Fotosyntetické pigmenty Charakteristiky a hlavné typy

Ten fotosyntetické pigmenty Sú to chemické zlúčeniny, ktoré absorbujú a odrážajú určité vlnové dĺžky viditeľného svetla, vďaka čomu vyzerajú „farebne“. Rôzne typy rastlín, rias a cyanobaktérií majú fotosyntetické pigmenty, ktoré absorbujú rôzne vlnové dĺžky a vytvárajú rôzne farby, hlavne zelené, žlté a červené.

Tieto pigmenty sú potrebné pre niektoré autotrofické organizmy, ako sú rastliny, pretože im pomáhajú využívať širokú škálu vlnových dĺžok na výrobu svojho jedla vo fotosyntéze. Pretože každý pigment reaguje iba s niektorými vlnovými dĺžkami, existujú rôzne pigmenty, ktoré umožňujú zachytiť viac svetla (fotóny).

Fotosyntetické pigmenty sa nachádzajú v rastlinách, riasach a cyanobaktériách

[TOC]

Charakteristiky fotosyntetických pigmentov

Ako je uvedené vyššie, fotosyntetické pigmenty sú chemické prvky, ktoré sú zodpovedné za absorbovanie potrebného svetla, aby sa mohol generovať proces fotosyntézy. Prostredníctvom fotosyntézy sa energia slnka stáva chemickou energiou a cukru.

Slnečné svetlo je tvorené rôznymi vlnovými dĺžkami, ktoré majú rôzne farby a hladiny energie. Nie všetky vlnové dĺžky sa používajú rovnako vo fotosyntéze, a preto existujú rôzne typy fotosyntetických pigmentov.

Fotosyntetické organizmy obsahujú pigmenty, ktoré absorbujú iba vlnové dĺžky viditeľného svetla a odrážajú ostatných. Sada vlnovej dĺžky absorbovaná pigmentom je jeho absorpčné spektrum.

Pigment absorbuje určité vlnové dĺžky a tie, ktoré ich neabsorbujú; Farba je jednoducho svetlo odrážané pigmentmi. Napríklad rastliny sa zdajú zelené, pretože obsahujú veľa chlorofylových molekúl A a B, ktoré odrážajú zelené svetlo.

Typy fotosyntetických pigmentov

Fotosyntetické pigmenty možno rozdeliť na tri typy: chlorofyly, karotenoidy a ficobilíny.

- Chlorofyls

Pohľad na mikroskop Chloroplast, organely, ktoré obsahujú chlorofyl

Chlorofyly sú zelené fotosyntetické pigmenty obsahujúce porfyrínový kruh v ich štruktúre. Sú to stabilné molekuly, okolo ktorých elektróny môžu migrovať.

Pretože elektróny sa pohybujú voľne, prsteň má potenciál ľahko vyhrať alebo stratiť elektróny, a preto má potenciál poskytnúť energické elektróny iným molekulám. Toto je základný proces, ktorým chlorofyl „zachytáva“ energiu slnečného žiarenia.

Môže vám slúžiť: gibberellíny

Typy chlorofylov

Existuje niekoľko druhov chlorofylu: A, B, C, D a E. Z nich sa nachádzajú iba dva v chloroplastoch horných rastlín: chlorofyl a a chlorofyl b. Najdôležitejšie je chlorofyl „a“, pretože je prítomný v rastlinách, rias a fotosyntetickej cyanobaktérii.

Molekulárna štruktúra chlorofyly: A, B a C

Chlorofyl „A“ umožňuje fotosyntézu, pretože prenáša svoje elektróny aktivované na iné molekuly, ktoré budú vyrábať cukry.

Druhým typom chlorofylu je chlorofyl "B", ktorý je iba v takzvaných zelených riasach a rastlinách. Pokiaľ ide o to, chlorofyl „C“ sa nachádza iba v fotosyntetických členoch skupiny Chromista, ako v Dinoflageladose.

