Просмотр кода страницы Хлорофилл

{{Вещество
| картинка = Chlorophyll c.png
| картинка3D = Chlorophyll-a-3D-vdW.png
| SMILES = ([C@@H]9CCC(OC/C=C(/CCC[C@@H](CCC[C@@H](CCCC(C)C)C)C)\C)=O)C)[Mg-2]735)[C@H](C(C8=C6C)=O)C(=O)OC)C(=C4*)*)=C(C2*)*
}}

'''Хлорофи́лл''' (от {{lang-el|χλωρός}}, «зелёный» и {{lang-el2|φύλλον}}, «лист») — зелёный [[Биологические пигменты|пигмент]], окрашивающий [[хлоропласты]] [[Растения|растений]] в [[зелёный цвет]]. При его участии происходит [[фотосинтез]]. По [[Химическое строение|химическому строению]] хлорофиллы — [[Магний|магниевые]] [[Комплексные соединения|комплексы]] различных [[пиррол|тетрапирролов]]. Хлорофиллы имеют [[порфирин]]овое строение и близки [[Гем (биохимия)|гему]]. Хлорофилл зарегистрирован в качестве [[Пищевые добавки|пищевой добавки]] [[Список пищевых добавок E100 — E199|Е140]].

== История открытия ==
В 1817 году [[Каванту, Жозеф Бьенеме|Жозеф Бьенеме Каванту]] и [[Пеллетье, Пьер Жозеф|Пьер Жозеф Пеллетье]] выделили из листьев растений зелёный пигмент, который они назвали хлорофиллом<ref>Pelletier and Caventou (1817) «Notice sur la matière verte des feuilles» («Замечания о зелёном материале листьев»), ''Journal de Pharmacie'', '''3''' : 486—491. </ref>. В 1900-х годах [[Цвет, Михаил Семёнович|Михаил Цвет]]<ref>M. Tswett (1906) ''Physikalisch-chemische Studien über das Chlorophyll. Die Adsorptionen.'' (Физико-химические исследования хлорофилла. Адсорбция.) ''Ber. Dtsch. Botan. Ges.'' '''24''', 316—323 .</ref> и [[Вильштеттер, Рихард Мартин|Рихард Вильштеттер]] независимо друг от друга обнаружили, что хлорофилл состоит из нескольких компонентов. Вильтштеттер очистил и кристаллизовал два компонента хлорофилла, названные им хлорофиллами ''а'' и ''b'' и установил брутто-формулу хлорофилла ''а''. В [[1915 год]]у за исследования хлорофилла ему была вручена [[Нобелевская премия]]. В 1940 [[Фишер, Ханс|Ханс Фишер]], получивший в [[1930 год|1930]] Нобелевскую премию за открытие структуры [[Гем (биохимия)|гема]], установил химическую структуру хлорофилла ''a''. Его синтез был впервые осуществлён в 1960 Робертом Вудвордом<ref>{{Статья|автор = R. B. Woodward, W. A. Ayer, J. M. Beaton, F. Bickelhaupt, R. Bonnett|год = 1960|doi = 10.1021/ja01499a093|выпуск = 14|язык = en|страницы = 3800–3802|издание = Journal of the American Chemical Society|заглавие = THE TOTAL SYNTHESIS OF CHLOROPHYLL|ссылка = http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja01499a093|том = 82}}</ref>, а в 1967 была окончательно установлена его стереохимическая структура<ref>{{Статья|автор = Ian Fleming|год = 1967-10-14|doi = 10.1038/216151a0|выпуск = 5111|язык = en|страницы = 151–152|издание = Nature|заглавие = Absolute Configuration and the Structure of Chlorophyll|ссылка = http://www.nature.com/nature/journal/v216/n5111/abs/216151a0.html|том = 216}}</ref>.

== В природе ==
[[Файл:Leavessnipedale.jpg|thumb|Листва деревьев]]
[[Файл:Leafs1.JPG|thumb|Цвет листвы фотосинтезирующих растений обусловлен высокой концентрацией хлорофилла]]
Хлорофилл присутствует во всех [[фотосинтез]]ирующих организмах — [[Высшие растения|высших растениях]], [[Водоросли|водорослях]], [[Цианобактерии|синезелёных водорослях]] ([[Цианобактерии|цианобактериях]]), [[Автотрофы|фотоавтотрофных]] [[Протисты|простейших]] (протистах) и [[Бактерии|бактериях]].

