Richard Martin Willstatter-식물색소 chlorophyll(엽록소) 연구의 선구자 (노벨과학상에세이)

소개글

식물색소 엽록소의 화학구조를 밝혀낸 업적으로 노벨화학상을 수상한 리하르트 빌슈테터의 연구에 대해 간략히 설명한 에세이이다. 빌슈테터의 업적에 대해 이야기하며, 특히 엽록소(chlorophyll)의 유기 구조에 대해 자세히 다룬다.

목차

없음

본문내용

빌슈테터 리하르트가 평생을 바쳐 연구한 식물의 색소 단백질 클로로필의 화학 구조는 흥미롭게도 동물의 색소 단백질인 헤모글로빈의 화학 구조와 매우 비슷하다. 이러한 구조적 유사성 때문에 클로로필은 종종 식물의 “녹색 혈액”이라고도 불린다고 한다. 클로로필과 헤모글로빈 모두 테트라피롤 고리(피롤 구조 4개가 메틴기나 메틸렌기로 연결되어 형성된 고리 모양의 구조) 혹은 포르피린 고리에 금속 이온이 킬레이팅되어 있는 구조를 가진다. 두 물질이 ‘색소’단백질인 이유도 바로 이 구조 때문이다. 테트라피롤 고리는 분자 내에서 conjugation을 많이 형성하기 때문에 전형적으로 chromophore의 역할을 하게 된다. 이 때 chromophore란 유기분자가 색을 나타내는 데 필요한 유기분자의 한 부분을 이루고 있는 전자와 원자단을 의미한다. 즉, 클로로필과 헤모글로빈은 구조적으로 발색을 하는 유기분자 부분을 함유하고 있기 때문에 각각 초록색과 빨간색을 띠게 된다. 대부분의 식물이 초록빛을 띠는 것도 헤모글로빈을 가지는 모든 동물의 혈이 빨간색인 것도 바로 클로로필과 헤모글로빈의 테트라피롤 고리 때문인 것이다. 이렇게 흡사한 구조의 두 단백질은 각각 식물과 동물에서 중요한 역할을 하고 있다.

참고 자료

"Primary production", In ecology, primary production is the synthesis of organic compounds from atmospheric or aqueous carbon dioxide, Some net primary production goes toward growth and reproduction of primary producers, while some is consumed by herbivores, https://en.wikipedia.org/wiki/Ecosystem, 2019-05-22.
"Ecosystem", An ecosystem is a community of living organisms in conjunction with the nonliving components of their environment, interacting as a system, The food chain usually consist of four level of consumption which are producers, primary consumers, secondary consumers, and tertiary consumers, https://en.wikipedia.org/wiki/Ecosystem, 2019-05-22.
"Chlorophyll", Chlorophyll (also chlorophyl) is any of several related green pigments found in the mesosomes of cyanobacteria, as well as in the chloroplasts of algae and plants, The chlorin ring can have various side chains, usually including a long phytol chain. The most widely distributed form in terrestrial plants is chlorophyll a, https://en.wikipedia.org/wiki/Chlorophyll, 2019-05-22.
"Hemoglobin", Hemoglobin has a quaternary structure characteristic of many multi-subunit globular proteins, When oxygen is not bound, a very weakly bonded water molecule fills the site, forming a distorted octahedron, https://en.wikipedia.org/wiki/Hemoglobin, 2019-05-22.
Professor O. Hammarsten (Chairman of the Nobel Committee for Chemistry), "Presentation", By its property of making possible the assimilation of carbon dioxide under the influence of sunlight and hence introducing the synthesis of organic substances in the green parts of the plant, chlorophyll – as is well known possesses extraordinarily great biological significance and has an extremely important task to fulfil in the economy of Nature, In this field of plant-pigment chemistry, Willstätter’s investigations can also be regarded as pioneering; the most comprehensive and the most important are, however, his investigations on chlorophyll, by which he has not only succeeded in unravelling the chemical structure of this substance, but also laid the sound scientific foundation for continued successful research into this extremely important field of plant chemistry, https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/1915/press-release/, 2019-05-22.
"Richard Willstätter Biographical", Richard Martin Willstätter was born in Karlsruhe in Baden on August 13, 1872, and went to school first in his home town and then, when his parents moved house, at the Technical School in Nuremberg, In an epilogue written by A. Stoll to Willstätter’s Biography the list of honours and distinctions accorded to this great scholar in every part of the civilized world alone occupies no less than three pages, https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/1915/willstatter/biographical/, 2019-05-22.
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이성규, "식물학 최초 노벨상 안긴 엽록소", 이를 밝혀낸 이는 100여 년 전 독일의 화학자 리하르트 빌슈테터였다, 결국 1938년 스위스로 망명한 그는 4년 후인 1942년 세상을 떠났다, https://www.sciencetimes.co.kr/?news=식물학-최초-노벨상-안긴-엽록소, 2019-05-22.
"Tetrapyrrole", Tetrapyrroles are a class of chemical compounds that contain four pyrrole or pyrrole-like rings, Therefore, these compounds are commonly colored, 2019-05-22.
"Porphyrin", Porphyrins are a group of heterocyclic macrocycle organic compounds, composed of four modified pyrrole subunits interconnected at their α carbon atoms via methine bridges (=CH−), Various cytochromes are also hemoproteins, https://en.wikipedia.org/wiki/Porphyrin, 2019-05-22.
엽록소의 구조, https://en.wikipedia.org/wiki/Chlorophyll, 2019-05-22.
헤모글로빈의 헴 구조, https://en.wikipedia.org/wiki/Hemoglobin, 2019-05-22.
포르피린 고리, https://en.wikipedia.org/wiki/Porphyrin, 2019-05-22.