- Perspective historique
- Pigments
- Qu'est-ce que la lumière
- Pourquoi la chlorophylle est-elle verte?
- La chlorophylle n'est pas le seul pigment dans la nature
- Caractéristiques et structure
- Emplacement
- Les types
- Chlorophylle a
- Chlorophylle b
- Chlorophylle c et d
- Chlorophylle dans les bactéries
- Caractéristiques
- Références
La chlorophylle est un pigment biologique, indiquant qu'il s'agit d'une molécule capable d'absorber la lumière. Cette molécule absorbe la longueur d'onde correspondant à la couleur violette, bleue et rouge, et réfléchit la lumière de couleur verte. Par conséquent, la présence de chlorophylle est responsable de la couleur verte des plantes.
Sa structure est constituée d'un anneau de porphyrine avec un centre en magnésium et une queue hydrophobe, appelée phytol. Il est nécessaire de mettre en évidence la similitude structurelle de la chlorophylle avec la molécule d'hémoglobine.
La molécule de chlorophylle est responsable de la couleur verte des plantes. Source: pixabay.com
La chlorophylle est située dans les thylakoïdes, des structures membraneuses présentes à l'intérieur des chloroplastes. Les chloroplastes sont abondants dans les feuilles et autres structures des plantes.
La fonction principale de la chlorophylle est de capter la lumière qui sera utilisée pour conduire les réactions photosynthétiques. Il existe différents types de chlorophylle - le plus courant étant a - qui diffèrent légèrement dans leur structure et leur pic d'absorption, afin d'augmenter la quantité de lumière solaire absorbée.
Perspective historique
L'étude de la molécule de chlorophylle remonte à 1818 lorsqu'elle a été décrite pour la première fois par les chercheurs Pelletier et Caventou, qui ont inventé le nom de «chlorophylle». Plus tard, en 1838, les études chimiques de la molécule ont commencé.
En 1851, Verdeil proposa les similitudes structurelles entre la chlorophylle et l'hémoglobine. À l'époque, cette ressemblance était exagérée et on supposait qu'un atome de fer était également situé au centre de la molécule de chlorophylle. Plus tard, la présence de magnésium a été confirmée comme l'atome central.
Les différents types de chlorophylle ont été découverts en 1882 par Borodin en utilisant des preuves fournies par le microscope.
Pigments
Chlorophylle observée au microscope. Kristian Peters - Fabelfroh
Qu'est-ce que la lumière
Un point clé pour que les organismes vivants photosynthétiques aient la capacité d'utiliser l'énergie lumineuse est son absorption. Les molécules qui remplissent cette fonction sont appelées pigments et sont présentes dans les plantes et les algues.
Pour mieux comprendre ces réactions, il est nécessaire de connaître certains aspects liés à la nature de la lumière.
La lumière est définie comme un type de rayonnement électromagnétique, une forme d'énergie. Ce rayonnement est compris comme une onde et comme une particule. L'une des caractéristiques du rayonnement électromagnétique est la longueur d'onde, exprimée comme la distance entre deux arêtes successives.
L'œil humain peut percevoir la longueur d'onde allant de 400 à 710 nanomètres (nm = 10 -9 m). Les courtes longueurs d'onde sont associées à de plus grandes quantités d'énergie. La lumière du soleil comprend la lumière blanche, qui se compose de toutes les longueurs d'onde dans la partie visible.
En ce qui concerne la nature de la particule, les physiciens décrivent les photons comme des paquets d'énergie discrets. Chacune de ces particules a une longueur d'onde et un niveau d'énergie caractéristiques.
Lorsqu'un photon frappe un objet, trois choses peuvent se produire: être absorbé, transmis ou réfléchi.
Pourquoi la chlorophylle est-elle verte?
Les plantes sont perçues comme vertes car la chlorophylle absorbe principalement les longueurs d'onde bleues et rouges et réfléchit le vert. Néfronus
Tous les pigments ne se comportent pas de la même manière. L'absorption de la lumière est un phénomène qui peut se produire à différentes longueurs d'onde, et chaque pigment a un spectre d'absorption particulier.
La longueur d'onde absorbée déterminera la couleur à laquelle nous visualiserons le pigment. Par exemple, s'il absorbe la lumière sur toutes ses longueurs, nous verrons le pigment complètement noir. Celles qui n'absorbent pas toutes les longueurs, reflètent le reste.
Dans le cas de la chlorophylle, elle absorbe les longueurs d'onde correspondant aux couleurs violet, bleu et rouge, et réfléchit la lumière verte. C'est le pigment qui donne aux plantes leur couleur verte caractéristique.
La chlorophylle n'est pas le seul pigment dans la nature
Bien que la chlorophylle soit l'un des pigments les plus connus, il existe d'autres groupes de pigments biologiques tels que les caroténoïdes, qui ont des tons rougeâtres ou orangés. Par conséquent, ils absorbent la lumière à une longueur d'onde différente de celle de la chlorophylle, servant d'écran de transfert d'énergie à la chlorophylle.
De plus, certains caroténoïdes ont des fonctions photoprotectrices: ils absorbent et dissipent l'énergie lumineuse qui pourrait endommager la chlorophylle; ou réagir avec l'oxygène et former des molécules oxydantes qui pourraient endommager les structures cellulaires.