Некоторые растения, в том числе ряд высших растений, утратили хлорофилл (как, например, [[петров крест]]).

== Синтез ==
Синтезирован [[Вудворд, Роберт Бёрнс|Робертом Вудвордом]] в 1960 году.

Синтез включает в себя 15 реакций, которые можно разделить на 3 этапа. Исходными веществами для синтеза хлорофилла являются [[глицин]] и [[Ацетаты|ацетат]]. На первом этапе образуется [[аминолевулиновая кислота]]. На втором этапе происходит синтез одной молекулы [[Протопорфирины|протопорфирина]] из четырёх пиррольных колец. Третий этап представляет собой образование и превращение [[Порфирины|магнийпорфиринов]].

== Свойства и функция при [[фотосинтез]]е ==
В процессе фотосинтеза молекула хлорофилла претерпевает изменения, поглощая световую энергию, которая затем используется в фотохимической реакции взаимодействия углекислого газа и воды с образованием органических веществ (как правило, углеводов):

<chem>xCO2 + xH2O ->[\ce{h\nu}] (CH2O)_x + xO2</chem>

После передачи поглощённой энергии молекула хлорофилла возвращается в исходное состояние.

Хотя максимум непрерывного спектра солнечного излучения расположен в «зелёной» области 550 нм (где находится и максимум чувствительности глаза), поглощается хлорофиллом преимущественно [[Синий цвет|синий]], частично — [[Красный цвет|красный]] свет из солнечного [[спектр]]а (чем и обуславливается зелёный цвет отражённого света).

Растения могут использовать и свет с теми длинами волн, которые слабо поглощаются хлорофиллом. Энергию фотонов при этом улавливают другие фотосинтетические пигменты, которые затем передают энергию хлорофиллу. Этим объясняется разнообразие окраски растений (и других фотосинтезирующих организмов) и её зависимость от спектрального состава падающего света.

== Химическая структура ==
Хлорофиллы можно рассматривать как производные протопорфирина — [[Порфирины|порфирина]] с двумя [[Карбоксильная группа|карбоксильными заместителями]] (свободными или [[Этерификация|этерифицированными]]). Так, хлорофилл ''a'' имеет [[Карбоксиметиловая группа|карбоксиметиловую группу]] при С<sub>10</sub>, [[Фитол|фитоловый эфир]] [[Пропионовая кислота|пропионовой кислоты]] — при С<sub>7</sub>. Удаление [[Магний|магния]], легко достигаемое [[Мягкая кислотная обработка|мягкой кислотной обработкой]], даёт продукт, известный как [[феофитин]]. [[Гидролиз]] [[фитол]]овой [[Эфирная связь|эфирной связи]] хлорофилла приводит к образованию [[хлорофиллид]]а (хлорофиллид, лишённый атома [[Металлы|металла]], известен как [[феофорбид a]]).

Все эти соединения интенсивно окрашены и сильно [[Флуоресценция|флуоресцируют]], исключая те случаи, когда они растворены в [[Растворитель#Органический растворитель|органических растворителях]] в строго безводных условиях. Они имеют характерные [[Спектр поглощения|спектры поглощения]], пригодные для качественного и количественного определения состава пигментов. Для этой же цели часто используются также данные о [[Растворимость|растворимости]] этих соединений в [[Соляная кислота|соляной кислоте]], в частности для определения наличия или отсутствия этерифицированных спиртов. [[Хлороводородное число]] определяется как [[концентрация растворов|концентрация]] HCl (%, масс./об.), при которой из равного объёма эфирного раствора пигмента [[Экстракция|экстрагируется]] <sup>2</sup>/<sub>3</sub> общего количества пигмента. «Фазовый тест» — окрашивание зоны раздела фаз — проводят, подслаивая под эфирный раствор хлорофилла равный объём 30%-го раствора [[Гидроксид калия|гидроксида калия]] в [[Метанол|метаноле]]. В интерфазе должно образовываться окрашенное кольцо. С помощью [[Тонкослойная хроматография|тонкослойной хроматографии]] можно быстро определять хлорофиллы в сырых экстрактах.

Хлорофиллы неустойчивы на свету; они могут [[Окислительно-восстановительные реакции#Окисление|окисляться]] до алломерных хлорофиллов на воздухе в [[метанол]]ьном или [[этанол]]ьном растворе.

