CHẤT DIỆP LỤC: ĐẶC ĐIỂM, CẤU TẠO, VỊ TRÍ, CÁC LOẠI - SINH HỌC - 2026

Chất diệp lục là một sắc tố sinh học, cho thấy nó là một phân tử có khả năng hấp thụ ánh sáng. Phân tử này hấp thụ bước sóng tương ứng với màu tím, xanh lam và đỏ, và phản xạ ánh sáng của màu lục. Do đó, sự hiện diện của chất diệp lục là nguyên nhân tạo nên màu xanh của cây.

Cấu trúc của nó bao gồm một vòng porphyrin với trung tâm magiê và một đuôi kỵ nước, được gọi là phytol. Cần nêu rõ sự giống nhau về cấu trúc của diệp lục với phân tử hemoglobin.

Phân tử diệp lục là nguyên nhân tạo ra màu xanh cho cây. Nguồn: pixabay.com

Chất diệp lục nằm trong thylakoid, cấu trúc màng được tìm thấy bên trong lục lạp. Lục lạp có nhiều trong lá và các cấu trúc khác của thực vật.

Chức năng chính của diệp lục là thu nhận ánh sáng sẽ được sử dụng để thúc đẩy các phản ứng quang hợp. Có nhiều loại diệp lục khác nhau - phổ biến nhất là a - khác nhau một chút về cấu trúc và đỉnh hấp thụ của chúng, để tăng lượng ánh sáng mặt trời hấp thụ.

Quan điểm lịch sử

Nghiên cứu về phân tử diệp lục bắt đầu từ năm 1818 khi nó lần đầu tiên được mô tả bởi các nhà nghiên cứu Pelletier và Caventou, những người đã đặt ra cái tên “diệp lục tố”. Sau đó, vào năm 1838, các nghiên cứu hóa học của phân tử bắt đầu.

Năm 1851 Verdeil đề xuất sự tương đồng về cấu trúc giữa chất diệp lục và hemoglobin. Vào thời điểm đó, sự giống nhau này đã được phóng đại và người ta cho rằng một nguyên tử sắt cũng nằm ở trung tâm của phân tử diệp lục. Sau đó sự hiện diện của magiê được xác nhận là nguyên tử trung tâm.

Các loại chất diệp lục khác nhau được Borodin phát hiện vào năm 1882 bằng bằng chứng do kính hiển vi cung cấp.

Sắc tố

Chất diệp lục quan sát dưới kính hiển vi. Kristian Peters - Fabelfroh

Ánh sáng là gì

Điểm mấu chốt để các sinh vật quang hợp có khả năng sử dụng năng lượng ánh sáng là sự hấp thụ năng lượng ánh sáng. Các phân tử thực hiện chức năng này được gọi là sắc tố và có trong thực vật và tảo.

Để hiểu rõ hơn những phản ứng này, cần phải biết một số khía cạnh liên quan đến bản chất của ánh sáng.

Ánh sáng được định nghĩa là một dạng bức xạ điện từ, một dạng năng lượng. Bức xạ này được hiểu là sóng và hạt. Một trong những đặc điểm của bức xạ điện từ là bước sóng, được biểu thị bằng khoảng cách giữa hai vân liên tiếp.

Mắt người có thể cảm nhận được bước sóng nằm trong khoảng từ 400 đến 710 nanomet (nm = 10 ^-9 m). Bước sóng ngắn có liên quan đến lượng năng lượng lớn hơn. Ánh sáng mặt trời bao gồm ánh sáng trắng, bao gồm tất cả các bước sóng trong phần nhìn thấy được.

Về bản chất của hạt, các nhà vật lý mô tả photon như những gói năng lượng rời rạc. Mỗi hạt này có một bước sóng và mức năng lượng đặc trưng.

Khi một photon chạm vào một vật thể, ba điều có thể xảy ra: bị hấp thụ, truyền đi hoặc phản xạ.

Tại sao diệp lục có màu xanh lục?

Thực vật được coi là màu xanh lá cây vì chất diệp lục chủ yếu hấp thụ các bước sóng màu xanh lam và đỏ và phản chiếu màu xanh lá cây. Nefronus

Không phải tất cả các sắc tố đều hoạt động theo cùng một cách. Hấp thụ ánh sáng là một hiện tượng có thể xảy ra ở các bước sóng khác nhau, và mỗi sắc tố có một phổ hấp thụ đặc biệt.

Bước sóng được hấp thụ sẽ xác định màu sắc mà chúng ta sẽ hình dung ra sắc tố. Ví dụ, nếu nó hấp thụ ánh sáng ở tất cả các chiều dài của nó, chúng ta sẽ thấy sắc tố hoàn toàn có màu đen. Những cái không hấp thụ tất cả các độ dài, phản ánh phần còn lại.

Trong trường hợp của chất diệp lục, nó hấp thụ các bước sóng tương ứng với các màu tím, xanh lam và đỏ, và phản xạ ánh sáng xanh lục. Đây là sắc tố tạo cho cây có màu xanh đặc trưng.

