Charakterystyka pigmentów fotosyntetycznych i główne typy

Pigmenty fotosyntetyczne Są to związki chemiczne, które pochłaniają i odzwierciedlają pewne długości fali światła widzialnego, co sprawia, że ​​wyglądają „kolorowo”. Różne rodzaje roślin, glony i sinic mają pigmenty fotosyntetyczne, które pochłaniają różne długości fali i generują różne kolory, głównie zielone, żółte i czerwone.

Te pigmenty są niezbędne do niektórych organizmów autotroficznych, takich jak rośliny, ponieważ pomagają im skorzystać z szerokiej gamy długości fal, aby produkować pokarm w fotosyntezy. Ponieważ każdy pigment reaguje tylko z niektórymi długościami fali, istnieją różne pigmenty, które pozwalają uchwycić więcej światła (fotony).

Pigmenty fotosyntetyczne znajdują się w roślinach, glonach i cyjanobakterii

[TOC]

Charakterystyka pigmentów fotosyntetycznych

Jak wspomniano powyżej, pigmenty fotosyntetyczne są pierwiastkami chemicznymi, które są odpowiedzialne za pochłanianie niezbędnego światła, aby można było wygenerować proces fotosyntezy. Poprzez fotosyntezę energię słońca staje się energią chemiczną i cukrami.

Światło słoneczne składa się z różnych długości fali, które mają różne kolory i poziomy energii. Nie wszystkie długości fali są stosowane jednakowo w fotosyntezy, dlatego istnieją różne rodzaje pigmentów fotosyntetycznych.

Organizmy fotosyntetyczne zawierają pigmenty, które pochłaniają tylko długości fali światła widzialnego i odzwierciedlają inne. Zestaw długości fali pochłonięty przez pigment jest jego widmo absorpcyjne.

Pigment pochłania pewne długości fali, a te, które ich nie wchłania; Kolor to po prostu światło odbite przez pigmenty. Na przykład rośliny wydają się zielone, ponieważ zawierają wiele cząsteczek chlorofilu A i B, które odzwierciedlają zielone światło.

Rodzaje pigmentów fotosyntetycznych

Pigmenty fotosyntetyczne można podzielić na trzy typy: chlorofile, karotenoidy i fikobiliny.

- Chlorofils

Widok mikroskopu chloroplastowego, organelle zawierające chlorofil

Chlorofile to zielone pigmenty fotosyntetyczne zawierające pierścień porfiryny w ich strukturze. Są to stabilne cząsteczki w kształcie pierścienia, wokół których elektrony mają swobodę migracji.

Ponieważ elektrony poruszają się swobodnie, pierścień może z łatwością wygrać lub stracić elektrony, a zatem może zapewnić energetyzowane elektrony do innych cząsteczek. Jest to podstawowy proces, w którym chlorofil „oddaje” energię światła słonecznego.

Może ci służyć: giberellin

Rodzaje chlorofilu

Istnieje kilka rodzajów chlorofilu: A, B, C, D i E. Spośród nich tylko dwa znajdują się w chloroplastach górnych roślin: chlorofilu A i chlorofilu B. Najważniejsze jest chlorofil „A”, ponieważ jest obecny w roślinach, glonach i fotosyntetycznych siniakach.

Struktura molekularna Chlorofile: A, B i C

Chlorofil „A” umożliwia fotosyntezę, ponieważ przenosi elektrony aktywowane do innych cząsteczek, które będą produkować cukry.

Drugim typem chlorofilu jest chlorofil „B”, który jest tylko w zielonych glonach i roślin. Ze swojej strony chlorofil „C” znajduje się tylko w fotosyntetycznych członkach grupy Chromista, jak w Dinoflagellados.

Różnice między chlorofilami tych głównych grup były jedną z pierwszych próbek, które nie były tak blisko powiązane, jak wcześniej sądzono.

Ilość chlorofilu „B” wynosi około jednej czwartej całkowitej zawartości chlorofilu. Ze swojej strony chlorofil „A” znajduje się we wszystkich roślinach fotosyntetycznych, więc nazywa się go uniwersalnym pigmentem fotosyntetycznym. Nazywają to również podstawowym pigmentem fotosyntetycznym, ponieważ wykonuje pierwotną reakcję fotosyntezy.

Spośród wszystkich pigmentów uczestniczących w fotosyntezie chlorofil spełnia podstawową rolę. Z tego powodu reszta pigmentów fotosyntetycznych jest znana jako pigmenty akcesorialne.

Zastosowanie pigmentów akcesoriów pozwala wchłonąć szerszy zakres długości fali, a zatem wychwytywać więcej energii światła słonecznego.

- Karotenoidy

Karotenoidy to kolejna ważna grupa pigmentów fotosyntetycznych. Te pochłaniają fioletowe światło i zielonkawo -niebieski.

Karotenoidy zapewniają jasne kolory, które owoce obecne; Na przykład czerwony pomidor jest spowodowany obecnością likopenu, żółty nasiona kukurydzy jest spowodowane przez zeaksantynę, a pomarańczowe skórki pomarańczowe wynika z β-karotenu.

Likopen zapewnia jasny kolor, jaki mają czerwone pomidory

Wszystkie te karotenoidy są ważne, aby przyciągnąć zwierzęta i promować rozproszenie nasion roślinnych.

Podobnie jak wszystkie pigmenty fotosyntetyczne, karotenoidy pomagają uchwycić światło, ale także wypełniają inną ważną funkcję: wyeliminuj nadmiar energii ze słońca.

