Fotosünteetilised pigmendid ja põhitüübid



The fotosünteetilised pigmendid need on keemilised ühendid, mis neelavad ja peegeldavad teatavaid nähtava valguse lainepikkusi, mis muudab need "värviliseks". Erinevat tüüpi taimed, vetikad ja sinivetikad omavad fotosünteetilisi pigmente, mis neelavad erinevaid lainepikkusi ja tekitavad erinevaid värve, peamiselt rohelist, kollast ja punast.

Need pigmendid on vajalikud mõnede autotroofsete organismide, näiteks taimede jaoks, sest need aitavad neil ära kasutada laia lainepikkuste valikut, et toota fotosünteesi käigus. Kuna iga pigment reageerib ainult mõne lainepikkusega, on erinevad pigmendid, mis võimaldavad rohkem valgust koguda (fotonid).

Indeks

  • 1 Omadused
  • 2 Fotosünteetiliste pigmentide tüübid
    • 2.1 Klorofüllid
    • 2.2 Karotenoidid
    • 2.3 Phycobilins 
  • 3 Viited

Omadused

Nagu eespool öeldud, on fotosünteetilised pigmendid keemilised elemendid, mis vastutavad vajaliku valguse neeldumise eest, et oleks võimalik tekitada fotosünteesi protsessi. Fotosünteesi kaudu muudetakse Päikese energia keemiliseks energiaks ja suhkruks.

Päikesevalgus koosneb erinevatest lainepikkustest, millel on erinevad värvid ja energiatase. Kõiki lainepikkusi ei kasutata fotosünteesis võrdselt, mistõttu on fotosünteesipigmentide tüübid erinevad.

Fotosünteetilised organismid sisaldavad pigmente, mis neelavad ainult nähtava valguse lainepikkusi ja peegeldavad teisi. Pigmendi poolt neeldunud lainepikkuste kogum on selle absorptsioonispekter.

Pigment neelab teatud lainepikkusi ja need, mis ei ima, peegeldavad neid; värvus on lihtsalt pigmentide peegelduv valgus. Näiteks on taimed rohelised, sest need sisaldavad palju klorofülli a ja b molekule, mis peegeldavad rohelist valgust.

Fotosünteetiliste pigmentide tüübid

Fotosünteetilisi pigmente võib jagada kolme liiki: klorofüllid, karotenoidid ja fütsobiliinid.

Klorofüllid

Klorofüllid on rohelised fotosünteetilised pigmendid, mis sisaldavad nende struktuuris porfüriinitsüklit. Need on stabiilsed, ringikujulised molekulid, mille ümber elektronid on vabalt migreeruvad.

Kuna elektronid liiguvad vabalt, on ringil võimalus saada või kaotada elektronid kergesti ja seetõttu on tal võimalik pakkuda teistele molekulidele pingestatud elektrone. See on põhiprotsess, mille käigus klorofüll "tabab" päikesevalguse energiat.

Klorofülli liigid

On mitmeid klorofülli tüüpe: a, b, c, d ja e. Nendest leitakse ainult kaks kõrgemate taimede kloroplastides: klorofüll a ja klorofüll b. Kõige olulisem on klorofüll "a", kuna see esineb taimedes, vetikates ja fotosünteetilistes tsüanobakterites..

Klorofüll "a" teeb fotosünteesi võimalikuks, kuna see edastab aktiveeritud elektronid teistele molekulidele, mis teevad suhkrud.

Teine klorofülli tüüp on klorofüll "b", mida leidub ainult nn rohelistes vetikates ja taimedes. Teisest küljest leidub klorofüll "c" ainult kroomirühma fotosünteesiliikmetes, nagu dinoflagellates.

Nende suurte rühmade klorofüllite vahelised erinevused olid üks esimesi märke, et nad ei olnud nii lähedased, nagu varem arvati.

Klorofülli "b" kogus on umbes veerand klorofülli üldsisaldusest. Klorofüll "a" omakorda leidub kõigis fotosünteetilistes taimedes, mistõttu seda nimetatakse universaalseks fotosünteetiliseks pigmendiks. Nad nimetavad seda ka primaarseks fotosünteetiliseks pigmendiks, sest see teostab primaarset fotosünteesi reaktsiooni.

Kõigist fotosünteesis osalevatest pigmentidest on klorofüll oluline roll. Sel põhjusel on ülejäänud fotosünteetilised pigmendid tuntud pigmentidena.

Lisapigmentide kasutamine võimaldab neelata laialdasemat lainepikkuste vahemikku ja seeläbi koguda rohkem päikesevalgust.

Karotenoidid

Karotenoidid on veel üks oluline fotosünteetiliste pigmentide rühm. Need neelavad lilla ja sinise rohelise valguse.

Karotenoidid pakuvad värvi, mida puuviljad pakuvad; näiteks on tomatipunane tingitud lükopeeni olemasolust, maisi seemnete kollane on tingitud zeaksantiinist ja apelsinikoore oranž on tingitud β-karoteenist.

Kõik need karotenoidid on olulised loomade meelitamiseks ja taime seemnete leviku soodustamiseks.

Nagu kõik fotosünteetilised pigmendid, aitavad karotenoidid ka valgust lüüa, kuid mängivad ka teist tähtsat rolli: liigse energia eemaldamine päikesest.

Seega, kui leht saab palju energiat ja seda energiat ei kasutata, võib see liigne fotosünteesikompleksmolekule kahjustada. Karotenoidid osalevad üleliigse energia neeldumises ja aitavad hajutada seda soojuse kujul.

