Značajke fotosintetskih pigmenata i glavne vrste



fotosintetski pigmenti to su kemijski spojevi koji apsorbiraju i reflektiraju određene valne duljine vidljive svjetlosti, što ih čini "živopisnim". Različite vrste biljaka, algi i cijanobakterija imaju fotosintetske pigmente koji apsorbiraju pri različitim valnim duljinama i generiraju različite boje, uglavnom zelene, žute i crvene..

Ovi pigmenti su potrebni za neke autotrofne organizme, kao što su biljke, jer im pomažu da iskoriste širok raspon valnih duljina kako bi proizveli hranu u fotosintezi. Budući da svaki pigment reagira samo s nekim valnim duljinama, postoje različiti pigmenti koji omogućuju snimanje veće količine svjetla (fotona).

indeks

  • 1 Značajke
  • 2 Vrste fotosintetskih pigmenata
    • 2.1 Klorofili
    • 2.2. Karotenoidi
    • 2.3. Phycobilins 
  • 3 Reference

značajke

Kao što je gore navedeno, fotosintetski pigmenti su kemijski elementi koji su odgovorni za apsorpciju potrebnog svjetla tako da se proces fotosinteze može generirati. Kroz fotosintezu se Sunčeva energija pretvara u kemijsku energiju i šećere.

Sunčeva svjetlost sastoji se od različitih valnih duljina, koje imaju različite boje i razine energije. Nisu sve valne duljine jednako korištene u fotosintezi, zbog čega postoje različite vrste fotosintetskih pigmenata..

Fotosintetski organizmi sadrže pigmente koji apsorbiraju samo valne duljine vidljive svjetlosti i odražavaju druge. Skup valnih duljina koje apsorbira pigment je njegov apsorpcijski spektar.

Pigment upija određene valne duljine, a one koje ih ne apsorbiraju odražava ih; boja je jednostavno svjetlost koju reflektiraju pigmenti. Na primjer, biljke izgledaju zeleno jer sadrže mnoge molekule klorofila a i b, koje odražavaju zeleno svjetlo.

Vrste fotosintetskih pigmenata

Fotosintetski pigmenti mogu se podijeliti u tri vrste: klorofili, karotenoidi i fikobilini.

klorofila

Klorofili su zeleni fotosintetski pigmenti koji u svojoj strukturi sadrže porfirinski prsten. To su stabilne molekule u obliku prstena oko kojih su elektroni slobodni za migraciju.

Budući da se elektroni slobodno kreću, prsten ima potencijal da lako dobije ili izgubi elektrone i, stoga, ima potencijal pružiti energizirane elektrone drugim molekulama. To je temeljni proces kojim klorofil "hvata" energiju sunčeve svjetlosti.

Vrste klorofila

Postoji nekoliko tipova klorofila: a, b, c, d i e. Od njih se samo dva nalaze u kloroplastima viših biljaka: klorofil a i klorofil b. Najvažniji je klorofil "a", kao što je prisutan u biljkama, algama i fotosintetskim cijanobakterijama.

Klorofil "a" omogućuje fotosintezu jer prenosi svoje aktivirane elektrone na druge molekule koje će napraviti šećere.

Drugi tip klorofila je klorofil "b", koji se nalazi samo u takozvanim zelenim algama i biljkama. S druge strane, klorofil "c" nalazi se samo u fotosintetskim članovima skupine kromista, kao u dinoflagelatima.

Razlike između klorofila ovih glavnih skupina bio je jedan od prvih znakova da nisu bile tako blisko povezane kao što se prije mislilo.

Količina klorofila "b" je oko četvrtine ukupnog sadržaja klorofila. Sa svoje strane, klorofil "a" se nalazi u svim fotosintetskim biljkama, zbog čega se naziva univerzalni fotosintetski pigment. Također ga nazivaju primarnim fotosintetskim pigmentom, jer provodi primarnu reakciju fotosinteze.

Od svih pigmenata koji sudjeluju u fotosintezi, klorofil ima temeljnu ulogu. Zbog toga su ostali fotosintetski pigmenti poznati kao pomoćni pigmenti.

Upotreba pomoćnih pigmenata omogućuje apsorpciju šireg raspona valnih duljina i, prema tome, hvatanje više energije iz sunčeve svjetlosti.

karotenoidi

Karotenoidi su još jedna važna skupina fotosintetskih pigmenata. One apsorbiraju ljubičasto i plavo-zeleno svjetlo.

Karotenoidi daju svijetle boje koje su prisutne; na primjer, crvena rajčica je zbog prisutnosti likopena, žuta sjemenka kukuruza je uzrokovana zeaksantinom, a narančasta koru naranče je zbog β-karotena.

Svi ti karotenoidi su važni za privlačenje životinja i promicanje raspršivanja sjemena biljke.

Kao i svi fotosintetski pigmenti, karotenoidi pomažu hvatanje svjetla, ali također igraju još jednu važnu ulogu: uklanjanje viška energije iz Sunca.

