Fotosyntetiske pigmenters egenskaber og hovedtyper

2795
Robert Johnston
Fotosyntetiske pigmenters egenskaber og hovedtyper

Det fotosyntetiske pigmenter De er kemiske forbindelser, der absorberer og reflekterer bestemte bølgelængder af synligt lys, hvilket får dem til at fremstå som "farverige". Forskellige typer planter, alger og cyanobakterier har fotosyntetiske pigmenter, som absorberer ved forskellige bølgelængder og genererer forskellige farver, hovedsageligt grøn, gul og rød..

Disse pigmenter er nødvendige for nogle autotrofe organismer, såsom planter, fordi de hjælper dem med at drage fordel af en bred vifte af bølgelængder til at producere deres mad i fotosyntese. Da hvert pigment kun reagerer med nogle bølgelængder, er der forskellige pigmenter, der gør det muligt at fange mere lys (fotoner).

Fotosyntetiske pigmenter findes i planter, alger og cyanobakterier

Artikelindeks

  • 1 Karakteristika for fotosyntetiske pigmenter
  • 2 typer fotosyntetiske pigmenter
    • 2.1 - Klorofyler
    • 2.2 - Carotenoider
    • 2.3 - Phycobilins 
  • 3 Referencer

Karakteristika for fotosyntetiske pigmenter

Som nævnt ovenfor er fotosyntetiske pigmenter kemiske elementer, der er ansvarlige for at absorbere det lys, der er nødvendigt for, at fotosyntese kan finde sted. Gennem fotosyntese omdannes energi fra solen til kemisk energi og sukker.

Sollys består af forskellige bølgelængder, som har forskellige farver og energiniveauer. Ikke alle bølgelængder bruges ens i fotosyntese, hvorfor der findes forskellige typer fotosyntetiske pigmenter..

Fotosyntetiske organismer indeholder pigmenter, der kun absorberer bølgelængderne af synligt lys og reflekterer andre. Sættet af bølgelængder absorberet af et pigment er dets absorptionsspektrum.

Et pigment absorberer visse bølgelængder, og de, som det ikke absorberer, reflekteres; farven er simpelthen det lys, der reflekteres af pigmenterne. For eksempel ser planterne grønne ud, fordi de indeholder mange klorofyl a- og b-molekyler, der reflekterer grønt lys..

Typer af fotosyntetiske pigmenter

Fotosyntetiske pigmenter kan opdeles i tre typer: klorofyl, carotenoider og phycobiliner.

- Klorofyler

Mikroskopbillede af kloroplaster, organeller, der indeholder klorofyl

Klorofyler er grønne fotosyntetiske pigmenter, der indeholder en porphyrinring i deres struktur. De er stabile ringformede molekyler, omkring hvilke elektroner er frie til at migrere..

Fordi elektroner bevæger sig frit, har ringen potentialet til let at få eller miste elektroner og har derfor potentialet til at give energi til andre molekyler. Dette er den grundlæggende proces, hvorved klorofyl "fanger" energi fra sollys..

Typer af klorofyler

Der er flere typer klorofyl: a, b, c, d og e. Af disse findes kun to i kloroplaster fra højere planter: klorofyl a og klorofyl b. Det vigtigste er klorofyl "a", da den findes i planter, alger og fotosyntetiske cyanobakterier.

Molekylær struktur af klorofyler: a, b og c

Klorofyl "a" gør fotosyntese mulig ved at overføre dets aktiverede elektroner til andre molekyler, der vil danne sukker.

En anden type klorofyl er klorofyl "b", som kun findes i såkaldte grønalger og planter. For sin del findes klorofyl "c" kun i de fotosyntetiske medlemmer af chromista-gruppen, såsom dinoflagellater.

Forskellene mellem klorofylerne i disse store grupper var et af de første tegn på, at de ikke var så nært beslægtede som tidligere antaget..

Mængden af ​​klorofyl "b" er ca. en fjerdedel af det samlede klorofylindhold. For sin del findes klorofyl "a" i alle fotosyntetiske planter, hvorfor det kaldes universelt fotosyntetisk pigment. Det kaldes også primært fotosyntetisk pigment, fordi det udfører den primære reaktion af fotosyntese.

Af alle pigmenter, der deltager i fotosyntese, spiller klorofyl en grundlæggende rolle. Af denne grund er resten af ​​de fotosyntetiske pigmenter kendt som tilbehørspigmenter..

Brugen af ​​tilbehørspigmenter gør det muligt at absorbere en bredere vifte af bølgelængder og derfor fange mere energi fra sollys.

- Carotenoider

Carotenoider er en anden vigtig gruppe af fotosyntetiske pigmenter. Disse absorberer violet og blågrønt lys.

Carotenoider giver de lyse farver, frugter præsenterer For eksempel skyldes det røde i tomat tilstedeværelsen af ​​lycopen, det gule i majsfrø er forårsaget af zeaxanthin, og appelsinen i appelsinskal skyldes β-caroten.

Lycopen giver den lyse farve, som røde tomater har

Alle disse carotenoider er vigtige for at tiltrække dyr og fremme spredning af plantens frø..

