Plik pigmenty fotosyntetyczne Są to związki chemiczne, które pochłaniają i odbijają pewne długości fal światła widzialnego, dzięki czemu wydają się „kolorowe”. Różne rodzaje roślin, glony i cyjanobakterie mają barwniki fotosyntetyczne, które absorbują na różnych długościach fal i generują różne kolory, głównie zielone, żółte i czerwone..
Pigmenty te są niezbędne dla niektórych organizmów autotroficznych, takich jak rośliny, ponieważ pomagają im wykorzystać szeroki zakres długości fal do produkcji pożywienia w procesie fotosyntezy. Ponieważ każdy pigment reaguje tylko z pewnymi długościami fal, istnieją różne pigmenty, które pozwalają na wychwycenie większej ilości światła (fotonów).
Indeks artykułów
Jak wspomniano powyżej, pigmenty fotosyntetyczne to pierwiastki chemiczne odpowiedzialne za pochłanianie światła niezbędnego do przebiegu procesu fotosyntezy. Dzięki fotosyntezie energia słoneczna jest przekształcana w energię chemiczną i cukry.
Światło słoneczne składa się z różnych długości fal, które mają różne kolory i poziomy energii. Nie wszystkie długości fal są wykorzystywane w równym stopniu w fotosyntezie, dlatego istnieją różne rodzaje pigmentów fotosyntetycznych..
Organizmy fotosyntetyczne zawierają pigmenty, które pochłaniają tylko fale światła widzialnego i odbijają inne. Zbiór długości fal pochłanianych przez pigment to jego widmo absorpcyjne.
Pigment pochłania pewne długości fal, a te, których nie absorbuje, są odbijane; kolor to po prostu światło odbijane przez pigmenty. Na przykład rośliny wydają się zielone, ponieważ zawierają wiele cząsteczek chlorofilu a i b, które odbijają zielone światło..
Pigmenty fotosyntetyczne można podzielić na trzy typy: chlorofile, karotenoidy i fikobiliny.
Chlorofile to zielone pigmenty fotosyntetyczne, które zawierają w swojej strukturze pierścień porfirynowy. Są to stabilne cząsteczki w kształcie pierścienia, wokół których swobodnie migrują elektrony..
Ponieważ elektrony poruszają się swobodnie, pierścień ma potencjał do łatwego pozyskiwania lub utraty elektronów, a zatem może dostarczać energetyzowane elektrony innym cząsteczkom. Jest to podstawowy proces, w którym chlorofil „wychwytuje” energię ze światła słonecznego..
Istnieje kilka rodzajów chlorofilu: a, b, c, d i e. Spośród nich tylko dwa znajdują się w chloroplastach roślin wyższych: chlorofil a i chlorofil b. Najważniejszy jest chlorofil „a”, który występuje w roślinach, algach i fotosyntetycznych cyjanobakteriach.
Chlorofil „a” umożliwia fotosyntezę poprzez przeniesienie jego aktywowanych elektronów do innych cząsteczek, które będą wytwarzać cukry.
Drugim rodzajem chlorofilu jest chlorofil „b”, który występuje tylko w tzw. Zielonych algach i roślinach. Ze swojej strony chlorofil „c” występuje tylko u fotosyntetyków z grupy chromistów, takich jak bruzdnicowate.
Różnice między chlorofilami w tych głównych grupach były jedną z pierwszych oznak, że nie były one tak blisko spokrewnione, jak wcześniej sądzono..
Ilość chlorofilu „b” stanowi około jednej czwartej całkowitej zawartości chlorofilu. Ze swojej strony chlorofil „a” występuje we wszystkich roślinach fotosyntetyzujących, dlatego nazywany jest uniwersalnym pigmentem fotosyntetycznym. Jest również nazywany pierwotnym pigmentem fotosyntetycznym, ponieważ odpowiada za pierwotną reakcję fotosyntezy.
Ze wszystkich pigmentów biorących udział w fotosyntezie zasadniczą rolę odgrywa chlorofil. Z tego powodu pozostałe pigmenty fotosyntetyczne są znane jako pigmenty pomocnicze..
Zastosowanie pigmentów pomocniczych umożliwia pochłanianie szerszego zakresu długości fal, a tym samym wychwytywanie większej ilości energii słonecznej.
Karotenoidy to kolejna ważna grupa barwników fotosyntetycznych. Pochłaniają one fioletowe i niebiesko-zielone światło.
Karotenoidy zapewniają jasne kolory obecne w owocach; Na przykład czerwień w pomidorach jest spowodowana obecnością likopenu, żółć w nasionach kukurydzy jest spowodowana przez zeaksantynę, a pomarańcza w skórce pomarańczy jest spowodowana β-karotenem..
Wszystkie te karotenoidy są ważne, aby przyciągać zwierzęta i promować rozprzestrzenianie się nasion rośliny..
