Билет 16.

У всех высших растений содержатся ХЛы а и b. ХЛ с обнаружен в диатомовых водорослях, ХЛ d — в красных водорослях. Кроме того, известны четыре бактериоХЛа (a, b, c и d), содержащиеся в клетках фотосинтезирующих бактерий. В клетках зеленых бактерий имеются бактериоХЛы с и d, в клетках пурпурных бактерий — бактериоХЛы а и b. Основными пигментами, без которых фотосинтез не идет, являются ХЛ а для зеленых растений и бактериоХЛы для бактерий. ХЛ а имеет сине-зеленый оттенок, а ХЛ b — желто-зеленый. Содержание ХЛа а в листе примерно в три раза больше по сравнению с ХЛом b. По структуре ХЛ близок к цитохрому и парфирину. Основа структуры большое тетропирольное кольцо. 4 пирольных кольца в альфа положении C атомов с помощью =CH- мостиков объединены. В центре находится Mg. От атомов N к ат.Mg направлены не спаренные е`, в следствии чего возникает жесткая структура молекулы хлорофилла. Специфичность определяют ат.H в бета углеродных атомах, т.е. природой R. В структуре есть V кольцо с очень активной полярной группировкой. В IV кольце через остаток CH2CH2C=O- связана с молекулой фитола. ХЛ b, у II пирольного кольца вместо CH3 формильная группа CHO. ХЛ d у I вместо митильного –CH=CH2 -> CHO. ХЛ c у IV у 4 и 8 атома связь не гидрирована => контакт с пропионовой к-той. БХЛ a в I вместо –CH=CH2 ацитатный остаток.

Структура хлорофилла.

Специфика работы ХЛ связана с парфириновой структурой содержащей замкнутую циклическую систему сопреженных = связей, которые формируются сигма и пи е`. Сигма образуют коркас связи, а пи менее связаны с ядром и поэтому образуют большую область пространства электронной плотности. Синий свет поглащают пи е`, при этом молекула ХЛ переходит в возбужденное состояние и обладает избыточным запасом энергии. В возбужденной молекуле выбитый на более высокую орбиталь нейтрон не будет принадлежать конкретной связи. В сопряженной системе возникает пи е` облако, которое будет ассцилировать по цикл. системе сопряженных = связей (обеспечивает время жизни в возбужденном состоянии 10-8 с., а если будет выполнять сигма е` 10-14, то нельзя будет выполнить ни какой полезной работы). От гетероатомов N к Mg направлены неспаренные е` (n-e`), способные поглощать длинноволновые излучения с небольшим запасом энергии квантов света. Атом Mg определяет ряд важных физико-химических свойств ХЛ. Он может быть удалён или заменён Co, Zn, Cu, при этом пигмент терял свои свойства. MG за счёт дополнительных валентностей способен выравнивать е` плотность не эквивалентных 4 пирольным кольцам. За счёт Mg парфириновая структура приобретает вид плоской параллельной пластинки, которые в хлорофилле накладываются друг на друга, выносятся на поверхность мембран тилокоидов, а контакт осуществляется с помощью хвостика. За счёт этого возникает квази кристаллическая организация, где пр трансформации энергии проявляются полупроводниковые эффекты. Mg не меняет своей валентности, но молекула хлорофилла это фотосенсибилизатор. Участвующий в окисл.-вост. реакции. Циклопентановое кольцо с очень полярной кетогруппировкой. При возникновении энергии с е`ого возбуждения за счёт положительных вакансий возникает мощный положительный заряд. С -С=О связана особая фракция структурированной воды (протонированная). Происходит мобилизация е`-> фотоокисление воды .В результате окисления возникаетокисленный гидроксильный R ‘ОН (10-6с, +1,66 В) и более мощный окислительный потенциал, чем у молекулярного О2 (+ 0,81 В). Именно поэтому в контакте с ХЛ находится протонированная вода. По этой воде возникает волна окисления, т.е. агрессивный ‘ОН уводится в сторону и достигает Mn содержащих белков. Удар окисления берёт ион Mn (с переменной валентностью от 2 до 7) и за счёт кооперации 4Mn-OH->2H2O+O2 происходит нейтрализация ОН и возникновение O2. е` отнятый от ОН заполняет положительную вакансию и сразу же восстанавливается прежняя система сопряженных = связей.

Спирт фитол - близок к каратину, обладает сильновыраженными гиброфобными свойствами, участие в поглащении света не принемает. Основная роль - взаимодействие с мембранами тилакоидов и ориентация парфириновых колец в направлении к источнику света.

Кетоэфирная группировка. Обеспечивает связь между соседними молекулами и создаёт физ. основу для квазикристальной организации.

Поглощение пигментами квантов света. ХЛ в той же концентрации, как в листе, имеет две основные линии поглощения в красных и сине-фиолетовых лучах. При этом ХЛ а в растворе имеет максимум поглощения 429 и 660 нм, тогда как ХЛ b — 453 и 642 нм.

Функция ХЛ – сесибилизация.