Rozdiely medzi chlorofylmi týchto hlavných skupín boli jednou z prvých vzoriek, ktoré neboli tak úzko spojené, ako sa predtým myslelo.

Množstvo chlorofylu „B“ je približne štvrtina celkového obsahu chlorofylu. Pokiaľ ide o to, chlorofyl „A“ sa nachádza vo všetkých fotosyntetických rastlinách, takže sa nazýva Universal fotosyntetický pigment. Nazývajú to tiež primárny fotosyntetický pigment, pretože vykonáva primárnu reakciu fotosyntézy.

Zo všetkých pigmentov, ktoré sa zúčastňujú na fotosyntéze, chlorofyl spĺňa základnú úlohu. Z tohto dôvodu sú ostatné fotosyntetické pigmenty známe ako príslušné pigmenty.

Použitie doplnkových pigmentov umožňuje absorbovať širší rozsah vlnových dĺžok, a preto zachytiť viac energie slnečného žiarenia.

- Karotenoidy

Karotenoidy sú ďalšou dôležitou skupinou fotosyntetických pigmentov. Tieto absorbujú fialové svetlo a zelenkavú modrú farbu.

Karotenoidy poskytujú jasné farby, ktoré sú prítomné ovocie; Napríklad červená paradajka je spôsobená prítomnosťou lykopénu, žltej kukuričnej semien je spôsobená zeaxantínom a pomarančová pomarančová šupka je spôsobená β-karoténom.

Lykopén poskytuje jasnú farbu, ktorú majú červené paradajky

Všetky tieto karotenoidy sú dôležité na prilákanie zvierat a podporu disperzie semien rastlín.

Rovnako ako všetky fotosyntetické pigmenty, aj karotenoidy pomáhajú zachytiť svetlo, ale tiež splnia ďalšiu dôležitú funkciu: eliminujte prebytočnú energiu zo slnka.

Môže vám slúžiť: avokádo

Ak teda list dostane veľké množstvo energie a táto energia sa nepoužíva, tento prebytok môže poškodiť molekuly fotosyntetického komplexu. Karotenoidy sa podieľajú na absorpcii prebytočnej energie a pomáhajú ju rozptýliť vo forme tepla.

Karotenoidy sú zvyčajne červené, oranžové alebo žlté pigmenty a zahŕňajú dobre známu karoténovú zlúčeninu, ktorá farbu mrkvy zafarbuje. Tieto zlúčeniny sú tvorené dvoma malými krúžkami šiestich uhlíkov spojených „reťazcom“ atómov uhlíka.

V dôsledku ich molekulárnej štruktúry sa nerozpúšťajú vo vode, ale sú viazané na membrány vo vnútri bunky.

Karotenoidy nemôžu priamo využívať energiu svetla na fotosyntézu, ale mali by preniesť energiu absorbovanú na chlorofyl. Z tohto dôvodu sa posudzujú príslušné pigmenty. Ďalším príkladom veľmi viditeľného doplnkového pigmentu je fukoxantín, ktorý dáva hnedú farbu morským rias a diatoms.

Karotenoidy možno klasifikovať do dvoch skupín: karotény a xantofilas.

Karotény

Karotény sú široko distribuované organické zlúčeniny ako pigmenty v rastlinách a zvieratách. Jeho všeobecný vzorec je C40H56 a neobsahuje kyslík. Tieto pigmenty sú nenasýtené uhľovodíky; to znamená, že majú veľa dvojitých dlhopisov a patria do série Isopreideid.

Molekulárna štruktúra β-karoténu

V rastlinách karotény učia žlté, oranžové alebo červené kvety (kalendu), ovocie (tekvica) a korene (mrkva). U zvierat sú viditeľné v tukoch (maslo), vaječných žĺtkoch, perie (kanárik) a šupkami (homár).