Podobnie jak wszystkie pigmenty fotosyntetyczne, karotenoidy pomagają w wychwytywaniu światła, ale pełnią również inną ważną funkcję: eliminują nadmiar energii ze Słońca.
Tak więc, jeśli liść otrzymuje dużą ilość energii, a energia ta nie jest wykorzystywana, nadmiar ten może uszkodzić cząsteczki kompleksu fotosyntetycznego. Karotenoidy uczestniczą w pochłanianiu nadmiaru energii i pomagają w rozproszeniu jej w postaci ciepła.
Karotenoidy są zazwyczaj czerwonymi, pomarańczowymi lub żółtymi pigmentami i obejmują dobrze znany związek karotenowy, który nadaje marchewce ich kolor. Związki te składają się z dwóch małych sześciowęglowych pierścieni połączonych „łańcuchem” atomów węgla..
Ze względu na swoją strukturę molekularną nie rozpuszczają się w wodzie, ale raczej wiążą się z błonami komórkowymi..
Karotenoidy nie mogą bezpośrednio wykorzystywać energii światła do fotosyntezy, ale muszą przekazywać zaabsorbowaną energię do chlorofilu. Z tego powodu są uważane za pigmenty pomocnicze. Innym przykładem bardzo widocznego pigmentu pomocniczego jest fukoksantyna, która nadaje algom morskim i okrzemkom brązowy kolor..
Karotenoidy można podzielić na dwie grupy: karoteny i ksantofile..
Karoteny są związkami organicznymi szeroko rozpowszechnionymi w postaci barwników w roślinach i zwierzętach. Ich ogólny wzór to C40H56 i nie zawierają tlenu. Te pigmenty to nienasycone węglowodory; to znaczy mają wiele wiązań podwójnych i należą do serii izoprenoidów.
W roślinach karoteny nadają żółty, pomarańczowy lub czerwony kolor kwiatom (nagietkowi), owocom (dynia) i korzeniom (marchewce). U zwierząt są widoczne w tłuszczu (maśle), żółtkach jaj, piórach (kanarek) i skorupkach (homar).
Najpopularniejszym karotenem jest β-karoten, który jest prekursorem witaminy A i jest uważany za bardzo ważny dla zwierząt..
Ksantofile to żółte pigmenty, których budowa molekularna jest podobna do karotenów, ale z tą różnicą, że zawierają atomy tlenu. Niektóre przykłady to: C40H56O (kryptoksantyna), C40H56O2 (luteina, zeaksantyna) i C40H56O6, która jest fukoksantyną charakterystyczną dla wspomnianych wyżej brunatnic.
Karoteny są generalnie bardziej pomarańczowe niż ksantofile. Zarówno karoteny, jak i ksantofile są rozpuszczalne w rozpuszczalnikach organicznych, takich jak między innymi chloroform, eter etylowy. Karoteny są lepiej rozpuszczalne w dwusiarczku węgla niż ksantofile.
- Karotenoidy działają jako pigmenty pomocnicze. Pochłaniają energię promieniowania w środkowym obszarze widma widzialnego i przekazują ją do chlorofilu.
- Chronią składniki chloroplastów przed tlenem wytwarzanym i uwalnianym podczas fotolizy wody. Karotenoidy wychwytują ten tlen poprzez swoje podwójne wiązania i zmieniają strukturę molekularną na stan o niższej energii (nieszkodliwy)..
- Stan wzbudzony chlorofilu reaguje z tlenem cząsteczkowym, tworząc wysoce szkodliwy stan tlenu zwany tlenem singletowym. Zapobiegają temu karotenoidy, wyłączając wzbudzony stan chlorofilu..
- Trzy ksantofile (wioloksantyna, antheroksantyna i zeaksantyna) uczestniczą w rozpraszaniu nadmiaru energii, przekształcając ją w ciepło.
- Ze względu na swój kolor karotenoidy sprawiają, że kwiaty i owoce są widoczne do zapylenia i rozprzestrzeniania się przez zwierzęta..
Fikobiliny są pigmentami rozpuszczalnymi w wodzie i dlatego znajdują się w cytoplazmie lub zrębie chloroplastu. Występują tylko u sinic i krasnorostów (Rhodophyta).
Fikobiliny są ważne nie tylko dla organizmów, które wykorzystują je do pochłaniania energii ze światła, ale są również wykorzystywane jako narzędzia badawcze.
Gdy związki takie jak pikocyjanina i fikoerytryna są wystawione na intensywne światło, absorbują energię światła i uwalniają ją, emitując fluorescencję w bardzo wąskim zakresie długości fal..
Światło wytwarzane przez tę fluorescencję jest tak charakterystyczne i niezawodne, że fikobiliny mogą być używane jako chemiczne „znaczniki”. Techniki te są szeroko stosowane w badaniach nad rakiem do „znakowania” komórek nowotworowych..
Jeszcze bez komentarzy