Może ci służyć: awokado

Zatem jeśli arkusz otrzymuje dużą ilość energii i nie jest używana ta energia, nadmiar ten może uszkodzić cząsteczki fotosyntetyczne. Karotenoidy uczestniczą w absorpcji nadmiaru energii i pomagają rozproszyć ją w postaci ciepła.

Karotenoidy to zwykle czerwone, pomarańczowe lub żółte pigmenty i zawierają dobrze znany związek karoten. Związki te są tworzone przez dwa małe pierścienie sześciu węgli połączonych „łańcuchem” atomów węgla.

W wyniku ich struktury molekularnej nie rozpuszczają się w wodzie, ale wiążą się z błonami wewnątrz komórki.

Karotenoidy nie mogą bezpośrednio wykorzystywać energii światła do fotosyntezy, ale powinny przenieść energię wchłoniętą do chlorofilu. Z tego powodu rozważane są pigmenty akcesorialne. Innym przykładem bardzo widocznego pigmentu akcesorialnego jest fukoksantyna, która nadaje brązowi kolor glonów i okrzemek morskich.

Karotenoidy można podzielić na dwie grupy: karoteny i xantofilas.

Karoteny

Karoteny są szeroko rozpowszechnionymi związkami organicznymi jako pigmenty u roślin i zwierząt. Jego ogólna formuła to C40H56 i nie zawiera tlenu. Pigmenty te są nienasyconymi węglowodorami; Oznacza to, że mają wiele podwójnych więzi i należą do serii ISOPREIDEID.

Struktura molekularna β-karotenu

W roślinach karoteny uczą żółtych, pomarańczowych lub czerwonych kwiatów (kalendarza), owoców (dyni) i korzeni (marchewka). U zwierząt są widoczne w tłuszczach (masła), żółtek jaj, piór (kanary) i skórki (homar).

Najczęstszym karotenem jest β-karoten, który jest prekursorem witaminy A i jest uważany za bardzo ważny dla zwierząt.

Xantofilas

Xantofilas to żółte pigmenty, których struktura cząsteczkowa jest podobna do struktury karoteny, ale z różnicą, jaką zawierają atomy tlenu. Niektóre przykłady to: C40H56O (Cryptoksantyna), C40H56O2 (luteina, zeaksantyna) i C40H56O6, która jest charakterystyczną fukoksantiną brązowych alg wspomnianych powyżej powyżej powyżej.

Struktura molekularna luteiny

Zwykle karoteny mają bardziej pomarańczowy kolor niż xantofilas. Zarówno karoteny, jak i ksanthofilas są rozpuszczalne w rozpuszczalnikach organicznych, takich jak chloroform, eter etylowy,. Karoteny są bardziej rozpuszczalne w disiarczku węgla w porównaniu z xantofilas.

Funkcje karotenoidów

- Karotenoidy działają jako pigmenty akcesorialne. Absorbują energię promieniową w środkowym obszarze widma widzialnego i przenoszą ją do chlorofilu.

Może ci służyć: monokotyledyny: cechy, taksonomia, klasyfikacja, przykłady

- Chronią składniki wytwarzanego i uwalnianego i uwalniane podczas fotolizy wody. Karotenoidy zbierają ten tlen poprzez swoje podwójne wiązania i zmieniają ich strukturę molekularną na stan niższej energii (nieszkodliwy).

- Stan wzbudzony chlorofilu reaguje z tlenem cząsteczkowym, tworząc wysoce szkodliwy stan tlenu zwany singletem tlenem. Karotenoidy zapobiegają temu, wyłączając stan wzbudzenia chlorofilu.

- TRES XANTOFILAS (violoksantyna, anteroksantyna i zeaksantyna) uczestniczą w rozpraszaniu nadmiaru energii poprzez przekształcenie go w ciepło.

- Ze względu na jego kolor karotenoidy sprawiają, że kwiaty i owoce są widoczne dla zapylania i dyspersji przez zwierzęta.

- Ficobiliny 

Ficobiliny są pigmentami rozpuszczalnymi w wodzie, a zatem znajdują się w cytoplazmie lub zrębie chloroplastów. Występują tylko w cyjanobakterii i czerwonych glonach (Rhodophyta).

Czerwone glony (Rhodophyta)

Ficobiliny są nie tylko ważne dla organizmów, które wykorzystują je do wchłaniania energii światła, ale są również używane jako narzędzia badawcze.

Odsłaniając związki, takie jak pycocyjanina i ficoeritrin, pochłaniają one energię światła i uwalniają fluorescencję w bardzo wąskim zakresie długości fal.

Światło wytwarzane przez tę fluorescencję jest tak charakterystyczne i niezawodne, że fikobiliny mogą być stosowane jako chemiczne „etykiety”. Techniki te są szeroko stosowane w badaniach nad rakiem w celu „oznaczenia” komórek nowotworowych.

Bibliografia

1. Bianchi, t. I Canyuel i. (2011). Biomarkery chemiczne w ekosystemach wodnych (1. wyd.). Princeton University Press.
2. Evert, r. & Eichhorn, s. (2013). Raven Biology of Plants (8 wyd.). W. H. Freeman i wydawcy firmy.
3. Goldberg, zm. (2010). Barron's AP Biology (Wyd.). Barron's Educational Series, Inc.
4. Nobel, d. (2009). Fizjologia roślin fizycznych i środowiskowych (Wydanie 4.). Elsevier Inc.
5. Pigmenty fotosyntetyczne. Odzyskane z: UCMP.Berkeley.Edu
6. Renger, g. (2008). Podstawowy proces fotosyntezy: zasady i aparat (IL. wyd.) Publishing RSC.
7. Salomon, e., Berg, L. & Martin, D. (2004). Biologia (7 wyd.) Cengage Learning.