Fotosintezės pigmentų charakteristikos ir pagrindiniai tipai



The fotosintetiniai pigmentai jie yra cheminiai junginiai, kurie sugeria ir atspindi tam tikrą matomos šviesos bangos ilgį, todėl jie atrodo „spalvingi“. Įvairių rūšių augalai, dumbliai ir cianobakterijos turi fotosintetinius pigmentus, kurie sugeria skirtingus bangos ilgius ir sukuria skirtingas spalvas, daugiausia žalias, geltonas ir raudonas.

Šie pigmentai yra būtini kai kuriems autotrofiniams organizmams, pvz., Augalams, nes jie padeda jiems pasinaudoti įvairiais bangų ilgiais, kad jie pagamintų fotosintezę. Kadangi kiekvienas pigmentas reaguoja tik su tam tikrais bangos ilgiais, yra įvairių pigmentų, kurie leidžia fiksuoti daugiau šviesos kiekio (fotonų).

Indeksas

  • 1 Charakteristikos
  • 2 Fotosintetinių pigmentų tipai
    • 2.1 Chlorofilai
    • 2.2 Karotinoidai
    • 2.3 Fikobilinai 
  • 3 Nuorodos

Savybės

Kaip jau minėta, fotosintezės pigmentai yra cheminiai elementai, kurie yra atsakingi už reikalingos šviesos sugėrimą, kad būtų galima sukurti fotosintezės procesą. Dėl fotosintezės Saulės energija paverčiama chemine energija ir cukrumi.

Saulės šviesą sudaro įvairūs bangos ilgiai, kurių spalvos ir energijos lygis yra skirtingi. Ne visi bangos ilgiai yra naudojami vienodai fotosintezėje, todėl yra įvairių fotosintetinių pigmentų.

Fotosintetiniai organizmai turi pigmentų, kurie sugeria tik matomos šviesos bangų ilgius ir atspindi kitus. Pigmento absorbuotų bangų ilgių rinkinys yra jo absorbcijos spektras.

Pigmentas absorbuoja tam tikrus bangų ilgius, o tie, kurie nesugeria, juos atspindi; spalva yra tiesiog pigmentų atspindima šviesa. Pavyzdžiui, augalai atrodo žali, nes juose yra daug chlorofilo a ir b molekulių, kurios atspindi žalia šviesą.

Fotosintetinių pigmentų tipai

Fotosintezės pigmentai gali būti suskirstyti į tris tipus: chlorofilus, karotinoidus ir phycobilins.

Chlorofilai

Chlorofilai yra žalios fotosintezės pigmentai, kurių sudėtyje yra porfirino žiedo. Jie yra stabilios, žiedo formos molekulės, aplink kurias elektronai gali laisvai migruoti.

Kadangi elektronai laisvai juda, žiedas gali lengvai gauti arba prarasti elektronus ir todėl turi potencialą suteikti energiją elektronams kitoms molekulėms. Tai yra pagrindinis procesas, kurio metu chlorofilas „užfiksuoja“ saulės energiją.

Chlorofilų tipai

Yra keletas chlorofilo tipų: a, b, c, d ir e. Iš jų tik du yra aukštesniųjų augalų chloroplastuose: chlorofilo a ir chlorofilo b. Svarbiausia yra chlorofilas "a", nes jis yra augaluose, dumbliuose ir fotosintetinėse cianobakterijose..

Chlorofilas "a" leidžia fotosintezę, nes jis perduoda aktyvuotus elektronus į kitas molekules, kurios sukurs cukrų..

Antrasis chlorofilo tipas yra chlorofilas "b", kuris randamas tik vadinamosiose žaliose dumblėse ir augaluose. Kita vertus, chlorofilas "c" randamas tik chromistinės grupės fotosintezėse, kaip ir dinoflagellates.

Skirtumai tarp šių pagrindinių grupių chlorofilų buvo vienas iš pirmųjų požymių, kad jie nebuvo taip glaudžiai susiję, kaip minėta anksčiau.

Chlorofilo "b" kiekis yra maždaug ketvirtadalis viso chlorofilo kiekio. Savo ruožtu chlorofilas „a“ randamas visose fotosintetinėse gamyklose, todėl jis vadinamas universaliu fotosintezės pigmentu. Jie taip pat vadina pirminiu fotosintetiniu pigmentu, nes atlieka pirminę fotosintezės reakciją.

Iš visų fotosintezėje dalyvaujančių pigmentų chlorofilas vaidina pagrindinį vaidmenį. Dėl šios priežasties likę fotosintetiniai pigmentai yra žinomi kaip pagalbiniai pigmentai.

Naudojant priedų pigmentus galima absorbuoti platesnį bangų ilgių diapazoną, todėl užfiksuoti daugiau energijos iš saulės spindulių.

Karotinoidai

Karotinoidai yra dar viena svarbi fotosintetinių pigmentų grupė. Jie sugeria violetinę ir mėlynai žalia šviesą.

Karotinoidai suteikia ryškias spalvas, kurias suteikia vaisiai; pavyzdžiui, pomidorų raudonasis yra dėl likopeno buvimo, kukurūzų sėklų geltonąją dalį sukelia zeaksantinas, o apelsino žievelės oranžinė spalva atsiranda dėl β-karotino.

Visi šie karotinoidai yra svarbūs siekiant pritraukti gyvūnus ir skatinti augalų sėklos sklaidą.

Kaip ir visi fotosintetiniai pigmentai, karotinoidai padeda užfiksuoti šviesą, bet taip pat atlieka kitą svarbų vaidmenį: pašalina pernelyg didelę energiją iš Saulės.

