Bakterioklorofyllit ovat heterogeeninen ryhmä fotosynteettisiä tetrapyrrolipigmenttejä , joita syntetisoivat erilaiset happipitoiset fototrofiset bakteerit , jotka suorittavat fotosynteesiä ilman hapen kehittymistä .
Bakterioklorofyllien spektriominaisuudet soluissa eroavat merkittävästi liuoksista, ja ne määräytyvät niiden molekyylien ei-kovalenttisista vuorovaikutuksista niitä sisältävien proteiinien kanssa sekä toistensa kanssa.
Bakterioklorofyllit a , b ja g ovat bakteriokloriineja , eli ne sisältävät bakteriokloriinimakrosyklin, jossa on kaksi pelkistettyä pyrrolirengasta (II ja IV).
Bakterioklorofylleillä c-f , kuten klorofylleillä, on kloorimakrosyklirengas, jossa on yksi täysin pelkistetty pyrrolirengas IV. Toisin kuin kaikista muista klorofylleistä ja bakterioklorofylleistä, niistä puuttuu -COOCH 3 -tähde R5- asemassa , mikä on ominaista kaikille muille klorofylleille ja bakterioklorofylleille. Jokaisella näistä bakterioklorofylleistä on useita muotoja, jotka eroavat toisistaan radikaalien R3 ja R4 sekä esteröivän alkoholin R5 suhteen [ 1] [2] .
| Nimi | Rakenne | R1_ _ | R2_ _ | R3_ _ | Tiedonsiirto C7-C8 | R4_ _ | R5 | R6_ _ | R7_ _ |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Bakterioklorofylli a | –CO – CH3 | –CH3a _ _ | –CH2CH3 _ _ _ | yksittäinen | -CH3 _ | -CO-O- CH3 | - sydän
- geranyyligeraniili |
-H | |
| Bakterioklorofylli b | -CO - CH3 | -CH3a _ _ | =CH- CH3 | yksittäinen | –CH3_ _ | –CO–O– CH3 | - sydän | –H | |
| Bakterioklorofylli c | –CHOH– CH3 | –CH3_ _ | –C 2 H 5 b – C 3 H 7 – C 4 H 9 |
kaksinkertainen | –CH3 –C2H5 _ _ _ _ |
–H | Farnezil jne. | –CH3_ _ | |
| Bakterioklorofylli d | –CHOH– CH3 | –CH3_ _ | –C 2 H 5 b – C 3 H 7 – C 4 H 9 |
kaksinkertainen | –CH3 –C2H5 _ _ _ _ |
–H | Farnezil jne. | –H | |
| Bakterioklorofylli e | –CHOH– CH3 | -CHO | –C 2 H 5 b – C 3 H 7 – C 4 H 9 |
kaksinkertainen | –CH3 –C2H5 _ _ _ _ |
–H | Farnezil jne. | –CH3_ _ | |
| Bakterioklorofylli f | –CHOH– CH3 | -CHO | –C 2 H 5 b – C 3 H 7 – C 4 H 9 |
kaksinkertainen | ––CH3 – C2H5 _ _ _ |
–H | Farnezil jne. | –H | |
| Bakterioklorofylli g | -CH = CH2 | –CH3a _ _ | \u003d CH-CH 2 | yksittäinen | –CH3_ _ | –CO–O– CH3 | -geranyyligeraniili | –H |
Bakterioklorofyllit ovat epästabiileja valolle, hapoille ja hapettimille. Polaarisissa liuottimissa (esimerkiksi metanolissa) ne allomeroituvat helposti; happojen läsnä ollessa ne menettävät keskeisen magnesiumatomin (ne ovat feofytinoituneet) ja/tai esteröintijäännöksen (fytoli / farnesoli / geranylgerinioli jne.) [3] .
Bakterioklorofyllit b ja g , joissa on etylideenitähde C-8:ssa, isomeroituvat lievästi happamassa väliaineessa muodostaen kloriineja. Bakterioklorofylli g on erityisen helppo isomeroida , jolloin tuloksena on klorofylli a G [4] .
