30 Хлорофилл. Свойства. Состояние в раст. Условия оразования.

Хлорофилл не представляет собой индивидуальное вещество, а имеет несколько форм (около десяти). Главными являются две формы — хлорофилл А (C55H7205N4Mg), сине-зеленого цвета, и хлорофилл Б (C55H7o06N4Mg), желто-зеленого цвета. Обе эти формы всегда присутствуют в растении, причем содержание хлорофилла А в листе в 3 раза больше по сравнению с хлорофиллом Б. По химической природе хлорофилл - сложный эфир дикарбоновой орг. кислоты хлорофиллина и двух спиртов — метанола СН3ОН и фитола. Фитол —это высокомолекулярный спирт С20Н39ОН с длинной углеводородной цепью, придающий хлорофиллу гидрофобные свойства, что сказывается на его химических свойствах.

Особый интерес представляет строение центра молекулы хлорофилла, ее парфириновое ядро, так как именно эта часть обусловливает важные свойства, присущие данному пигменту.

В центре молекулы хлорофилла находится атом магния, который соединен с 4 атомами азота, входящими в свою очередь в 5-членные пиррольные кольца, связанные между собой метановыми мостиками СН. К одному из пиррольных колец через пропноновую кислоту присоединен фитол, а к другому через циклопентановое кольцо — метанол. Самой интересной представляется связь двухвалентного магния, с четырьмя атомами азота. Эти особенности строения и наличие переменных связей обусловливают активацию молекулы при поглощении квантов света и переход электронов на высшие энергетические уровни. Вследствие этого происходит возбуждение хлорофилла, обусловливающее возникновение у него способности к о/в реакциям. Химические свойства. Как всякий сложный эфир, хлорофилл имеет высокую реакционную способность. Его составные часто придают молекуле различные свойства: хлорофиллин — гидрофильные, фитол — гидрофобные, что влечет за собой избирательную растворимость: хлорофилл не-растворим в воде, но растворяется в органических растворителях — спиртах, эфирах, бензоле, ацетоне, хлороформе. Хлорофилл реагирует со щелочами, которые разрывают эфирные связи. При этом образуются соли хлорофиллина. Зеленая окраска вытяжки при этом сохраняется. Хлорофилл реагирует также с кислотами, при низкой концентрации вытесняющими магний и замещающими его на водород. При этом зеленая окраска исчезает, образуется бурое вещество феофитин. Зеленая окраска снова может быть возвращена замещением водорода на металл — цинк или медь, но при этом вещество уже не будет иметь свойств, присущих хлорофиллу. Значит, зеленая окраска пигмента обусловлена металлом, а оптические его свойства — магнием. Оптические свойства. Флуоресценция — испускание поглощенных световых лучей с измененной длиной волны. Зеленая в проходящем свете вытяжка хлорофилла в отраженном свете отсвечивает темным вишнево-красным светом. Это явление хорошо наблюдается в растворах, хлорофилла, но не видно в листе. Флуоресценция происходит вследствие рассеивания света, поглощённого хлорофиллом и не использованного на фотосинтез. Спектр поглощения хлорофилла имеет два максимума: в красной части спектра (650 — 680 нм) и в сине-фиолетовой части (430 — 460 нм). Спектр поглощения хлорофилловой вытяжки изменяется в зависимости от концентрации пигмента. При низкой это два узких пика, положение которых указано выше. При очень высокой концентрации хлорофилл поглощает все лучи спектра, кроме зеленых и крайних красных, граничащих с ИК. В листе хлорофилл поглощает также почти все лучи, кроме указанных выше, что и обусловливает его зеленую окраску. Условия образования хлорофилла. Проростки споровых и голосеменных растений появляются уже зелеными — с хлорофиллом. Покрытосеменные растения в семенах его не имеют, он должен каждый раз образовываться заново. Для этого растениям необходимо действие ряда внутренних и внешних факторов. К первым относится прежде всего генетическая природа образования хлорофилла. При отсутствии такой способности вырастают бесцветные растения — альбиносы. Из внешних экологических факторов для синтеза хлорофилла необходим прежде всего свет. Только после освещения в проростке начинается синтез пигмента. Существенным фактором образования хлорофилла является железо, которое катализирует этот процесс. При недостатке этого элемента (что чаще всего происходит при щелочной реакции среды) вырастают растения с бледно-зелеными верхними листьями. Эта болезнь называется хлорозом. Необходим для синтеза пигмента также азот, сост. основу каждой молекулы хлорофилла.