Քլորոֆիլ

Վիքիպեդիայից՝ ազատ հանրագիտարանից

Քլորոֆիլ, (հուն.՝ χλωρός, «կանաչ» և φύλλον, «տերև») քլորոպլաստի պարունակության մեջ մտնող գունանյութ։ Քլորոֆիլին է բաժին ընկնում ֆոտոսինթեզի գործընթացի ողջ ծանրությունը։

Քլորոֆիլը գրանցված է որպես սննդային հավելում՝ Е140։

Հայտաբերման պատմությունը[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

1817 թվականին Ժոզեֆ Բյենեմե Կավանտուն և Պյեր Ժոզեֆ Պելլետյեն բույսերի տերևներից առանձնացրին կանաչ գունանյութ, որը նրանք անվանեցին քլորոֆիլ[1](ռուս.). 1900-ական թվականներին Միխայիլ Ցվետը[2] և Ռիհարդ Վիլշտետտերը իրարից անկախ հայտնաբերեցին, որ քլորոֆիլը կազմված է մի քանի բաղադրամասերից։ Վիլշտետտերը մաքրեց և բյուրեղացրեց քլորոֆիլի երկու բաղադրիչները, որոնց նրանք անվանել էին a և b, և տվեց a-քլորոֆիլի բրուտտո-բանաձևը։ 1915 թվականին քլորոֆիլի հետազոտության համար նրան հանձնվեց Նոբելյան մրցանակ: 1940 թվականին Հանս Ֆիշերը, որը 1930 թվականին Նոբելյան մրցանակ էր ստացել հեմի կառուցվածքի բացահայտման համար, հաստատեց a-քլորոֆիլի քիմիական կառուցվածքը։

Առաջին անգամ սինթեզվել է 1960 թվականին Ռոբերտ Բուդվորդի[3] կողմից, իսկ 1967 թվականին վերջնականապես ճշտվեց և հաստատվեց նրա ստերեոքիմիական կառուցվածքը[4].

a- և b-քլորոֆիլներ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

a-քլորոֆիլի բանաձևը՝ C55H72O5N4Mg

b-քլորոֆիլի բանաձևը՝ C55H70O6N4Mg

a- և b-քլորոֆիլները տարբերվում են ոչ միայն քիմիական կառուցվածքով, այլև լույսի սպեկտրի կլանման հատվածներով։ Քլորոֆիլը կլանում է լույսի սպեկտրի կարմիր և կապույտ հատվածները։ a-քլորոֆիլի համար սպեկտրի կարմիր հատվածում ալիքի երկարությունը համապատասխանում է 650-680նմ, իսկ սպեկտրի կապույտ հատվածում՝ մինչև 480նմ։

b-քլորոֆիլի համար սպեկտրի կարմիր հատվածում ալիքը համեմատաբար կարճ է, իսկ կապույտ հատվածում՝ ավելի երկար։

Ստացվում է այնպես, որ a-քլորոֆիլի կողմից լույսի ճառագայթների կլանման սպեկտրը ընդգրկում է ալիքների երկարության ավելի լայն դիապազոն, իսկ b-քլորոֆիլինը՝ ավելի նեղ։

Քիմիական կազմությունը[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Քլորոֆիլի քիմիական կառուցվածքը

Քիմիական տեսակետից քլորոֆիլը համարվում է պորֆիրինային միացության մագնեզիումային ածանցյալ, որի մոլեկուլում տարբերում են միմյանց հետ պեպտիդային կապերով կապված պիրոլային չորս օղակներ։ Բացի դա, տարբերում են նաև հինգերորդ ցիկլոպենտանային օղակը, որի մոտ 9-րդ ածխածնի տեղում կա կետո-խումբ, իսկ 10-րդ ածխածնի մոտ կարբոքսիլ խումբն է, որը պարզ եթերային կապով կապված է մեթանոլի հետ։ Բացի մեթանոլը, քլորոֆիլի մոլեկուլի կառուցվածքում տարբերում են նաև մյուս սպիրտային բաղադրիչը՝ ֆիտոլը, որը էթերային կապով կապված է յոթերորդ ածխածնին միացած պրոպիոնաթթվի հետ։ a-քլորոֆիլի մոլեկուլում երկրորդ ածխածնին միացած է վինիլ-խումբը, չորրորդ ածխածնին՝ էթիլ-խումբը, իսկ առաջին, երրերդ և հինգերորդ ածխածիններին՝ մեթիլ-խումբը։ Քլորոֆիլի կառուցվածքում մագնեզիումի և ազոտի կապն այնպիսին է, որ լույսի ճառագայթներով գրգռվելու դեպքում հնարավորություն է տալիս, որ էլեկտրոնը գրգռվի և դուրս գա իր ուղեծրից։

