19.3.13

Klorofyllistä.

MDS, 10 / 1911
Album a candidatis pharmacie consociatis editum.
Helsingforsiæ MCMXI

Klorofylli esiintyy, niinkuin tunnettu, kaikissa itsenäisesti yhteyttävissä kasveissa. Tosin löytyy sitä myös vähässä määrässä eläinkunnassakin niinkuin esimerkiksi Spongilla fluviatiliksessa ja vihreissä Vorticelleissa. Se saa aikaan hiilihapon fotokemiallisen yhteyttämisen auringon valossa. Sitä löytyy klorofyllihiukkasissa, kloroplasteissa, protoplasman seinäkerroksissa. Näinät ovat erästä lajia kromatoforeja, jotka ovat syntyneet alkiollisissa soluissa löytyvistä muodostuksista, kondriosomeista, joila aivan äsketläin on havaittu myös kasvien soluissa aivan samanlaisina kuin eläintenkin. Klorofyllihiukkaset syntyvät toisistaan jakautumalla ja ovat eri kasveilla usein erilaisia.

Miten tämä väriaine klorofylli tai väriaineet ovat sijoittuneet klorofyllihiukkasiin, siitä ovat eri tutkijat eri mieltä. Pringsheimin mukaan ovat klorofyllihiukkaset rakenteellaan huokoisia pesusienen tapaisia ja väriaine kostuttaa nämät öljymäisenä liuoksena. Schimper taas sanoo, että klorofyllihiukkasilla on väritön stroma, jossa on lukuisia vihreän paksun nesteen täyttämiä vakuoleja. Nykyään pidetään klorofyllihiukkasten perusainetta värittömänä ja siinä on lukuisia värillisiä rakeita (grana).

Klorofyllillä on se merkillinen ja erittäin tärkeä tehtävä, että se syntetisoi ne elimelliset aineet, joila kasvi- ja eläinkunta tarvitsee. Ilman sitä ei voida ajatella elollista elämää maan päällä. Kuitenkaan emme tiedä varmaan, miten tämä suuri työ tapahtuu. Se on vain selvä, että klorofylli vaikuttaa fysiologisesti yhdessä elävien kloroplastien ja protoplasman kanssa. Yhteyttämisen kulusta on erilaisia hypoteseja. Koska yhteyttämismaksimi ja klorofyllin aiheuttama  pääabsorptiojuova spektrissä ovat samalla värillä, ovat useat tiedemiehet olleet sitä miellä, että klorofylli vaikuttaa kemiallisesti sensibilisaattorien tavalla. Molisch väittää, että koska jokainen yksinäinen absorptiokykyinen valonsäde saa klorofyllimolekylissä aikaan punaisen fluoresoinlisvärin spektrin punaisessa osassa, ja kun juuri tämä valo on yhteyttämisessä vaikuttavin, niin käytetään täten vihreään kasviin tunkeutuva valo mahdollisimman ekonomisesti. Klorofylliä voidaan siis pitää tehtaana, jossa valmistetaan punaista valoa.

Marchlewskin mukaan syntetisoi klorofylli optillisesti aktivisia aineita. Koska aklivinen molekyli E. Fischerin mukaan synnyttää toisen, niin otaksuu Marchlewski, että klorofyllimolekyli on asymmetrinen ja voi siis helposti saada aikaan sellaisia asymmetrisiä yhdistyksiä kuin glukosit ovat. Uusin otaksuma yhteyttämisestä on R. Willstätterin, joka pitää sitä samanlaisena prosessina kuin Grignardin syntesi, koska klorofylli aina sisältää magnesiumia.

Klorofyllin kemiallinen tutkiminen alkaa v. 1782. Siitä alkaen ovat useat tiedemiehet yrittäneet päästä selville sen kemiallisesta kokoomuksesta. Kuitenkaan ei nytkään vielä ole tutkimukset sitä täysin selvittäneet, vaikka jo ollaan hyvin likellä päämäärää. Tähän hitaaseen edistymiseen ovat olleet syynä ne suuret vaikeudet, jotka klorofyllin tutkiminen tuottaa. Sen eristäminen on hyvin vaikeaa siitä syystä, että sen suuri molekyli on erittäin herkkä kaikille reagensseille. Nyt tiedetään jo, että siihen vaikuttaa hajoillavasli jo sellaisetkin liuottimet kuin alkoholi; ennen luultiin, että suolahappokaan ei sitä hajoittanut. Kaikkien vanhempien tutkijoitten eristämä klorofylli olikin kaikkia muuta kuin puhdasta. Niin esimerkiksi Berzeliuksen puhdas klorofylli on sekoitus hajaantumistuloksia. Vähitellen on saatu selville klorofyllin ominaisuuksia ja opittu poistamaan niitä epäpuhtauksia, jotka aina esiintyvät klorofylliuutoksissa. Sellaisia ovat ne keltaiset väriaineet, jotka ennen luultiin kuuluvan klorofyllimolekyliin, ja sitäpaitsi paljon värittömiä aineita.

