Những sắc tố quang hợp

Những sắc tố quang hợp:
Cấu trúc và quang phổ học
Thực hiện : Tổ 4
Lý Minh Tuấn
Thạch Cảnh Trung
Nguyễn Thị Trần Quyên
Nguyễn Huỳnh Minh Ngọc
Trương Phước Kháng
Nguyễn Huỳnh Minh Ngọc
Pham Nguyễn Huệ Linh
Huỳnh Diệp Đoan Hạnh
GV hướng dẫn : Hoàng Minh Tâm
Cấu trúc và phân bố
của chlorophyll
và bacteriochlorophyll
_Chlorophyll có cấu trúc gồm 4 vòng pyrol khép kín, các cầu =CH- chưa no nối 4 vòng pyrol lại với nhau.
_Trên toàn bộ vòng pocphyrin có 8 nguyên tử C, ở đó có các nhóm thay thế có thể chuyên hóa lẫn nhau.
_Vòng pyrol thứ IV ở trạng thái khử và có một gốc acid .

Cấu trúc không gian của Chlorophyll
_Cầu γ C nối vòng pyrol III và pyrol IV tạo nên một vòng khử V, vòng này không chứa N và qua đó một gốc acid gắn vào và gốc này có thể bị ester hóa tạo thành gốc COOCH3.
_Nhân trung tâm là một nguyên tử Mg là phần quan trọng nhất vì nó quyết định màu xanh lục của diệp lục.
_Đuôi được tạo thành bởi sự ngưng tụ của bốn đơn vị isoprene và sau đó được este hóa đến vòng D.
_Nó thường được gọi là đuôi phytol, phía sau là đuôi polyisoprenoid.
Chlorophyll a
_Chlorophyll a được tìm thấy trong tất cả các sinh vật nhân chuẩn quang hợp.
_Trong số các sinh vật nhân sơ, nó được tìm thấy với số lượng lớn chỉ có ở vi khuẩn lam, vi khuẩn lưu huỳnh màu xanh lá cây và heliobacteria.
Chlorophyll b
_Chlorophyll b chủ yếu có trong các sinh vật nhân chuẩn quang hợp, ngoại trừ các tảo đỏ và tảo nâu.
_Trong sinh vật nhân sơ quang hợp nó chỉ được tìm thấy trong prochlorophytes.
C1 R1=CH3; R2=C2H5
C2 R1=CH3; R2=C2H3
C3 R1=COOCH3; R2=C2H3
Chlorophyll c
_Chlorophyll c được tìm thấy riêng biệt trong các nhóm khác nhau của tảo biển, như tảo cát và dinoflagellates.
Chlorophyll d
_ Cyanobacterium được phát hiện như là một sự cộng sinh trong một số động vật không xương sống ở biển.
_Sinh vật này có chứa chlorophyll d như là các sắc tố chính, và nó cũng chứa chlorophyll a và sắc tố bilin.
_ Hấp thu năng lượng ánh sáng mặt trời và chuyển thành dạng kích thích.
_ Di trú năng lượng vào trung tâm phản ứng.
_ Tham gia biến đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng hóa học tại các trung tâm phản ứng.
Vai trò chlorophyll
Bacteriochlorophyll a
_Đây là chất diệp lục chính trong phần lớn các vi khuẩn anoxygenic quang hợp.
_Một vài loài vi khuẩn tím quang hợp đã được tìm thấy rằng việc sử dụng Zn như là kim loại trung tâm thay vì Mg.
Bacteriochlorophyll b
_Bacteriochlorophyll b chỉ được tìm thấy trong một vài loài vi khuẩn tím.
Bacteriochlorophyll c,d,e
_Bacteriochlorophyll c, d và e chỉ được tìm thấy ở vi khuẩn quang hợp xanh lá cây, sinh vật có chứa các phức hợp ăng-ten được biết đến như một chlorosome.
_Tuy nhiên, bacteriochlorophyll f vẫn chưa được tìm thấy trong bất kỳ sinh vật quang hợp nào.
Bacteriochlorophyll g
_Bacteriochlorophyll g chỉ được tìm thấy trong heliobacreria anoxygenic
Pheophytin a
Pheophytin a
Bacteriopheophytin a
Bacteriopheophytin a
_Pheophytins được hình thành trong thời gian phân rã của chlorophylls.
_Pheophytin được giảm bớt đi dễ dàng hơn hơn chlorophyll tương ứng, vì vậy nó có chức năng như một nguyên tử có khả năng nhận thêm một điện tử
CHLOROPHYLL BIOSYNTHESIS
SINH TỔNG HỢP CHLOROPHYLL
Con đường sinh tổng hợp chất diệp lục bắt đầu với sự hình thành của δ-aminolevulinic acid ALA.
Tại thời điểm này con đường chia nhánh, một nhánh dẫn đến heme còn nhánh khác dẫn đến chlorophyll, tùy thuộc vào việc Fe hoặc Mg được liên kết.
Đặc tính quang phổ của chlorophyll
Những chlorophyll đều chứa đựng hai dải hấp thụ chính, một trong màu xanh hay gần vùng UV và một trong màu đỏ hay gần vùng IR. Vùng xanh lục hấp thụ không đáng kể tạo đặc trưng cho những chlorophyll là màu xanh lục
Đặc tính quang phổ của chlorophyll
Hiện tượng huỳnh quang: là hiện tượng phát ra ánh sáng khác có độ dài sóng ngắn hơn và phát ra độ dài bước sóng của ánh sáng mà chlorophyll đã hấp thụ. Đây là trạng thái kích thích sơ cấp của diệp lục trạng thái singlet.