Хлорофиллы образуют комплексы с белками ''[[in vivo]]'' и могут быть выделены в таком виде. В составе комплексов их спектры поглощения значительно отличаются от спектров свободных хлорофиллов в органических растворителях.

Хлорофиллы можно получить в виде [[Кристаллы|кристаллов]]. Добавление H<sub>2</sub>O или Ca<sup>2+</sup> к органическому растворителю способствует [[Кристаллизация|кристаллизации]].

{| class="wikitable"
|
! [[Хлорофилл a|Хлорофилл ''a'']]
! [[Хлорофилл b|Хлорофилл ''b'']]
! [[Хлорофилл c1|Хлорофилл ''c1'']]
! [[Хлорофилл c2|Хлорофилл ''c2'']]
! [[Хлорофилл d|Хлорофилл ''d'']]
! [[Хлорофилл f|Хлорофилл ''f'']]
|-
| Формула
| C<sub>55</sub>H<sub>72</sub>O<sub>5</sub>N<sub>4</sub>Mg
| C<sub>55</sub>H<sub>70</sub>O<sub>6</sub>N<sub>4</sub>Mg
| C<sub>35</sub>H<sub>30</sub>O<sub>5</sub>N<sub>4</sub>Mg
| C<sub>35</sub>H<sub>28</sub>O<sub>5</sub>N<sub>4</sub>Mg
| C<sub>54</sub>H<sub>70</sub>O<sub>6</sub>N<sub>4</sub>Mg
| C<sub>55</sub>H<sub>70</sub>O<sub>6</sub>N<sub>4</sub>Mg
|-
| группа C2
| [[метил|-CH<sub>3</sub>]]
| -CH<sub>3</sub>
| -CH<sub>3</sub>
| -CH<sub>3</sub>
| -CH<sub>3</sub>
| -CHO
|-
| группа C3
| -CH=CH<sub>2</sub>
| -CH=CH<sub>2</sub>
| -CH=CH<sub>2</sub>
| -CH=CH<sub>2</sub>
| -CHO
| -CH=CH<sub>2</sub>
|-
| группа C7
| -CH<sub>3</sub>
| -CHO
| -CH<sub>3</sub>
| -CH<sub>3</sub>
| -CH<sub>3</sub>
| -CH<sub>3</sub>
|-
| группа C8
| -CH<sub>2</sub>CH<sub>3</sub>
| -CH<sub>2</sub>CH<sub>3</sub>
| -CH<sub>2</sub>CH<sub>3</sub>
| -CH=CH<sub>2</sub>
| -CH<sub>2</sub>CH<sub>3</sub>
| -CH<sub>2</sub>CH<sub>3</sub>
|-
| группа C17
| -CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>COO-Phytyl
| -CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>COO-Phytyl
| -CH=CHCOOH
| -CH=CHCOOH
| -CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>COO-Phytyl
| -CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>COO-Phytyl
|-
| связь C17-C18
| Одинарная
| Одинарная
| Двойная
| Двойная
| Одинарная
| Одинарная
|-
| Распространение
| Везде
| Большинство наземных растений
| Некоторые водоросли
| Некоторые водоросли
| Цианобактерии
| Цианобактерии
|}

<gallery>
Файл:Chlorophyll structure.png|Общая структура хлорофилла ''a'', ''b'' и ''d''
Файл:Chlorophyll c1 c2.svg|Структура хлорофилла ''c1, c2''
Файл:Chlorophyll f.svg|Структура хлорофилла ''f''
Файл:Chlorophyll ab spectra-ru.svg|Оптический спектр поглощения хлорофиллов ''a'' (<font color=teal>голубой</font>) и ''b'' (<font color=red>красный</font>)
Файл:Chromatography of chlorophyll results.jpg|Хроматограмма зелёного [[пигмент]]а растений 
</gallery>

== Применение ==
Хлорофилл находит применение в [[Пищевая промышленность|пищевой промышленности]] как [[пищевая добавка]] (регистрационный номер в европейском реестре '''E140'''), однако при хранении в этанольном растворе, особенно в кислой среде, неустойчив, приобретает грязно-коричнево-зеленый оттенок, и не может использоваться как натуральный краситель. Нерастворимость нативного хлорофилла в воде также ограничивает его применение в качестве натурального пищевого красителя. Но хлорофилл вполне успешно используется в качестве натуральной замены синтетических красителей при изготовлении кондитерских изделий{{нет АИ|1|03|2012}}.