Dakle, ako list prima veliku količinu energije i ta se energija ne koristi, taj višak može oštetiti kompleks fotosintetskih kompleksa. Karotenoidi sudjeluju u apsorpciji viška energije i pomažu rasipanju u obliku topline.

Karotenoidi su obično crveni, narančasti ili žuti pigmenti i uključuju dobro poznati karotenski spoj koji daje mrkvu boju. Te spojeve tvore dva mala prstena od šest ugljika povezanih "lancem" atoma ugljika.

Kao rezultat njihove molekularne strukture, ne otapaju se u vodi, već se vežu za membrane unutar stanice.

Karotenoidi ne mogu izravno koristiti energiju svjetla za fotosintezu, već moraju prenijeti energiju apsorbiranu u klorofil. Zbog toga se smatraju dodatnim pigmentima. Drugi primjer vrlo vidljivog dodatnog pigmenta je fukoksantin, koji daje morsku boju i dijatomeje smeđoj boji.

Karotenoidi se mogu svrstati u dvije skupine: karotenoidi i ksantofili.

karotene

Karoteni su organski spojevi koji se široko distribuiraju kao pigmenti u biljkama i životinjama. Njegova opća formula je C40H56 i ne sadrži kisik. Ti pigmenti su nezasićeni ugljikovodici; to jest, oni imaju mnogo dvostrukih veza i pripadaju izoprenoidnoj seriji.

U biljkama, karoteni daju žute, narančaste ili crvene boje cvijeću (nevena), voću (bundeve) i korijenje (mrkvu). Kod životinja su vidljive u mastima (maslac), žumanjcima, perju (kanarinac) i školjkama (jastog).

Najčešći karoten je β-karoten koji je prekursor vitamina A i smatra se vrlo važnim za životinje.

ksantofila

Ksantofili su žuti pigmenti čija je molekularna struktura slična onoj karotenoida, ali s tom razlikom što sadrže kisikove atome. Neki primjeri su: C40H56O (kriptoksantin), C40H56O2 (lutein, zeaksantin) i C40H56O6, što je karakteristično fukoksantin smeđe alge..

Općenito, karotenoidi imaju više narančaste boje od ksantofila. I karotenoidi i ksantofili su topivi u organskim otapalima kao što su kloroform, etil eter, između ostalih. Karoteni su topiviji u ugljikovom disulfidu u usporedbi s ksantofilima.

Funkcije karotenoida

- Karotenoidi djeluju kao dodatni pigmenti. Apsorbirati zračnu energiju u srednjem području vidljivog spektra i prenijeti je u klorofil.

- Oni štite komponente kloroplasta od kisika koji se stvara i oslobađa tijekom fotolize vode. Karotenoidi skupljaju taj kisik preko njihovih dvostrukih veza i mijenjaju svoju molekularnu strukturu u stanje niže energije (bezopasno).

- Uzbuđeno stanje klorofila reagira s molekularnim kisikom, stvarajući vrlo štetno stanje kisika koje se naziva singletni kisik. Karotenoidi to sprječavaju isključivanjem stanja pobude klorofila.

- Tri ksantofila (violoksantin, anteroksantin i zeaksantin) sudjeluju u disipaciji viška energije pretvaranjem u toplinu.

- Zbog svoje boje, karotenoidi čine cvijeće i plodove vidljivim za oprašivanje i raspršivanje po životinjama.

phycobilins 

Fikobilini su pigmenti topljivi u vodi i stoga se nalaze u citoplazmi ili stromi kloroplasta. Pojavljuju se samo u cijanobakterijama i crvenim algama (Rhodophyta).

Phycobilini nisu važni samo za organizme koji ih koriste za apsorpciju energije svjetlosti, već se koriste i kao istraživački alati..

Kada su izloženi intenzivnim svjetlosnim spojevima kao što su pikocijanin i fikoeritrin, oni apsorbiraju energiju svjetlosti i oslobađaju je emitirajući fluorescenciju u vrlo uskom rasponu valnih duljina..

Svjetlo proizvedeno ovom fluorescencijom je toliko različito i pouzdano da se phycobilini mogu koristiti kao kemijske "oznake". Ove tehnike su u širokoj upotrebi u istraživanjima raka za "označavanje" tumorskih stanica.

reference

  1. Bianchi, T. i Canuel, E. (2011). Kemijski biomarkeri u vodenim ekosustavima (1. izd.). Princeton University Press.
  2. Evert, R. i Eichhorn, S. (2013). Biologija biljaka gavrana (8. izdanje). W. H. Freeman i izdavači tvrtke.
  3. Goldberg, D. (2010). Barronova AP biologija (3. izd.). Barron's Educational Series, Inc.
  4. Nobel, D. (2009). Fizikalno-kemijska i ekološka fiziologija bilja (4. izdanje). Elsevier Inc.
  5. Fotosintetski pigmenti. Preuzeto s: ucmp.berkeley.edu
  6. Renger, G. (2008). Primarni procesi fotosinteze: principi i aparati (IL ed.) RSC Publishing.
  7. Solomon, E., Berg, L. i Martin, D. (2004). biologija (7. izdanje) Cengage Learning.