Interested Article - Бактериохлорофиллы

breeze
  • 2021-05-15
  • 1

Бактериохлорофи́ллы — гетерогенная группа фотосинтетических тетрапиррольных пигментов, которые синтезируются различными аноксигенными фототрофными бактериями , осуществляющими фотосинтез без выделения кислорода .

Спектральные свойства бактериохлорофиллов в клетках значительно отличаются от растворов, и определяются нековалентными взаимодействиями их молекул с содержащими их белками, а также друг с другом.

Химическая структура бактериохлорофиллов

Сравнение химических структур порфина, хлорина и бактериохлорина На каждую связь в макроцикле приходится два пи- электрона .

Бактериохлорофиллы a , b и g являются бактериохлоринами , то есть содержат в своём составе бактериохлориновый макроцикл с двумя восстановленными пиррольными кольцами (II и IV).

Бактериохлорофиллы с-f , как и хлорофиллы, имеют хлориновое макроцикловое кольцо с единственным полностью восстановленным пиррольным кольцом IV. В отличие от всех остальных хлорофиллов и бактериохлорофиллов, у них отсутствует остаток -COOCH 3 в положении R 5 , характерный для всех прочих хлорофиллов и бактериохлорофиллов. Каждый из этих бактериохлорофиллов имеет несколько форм, отличающихся радикалами R 3 и R 4 , a также этерифицирующим спиртом R 5 .

Название Структура R 1 R 2 R 3 Связь С7-С8 R 4 R5 R 6 R 7
Бактериохлорофилл a -CO-CH 3 -CH 3 a -CH 2 CH 3 одинарная -CH 3 -CO-O-CH 3 -фитил

-геранилгеранил

-H
Бактериохлорофилл b -CO-CH 3 -CH 3 a =CH-CH 3 одинарная -CH 3 -CO-O-CH 3 -фитил -H
Бактериохлорофилл c -CHOH-CH 3 -CH 3 -C 2 H 5 b
-C 3 H 7
-C 4 H 9 		двойная -CH 3
-C 2 H 5 		-H -фарнезил и др. -CH 3
Бактериохлорофилл d -CHOH-CH 3 -CH 3 -C 2 H 5 b
-C 3 H 7
-C 4 H 9 		двойная -CH 3
-C 2 H 5 		-H
-H
Бактериохлорофилл e -CHOH-CH 3 -CHO -C 2 H 5 b
-C 3 H 7
-C 4 H 9 		двойная -CH 3
-C 2 H 5 		-H -фарнезил и др. -CH 3
Бактериохлорофилл f
двойная
Бактериохлорофилл g -CH=CH 2 -CH 3 a =СH-CH 2 одинарная -CH 3 -CO-O-CH 3 -геранилгеранил -H

Химические свойства

Бактериохлорофиллы неустойчивы к действию света, кислот и окислителей. В полярных растворителях (например, в метаноле) они легко подвергаются алломеризации; в присутствии кислот — теряют центральный атом магния (феофитинизируются) и/или этерифицирующий остаток (фитол/фарнезол/геранилгериниол и др.) .

Бактериохлорофиллы b и g , имеющие этилиденовый остаток при С-8, в слабокислой среде изомеризуются с образованием хлоринов. Особенно легко изомеризуется бактериохлорофилл g , превращающийся в результате в хлорофилл а G .

Под действием кислорода в молекулах бактериохлорофиллов происходит окислительный разрыв пятичленного кольца V; в дальнейшем образовавшиеся кислотные остатки у атомов с-13 и С-14 могут вновь замкнуться в шестичленное ангидридное кольцо с образованием бактериопурпуринов или пурпуринов .

Биосинтез

Cхема биосинтеза бактериохлорофиллидов.

Упрощенная схема биосинтеза бактериохлорофиллидов a, b и g , а также (E,M)-бактериохлорофиллидов с-e , показана на рисунке.

Ранее предполагалось, что первая стадия биосинтеза бактериохлорофиллов с-e, образование кольца V без карбоксиметильного заместителя при С13 2 , может происходить еще до образования 3,8-дивинил-протохлорофиллида a . В настоящее время это считается маловероятным .

Последняя ступень биосинтеза, превращение бактериохлорофиллидов в бактериохлорофиллы, осуществляется с помощью эстераз, кодируемых генами BchG у бактериохлорофиллов a, b и g и BchK у хлоробиум-хлорофиллов. В синтезе метилированных форм бактериохлорофиллов с-e принимают участие также метилаза С12 1 -углерода BchR и С8 2 -метилаза BchQ. Их субстратами, по-видимому, служат любые хлорофиллиды с гидроксиметильным остатком при С3, то есть метилирование может происходить на любом этапе после образования 8-этил-12-метил-бактериохлорофиллида d .

