Những sắc tố quang hợp

_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

Những sắc tố quang hợp: Cấu trúc và quang phổ học

Nguyễn Huỳnh Minh Ngọc

Pham Nguyễn Huệ Linh

Huỳnh Diệp Đoan Hạnh

GV hướng dẫn : Hoàng Minh Tâm

_Trên toàn bộ vòng pocphyrin có 8 nguyên tử

C, ở đó có các nhóm thay thế có thể chuyên

hóa lẫn nhau

_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

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=C2H5C2 R1=CH3; R2=C2H3C3 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

C35H30O5N4Mg

C35H28O5N4Mg

C54H70O6

N4Mg Nhóm C3 -CH=CH2 -CH=CH2 -CH=CH2 -CH=CH2 -CHO Nhóm C7 -CH3 -CHO -CH3 -CH3 -CH3

-CH2CH2CO O-Phytyl

CH=CHCO OH

CH=CHCO OH

-CH2CH2COO- Phytyl Liên kết

Tần suất Phổ biến Đa số thực vật Các loại tảo khác nhau Các loại tảo khác nhau

Vi khuẩn lam

(cyanob acteria)

_ 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

Bacteriochlorophyll g

_Bacteriochlorophyll g

chỉ được tìm thấy trong

heliobacreria anoxygenic

Pheophytin a

Pheophytin 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

• 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

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 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

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:

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