Chất diệp lục không phải là sắc tố duy nhất trong tự nhiên

Mặc dù chất diệp lục là một trong những sắc tố được biết đến nhiều nhất, nhưng có những nhóm sắc tố sinh học khác như carotenoid, có tông màu đỏ hoặc cam. Do đó, chúng hấp thụ ánh sáng ở bước sóng khác với diệp lục, đóng vai trò như một màn hình truyền năng lượng cho diệp lục.

Ngoài ra, một số carotenoid có chức năng bảo vệ quang: chúng hấp thụ và tiêu tán năng lượng ánh sáng có thể làm hỏng chất diệp lục; hoặc phản ứng với oxy và tạo thành các phân tử oxy hóa có thể làm hỏng cấu trúc tế bào.

Đặc điểm và cấu trúc

Chất diệp lục là các sắc tố sinh học được mắt người nhìn nhận là có màu xanh lục và tham gia vào quá trình quang hợp. Chúng ta tìm thấy chúng trong thực vật và các sinh vật khác với khả năng biến đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng hóa học.

Về mặt hóa học, chất diệp lục là magiê-porphyrin. Chúng khá giống với phân tử hemoglobin, chịu trách nhiệm vận chuyển oxy trong máu của chúng ta. Cả hai phân tử chỉ khác nhau về loại và vị trí của các nhóm thế trên vòng tứ phân.

Kim loại của vòng porphyrin trong hemoglobin là sắt, còn trong chất diệp lục là magie.

Chuỗi bên của chất diệp lục có tính chất kỵ nước hoặc không phân cực tự nhiên, và bao gồm bốn đơn vị isoprenoid, được gọi là phytol. Chất này được este hóa thành nhóm axit propioic ở số vòng bốn.

Nếu chất diệp lục được xử lý nhiệt, dung dịch sẽ có pH axit, dẫn đến việc loại bỏ nguyên tử magie khỏi tâm của vòng. Nếu vẫn tiếp tục đun nóng hoặc dung dịch giảm độ pH hơn nữa, phytol sẽ bị thủy phân.

Vị trí

Chất diệp lục là một trong những sắc tố tự nhiên phân bố rộng rãi nhất và được tìm thấy trong các dòng khác nhau của đời sống quang hợp. Trong cấu tạo của thực vật chúng ta tìm thấy nó chủ yếu ở lá và các cấu trúc xanh khác.

Nếu chúng ta nhìn vào kính hiển vi, chất diệp lục được tìm thấy bên trong tế bào, cụ thể là trong lục lạp. Ngược lại, bên trong lục lạp có những cấu trúc được hình thành bởi màng kép gọi là thylakoid, chứa chất diệp lục bên trong - cùng với một lượng lipid và protein khác.

Thylakoid là cấu trúc giống như một số đĩa hoặc đồng xu xếp chồng lên nhau, và sự sắp xếp rất nhỏ gọn này hoàn toàn cần thiết cho chức năng quang hợp của các phân tử diệp lục.

Ở sinh vật nhân sơ thực hiện quang hợp không có lục lạp. Vì lý do này, các thylakoid có chứa sắc tố quang hợp được quan sát thấy như một phần của màng tế bào, được phân lập bên trong tế bào chất của tế bào, hoặc chúng xây dựng cấu trúc ở màng trong - một mô hình được quan sát thấy ở vi khuẩn lam.

Các loại

Chất diệp lục a

Chất diệp lục a

Có một số loại chất diệp lục khác nhau một chút về cấu trúc phân tử và sự phân bố của chúng trong các dòng quang hợp. Có nghĩa là, một số sinh vật có chứa một số loại chất diệp lục và những sinh vật khác thì không.

Loại diệp lục chính được gọi là diệp lục a, và trong dòng thực vật trong dòng thực vật sắc tố tích điện trực tiếp trong quá trình quang hợp và chuyển hóa năng lượng ánh sáng thành hóa học.

Chất diệp lục b

Chất diệp lục b

Loại diệp lục thứ hai là b và cũng có trong thực vật. Về mặt cấu trúc, nó khác với diệp lục a vì chất sau có nhóm metyl ở cacbon 3 của số vòng II, và loại b chứa nhóm formyl ở vị trí đó.

Nó được coi là một sắc tố phụ và nhờ sự khác biệt về cấu trúc mà chúng có phổ hấp thụ hơi khác so với biến thể a. Do đặc điểm này mà chúng khác nhau về màu sắc: chất diệp lục a có màu xanh lam và b có màu xanh lục vàng.

Ý tưởng của các quang phổ vi phân này là cả hai phân tử bổ sung cho nhau trong việc hấp thụ ánh sáng và quản lý để tăng lượng năng lượng ánh sáng đi vào hệ thống quang hợp (để phổ hấp thụ được mở rộng).