b-քլորոֆիլի քիմիական կառուցվածքում երրորդ ածխածնի մեթիլ-ռադիկալի փոխարեն պարունալվում է ալդեհիդային խումբ։

Քիմիական կառուցվածքի տարբերությամբ է պայմանավորված լույսի սպեկտրի տարբեր հատվածների կլանումը a- և b-քլորոֆիլների կողմից։

Քլորոֆիլի լուսարձակումն ու կենսասինթեզը[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Քլորոֆիլի մոլեկուլն ունի լուսարձակման եզակի ընդունակություն։ Այն անդրադարձնում է իր վրա ընկնող ճառագայթները։ Ընկնող ալիքի երկարությունն ավելի մեծ է, քան անդրադարձող ճառագայթների ալիքի երկարությունը։ Քլորոֆիլի մոլեկուլը ընկնող ալիքի տակ ունենում է զմրուխտե կանաչ գունավորում, իսկ անդրադարձվողի տակ՝ կարմիր։

Բուսական մզվածքից ստացված պիգմենտների խառնուրդը բաժանում են Կրաուսի մեթոդով: Վերջինիս էությունը նրանում է, որ պիգմենտների խառնուրդը լուծում են սպիրտի ու բենզինի մեջ։ Պիգմենտների խառնուրդն ունի տարբեր լուծելիություն. քլորոֆիլը լուծվում է բենզինի մեջ, իսկ լուծույթի ստորին՝ սպիրտային մասում առանձնանում են քսանտոֆիլները:

Կանաչ բույսերի մոտ քլորոֆիլի սինթեզի ունակությունը պայմանավորված է ժառանգական գործոնով, չնայած դրան, այն պայմանավորված է նաև միջավայրի համապատասխան պայմանների առկայությամբ։ Կարևոր նշանակություն է ունենում հողում հանքային տարրերի պարունակությունը, լույսի առկայությունը, ջրով ապահովվածությունը և այլն։ բույսերի մեծ մասի մոտ քլորոֆիլի սինթեզը տեղի է ունենում լույսի առկայությամբ, բայց որոշ ջրիմուռների, սպորավոր բույսերի մոտ քլորոֆիլ սինթեզելու կարողությունը պահպանվում է նաև մութ պայմաններում։ Այդ բույսերի մոտ լույսի տակ ֆոտոսինթեզը կատարվում է արևային էներգիայի հաշվին, իսկ մթության մեջ՝ աերոբ օքսիդացման ժամանակ անջատված էներգիայի հաշվին։ Տիմիրյազևը նկատել է, որ Էթիոլացված ծիլերում դեղին պիգմենտների հետ պարունակվում են այնպիսի գունանյութեր, որոնց կլանման սպեկտրը համընկնում է քլորոֆիլի կողմից լույսի կլանման սպեկտրի հետ։ Մոնտեվերդեն նկատել էր, որ էթիոլացված ծիլերը լուսավոր պայմաններ տեղափոխելիս այդ ենթադրյալ պիգմենտի և քլորոֆիլի կլանման սպեկտրերը համընկնում են իրար հետ։ Այտեղից եզրակացություն է արվում, որ մթության մեջ էթիոլացված ծիլերում սինթեզվում է մի գունանյութ, որը լույսի առկայության դեպքում վեր է ածվում քլորոֆիլի։ Այդ նյութը Տիմիրյազևն անվանել է նախաքլորոֆիլին, իսկ Մոնտևերդեն՝ նախաքլորոֆիլ։

