A fotoszintetikus pigmentek jellemzői és főbb típusai

az fotoszintetikus pigmentek kémiai vegyületek, amelyek elnyelik és tükrözik a látható fény bizonyos hullámhosszait, ami „színesnek” tűnik. A különböző típusú növények, algák és ciánbaktériumok fotoszintetikus pigmentekkel rendelkeznek, amelyek különböző hullámhosszúságúak, és különböző színeket hoznak létre, elsősorban zöld, sárga és piros színben..

Ezek a pigmentek bizonyos autotrofikus organizmusokhoz, például növényekhez szükségesek, mivel segítenek számukra a hullámhosszok széles skálájának kihasználásában az élelmiszerek fotoszintézis során történő előállításához. Mivel minden egyes pigment csak néhány hullámhosszon reagál, különböző pigmentek vannak, amelyek lehetővé teszik a több fénymennyiség (fotonok) rögzítését..

index

• 1 Jellemzők
• 2 A fotoszintetikus pigmentek típusai
  • 2.1 Klorofillek
  • 2.2 Karotinoidok
  • 2.3 Phycobilins 
• 3 Referenciák

jellemzői

Amint azt a fentiekben említettük, a fotoszintetikus pigmentek olyan kémiai elemek, amelyek felelősek a szükséges fény elnyeléséért, hogy a fotoszintézis folyamata keletkezhessen. A fotoszintézis révén a Nap energiája kémiai energiává és cukrokká alakul.

A napfény különböző hullámhosszakból áll, amelyek különböző színekkel és energiaszintekkel rendelkeznek. A fotoszintézisben nem minden hullámhossz egyenlő mértékben használatos, ezért különböző típusú fotoszintetikus pigmentek vannak.

A fotoszintetikus organizmusok olyan pigmenteket tartalmaznak, amelyek csak a látható fény hullámhosszát vesznek fel, és tükrözik másokat. A pigment által elnyelt hullámhossz-készlet az abszorpciós spektrum.

A pigment elnyeli bizonyos hullámhosszakat, és azok, amelyek nem szívnak fel, tükrözi őket; a szín egyszerűen a pigmentek által tükröződő fény. Például a növények zöldek, mert sok klorofill a és b molekulát tartalmaznak, amelyek a zöld fényt tükrözik.

A fotoszintetikus pigmentek típusai

A fotoszintetikus pigmentek három típusra oszthatók: klorofillek, karotinoidok és phycobilinek.

klorofillokok

A klorofillek olyan zöld fotoszintetikus pigmentek, amelyek szerkezetükben porfirin gyűrűt tartalmaznak. Ezek stabil, gyűrű alakú molekulák, amelyek körül az elektronok szabadon mozoghatnak.

Mivel az elektronok szabadon mozognak, a gyűrűnek lehetősége van arra, hogy könnyen elnyerje vagy elveszítse az elektronokat, és ezért képes arra, hogy más molekulákhoz energikus elektronokat biztosítson. Ez az alapvető folyamat, amellyel a klorofill „rögzíti” a napfény energiáját.

A klorofill típusai

Számos klorofill típus létezik: a, b, c, d és e. Ezek közül csak kettő található a magasabb növények kloroplasztjaiban: klorofill a és klorofill b. A legfontosabb a "a" klorofill, mivel növényekben, algákban és fotoszintetikus cianobaktériumokban van jelen..

Az "a" klorofill lehetővé teszi a fotoszintézist, mert az aktivált elektronjait más molekulákba szállítja, amelyek cukrokat hoznak létre..

A klorofill egy másik típusa a "b" klorofill, amely csak az úgynevezett zöld algákban és növényekben található. Másrészről a "c" klorofill csak a krómcsoport fotoszintetikus tagjaiban található, mint a dinoflagellátumokban..

Ezeknek a főbb csoportoknak a klorofilljei közötti különbségek az egyik első jele annak, hogy nem voltak olyan szorosan összefüggőek, mint korábban gondoltak.

A "b" klorofill mennyisége a teljes klorofill tartalom körülbelül egynegyede. Az "a" klorofill minden fotoszintetikus üzemben megtalálható, ezért egyetemes fotoszintetikus pigmentnek hívják. Elsődleges fotoszintetikus pigmentnek is nevezik, mert a fotoszintézis elsődleges reakcióját végzi.

A fotoszintézisben résztvevő összes pigmentből a klorofill alapvető szerepet játszik. Ezért a fotoszintetikus pigmentek többi része kiegészítő pigmentként ismert.

A kiegészítő pigmentek használata lehetővé teszi a hullámhosszok szélesebb körének elnyelését, és ezért több energiát rögzít a napfénytől.

karotinoidok

A fotoszintetikus pigmentek másik fontos csoportja a karotinoidok. Ezek elnyelik a lila és kék-zöld fényt.

A karotinoidok biztosítják a gyümölcsök élénk színeit; például a paradicsomvörös a likopin jelenlétének köszönhető, a kukorica vetőmag sárga a zeaxantin által okozott, és a narancshéj narancs a β-karotinnak köszönhető.

Mindezek a karotinoidok fontosak az állatok vonzására, és elősegítik a növény magjainak eloszlását.

Mint minden fotoszintetikus pigment, a karotinoidok segítenek megragadni a fényt, de egy másik fontos szerepet is játszanak: a felesleges energia eltávolítása a Napból.

