Fotosyntetiske pigmenter og hovedtyper

den fotosyntetiske pigmenter de er kemiske forbindelser, der absorberer og reflekterer visse bølgelængder af synligt lys, hvilket gør dem til at se "farverige" ud. Forskellige typer af planter, alger og cyanobakterier har fotosyntetiske pigmenter, som absorberer ved forskellige bølgelængder og frembringer forskellige farver, hovedsagelig grønne, gule og røde.

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

indeks

• 1 kendetegn
• 2 Typer fotosyntetiske pigmenter
  • 2,1 chlorphyler
  • 2.2 Carotenoider
  • 2.3 Phycobiliner 
• 3 referencer

funktioner

Som nævnt ovenfor er fotosyntetiske pigmenter kemiske elementer, som er ansvarlige for at absorbere det nødvendige lys, således at processen med fotosyntese kan genereres. Gennem fotosyntese omdannes solens energi til kemisk energi og sukker.

Sollys er sammensat af forskellige bølgelængder, som har forskellige farver og energiniveauer. Ikke alle bølgelængder bruges ligeledes i fotosyntese, hvilket er grunden til, at der findes forskellige typer fotosyntetiske pigmenter.

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

Et pigment absorberer bestemte bølgelængder, og dem der ikke absorberer afspejler dem; farven er simpelthen det lys, der afspejles af pigmenterne. For eksempel ser planterne grønt ud, fordi de indeholder mange klorofyl a og b molekyler, som afspejler grønt lys.

Typer fotosyntetiske pigmenter

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

chlorophyler

Klorofyler er grønne fotosyntetiske pigmenter, der indeholder en porfyrinring i deres struktur. De er stabile ringformede molekyler, hvorom elektroner er fri til at migrere.

Fordi elektronerne bevæger sig frit, har ringen potentialet til at vinde eller tabe elektroner nemt og har derfor potentialet til at tilvejebringe energi til elektroner til andre molekyler. Dette er den grundlæggende proces, hvormed klorofyl "fanger" solenergiets energi.

Typer af klorofyler

Der findes flere typer af klorofyl: a, b, c, d og e. Af disse findes kun to i chloroplasterne af højere planter: chlorophyll a og chlorophyll b. Det vigtigste er chlorophyll "a", som det er til stede i planter, alger og fotosyntetiske cyanobakterier.

Chlorophyll "a" gør fotosyntese muligt, fordi det overfører dets aktiverede elektroner til andre molekyler, der vil danne sukkerarter.

En anden type chlorophyll er chlorophyll "b", som kun findes i såkaldte grønne alger og planter. På den anden side findes chlorophyll "c" kun i de fotosyntetiske medlemmer af kromistegruppen, som i dinoflagellater.

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

Mængden af ​​chlorophyll "b" er ca. en fjerdedel af det samlede chlorophylindhold. For sin del findes chlorofyl "a" i alle fotosyntetiske planter, hvorfor det hedder universal fotosyntetisk pigment. De kalder også det primære fotosyntetiske pigment, fordi det udfører den primære reaktion ved fotosyntese.

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

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

carotenoider

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

Carotenoider giver de lyse farver, som frugter er til stede; For eksempel er tomatrødt på grund af tilstedeværelsen af ​​lycopen, den gule af majsfrøene er forårsaget af zeaxanthin, og appelsinsaftens appelsin skal skyldes β-caroten.

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

Som alle fotosyntetiske pigmenter hjælper carotenoider med at fange lys, men spiller også en anden vigtig rolle: Fjern overskydende energi fra Solen.

Således, hvis et blad modtager en stor mængde energi, og denne energi ikke bliver brugt, kan dette overskud beskadige de fotosyntetiske komplekse molekyler. Carotenoider deltager i absorptionen af ​​overskydende energi og hjælper med at sprede det i form af varme.

Carotenoider er normalt røde, orange eller gule pigmenter, og omfatter den velkendte carotenforbindelse, som giver farve til gulerødder. Disse forbindelser dannes af to små ringe af seks carbonatomer forbundet med en "kæde" af carbonatomer.

Som følge af deres molekylære struktur opløses de ikke i vand, men binder i stedet til membranerne inde i cellen.

Carotenoider kan ikke direkte bruge lysets energi til fotosyntese, men skal overføre energi absorberet til klorofyl. Af denne grund betragtes de som tilbehørspigmenter. Et andet eksempel på et stærkt synligt tilbehørspigment er fucoxanthin, hvilket giver brun farve til tang og diatomer.

Carotenoider kan klassificeres i to grupper: carotenoider og xantophyler.

carotener

Carotener er organiske forbindelser, der er bredt fordelt som pigmenter i planter og dyr. Den generelle formel er C40H56 og indeholder ikke ilt. Disse pigmenter er umættede carbonhydrider; det vil sige, de har mange dobbeltbindinger og tilhører isoprenoid-serien.

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

Den mest almindelige caroten er β-caroten, som er forstadiet til A-vitamin og anses for meget vigtigt for dyr.

xanthophyller

Xantophyller er gule pigmenter, hvis molekylære struktur svarer til karotenoiderne, men med forskellen i, at de indeholder oxygenatomer. Eksempler indbefatter: C40H56O (cryptoxanthin) C40H56O2 (lutein, zeaxanthin) og C40H56O6, som er den karakteristiske brunalger fucoxanthin førnævnte.

Generelt har carotenoiderne en mere orange farve end xanthophyllene. Både carotenoider og xantophyler er opløselige i organiske opløsningsmidler, såsom chloroform, ethylether, blandt andre. Carotener er mere opløselige i carbondisulfid sammenlignet med xanthophyler.

Funktioner af carotenoider

- Carotenoider fungerer som tilbehørspigmenter. Absorber strålingsenergi i det midterste område af det synlige spektrum og overfør det til klorofyl.

- De beskytter chloroplastkomponenterne fra det dannede oxygen og frigives under fotolysen af ​​vand. Carotenoider samler dette ilt gennem deres dobbeltbindinger og ændrer deres molekylære struktur til en tilstand af lavere energi (harmløs).

- Den ophidsede tilstand af chlorophyll reagerer med molekylær oxygen for at danne en stærkt skadelig ilt tilstand kaldet singlet oxygen. Carotenoider forhindrer dette ved at slukke for exciteringstilstanden for chlorophyll.

- Tre xantophyler (violoxanthin, antheroxanthin og zeaxanthin) deltager i udslip af overskydende energi ved at omdanne det til varme.

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

phycobiliner 

Phycobilinerne er pigmenter opløselige i vand og findes derfor i cytoplasma eller stroma af chloroplast. De forekommer kun i cyanobakterier og røde alger (Rhodophyta).

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

Udsætte for stærkt lys forbindelser, såsom phycoerythrin pycocianina og disse absorberer lysenergi og udsender fluorescens frigivet i et meget snævert bølgelængdeområde.

Lyset produceret af denne fluorescens er så karakteristisk og pålideligt, at phycobilinerne kan anvendes som kemiske "mærker". Disse teknikker anvendes meget i kræftforskning til at "mærke" 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). Barron's AP Biology (3. udgave). Barron's Educational Series, Inc.
4. Nobel, D. (2009). Fysisk-kemisk og Miljøplantefysiologi (4. udgave). Elsevier Inc.
5. Fotosyntetiske pigmenter. Hentet fra: ucmp.berkeley.edu
6. Renger, G. (2008). Primærprocesser af fotosyntese: Principper og apparater (IL ed.) RSC Publishing.
7. Solomon, E., Berg, L. & Martin, D. (2004). Biologi (7. udgave) Cengage Learning.