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葉緑素
(クロロフィル)



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植物

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葉緑素(クロロフィル)
=光合成の明反応で光エネルギーを吸収する役割をもつ化学物質

クロロフィルは、植物では葉緑体(クロロプラスト)のチラコイドに多く存在する


(葉緑体Chloroplast
は、
  • ・外膜、
  • 内膜、
  • ストロマ 、
  • チラコイド、
  • グラナ、
  • ラメラ、
  • ルーメン
からできている。





亜鉛を含む葉緑素発見
1997年、
植物や細菌が生命を維持するための光合成で重要な役割を担う色素(クロロフィル=葉緑素)で、これまでとは全く異なる「亜鉛」を含んだ新種が細菌の中にあることを、岩手大学農学部の若尾紀夫助教授らのグループが発見した。

自然界にあるクロロフィルの構造はこれまで、中心にマグネシウムがあるのが定説で、研究者らは「恐らく世界で初めての発見」という。


クロロフィルの誕生や進化の過程を探る手掛かりになりそだ。

新種のクロロフィルは、
温泉や閉山した鉱山から流れ出た強酸性の水中に生息する細菌『Aルブラム』から見つかった。

細菌の光合成色素は植物と区別して“バクテリオクロロフィル”と呼ばれる。

若尾助教授や共同研究者の嶋田敬三・東京都立大助教授(光合成)らによると、自然界にあるクロロフィルは、[窒素]や[炭素]で出来た『ポルフィリン』と呼ばれる化合物の中心に、[マグネシウム]があるものしか確認されていなかった。

酸性の水中にいる細菌から見つかったことについて嶋田助教授は、「
亜鉛は、中性やアルカリ性では化合物として存在しているが、酸性ではイオン化して遊離しやすく取り込みやすくなったようだ」という。

若助教授は「進化の過程でこの仕組みを獲得したのではないか」と説明している。
  岡崎国立共同研究機構の村田紀夫・基礎生物学研究所教授の話し「光合成の研究者のほとんどが、あまりにも長い間、クロロフィルの中にはマグネシウムしかないと考えていた。生物としての多様な広がりを感じ、進化の過程を考える上でも意味があると思う




近赤外線で・・・クロロフィルd
海洋開発研究機構は通常の生物が利用しない『近赤外線』を光合成に使う生物が、地球上の水域に広く存在する可能性があることを突き止めた。世界の9カ所の海や湖沼のそこから採取した堆積物に近赤外線を吸収する特殊な葉緑素の成分があった。
成果は2008年8/1のサイエンスに掲載。

この成分は『クロロフィルd』と呼ばれ、
これまで海の生物[
ホヤ]にとりついたバクテリアなど特殊な生物にしか見つかっていなかった。同機構が日本の近海や湖・北極海などの堆積物を調べたところ、すべてにクロロフィルdが含まれていた。

クロロフィルdの濃度は、可視光を吸収する『クロロフィルa』の最大4%だった。





脂溶性
クロロフィルは脂溶性で、水に溶けません。

青菜類は葉緑素(クロロフィル)を含んでいるため緑色をしています。

さっとゆでると緑色が鮮やかになるのは、組織中の空気が追い出されて透明度が高くなったり、温度が上がる途中で、クロロフィラーゼという酵素の作用でクロロフィルがクロロフィリドになるためです。

長時間ゆでたり、煮汁を酸性にするとクロロフィル中のマグネシウムが離脱してフェオフィチンになるため、鮮やかな緑色ではなく緑褐色となります。

さらに、熱や酸処理を続けると黄褐色のフェオフォルバイドとなります。

そのため、[酢][醤油][味噌]などの酸性溶液中で煮ると変色が著しくなるのです。

変色を防ぐには、酢の物などは食べる直前に和える方がよいでしょう。

また、60℃以下では変色しにくいため、汁物の青菜は汁の中でゆでるのではなく、あらかじめゆでたものを椀に盛っておいて汁を注ぐと緑色を保ちやすくなります。

青菜を色よくゆでるには、タップリのお湯(青菜の5〜10倍)に、そのお湯の1%程度の食塩を加え、沸騰させた中へ投入して短時間でゆで、ゆであがったら、すぐに冷水にとる。またはすばやく冷ます。熱いまま置いておくとゆですぎ状態に近くなり、変色しやすいからです。
このとき、湯の量が少ないと、青菜を入れたときの湯の温度が下がるので高温短時間加熱が維持できません。
また、食塩中でゆでると、食塩のナトリウムがクロロフィル中のマグネシウムと置き換わり、多少変色が抑えられる。

さらに、食塩添加はビタミンCの酸化を抑制するという報告もあります。








虫がかじると毒に

2015年、北海道大学の田中亮一准教授と日本曹達などは、植物が葉緑素を毒に変化させることで虫から身を守っていることを突き止めた。

虫にかじられると葉緑素が「クロロフィリド」と呼ぶ酵素となり、食べた幼虫は死んだり成長できなくなったりした。

植物の細胞中には、光合成の時に働く葉緑素と「クロロフィラーゼ」と呼ぶ酵素がある。


クロロフィラーゼは100年以上前から知られていたが、働きは不明だった。

シロイヌナズナの細胞をすりつぶすと、クロロフィラーゼによって葉緑素が水に溶けるクロロフィリドに変わった。

蛾(ガ)の一種のハスモンヨトウの幼虫に食べさせたところ、1〜2割が死んだり成長が止まって成虫になれなかった。

また、シロイヌナズナの細胞の成分を遠心分離したところ、クロロフィラーゼは細胞内で不要物をため込む液胞と呼ぶ組織に入っていた。

通常は葉緑素は葉緑体に入っており、植物が虫に食べられたときに2つが混ざる。
葉緑素を分解する酵素
  • 2016年、北海道大学の伊藤寿助教らが発見。
  • 研究グループはエンドウマメの色の変化に関わるタンパク質「SGR」に着目。
  • モデル植物のシロイヌナズナが持つSGRに葉緑素を加えて働きを調べた。
  • 1時間後の測定で、約3割の葉緑素が分解されていた。
  • SGRは葉緑素中のマグネシウムを外し、分解に導く酵素であることが分かった。




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