Քլորոֆիլի սինթեզի համար կարևոր նշանակություն ունի ածխաջրերի ճեղքման արդյունքների առկայությունը միջավայրում։ Ենթադրվում է, որ կարևոր նշանակություն ունեն ացետատների, սաթաթթվի և ֆերմենտային տարբեր բաղադրիչների առկայությունը։

Ենթադրվում է, որ a- և b-քլորոֆիլների առաջացման ընթացքը և արագությունը տարբեր են։ Էթիոլացված ծիլերը լույսի պայմաններում համապատասխան միջավայրում պահելիս ավելի մեծ արագությամբ կատարվում է a-քլորոֆիլի առաջացում, իսկ b-քլորոֆիլը համապատասխանաբար դանդաղ է սիթեզվում և ավելի ուշ։

Նախաքլորոֆիլից քլորոֆիլի առաջացումը ենթարկվում է ցածր ջերմաստիճանի, ֆերմենտային բազմաթիվ թույների ազդեցությանը, որոնք ճնշում են նախաքլորոֆիլից քլորոֆիլի առաջացումը։ Քլորոֆիլի առաջացման վրա բացասական ներգործությունէ ունենում նաև ջրածնային միջավայրի առկայությունը, որտեղ ճնշվում է քլորոֆիլի սիթեզը։ Էթիոլացված ծիլերի մոտ քլորոֆիլի հետագա սինթեզի վրա որոշակիորեն ազդում են ծիլերի և սերմերի նախացանքային մշակման աշխատանքները։ Օրինակ, եթե ցանվող սերմերը նախապես մշակել են սախարոզայի լուծույթով, իսկ հետագայում կատարել են սախարոզայով թույլ սնուցում, ապա մթության մեջ այս ծիլերի մոտ ավելի դժվարությամբ է կատարվում քլորոֆիլի քայքայումը։

Եթե ծիլերն աճեցրել են կապույտ լույսի տակ, ապա քլորոֆիլի քայքայման արագությունն ացելի փոքր է, քան կանաչ լույսի տակ աճեցրածինը։ Այդ փաստը բացատրվում է նրանով, որ կապույտ լույսի պայմաններում ավելի ինտենսիվ է կատարվում ոչ միայն ֆոտոսինթեզը, այլ նաև քլորոֆիլի սինթեզը։ Փորձերը ցույց են տվել, որ մթության մեջ պահելու դեպքում երիտասարդ ծիլերի մոտ քլորոֆիլի քայքայման ինտենսիվությունն ավելի մեծ է, քան ծերերի մոտ։

Քլորոֆիլի քայքայման և սինթեզի ընդհատման գործընթացները մեծապես կախված են նաև հողում հանքային նյութերի առկայությունից։ Հանքային նյութերի անբավարարությունը բույսերի մոտ կարող է առաջացնել քլորոզ հիվանդություն, որի ժամանակ բույսի մոտ ճնշվում է քլորոֆիլի սինթեզը։

Գրականություն[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

  • Բ. Ա. Ռուբին,«Բույսերի ֆիզիոլոգիայի դասընթաց», Երևան, 1985

Ծանոթագրություններ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

  1. Pelletier and Caventou (1817) "Notice sur la matière verte des feuilles"(Նշումներ տերևների կանաչ նյութի մասինmtd), Journal de Pharmacie, 3 : 486-491.
  2. M. Tswett (1906) Physikalisch-chemische Studien über das Chlorophyll. Die Adsorptionen. (Քլորոֆիլի ֆիզիկաքիմիական հետազոտություններ: Ադսորբում) Ber. Dtsch. Botan. Ges. 24, 316–323 .
  3. R. B. Woodward, W. A. Ayer, J. M. Beaton, F. Bickelhaupt, R. Bonnett THE TOTAL SYNTHESIS OF CHLOROPHYLL (EN) // Journal of the American Chemical Society. — 1960. — В. 14. — Т. 82. — С. 3800–3802. — doi:10.1021/ja01499a093
  4. Ian Fleming Absolute Configuration and the Structure of Chlorophyll (en) // Nature. — 1967-10-14. — В. 5111. — Т. 216. — С. 151–152. — doi:10.1038/216151a0