Klorofüll on roheline orgaaniline ühend, mis asub peamiselt taimede kloroplastides (kloroplastide sisemistes membraanides ehk granaades). See pigment võimaldab tal valgust absorbeerida ja muundada keemiliseks energiaks. Klorofilli abil püütu valguseenergia käigus toimub fotosünteesi käigus süsinikdioksiidi ja vee muundamine orgaanilisteks ühenditeks, eelkõige glükoosiks, millel on palju salvestatud keemilist energiat. See energia vabaneb taimede hingamise (raku‑hinge) käigus ning kasutatakse seejärel rakkude kasvus, ainevahetuses ja kahjustuste parandamisel. Klorofüll annab ka lehtedele ja vartele rohelist tooni, sest ta peegeldab ja laseb läbida enim rohelist nähtavat valgust.

Keemiline struktuur ja paiknemine

Klorofüll on tetrapürroolituletis (porafüriin) — molekuli keskmes paikneb magneesiumioon. Sagedasimad vormid on klorofüll a ja b, mida leidub maataimedel; lisaks on olemas klorofüll c ja d ning bakterites vastavad baktõroklorofülli tüübid. Klorofüll on seotud fotosünteesi valgust koguvate kompleksidega, paiknedes kloroplastide tilgadetaolistes struktuurides ehk tilakoidide membraanides.

Valguse neeldumine ja värvus

Klorofüll neelab kõige tugevamalt valgust sinises (lühilaineline) ja punases (pikalaineline) piirkonnas ning neelab väga nõrgalt rohelist ja peaaegu rohelist osa nähtavast elektromagnetilise spektri spektrist. Just selle omaduse tõttu näeme taimi rohelistena — roheline valgus suures osas peegeldub ja ei absorbeeru. Erinevad klorofülli vormid ja kaasnevad abipigmentide (nt karotenoidid) kombinatsioon laiendavad taimede valguse kasutust erinevates lainepikkustes.

Roll fotosünteesis

  • Klorofülli molekulid toimivad valguse neeldumise kesksetena ning edastavad energiat fotosüsteemidele (I ja II), kus toimub elektronide eraldamine ja redokssarja algus.
  • Neeldunud energia abil sünteesitakse ATP ja NADPH, mida kasutatakse seejärel süsivesikute (nt glükoosi) produktide moodustamiseks pimedaperioodis (Calvini tsükkel).
  • Kuigi klorofüll ise ei "salvesta" lõplikult kogu energiat, on selle roll valguse esmase energia kogujana fotokeemilises protsessis hädavajalik.

Bioloogiline mitmekesisus ja levik

Klorofülli leiame peaaegu kõikides rohelistes organismides: taimedes, vetikates ja tsüanobakterites. Erinevatel rühmadel on spetsiifilised klorofüllivormid ja abipigmentide kooslused, mis võimaldavad neil kasutada erinevaid valguse lainepikkusi ning elada erinevates valgusoludes (nt sügavam veekiht või varjudes puude all).

Suvised ja aastaaegsed muutused

Aastaajaliste muutuste käigus — näiteks sügisel — laguneb klorofüll aktiivselt, mis paljastab lehtedes olevad karotenoidid ja antotsüaniinid ning põhjustab lehtede kollaseid, oranže ja punaseid toone. Klorofülli lagunemine on osa lehe vananemisest (senescents) ja seotud taimede energia ümberjaotusega enne talveperioodi.

Ajalugu ja kasutus

Klorofüll isoleeriti esmakordselt 1817. aastal. Tänapäeval kasutatakse klorofülli ja selle muundatud derivaate ka toiduainetes (nt klorofülliinid), kosmeetikas ja uuringutes kui bioloogilisi markereid või fotosensitisaatoreid. Laborites mõõdetakse klorofülli hulka ka taime tervise hindamiseks (ekstraktsioon ja spektroskoopia või mitmete seadmete abil, nt SPAD‑mõõturitega).

Kokkuvõte

Klorofüll on fotosünteesi võtmeelement: see neelab valgust, algatab valgusfaaside ahelreaktsioonid ja toetab orgaaniliste ainete tootmist, mille kaudu energiaringlus maapealsetes ökosüsteemides toimib. Samuti mõjutab klorofüll taime värvust, elupaika kohastumist ja aastaaegseid muutusi.