Taigi, jei lapai gauna daug energijos ir ši energija nenaudojama, šis perteklius gali sugadinti fotosintetines kompleksines molekules. Karotinoidai prisideda prie perteklinės energijos absorbcijos ir padeda ją išsklaidyti šilumos pavidalu.

Karotinoidai paprastai yra raudonos, oranžinės arba geltonos spalvos pigmentai, į kuriuos įeina gerai žinomas karotino junginys, kuris suteikia spalvą morkoms. Šiuos junginius sudaro du maži šešių anglies žiedų žiedai, sujungti anglies atomų grandine.

Dėl jų molekulinės struktūros jie neištirpsta vandenyje, bet jungiasi prie ląstelės viduje esančių membranų.

Karotinoidai negali tiesiogiai naudoti šviesos energijos fotosintezei, bet turi perkelti absorbuotą energiją į chlorofilą. Dėl šios priežasties jie laikomi pagalbiniais pigmentais. Kitas labai matomo priedų pigmento pavyzdys yra fukoksantinas, kuris suteikia rudos spalvos jūros dumbliams ir diatomoms.

Karotinoidai gali būti skirstomi į dvi grupes: karotinoidus ir ksantofilus.

Karotinai

Karotinai yra organiniai junginiai, plačiai paplitę augaluose ir gyvūnuose. Jo bendra formulė yra C40H56 ir joje nėra deguonies. Šie pigmentai yra nesotieji angliavandeniliai; tai yra, jie turi daug dvigubų ryšių ir priklauso izoprenoidų serijai.

Augaluose karotinai suteikia geltonoms, oranžinėms ar raudonoms spalvoms gėlių (medetkų), vaisių (moliūgų) ir šaknų (morkų). Gyvūnuose jie matomi riebalų (sviesto), kiaušinių trynių, plunksnų (kanarų) ir kriauklių (omarų) \ t.

Dažniausiai karotinas yra β-karotinas, kuris yra vitamino A pirmtakas ir yra laikomas labai svarbiu gyvūnams..

Xantofilai

Ksantofilai yra geltoni pigmentai, kurių molekulinė struktūra yra panaši į karotinoidų, tačiau skiriasi tuo, kad juose yra deguonies atomų. Kai kurie pavyzdžiai: C40H56O (kriptoxantinas), C40H56O2 (liuteinas, zeaksantinas) ir C40H56O6, kuris yra pirmiau minėtų rudųjų dumblių fukoksantinas..

Apskritai, karotinoidai turi daugiau oranžinės spalvos nei ksantofilai. Abu karotinoidai ir ksantofilai yra tirpūs organiniuose tirpikliuose, pvz., Chloroforme, etilo eteryje. Karotinai yra labiau tirpūs anglies disulfide, palyginti su ksantofilais.

Karotinoidų funkcijos

- Karotinoidai veikia kaip pagalbiniai pigmentai. Sugeria spinduliuotės energiją matomo spektro viduryje ir perkelkite jį į chlorofilą.

- Jie apsaugo chloroplasto komponentus nuo deguonies, susidarančio ir išsiskiriančio vandens fotolizės metu. Karotinoidai surenka šį deguonį per savo dvigubąsias jungtis ir keičia molekulinę struktūrą į mažesnės energijos (nekenksmingos) būseną..

- Chlorofilo sužadintoji būsena reaguoja su molekuliniu deguonimi ir sudaro labai žalingą deguonies būseną, vadinamą singletiniu deguonimi. Karotinoidai tai užkirsti kelią, išjungdami chlorofilo sužadinimo būseną.

- Trys ksantofilai (violoksantinas, antheroksantinas ir zeaksantinas) dalyvauja perteklinės energijos išsklaidyme, paverčiant jį į šilumą.

- Dėl savo spalvos karotinoidai žiedus ir vaisius mato, kad jie apsidulkintų ir sklaidytų gyvūnus.

Phycobilins 

Fikobilinai yra vandenyje tirpūs pigmentai, todėl jie randami chloroplasto citoplazmoje arba stromoje. Jie pasireiškia tik cianobakterijų ir raudonųjų dumblių \ tRhodophyta).

Fikobilinai yra svarbūs ne tik organizmams, kurie naudoja juos šviesos energijai sugerti, bet ir naudojami kaip mokslinių tyrimų priemonės.

Kai jie yra veikiami intensyvių šviesių junginių, pvz., Pococianino ir fikoeritrino, metu, jie sugeria šviesos energiją ir atleidžia jį spinduliuojančią fluorescenciją labai siaurame bangų ilgių diapazone.

Šios fluorescencijos metu sukurta šviesa yra tokia savita ir patikima, kad fikobilinai gali būti naudojami kaip cheminės „etiketės“. Šie metodai yra plačiai naudojami vėžio tyrimams, siekiant „žymėti“ naviko ląsteles.

Nuorodos

  1. Bianchi, T. & Canuel, E. (2011). Cheminiai biologiniai žymenys vandens ekosistemose (1 red.). Prinstono universiteto leidykla.
  2. Evert, R. & Eichhorn, S. (2013). Augalų biologinė biologija (8-asis red.). W. H. Freeman ir įmonės leidėjai.
  3. Goldberg, D. (2010). Barrono AP biologija (3-asis red.). Barrono edukacinė serija, Inc.
  4. Nobelis, D. (2009). Fizikinė ir cheminė bei aplinkosauginė augalų fiziologija (4-asis red.). Elsevier Inc.
  5. Fotosinteziniai pigmentai. Gauta iš: ucmp.berkeley.edu
  6. Renger, G. (2008). Pagrindiniai fotosintezės procesai: principai ir aparatai (IL red.) RSC Publishing.
  7. Solomon, E., Berg, L. & Martin, D. (2004). Biologija (7-asis red.) „Cengage“ mokymasis.