Hiện tượng lân quang: cũng tương tự như huỳnh quang nhưng khi tắc nguồn sáng màu huyết dụ còn lưu lại một thời gian ngắn nữa. Đây là trạng thái kích thích thứ cấp, trạng thái triplet của diệp lục.
Tất cả các chlorophyll đạt cực điểm của quang phổ huỳnh quang tại những bước sóng dài hơn là cực đại của sự hấp thụ. Sự phát xạ huỳnh quang là phân cực dọc theo trục y phân tử, vì nó được phát ra từ sự chuyển đổi Qy . Quang phổ huỳnh và quang phổ hấp thụ có tính chất dối xứng.
Đặc tính quang phổ của chlorophyll
Quang phổ có thể được mô tả bằng cách sử dụng một lý thuyết mô hình "bốn quỹ đạo", có nguồn gốc từ đề xuất của Martin Goiterman (1961). Bốn quỹ đạo phân tử π liên quan chủ yếu trong quá trình chuyển đổi này là hai Highest Occupied Moculer Orbitals (HOMHs) và hai Lowest Unoccupied Moculer Orbitals ( LUMOs ). Hai năng lượng thấp nhất của quá trình chuyển đổi năng lượng này được gọi là dải Q, và Hai năng lượng cao nhất được biết như là dải B. Chúng cũng thường được gọi là Soret bands.
Đặc tính quang phổ của chlorophyll
Đặc tính quang phổ của chlorophyll
Carotenoid
Carotenoid là một dạng sắc tố hữu cơ có tự nhiên trong thực vật và các loài sinh vật quang hợp khác như là tảo, một vài loài nấm và một vài loài vi khuẩn. Hiện nay người ta đã tìm được 600 loại carotenoid, sắp xếp theo hai nhóm, xanthophylls và carotene.
Đây là nhóm sắc tố có màu vàng, cam, tím đỏ. Khả năng hấp thụ ánh sáng của carotenoid do các nối đôi liên kết đôi đơn quyết định carotenoid sơ cấp tham gia vào quang hợp, carotenoid thứ cấp: trong quả, hoa, cơ quan không tham gia quang hợp.
Caroten: (C40H56):
Caroten được cấu tạo từ các gốc isopren, không tan trong nước, tan trong dung môi hữu cơ, hấp thụ ánh sáng có bước sóng từ 446-476 nm. Caroten được xem là tiền Vitamin A.
Caroten để ngoài không khí hấp thụ oxi (40% so với trọng lượng) dễ thành dạng oxi hóa. Caroten nguyên chất là các tinh thể đen có màu đỏ sáng của đồng và có ánh kim loại, dung dịch caroten có màu đỏ cam.
Carotenoid
Xanthophyll: (C40H56On):
Là những carotenoid chứa oxi, chúng là dẫn xuất của caroten, thường có mặt ở cây bậc cao và các loại tảo. xanthophyll được xem như bạn đồng hành khăng khít với caroten, thường cứ 1 phân tử caroten thì có 2 phân tử xanthophyll.
Xanthophyll hấp thụ ánh sáng có bước sóng trong khoảng 451-481 nm.
Vai trò của carotenoid:
_ Nhận và truyền ánh sáng cho chlorophyll.
_ Bảo vệ chlorophyll khỏi bị phân hủy ở cường độ ánh sáng cao.
_ Xanthophyll tham gia vào các phàn ứng phân li nước.
Phycobilin:
Nhóm sắc tố được tìm thấy ở tảo biển đỏ và tảo lam. Các đại diện điển hình nhất của phycobilin là phycoerytrin và phycoxyanin. Phycoerytrin chiếm ưu thế trong sắc tố phụ quang hợp ở tảo đỏ và quy định màu của nhóm tảo này. Phycoxyanin lại chiếm ưu thế ở tảo lam.
Phycobilin là nhóm mang sắc biliprotein, 1 loại protein hình cầu, khác với diệp lục là chúng có những liên kết cộng hóa trị bền chắc..
Các phycobilin tan trong nước, trong các tế bào của tảo chúng định cư trong các thể phycobilin đó là các cấu tạo kiểu hạt phân bố trên mặt ngoài lamen quang hợp.
Bilins
Vai trò của phycobilin:
Phycobilin đóng vai trò của các sắc tố phụ quang hợp. ở các loài tảo phycobilin thay thế chức năng của chlorophyll b, thực hiện vai trò của sắc tố phụ quang hợp trong phức hệ sắc tố thu ánh sáng. Khoảng 90% năng lượng ánh sáng phycobilin hấp thụ được truyền cho chlorophyll a.
Bilins hoặc bilanes sắc tố sinh học được hình thành trong nhiều sinh vật như là một sản phẩm trao đổi chất của porphyrins nhất định. Bilin (còn gọi là bilichrome) được tìm thấy trong các loại tảo đỏ, xanh lá cây và vi khuẩn lam. Bilins có thể nhiều màu từ đỏ, cam, vàng hoặc nâu hoặc màu xanh xanh.
Hóa học, bilins là sự sắp xếp của bốn vòng pyrrole (tetrapyrroles).
Ví dụ về các bilins được tìm thấy là phycocyanin trong sắc tố quang hợp trong tảo và thực vật.
The end