Bakterioklorofyllimolekyyleissä olevan hapen vaikutuksesta tapahtuu viisijäsenisen renkaan V oksidatiivinen repeämä; tulevaisuudessa muodostuneet happotähteet C-13- ja C-14-atomeissa voivat jälleen sulkeutua kuusijäseniseksi anhydridirenkaaksi, jolloin muodostuu bakteriopurpuriineja tai purpuriineja [3] [5] .
Yksinkertaistettu kaavio bakterioklorofyllidien a, b ja g sekä (E,M)-bakterioklorofyllidien c-e [6] [7] biosynteesille on esitetty kuvassa.
Aikaisemmin oletettiin, että ensimmäinen vaihe bakterioklorofyllien c-e biosynteesissä, renkaan V muodostuminen ilman karboksimetyylisubstituenttia C132: ssa , voi tapahtua jo ennen 3,8-divinyyliprotoklorofyllidin a muodostumista [8] . Tätä pidetään tällä hetkellä epätodennäköisenä [6] [9] .
Biosynteesin viimeinen vaihe, bakterioklorofyllidien muuntaminen bakterioklorofylleiksi, suoritetaan BchG-geenien koodaamien esteraasien avulla bakterioklorofylleissä a, b ja g sekä BchK:n koodaamien klorobiumklorofyllien avulla. Bakterioklorofyllien metyloituneiden muotojen synteesissä c-e osallistuvat myös metylaasi C121 - carbon BchR ja C82 - metylaasi BchQ. Ilmeisesti niiden substraatit ovat mitä tahansa klorofyllidejä, joissa on hydroksimetyylitähde C3:ssa, eli metylaatiota voi tapahtua missä tahansa vaiheessa 8-etyyli-12-metyylibakterioklorofyllidin d muodostumisen jälkeen .
Happipitoisten fototrofisten bakteerien laajimmin levinnyt pigmentti on bakterioklorofylli a . Se on vallitseva klooripigmentti useimpien fototrofisten proteobakteerien, kaikkien vihreiden rikkibakteerien (Chlorobiaceae) ja rihmamaisten happipitoisten fototrofien (Chloroflexia) reaktiokeskuksissa. Muutamissa fototrofisissa proteobakteereissa bakterioklorofylli a on kokonaan korvattu bakterioklorofyllillä b . Bakterioklorofylli g löytyy vain yhdestä bakteeriryhmästä, joka on lajimäärältään ja levinneisyydeltään pieni, heliobakteereissa .
Bakterioklorofyllejä c-f esiintyy yksinomaan klorosomeissa, erityisissä fotosynteettisissä antennikomplekseissa, joita löytyy kaikista vihreistä rikkibakteereista (Chlorobiales) , joistakin rihmamaisista happipitoisista fototrofeista (Chloroflexia) sekä äskettäin löydetyssä fotoheterotrofisessa acidobakteerissa Chloracidobacterium termophilum .
| Pigmentti | Bakteeriryhmä | Suurin infrapunaabsorptio in vivo ( nm ) |
|---|---|---|
| Bakterioklorofylli a | Purppurabakteerit (enemmistö), Chlorobiaceae, Chloroflexales ja Chloracidobacterium thermophilum | 805-815, 830-890 |
| Bakterioklorofylli b | Purppurabakteerit (jotkut) | 835-850, 1020-1040 |
| Bakterioklorofylli c | Chlorobiaceae (vihreät kannat) useimmat Chloroflexia , Chloracidibacterium thermophilum | 745-755 |
| Bakterioklorofylli d | vihreät Chlorobiaceae - kannat , Chloronema ( Chloroflexia ) | 705-740 |
| Bakterioklorofylli e | ruskeat Chlorobiaceae- kannat | 719-726 |
| Bakterioklorofylli f | jotkut Chlorobiaceae-bakteerin laboratoriokannat | ~705-707 |
| Bakterioklorofylli g | Heliobakteerit | 670-788 |
| Tetrapyrrolien tyypit | |||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Bilany (lineaarinen) |
| ||||||||||||||||||||
| makrosyklit |
| ||||||||||||||||||||