Caractéristiques et structure
Les chlorophylles sont des pigments biologiques perçus comme verts par l'œil humain et qui participent à la photosynthèse. Nous les trouvons dans les plantes et autres organismes capables de transformer l'énergie lumineuse en énergie chimique.
Chimiquement, les chlorophylles sont des porphyrines de magnésium. Celles-ci sont assez similaires à la molécule d'hémoglobine, responsable du transport de l'oxygène dans notre sang. Les deux molécules ne diffèrent que par les types et l'emplacement des groupes substituants sur le cycle tétrapyrrolique.
Le métal de l'anneau de porphyrine dans l'hémoglobine est le fer, tandis que dans la chlorophylle, c'est le magnésium.
La chaîne latérale de la chlorophylle est naturellement hydrophobe ou apolaire et se compose de quatre unités isoprénoïdes, appelées phytol. Celui-ci est estérifié en groupe acide propioïque dans le cycle numéro quatre.
Si la chlorophylle est soumise à un traitement thermique, la solution prend un pH acide, conduisant à l'élimination de l'atome de magnésium du centre du cycle. Si le chauffage persiste ou si la solution diminue encore plus son pH, le phytol finira par s'hydrolyser.
Emplacement
La chlorophylle est l'un des pigments naturels les plus largement distribués et se trouve dans différentes lignées de la vie photosynthétique. Dans la structure des plantes, nous le trouvons principalement dans les feuilles et autres structures vertes.
Si nous passons à une vue microscopique, la chlorophylle se trouve à l'intérieur des cellules, en particulier dans les chloroplastes. À son tour, à l'intérieur des chloroplastes, il y a des structures formées par des doubles membranes appelées thylakoïdes, qui contiennent de la chlorophylle à l'intérieur - ainsi que d'autres quantités de lipides et de protéines.
Les thylakoïdes sont des structures qui ressemblent à plusieurs disques ou pièces de monnaie empilés, et cette disposition très compacte est absolument nécessaire pour la fonction photosynthétique des molécules de chlorophylle.
Dans les organismes procaryotes qui effectuent la photosynthèse, il n'y a pas de chloroplastes. Pour cette raison, les thylacoïdes qui contiennent des pigments photosynthétiques sont observés comme faisant partie de la membrane cellulaire, isolés à l'intérieur du cytoplasme cellulaire, ou ils construisent une structure dans la membrane interne - un schéma observé chez les cyanobactéries.
Les types
Chlorophylle a
Chlorophylle a
Il existe plusieurs types de chlorophylles, qui diffèrent légèrement par leur structure moléculaire et leur distribution dans les lignées photosynthétiques. Autrement dit, certains organismes contiennent certains types de chlorophylle et d'autres non.
Le type principal de chlorophylle est appelé chlorophylle a, et dans la lignée des plantes, le pigment chargé directement dans le processus de photosynthèse et transforme l'énergie lumineuse en produit chimique.
Chlorophylle b
Chlorophylle b
Un deuxième type de chlorophylle est b et est également présent dans les plantes. Structurellement, il diffère de la chlorophylle a parce que cette dernière a un groupe méthyle au carbone 3 du cycle numéro II, et le type b contient un groupe formyle à cette position.
Il est considéré comme un pigment accessoire et grâce à des différences structurelles, il a un spectre d'absorption légèrement différent de celui de la variante a. En raison de cette caractéristique, leur couleur diffère: la chlorophylle a est bleu-vert et b est jaune-vert.
L'idée de ces spectres différentiels est que les deux molécules se complètent dans l'absorption de la lumière et parviennent à augmenter la quantité d'énergie lumineuse qui pénètre dans le système photosynthétique (de sorte que le spectre d'absorption est élargi).
Chlorophylle c et d
Chlorophylle d
Il existe un troisième type de chlorophylle, c, que l'on trouve dans les algues brunes, les diatomées et les dinoflagellés. Dans le cas des algues cyanophytes, elles ne présentent qu'un type de chlorophylle. Enfin, la chlorophylle d se trouve dans certains organismes protistes ainsi que dans les cyanobactéries.
Chlorophylle dans les bactéries
Il existe un certain nombre de bactéries capables de photosynthétiser. Dans ces organismes, il y a des chlorophylles connues ensemble sous le nom de bactériochlorophylles, et comme les chlorophylles des eucaryotes, elles sont classées suivant les lettres: a, b, c, d, e et g.
Historiquement, l'idée a été utilisée que la molécule de chlorophylle est apparue en premier au cours de l'évolution. Aujourd'hui, grâce à l'analyse de séquence, il a été proposé que la molécule de chlorophylle ancestrale était probablement similaire à une bactériochlorophylle.
Caractéristiques
La molécule de chlorophylle est un élément crucial dans les organismes photosynthétiques, car elle est responsable de l'absorption de la lumière.
Dans la machinerie nécessaire pour effectuer la photosynthèse, il existe un composant appelé le photosystème. Il y en a deux et chacun est composé d'une "antenne" chargée de collecter la lumière et d'un centre de réaction, où l'on trouve de type une chlorophylle.
Les photosystèmes diffèrent principalement par le pic d'absorption de la molécule de chlorophylle: le photosystème I a un pic à 700 nm et II à 680 nm.
De cette manière, la chlorophylle parvient à remplir son rôle de captation de la lumière qui, grâce à une batterie enzymatique complexe, sera transformée en énergie chimique stockée dans des molécules comme les glucides.
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