Najbežnejším karoténom je β-karotén, ktorý je prekurzorom vitamínu A a považuje sa za veľmi dôležitý pre zvieratá.

Xantofilas

Xantofilas sú žlté pigmenty, ktorých molekulárna štruktúra je podobná ako v karoténoch, ale s rozdielom, že obsahujú atómy kyslíka. Niektoré príklady sú: C40H56O (cryptoxantín), C40H56O2 (luteín, zeaxantín) a C40H56O6, čo je charakteristický fukoxantín hnedých rias uvedených vyššie.

Molekulárna štruktúra luteínu

Karotény majú zvyčajne oranžovú farbu ako xantofilas. Karotény aj xantofilas sú rozpustné v organických rozpúšťadlách, ako je chloroforma, etyléter,. Karotény sú rozpustnejšie pri disulfidu uhlíka v porovnaní s xantofilasmi.

Karotenoidové funkcie

- Karotenoidy fungujú ako príslušenstvo pigmenty. Absorbujú žiarivú energiu v strednej oblasti viditeľného spektra a prenášajú ju do chlorofylu.

Môže vám slúžiť: monokotyledonózne: Charakteristiky, taxonómia, klasifikácia, príklady

- Chránia komponenty kyslíka chloroplánu generované a uvoľňované počas vodnej fotolýzy. Karotenoidy zbierajú tento kyslík prostredníctvom svojich dvojitých väzieb a zmenili svoju molekulárnu štruktúru na stav nižšej energie (neškodné).

- Vzrušený stav chlorofylu reaguje s molekulárnym kyslíkom za vzniku vysoko škodlivého kyslíka nazývaného singletový kyslík. Karotenoidy tomu zabránia vypnutím stavu excitácie chlorofylu.

- Tres Xantofilas (vioxantín, anteroxantín a zeaxantín) sa podieľa na rozptyle prebytočnej energie jeho premenou na teplo.

- Kvôli svojej farbe karotenoidy robia kvety a ovocie viditeľné na opelenie a disperziu zvierat.

- Ficobilíny 

Ficobilíny sú pigmenty rozpustné vo vode, a preto sa nachádzajú v cytoplazme alebo stróme chloroplastov. Vyskytujú sa iba v cyanobaktériách a červených riasach (Rhodophyta).

Červené riasy (Rhodophyta)

Ficobilíny sú nielen dôležité pre organizmy, ktoré ich používajú na absorbovanie energie svetla, ale používajú sa aj ako výskumné nástroje.

Odhalením zlúčenín, ako je pykocyanín a ficoeritrin, absorbujú energiu svetla a uvoľňujú sa emitujúce fluorescenciu vo veľmi úzkom rozsahu vlnových dĺžok.

Svetlo produkované touto fluorescenciou je také výrazné a spoľahlivé, že ficobilíny sa môžu použiť ako chemické „štítky“. Tieto techniky sa široko používajú vo výskume rakoviny na „označovanie“ nádorových buniek.

Odkazy

1. Bianchi, T. & Canuel, a. (2011). Chemické biomarkery vo vodných ekosystémoch (1. vydanie.). Princeton University Press.
2. Evert, r. & Eichhorn, s. (2013). Havran biológia rastlín (8. vydanie.). W. H. Vydavatelia Freeman a spoločnosti.
3. Goldberg, D. (2010). Barronova AP biológia (3. ED.). Barron's Educational Series, Inc.
4. Nobel, D. (2009). Fyziológia fyzikálneho a environmentálnych rastlín (4. vydanie.). Elsevier Inc.
5. Fotosyntetické pigmenty. Obnovené z: UCMP.Berkeley.Edu
6. Renger, G. (2008). Primárny proces fotosyntézy: princípy a prístroj (IL. edimatizovať.) Publikovanie RSC.
7. Šalamún, e., Berg, L. & Martin, D. (2004). Biológia (7. vydanie.) Cengage Learning.