Nykyään pidetään klorofyllinä niitä kahta vihreää väriainetta, jotka löytyvät vihreässä alkoholi-uutoksessa. Willstätterin mukaan sisältää tämänlainen uutos epäpuhtauksia klorofyllin kuusikerlaisen määrän. Jos klorofylli siirretään metylialkoholisesta uutoksesta petrolieetteriin, niin on sillä tässä, kolorimetristen tutkimuksien perusteella, enää vain puolet epäpuhtauksia. Jos on lehtiä ennen uutoksen valmistumista, pesty benzolilla, niin löytyy liika-aineita vaan enää puolitoista kertaa klorofyllimäärä. Kun sitten saatua petrolieetteristä liuosta pestään useita kertoja metylialkoholilla, niin saadaan liuoksesta noin 70 prosentista klorofylliä. Kun liuoksesta pestään alkoholi pois niin saostuu väriaine hienoina hiukkasina. Nämät liuolelaan alkoholiin ja suodetaan pois sekä eroitetaan useampia kertoja eetteristä petrolieetteriin. Näin saadaan hienoa puhdasta klorofyllipulveria, jossa on kaksi eri komponenttia sinivihreä a ja kellanvihreä b.

Yhteen aikaan luultiin, että klorofylli oli lesitini, koska siitä oli saatu fosforia, kolinia ja glyseriniä. Myös on ennen luultu sen sisältävän rautaa. Mutta v. 1906 kumosi Willstätter nämät harhaluulot ja hän keksi, että klorofylli aina sisältää metallisista aineista vain magnesiumia, joka on kompleksisesti typpeen sidottu. Klorofyllin empirinen kaava on hänen mukaansa: C55H72N4 O6Mg. Se on esteri, jossa on kolme karboksyliä. Näistä yksi on metyliryhmän esteröimä, loinen fytolin, joka on tyydyttämätön alifaattinen alkoholi: C20H39OH, esteröimä ja kolmas on laktamin muodossa. Tuo uusi alkoholi, fytoli, poistuu alkoholisessa liuoksessa, erään entsymin, klorofyllasin vaikutuksesta ja sen sijaan tulee, jos etylialkoholia on käytetty, etylialkoholia, jolloin muodostuu kauniita vihreitä kiteitä, joita ennen sanottiin kiteytyväksi klorofylliksi, nyt etyliklorofyllidiksi. Nämät kiteet huomasi I. Borodin jo vuonna 1881 mikroskooppisessa laitteessa, vaikka vasta nykyään on saatu niiden synty ja kokoomus selville.

Koska klorofylli on esteri, niin saippuoivat alkalit sen helposti ja tällöin pääsevät eri karboksylit eri pian vapaiksi muodostaen ensin trikarbonihappoja ja jos käytetään korkeampaa lämpötilaa, niin saadaan di- ja monokarbonihappoja. Näiden kollektivinen nimi on fyllinit. Kumpaisestakin klorofyllin komponentista saadaan eri sarjat fyllinejä, niin esimerkiksi komponentista a saadaan glauko-, rodo ja pyrrofyllinejä. Rodofyllinin kaava esim. on: [C31H32N3Mg] (COOH)2. Kaikista fyllineistä voidaan magnesiumi poistaa heikkojen vetyjonien avulla ja silloin saadaan porfyrineja, jolka myös ovat karbonihappoja.

Jos hapot vaikuttavat klorofylliin, niin poistuu magnesiumi ja molekyli on vielä tämän jälkeen esteri, fytylifäoforbidi eli fäofytini. Jos tätä saippuoidaan alkalilla, niin saadaan, paitsi fytolia, typpipitoisia hajaantumistuloksia, fytoklorineja ja fytorodineja, pää-asiallisesti fytoklorinia e: C34H34O5N4 ja fytorodinia g: C34H34O7N4. Nämät molemmat ovat laktameja tai myös laktamihydraatteja.

Jos klorofyllin derivaatteja hapetetaan, niin saadaan etylimetylimaleinimidiä ja hämatinihapon imidiä. Näistä jälkimäistä saadaan myös hämoglobinin derivaatteja hapettamalla. Muuten ovat klorofylli ja hämoglobini likeisiä sukulaisia. Sen on Marchlevvski lodistanut esimerkiksi spektroskooppisesti, ja myös valmistaen samanlaisia yhdistyksiä kummastakin.

Tämä sukulaisuus ei olekkaan muutamien tutkijoitten mielestä ihmeteltävää. Niin sanoo esimerkiksi Nencki, että Darvinin teoria lajien syntymisestä on perustettu ominaisuuksien muuttumiseen taistelussa olemassaolosta, mutta elimistöjen erilaisuus ei riipii ainoastaan elimien muodosta ja rakenteesta, vaan myös niistä kemiallisista yhdistyksistä, joista sen solut ovat kokoon pannut. Näitten yhdistyksien luonnosta taas riippuu ainevaihto ja tästä laas solujen muoto ja eri elimien erilaistuminen. Yhdensuuntaisesti ulkonaisten olosuhteiden muutoksien kanssa muuttuu ei ainoastaan solujen muoto, vaan myös niiden kemiallinen laatu ja niiden ainevaihto. Siis ymmärtääksemme syvemmin elimistöjen kehityshistoriaa, tulee meidän myös verrata solujen kemiallista kokoonpanoa ja ainevaihtoa, eikä vain ulkonaisia muotoja.

Useat tutkijat muiden muassa Willstätter pitävät Nenckin mielipiteitä perusteettomina. Willstätter väittää, että jo se hänen keksimänsä tosiasia, että kasvit elävät synteettisesti magnesiumin avulla, jota vastoin eläimet hajoittavasti raudan avulla, kumoo yllämainitut mielipiteet. Kuitenkin löytyy muita todistuksia, joten tämä mieltäkiinnittävä asia,  veri- ja lehliväriaineen sukulaisuus voidaan pitää varmana.

S. S.

Ei kommentteja :