Распространение

Наиболее широко распространенный пигмент аноксигенных фототрофных бактерий — бактериохлорофилл а . Он является преобладающим хлориновым пигментом в реакционных центрах большинства фототрофных протеобактерий, у всех зеленых серобактерий (Сhlorobiaceae) и нитчатых аноксигенных фототрофов (Chloroflexiа). У немногих фототрофных протеобактерий бактериохлорофилл а полностью замещается бактериохлорофиллом b . Бактериохлорофилл g обнаружен только у одной небольшой по количеству видов и распространению группы бактерий, гелиобактерий .

Бактериохлорофиллы с-f присутствуют исключительно в хлоросомах, особых фотосинтетических антенных комплексах, имеющихся у всех зелёных серных бактерий (Chlorobiales) , некоторых нитчатых аноксигенных фототрофов (Chloroflexia), а также у недавно обнаруженной фотогетеротрофной Chloracidobacterium thermophilum .

Пигмент Группа бактерий Максимум инфракрасного поглощения in vivo ( нм )
Бактериохлорофилл a Пурпурные бактерии (большинство),Chlorobiaceae, Chloroflexales и Chloracidobacterium thermophilum 805-815, 830—890
Бактериохлорофилл b Пурпурные бактерии (некоторые) 835-850, 1020—1040
Бактериохлорофилл c Chlorobiaceae (зеленые штаммы) большинство Chloroflexia , Chloracidibacterium thermophilum 745-755
Бактериохлорофилл d зеленые штаммы Chlorobiaceae , ( Chloroflexia ) 705-740
Бактериохлорофилл e коричневые штаммы Chlorobiaceae 719-726
Бактериохлорофилл f некоторые лабораторные штаммы Chlorobiaceae ~705-707
Бактериохлорофилл g Гелиобактерии 670-788

Примечания

  1. Scheer, H. (2006). An overview of chlorophylls and bacteriochlorophylls: biochemistry, biophysics, functions and applications In: B. Grimm et al. (eds): Chlorophylls and Bacteriochlorophylls. Springer Netherlands. (pp. 1-26)
  2. Orf, G. S., Blankenship, R. E. (2013). Chlorosome antenna complexes from green photosynthetic bacteria. Photosynthesis research , 116 (2-3), p. 15-331.
  3. ↑ Keely, B. J. (2006). Geochemistry of chlorophylls. In Chlorophylls and Bacteriochlorophylls (pp. 535—561). Springer Netherlands.
  4. Kobayashi, M., Hamano, T., Akiyama, M., Watanabe, T., Inoue, K., Oh-oka, H., Amesz J., Yamamura M., Kise, H. (1998). Light-independent isomerization of bacteriochlorophyll g to chlorophyll a catalyzed by weak acid in vitro. Analytica chimica acta , 365 (1), 199—203.
  5. Grin, M. A., & Mironov, A. F. (2008). Synthetic and Natural Bacteriochlorins: Synthesis, Properties and Applications. In: Chemical Processes with Participation of Biological and Related Compounds: Biophysical and Chemical Aspects of Porphyrins, Pigments, Drugs, Biodegradable Polymers and Nanofibers , 5.
  6. ↑ Liu, Z., & Bryant, D. A. (2011). Identification of a gene essential for the first committed step in the biosynthesis of bacteriochlorophyll c. Journal of Biological Chemistry , 286 (25), 22393-22402.
  7. Tsukatani Y., Yamamoto H., Harada J., Yoshitomi T., Nomata J., Kasahara M., Mizoguchi T., Fujita Y., Tamiaki H. (2013). An unexpectedly branched biosynthetic pathway for bacteriochlorophyll b capable of absorbing near-infrared light. Scientific reports , 3 .
  8. Frigaard, N. U., Chew, A. G. M., Maresca, J. A., & Bryant, D. A. (2006). Bacteriochlorophyll biosynthesis in green bacteria. In Chlorophylls and Bacteriochlorophylls (pp. 201—221). Springer Netherlands.
  9. Harada, J., Teramura, M., Mizoguchi, T., Tsukatani, Y., Yamamoto, K., & Tamiaki, H. (2015). Stereochemical conversion of C3‐vinyl group to 1‐hydroxyethyl group in bacteriochlorophyll c by the hydratases BchF and BchV: adaptation of green sulfur bacteria to limited‐light environments. Molecular microbiology , 98 (6), 1184—1198.
  10. Bryant, Donald A.; et al. (2007-07-27), , Science , 317 (5837): 523—526, doi : , PMID {{ citation }} : Неизвестный параметр |author-separator= игнорируется ( справка ) Википедия:Обслуживание CS1 (дата и год) ( ссылка ) . Дата обращения: 22 августа 2012. Архивировано 14 сентября 2009 года.
Источник —

breeze
  • 2021-05-15
  • 1
  • Tags:

Same as Бактериохлорофиллы

The title for the last searches