Karotenoidid on tavaliselt punased, oranžid või kollased pigmendid ning sisaldavad tuntud karoteeniühendit, mis annab porganditele värvi. Need ühendid moodustavad kaks väikest kuue süsiniku rõngast, mis on ühendatud süsinikuaatomite "ahelaga".

Nende molekulaarse struktuuri tulemusena ei lahustu nad vees, vaid seonduvad raku sees olevate membraanidega.

Karotenoidid ei saa fotosünteesiks otseselt kasutada valgusenergiat, vaid peavad neeldunud energia kandma klorofülli. Seetõttu peetakse neid lisapigmentideks. Teine näide väga nähtavast lisapigmentist on fukoksantiin, mis annab merevetikate ja kobediatomiidi pruuni värvi.

Karotenoide võib jagada kahte rühma: karotenoidid ja ksantofüllid.

Karoteenid

Karoteenid on orgaanilised ühendid, mis on taimedes ja loomades pigem pigmentidena. Selle üldvalem on C40H56 ja ei sisalda hapnikku. Need pigmendid on küllastumata süsivesinikud; see tähendab, et neil on palju kaksiksidemeid ja nad kuuluvad isoprenoidide seeriasse.

Taimedes annavad karoteenid kollased, oranžid või punased värvid lillele (saialill), puuviljadele (kõrvits) ja juurtele (porgand). Loomadel on need nähtavad rasvades (või), munakollastes, sulgedes (kanarites) ja koorides (homaar).

Kõige tavalisem karoteen on β-karoteen, mis on A-vitamiini eelkäija ja mida peetakse loomadele väga oluliseks..

Ksantofüllid

Ksantofüllid on kollased pigmendid, mille molekulaarne struktuur on sarnane karotenoidide omaga, kuid erinevusega, et need sisaldavad hapniku aatomeid. Mõned näited on: C40H56O (krüptoksantiin), C40H56O2 (luteiin, zeaksantiin) ja C40H56O6, mis on ülalmainitud pruunvetikate iseloomulik fukoksantiin..

Üldiselt on karotenoididel rohkem oranži värvi kui ksantofüllidel. Nii karotenoidid kui ka ksantofüllid lahustuvad muu hulgas orgaanilistes lahustites nagu kloroform, etüüleeter. Karoteenid on süsinikdisulfiidis võrreldes ksantofüllidega rohkem lahustuvad.

Karotenoidide funktsioonid

- Karotenoidid toimivad lisapigmentidena. Absorbeerige kiirgusenergia nähtava spektri keskosas ja viige see klorofülli.

- Nad kaitsevad kloroplasti komponente vee fotolüüsi käigus tekkinud ja vabanevast hapnikust. Karotenoidid koguvad hapniku läbi nende kaksiksidemete ja muudavad nende molekulaarstruktuuri madalama energiaga (kahjutu)..

- Klorofülli ergutatud olek reageerib molekulaarse hapnikuga, moodustades väga kahjustava hapniku oleku, mida nimetatakse singlet hapnikuks. Karotenoidid takistavad seda klorofülli ergastusoleku väljalülitamisel.

- Kolm ksantofülli (violoksantiin, antheroksantiin ja zeaksantiin) osalevad liigse energia hajutamises, muutes selle soojuseks.

- Karotenoidid teevad oma värvi tõttu lillede ja puuviljade nähtavaks tolmeldamiseks ja loomade levitamiseks.

Phycobilins 

Fükobiliinid on vees lahustuvad pigmendid ja seetõttu leiduvad need kloroplasti tsütoplasmas või stromas. Neid esineb ainult tsüanobakterites ja punases vetikates (Rhodophyta).

Fükobiliinid ei ole olulised mitte ainult nende organismide jaoks, mis kasutavad neid valguse energia absorbeerimiseks, vaid neid kasutatakse ka uurimisvahenditena.

Tugevate valgusühendite nagu pükotsüaniini ja fükoerütriini kokkupuutel neelavad nad valguse energiat ja vabastavad selle fluorestsentsi kiirgades väga kitsas lainepikkuste vahemikus.

Selle fluorestsentsi poolt toodetud valgus on nii eristav ja usaldusväärne, et füsiobiliine saab kasutada keemiliste "märgistena". Neid meetodeid kasutatakse laialdaselt vähiuuringutes, et "kasvajarakke" märgistada.

Viited

  1. Bianchi, T. & Canuel, E. (2011). Keemilised biomarkerid veekeskkonnas (1. väljaanne). Princetoni ülikooli press.
  2. Evert, R. & Eichhorn, S. (2013). Taimede Raven Bioloogia (8. väljaanne). W. H. Freeman ja Company Publishers.
  3. Goldberg, D. (2010). Barroni AP bioloogia (Kolmas väljaanne). Barron's Educational Series, Inc.
  4. Nobel, D. (2009). Füüsikalis-keemilised ja keskkonna taimede füsioloogia (4. väljaanne). Elsevier Inc.
  5. Fotosünteetilised pigmendid. Välja otsitud andmebaasist: ucmp.berkeley.edu
  6. Renger, G. (2008). Fotosünteesi peamised protsessid: põhimõtted ja seadmed (IL ed.) RSC Publishing.
  7. Solomon, E., Berg, L. & Martin, D. (2004). Bioloogia (7. ed.) Cengage'i õppimine.