Így ha egy levél nagy mennyiségű energiát kap, és ezt az energiát nem használják, ez a felesleg károsíthatja a fotoszintetikus komplex molekulákat. A karotinoidok részt vesznek a felesleges energia felszívódásában és segítenek a hő formájában történő eloszlásban.

A karotinoidok általában piros, narancs vagy sárga pigmentek, és magukban foglalják a jól ismert karotinvegyületet, amely színt ad a sárgarépának. Ezeket a vegyületeket két kis, 6 szénatomos gyűrű alkotja, amelyek szénatomok "láncával" vannak összekapcsolva.

Molekuláris szerkezete következtében nem oldódnak vízben, hanem a sejten belüli membránokhoz kötődnek.

A karotinoidok nem használhatják közvetlenül a fény energiáját a fotoszintézishez, hanem át kell adniuk az elnyelt energiát klorofillhez. Emiatt tartozék pigmentek. A jól látható kiegészítő pigment egy másik példája a fukoxantin, amely barna színt ad a tengeri moszatnak és a diatómának.

A karotinoidok két csoportba sorolhatók: karotinoidok és xantofillek.

karotinok

A karotinok szerves vegyületek, amelyeket a növényekben és állatokban pigmentként osztanak el. Általános képlete C40H56 és nem tartalmaz oxigént. Ezek a pigmentek telítetlen szénhidrogének; azaz sok kettős kötéssel rendelkeznek, és az izoprenoid sorozathoz tartoznak.

A növényekben a karotinok sárga, narancssárga vagy piros színt adnak a virágok (körömvirág), gyümölcsök (sütőtök) és gyökerek (sárgarépa) számára. Állatokban zsírok (vaj), tojássárgája, toll (kanári) és kagyló (homár) láthatóak.

A leggyakoribb karotin a β-karotin, amely az A-vitamin prekurzora, és az állatok számára nagyon fontosnak tartják..

xantofilokra

A xantofillek olyan sárga pigmentek, amelyek molekuláris szerkezete hasonló a karotinoidokéhoz, de azzal a különbséggel, hogy oxigénatomokat tartalmaznak. Néhány példa a következők: C40H56O (cryptoxanthin), C40H56O2 (lutein, zeaxantin) és C40H56O6, amely a fent említett barna alga jellegzetes fukoxantinje..

Általában a karotinoidok narancssárga színűek, mint a xantofillek. Mind a karotinoidok, mind a xantofilek szerves oldószerekben, így például kloroformban, etil-éterben oldhatók. A karotinok a szén-diszulfidban jobban oldódnak, mint a xantofillek.

A karotinoidok funkciói

- A karotinoidok kiegészítő pigmentekként működnek. Vegyük fel a sugárzó energiát a látható spektrum középső részén, és tegyük át klorofillbe.

- Megvédik a kloroplaszt komponenseket a víz fotolízise során keletkező és felszabaduló oxigéntől. A karotinoidok összegyűjtik ezt az oxigént a kettős kötésükön keresztül, és molekuláris szerkezetüket alacsonyabb energiájú (ártalmatlan) állapotra változtatják.

- A klorofill gerjesztett állapota molekuláris oxigénnel reagál, és így rendkívül káros oxigénállapotot képez, amelyet szingulett oxigénnek nevezünk. A karotinoidok ezt megakadályozzák a klorofill gerjesztési állapotának kikapcsolásával.

- Három xantofillet (violoxantin, antheroxanthin és zeaxanthin) vesznek részt a felesleges energia eloszlásában hővé alakításával.

- Színük miatt a karotinoidok a virágok és gyümölcsök láthatóvá válnak a beporzás és az állatok által történő szétszóródás szempontjából.

fikobilinek 

A phycobilinok vízben oldódó pigmentek, és ezért a kloroplaszt citoplazmájában vagy sztrómájában találhatók. Ezek csak cianobaktériumokban és vörös algákban fordulnak elő (Rhodophytából).

A phycobilinok nemcsak fontosak azoknak a szervezeteknek, amelyek a fény energiájának elnyelésére használják őket, hanem kutatási eszközökként is használhatók.

Intenzív fényvegyületek, például pükocianin és fikoeritrin hatására a fény energiáját elnyelik, és nagyon keskeny hullámhossztartományban fluoreszcenciát bocsátanak ki..

A fluoreszcencia által termelt fény annyira megkülönböztető és megbízható, hogy a phycobilins kémiai "címkékként" használható. Ezeket a technikákat széles körben alkalmazzák a rákkutatásban a tumorsejtek "címkézésére".

referenciák

1. Bianchi, T. & Canuel, E. (2011). Kémiai biomarkerek a vízi ökoszisztémákban (1. kiadás). Princeton University Press.
2. Evert, R. & Eichhorn, S. (2013). Raven biológia a növények (8. kiadás). W. H. Freeman és a Company Publishers.
3. Goldberg, D. (2010). Barron AP biológiája (3. kiadás). Barron oktatási sorozat, Inc..
4. Nobel, D. (2009). Fizikai-kémiai és környezeti növényi fiziológia (4. kiadás). Elsevier Inc..
5. Fotoszintetikus pigmentek. A lap eredeti címe: ucmp.berkeley.edu
6. Renger, G. (2008). A fotoszintézis elsődleges folyamatai: elvek és készülékek (IL szerk.) RSC Publishing.
7. Solomon, E., Berg, L. & Martin, D. (2004). biológia (7. kiadás) Cengage Learning.