وو، إم، دودسون، آر جيه، وآخرون . (يوليو 2002). "التسلسل الجينومي الكامل لبكتيريا كلوروبيوم تيبيدوم تي إل إس، وهي بكتيريا كبريتية خضراء لاهوائية ضوئية التغذية" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 99 (14): 9509-14 . Bibcode : 2002PNAS...99.9509E . doi : 10.1073/pnas.132181499 . PMC 123171. PMID 12093901 .   
  8. 1 2 زايغر إي، تايز إل (2006). "الفصل 7: الموضوع 7.11: التخليق الحيوي للكلوروفيل" . فسيولوجيا النبات ( الطبعة الرابعة). سندرلاند، ماساتشوستس: سيناور أسوشيتس. ISBN  0-87893-856-7أُرشف من المصدر الأصلي بتاريخ 7 أغسطس 2020. تم الاطلاع عليه بتاريخ 5 مايو 2010 .
  9. ↑ كامبل إم كيه، فاريل إس أو (20 نوفمبر 2007). الكيمياء الحيوية ( الطبعة السادسة). سينجايج ليرنينج. ص 647. ISBN   978-0-495-39041-1.
  10. 1 2 3 لانج إل، نوبل ب، أوزموند سي، زيغلر إتش (1981). علم البيئة النباتية الفيزيولوجي 1 - الاستجابات للبيئة الفيزيائية . المجلد 12أ. سبرينغر-فيرلاغ. ص 67، 259.  
  11. 1 2 نيدزفيدزكي دي إم، بلانكنشيب آر إي (ديسمبر 2010). "خصائص الحالة المثارة المفردة والثلاثية للكلوروفيل الطبيعي والبكتيريوكلوروفيل". أبحاث التمثيل الضوئي . 106 (3): 227-38 . doi : 10.1007/s11120-010-9598-9 . PMID 21086044. S2CID 28352285 .  
  12. ↑ إيجلينتون، جي.؛ إس سي براسيل؛ سيمونيت، بي آر تي؛ ديديك، بي إم (مارس 1978). "المؤشرات الجيوكيميائية العضوية للظروف البيئية القديمة للترسيب". مجلة نيتشر . 272 ​​(5650): 216-222 . رمز Bibcode : 1978Natur.272..216D . doi : 10.1038/272216a0 . ISSN 1476-4687 . S2CID 128737515 .  
  13. ↑ سوزوكي جيه واي، بوليفار دي دبليو، باور سي إي (1997). "التحليل الجيني لتخليق الكلوروفيل". المراجعة السنوية لعلم الوراثة . 31 (1): 61-89 . doi : 10.1146/annurev.genet.31.1.61 . PMID 9442890 . 
  14. ↑ باترسبي، أ. ر. (2000). "رباعيات البيرول: أصباغ الحياة. مراجعة الألفية". تقارير المنتجات الطبيعية 17 (6): 507-526 . doi : 10.1039/B002635M . PMID 11152419 . 
  15. ↑ أختار، م. (2007). "تعديل السلاسل الجانبية للأسيتات والبروبيونات أثناء التخليق الحيوي للهيم والكلوروفيل: دراسات آلية وكيميائية فراغية". ندوة مؤسسة سيبا 180 - التخليق الحيوي لأصباغ التترا بيرول . ندوات مؤسسة نوفارتس. المجلد 180. الصفحات 131-155 . doi : 10.1002/9780470514535.ch8 . ISBN   9780470514535PMID 7842850​​ 
  16. ↑ ويلوز، روبرت د. (2003). "التخليق الحيوي للكلوروفيل من بروتوبورفيرين IX". تقارير المنتجات الطبيعية . 20 (6): 327-341 . doi : 10.1039/B110549N . PMID 12828371 . 
  17. ↑ شميد، هـ.س؛ راسادينا، ف.؛ أوستر، يو.؛ شوخ، س.؛ روديجر، و. (2002). "التحميل المسبق لإنزيم سينثاز الكلوروفيل بثنائي فوسفات رباعي البرينيل خطوة إلزامية في التخليق الحيوي للكلوروفيل" ( ملف PDF) . الكيمياء الحيوية . 383 (11): 1769-1778 . doi : 10.1515/BC.2002.198 . PMID 12530542. S2CID 3099209 .  
  18. ↑ إيكهارت، أولريش؛ غريم، برنارد؛ هورتنستاينر، ستيفان (2004). "التطورات الحديثة في التخليق الحيوي للكلوروفيل وتحلله في النباتات العليا" . بيولوجيا النبات الجزيئية . 56 (1): 1-14 . doi : 10.1007/s11103-004-2331-3 . PMID 15604725. S2CID 21174896 .  
  19. ↑ بوليفار، ديفيد و . (2007). "التطورات الحديثة في التخليق الحيوي للكلوروفيل". أبحاث التمثيل الضوئي . 90 (2): 173-194 . doi : 10.1007/s11120-006-9076-6 . PMID 17370354. S2CID 23808539 .  
  20. 1 2 3 إيشيكيتا هـ، سانجر و، بيسيادكا ج، لول ب، كناب إي دبليو (يونيو 2006). "كيف تتحكم مراكز التفاعل الضوئي في قدرة الأكسدة في أزواج الكلوروفيل P680 وP700 وP870" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 103 (26): 9855-60 . Bibcode : 2006PNAS..103.9855I . doi : 10.1073 / pnas.0601446103 . PMC 1502543. PMID 16788069 .  
  21. ↑ "بوابة بيانات البيئة في ناورو | معلومات بيئية لدعم اتخاذ القرارات" . nauru-data.sprep.org . تاريخ الاسترجاع: 27 يناير 2024 .