Som alle fotosyntetiske pigmenter hjælper carotenoider med at fange lys, men de tjener også en anden vigtig funktion: eliminere overskydende energi fra solen.

Således, hvis et blad modtager en stor mængde energi, og denne energi ikke bruges, kan dette overskud beskadige molekylerne i det fotosyntetiske kompleks. Carotenoider deltager i absorptionen af ​​overskydende energi og hjælper med at sprede den i form af varme.

Carotenoider er generelt røde, orange eller gule pigmenter og inkluderer den velkendte forbindelse caroten, som giver gulerødderne deres farve. Disse forbindelser består af to små ringe med seks kulstofforbindelser forbundet med en "kæde" af carbonatomer..

Som et resultat af deres molekylære struktur opløses de ikke i vand, men binder snarere til membraner i cellen..

Carotenoider kan ikke direkte bruge lysets energi til fotosyntese, men skal overføre den absorberede energi til klorofyl. Af denne grund betragtes de som tilbehørspigmenter. Et andet eksempel på et meget synligt tilbehørspigment er fucoxanthin, som giver marine alger og kiselalger deres brune farve..

Carotenoider kan klassificeres i to grupper: carotener og xanthophylls..

Carotener

Carotener er organiske forbindelser, der distribueres bredt som pigmenter i planter og dyr. Deres generelle formel er C40H56, og de indeholder ikke ilt. Disse pigmenter er umættede carbonhydrider; de har mange dobbeltbindinger og hører til isoprenoid-serien.

Molekylær struktur af β-caroten

I planter giver carotener gule, orange eller røde farver til blomster (calendula), frugter (græskar) og rødder (gulerod). Hos dyr er de synlige i fedt (smør), æggeblommer, fjer (kanariefugl) og skaller (hummer).

Den mest almindelige caroten er β-caroten, som er forløberen for A-vitamin og betragtes som meget vigtig for dyr..

Xanthophylls

Xanthophylls er gule pigmenter, hvis molekylære struktur svarer til carotenes, men med den forskel, at de indeholder iltatomer. Nogle eksempler er: C40H56O (cryptoxanthin), C40H56O2 (lutein, zeaxanthin) og C40H56O6, som er fucoxanthin-karakteristikken for brune alger nævnt ovenfor.

Lutein molekylær struktur

Carotener er generelt mere orange i farve end xanthophylls. Både carotener og xanthophylls er opløselige i organiske opløsningsmidler, såsom chloroform, ethylether, blandt andre. Carotener er mere opløselige i carbondisulfid sammenlignet med xanthophylls.

Funktioner af carotenoider

- Carotenoider fungerer som tilbehørspigmenter. De absorberer strålingsenergi i det midterste område af det synlige spektrum og overfører det til klorofyl.

- De beskytter kloroplastkomponenterne fra det ilt, der genereres og frigives under fotolysen af ​​vand. Carotenoider opfanger dette ilt gennem deres dobbeltbindinger og ændrer deres molekylære struktur til en lavere energi (uskadelig) tilstand..

- Den ophidsede tilstand af klorofyl reagerer med molekylært ilt til dannelse af en meget skadelig ilttilstand kaldet singlet oxygen. Carotenoider forhindrer dette ved at slukke for den ophidsede tilstand af klorofyl..

- Tre xanthophylls (violoxanthin, antheroxanthin og zeaxanthin) deltager i spredningen af ​​overskydende energi ved at omdanne den til varme.

- På grund af deres farve gør carotenoider blomster og frugter synlige til bestøvning og spredning af dyr..

- Phycobilins 

Phycobiliner er vandopløselige pigmenter og findes derfor i chloroplastens cytoplasma eller stroma. De forekommer kun i cyanobakterier og røde alger (Rhodophyta).

Røde alger (Rhodophyta)

Phycobiliner er ikke kun vigtige for organismer, der bruger dem til at absorbere energi fra lys, men bruges også som forskningsværktøjer.

Når forbindelser såsom pycocyanin og phycoerythrin udsættes for intens lys, absorberer de lysets energi og frigiver det ved at udsende fluorescens i et meget snævert område af bølgelængder..

Lyset produceret af denne fluorescens er så markant og pålideligt, at phycobilinerne kan bruges som kemiske "tags". Disse teknikker anvendes i vid udstrækning i kræftforskning til at "markere" tumorceller..

Referencer

  1. Bianchi, T. & Canuel, E. (2011). Kemiske biomarkører i akvatiske økosystemer (1. udgave). Princeton University Press.
  2. Evert, R. & Eichhorn, S. (2013). Raven Biology of Plants (8. udgave). W. H. Freeman og Company Publishers.
  3. Goldberg, D. (2010). Barrons AP-biologi (3. udgave). Barrons uddannelsesmæssige serie, Inc..
  4. Nobel, D. (2009). Fysisk-kemisk og miljømæssig plantefysiologi (4. udgave). Elsevier Inc..
  5. Fotosyntetiske pigmenter. Gendannet fra: ucmp.berkeley.edu
  6. Renger, G. (2008). Primære processer af fotosyntese: principper og apparater (IL. Red.) RSC Publishing.
  7. Solomon, E., Berg, L. & Martin, D. (2004). Biologi (7. udgave) Cengage Learning.

Endnu ingen kommentarer