Производное хлорофилла — хлофиллин медный комплекс (тринатриевая соль) получил распространение в качестве пищевого красителя (Регистрационный номер в европейском реестре E141). В отличие от нативного хлорофилла, медный комплекс устойчив в кислой среде, сохраняет изумрудно-зелёный цвет при длительном хранении и растворим в воде и водно-спиртовых растворах. Американская (USP) и Европейская (EP) фармакопеи относят хлорофиллид меди к [[пищевой краситель|пищевым красителям]], однако вводят лимит на концентрацию свободной и связанной меди (тяжёлый металл).

<gallery style="margin:auto;">
Image:Leavessnipedale.jpg|Хлорофилл придаёт листьям зелёный цвет и поглощает свет при фотосинтезе
Image:Clorofila 3.jpg|В клетках эукариотов хлорофилл обычно находится в хлоропластах
Image:AYool SEAWIFS annual.png| Карта распределения хлорофилла по поверхности мирового океана в период с 1998 по 2006 по данным спутникового прибора SeaWiFS
</gallery>

== Безопасность ==
[[Объединённый экспертный комитет ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам]] (JECFA) в 1969, 1975 и 1985 годах исследовал [[токсичность]] хлорофилла для его использования в качестве пищевой добавки<ref name=":1">{{Статья|ссылка=https://www.fao.org/fileadmin/user_upload/jecfa_additives/docs/Monograph1/Additive-128.pdf|автор=World Health Organization|заглавие=CHLOROPHYLLS|издание=Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives|archivedate=2022-12-28|archiveurl=https://web.archive.org/web/20221228012546/https://www.fao.org/fileadmin/user_upload/jecfa_additives/docs/Monograph1/Additive-128.pdf}}</ref>. По итогам проведённых исследований, не удалось установить [[допустимое суточное потребление]] (ДСП), поскольку вещество не проявляло негативные эффекты даже в высоких дозировках<ref name=":1" />. В 2015 году [[Европейское агентство по безопасности продуктов питания]] (EFSA) провело переоценку хлорофилла и пришло к выводу, что нет никаких оснований полагать, что хлорофилл представляет какую-либо опасность<ref>{{Cite web|lang=en|url=https://www.efsa.europa.eu/en/efsajournal/pub/4089|title=Scientific Opinion on the re-evaluation of chlorophylls (E 140(i)) as food additives|website=European Food Safety Authority|date=2015-05-07|access-date=2022-10-13|archive-date=2022-10-13|archive-url=https://web.archive.org/web/20221013040306/https://www.efsa.europa.eu/en/efsajournal/pub/4089|url-status=live}}</ref>.

== Примечания ==
{{примечания}}

== Ссылки ==
* {{статья| автор = Монтеверде Н. А., Любименко В. Н.| заглавие = Исследования над образованием хлорофилла у растений| оригинал = | ссылка = https://archive.org/download/izviestiaimper06071218impe/izviestiaimper06071218impe.pdf| автор издания = | издание = Известия Императорской Академии наук. VII серия| тип = | место = СПБ.| издательство =| год = 1913| выпуск = | том = VII| номер = 17| страницы = 1007–1028| isbn =}}
* Speer, Brian R. (1997). [http://www.ucmp.berkeley.edu/glossary/gloss3/pigments.html «Photosynthetic Pigments»] на сайте ''[http://www.ucmp.berkeley.edu/glossary/ UCMP Glossary (online)]''. University of California, Berkeley Museum of Paleontology. Verified availability August 4, 2005.{{ref-en}}
* [http://bioold.science.ku.dk/mkuhl/pages/PDF/Larkum&Kuhl_2005.pdf Chlorophyll d: the puzzle resolved]{{ref-en}}
* ''Билич Г. Л., Крыжановский В. А.'' Биология. Полный курс: В 4 т. — издание 5-е, дополненное и переработанное. — М.: Издательство Оникс, 2009. — Т. 1. — 864 с. — ISBN 978-5-488-02311-6

{{Тетрапирролы}}
{{Пищевые добавки}}

[[Категория:Хлорофиллы| ]]
[[Категория:Пигменты]]
[[Категория:Пищевые красители]]
[[Категория:Соединения магния]]