Chất diệp lục c và d

Chất diệp lục d

Có một loại chất diệp lục thứ ba, c, chúng ta tìm thấy trong tảo nâu, tảo cát và tảo hai lá. Trong trường hợp tảo lam, chúng chỉ biểu hiện loại diệp lục. Cuối cùng, chất diệp lục d được tìm thấy trong một số sinh vật nguyên sinh và cả ở vi khuẩn lam.

Chất diệp lục trong vi khuẩn

Có một số vi khuẩn có khả năng quang hợp. Ở những sinh vật này có các chất diệp lục được gọi chung là chất diệp lục khuẩn, và giống như chất diệp lục của sinh vật nhân thực, chúng được phân loại theo các chữ cái: a, b, c, d, e và g.

Trong lịch sử, ý tưởng được sử dụng là phân tử diệp lục xuất hiện đầu tiên trong quá trình tiến hóa. Ngày nay, nhờ phân tích trình tự, người ta đã đề xuất rằng có lẽ phân tử diệp lục của tổ tiên tương tự như vi khuẩn.

Đặc trưng

Phân tử diệp lục là một yếu tố quan trọng trong các sinh vật quang hợp, vì nó chịu trách nhiệm cho việc hấp thụ ánh sáng.

Trong bộ máy cần thiết để thực hiện quang hợp có một thành phần được gọi là hệ thống quang hợp. Có hai cái và mỗi cái được tạo thành từ một "ăng ten" chịu trách nhiệm thu ánh sáng và một trung tâm phản ứng, nơi chúng ta tìm thấy một loại chất diệp lục.

Hệ thống quang khác nhau chủ yếu ở đỉnh hấp thụ của phân tử diệp lục: hệ thống quang I có cực đại ở 700 nm và II ở 680 nm.

Bằng cách này, chất diệp lục có thể hoàn thành vai trò của mình trong việc thu nhận ánh sáng, nhờ một pin enzym phức tạp sẽ được chuyển hóa thành năng lượng hóa học được lưu trữ trong các phân tử như carbohydrate.

Người giới thiệu

1. Beck, CB (2010). Giới thiệu về cấu trúc và sự phát triển của thực vật: giải phẫu thực vật trong thế kỷ XXI. Nhà xuất bản Đại học Cambridge.
2. Berg, JM, Stryer, L., & Tymoczko, JL (2007). Hóa sinh. Tôi đã đảo ngược.
3. Blankenship, RE (2010). Sự phát triển sơ khai của quang hợp. Sinh lý thực vật, 154 (2), 434–438.
4. Campbell, NA (2001). Sinh học: Các khái niệm và mối quan hệ. Giáo dục Pearson.
5. Cooper, GM và Hausman, RE (2004). Tế bào: Cách tiếp cận phân tử. Medicinska naklada.
6. Curtis, H., & Schnek, A. (2006). Thư mời tham gia môn Sinh học. Panamerican Medical Ed.
7. Hohmann-Marriott, MF, & Blankenship, RE (2011). Diễn biến của quá trình quang hợp. Đánh giá hàng năm về sinh học thực vật, 62, 515-548.
8. Humphrey, AM (1980). Chất diệp lục. Hóa thực phẩm, 5 (1), 57–67. doi: 10.1016 / 0308-8146 (80) 90064-3
9. Koolman, J., & Röhm, KH (2005). Hóa sinh: văn bản và tập bản đồ. Panamerican Medical Ed.
10. Lockhart, PJ, Larkum, AW, Steel, M., Waddell, PJ, & Penny, D. (1996). Sự phát triển của chất diệp lục và chất diệp lục khuẩn: vấn đề của các vị trí bất biến trong phân tích trình tự. Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ, 93 (5), 1930–1934. doi: 10.1073 / pnas.93.5.1930
11. Palade, GE và Rosen, WG (1986). Sinh học Tế bào: Nghiên cứu Cơ bản và Ứng dụng. Học viện Quốc gia.
12. Posada, JOS (2005). Cơ sở hình thành đồng cỏ và cây thức ăn gia súc. Đại học Antioquia.
13. Raven, PH, Evert, RF, & Eichhorn, SE (1992). Sinh học thực vật (Tập 2). Tôi đã đảo ngược.
14. Sadava, D., & Purves, WH (2009). Đời sống: Khoa học Sinh học. Panamerican Medical Ed.
15. Sousa, FL, Shavit-Grievink, L., Allen, JF, & Martin, WF (2013). Sự tiến hóa gen sinh tổng hợp diệp lục chỉ ra sự sao chép gen của hệ thống quang chứ không phải sự hợp nhất của hệ thống quang, ở nguồn gốc của quá trình quang hợp oxy. Sinh học và tiến hóa bộ gen, 5 (1), 200–216. doi: 10.1093 / gbe / evs127
16. Taiz, L., & Zeiger, E. (2007). Sinh lý thực vật. Đại học Jaume I.
17. Xiong J. (2006). Quang hợp: nguồn gốc của nó là màu gì ?. Sinh học bộ gen, 7 (12), 245. doi: 10.1186 / gb-2006-7-12-245