Fotosyntetiske pigmentegenskaper og hovedtyper



den fotosyntetiske pigmenter De er kjemiske forbindelser som absorberer og reflekterer visse bølgelengder av synlig lys, noe som gjør dem til å se "fargerike". Ulike typer planter, alger og cyanobakterier har fotosyntetiske pigmenter, som absorberer ved forskjellige bølgelengder og genererer forskjellige farger, hovedsakelig grønn, gul og rød.

Disse pigmentene er nødvendige for noen autotrofe organismer, for eksempel planter, fordi de hjelper dem å dra nytte av et bredt spekter av bølgelengder for å produsere maten i fotosyntese. Da hvert pigment reagerer bare med noen bølgelengder, er det forskjellige pigmenter som tillater å fange mer mengde lys (fotoner).

index

  • 1 Egenskaper
  • 2 Typer fotosyntetiske pigmenter
    • 2.1 klorofyller
    • 2.2 karotenoider
    • 2.3 Phycobilins 
  • 3 referanser

funksjoner

Som nevnt ovenfor er fotosyntetiske pigmenter kjemiske elementer som er ansvarlige for å absorbere det nødvendige lyset slik at prosessen med fotosyntese kan genereres. Gjennom fotosyntese blir solens energi omgjort til kjemisk energi og sukker.

Sollys er sammensatt av forskjellige bølgelengder, som har forskjellige farger og energinivåer. Ikke alle bølgelengder brukes jevnt i fotosyntese, og derfor er det forskjellige typer fotosyntetiske pigmenter.

Fotosyntetiske organismer inneholder pigmenter som bare absorberer bølgelengder av synlig lys og reflekterer andre. Settet av bølgelengder absorbert av et pigment er dets absorpsjonsspekter.

Et pigment absorberer visse bølgelengder, og de som ikke absorberer, reflekterer dem. fargen er bare lyset som reflekteres av pigmentene. For eksempel ser planter seg grønt fordi de inneholder mange klorofyl a og b molekyler, som reflekterer grønt lys.

Typer fotosyntetiske pigmenter

Fotosyntetiske pigmenter kan deles inn i tre typer: klorofyller, karotenoider og phycobiliner.

klorofyll

Klorofyler er grønne fotosyntetiske pigmenter som inneholder en porfyrinring i sin struktur. De er stabile, ringformede molekyler rundt hvilke elektroner er frie til å migrere.

Fordi elektronene beveger seg fritt, har ringen potensialet til å vinne eller miste elektroner enkelt og har derfor potensial til å gi energierte elektroner til andre molekyler. Dette er den grunnleggende prosessen som klorofyll "fanger" solenergiets energi.

Typer av klorofyller

Det finnes flere typer klorofyll: a, b, c, d og e. Av disse er bare to funnet i kloroplaster av høyere planter: klorofyll a og klorofyll b. Det viktigste er klorofyll "a", som det er til stede i planter, alger og cyanobakterier fotosyntese.

Klorofyll "en" gjør det mulig for fotosyntesen fordi deres aktiverte overføres til andre molekyler produsert sukker elektron.

En annen type klorofyll er klorofyll "b", som bare finnes i såkalte grønne alger og planter. På den annen side finnes klorofyll "c" bare i de fotosyntetiske medlemmene av kromistgruppen, som i dinoflagellater.

Forskjellene mellom klorofyllene i disse hovedgruppene var et av de første tegnene på at de ikke var så nært beslektet som tidligere antatt.

Mengden klorofyll "b" er omtrent en fjerdedel av det totale klorofyllinnholdet. For sin del finnes klorofyll "a" i alle fotosyntetiske planter, og det er derfor det kalles universelt fotosyntetisk pigment. De kaller også det primære fotosyntetiske pigment fordi det utfører den primære reaksjonen av fotosyntese.

Av alle pigmentene som deltar i fotosyntesen spiller klorofyll en grunnleggende rolle. Av denne grunn er resten av fotosyntetiske pigmenter kjent som tilbehørspigmenter.

Bruken av tilbehørspigmenter gjør det mulig å absorbere et bredere spekter av bølgelengder og dermed få mer energi fra sollys.

karotenoider

Karotenoider er en annen viktig gruppe fotosyntetiske pigmenter. Disse absorberer fiolett og blågrønt lys.

Karotenoider gir de lyse farger som frukt presenterer; For eksempel er tomatrødt på grunn av tilstedeværelsen av lykopen, den gule av maisfrøene er forårsaket av zeaxanthin, og oransje av appelsinskall skyldes p-karoten.

Alle disse karotenoider er viktige for å tiltrekke seg dyr og fremme spredning av plantens frø.

Som alle fotosyntetiske pigmenter hjelper karotenoider med å fange lys, men spiller også en annen viktig rolle: Fjern overflødig energi fra solen.

Således, hvis et blad mottar en stor mengde energi og denne energien ikke blir brukt, kan dette overskudd skade fotosyntetiske komplekse molekyler. Karotenoider deltar i absorpsjon av overflødig energi og hjelper til med å formidle det i form av varme.

Karotenoider er vanligvis røde, oransje eller gule pigmenter, og inkluderer den kjente karotenforbindelsen, som gir farge til gulrøtter. Disse forbindelsene dannes av to små ringer med seks karboner forbundet med en "kjede" av karbonatomer.

Som et resultat av deres molekylære struktur, oppløses de ikke i vann, men i stedet binder seg til membranene inne i cellen.

Karotenoider kan ikke direkte bruke lysets energi til fotosyntese, men må overføre energi absorbert til klorofyll. Av denne grunn betraktes de som tilbehørspigmenter. Et annet eksempel på et svært synlig tilbehørspigment er fucoxanthin, som gir brun farge til tang og diatomer.

Karotenoider kan klassifiseres i to grupper: karotenoider og xantofyller.

karotener

Karotener er organiske forbindelser som er vidt distribuert som pigmenter i planter og dyr. Den generelle formelen er C40H56 og inneholder ikke oksygen. Disse pigmentene er umettede hydrokarboner; det vil si at de har mange dobbeltbindinger og tilhører isoprenoid-serien.

I planter gir karotener gule, oransje eller røde farger til blomster (calendula), frukt (gresskar) og røtter (gulrot). Hos dyr er de synlige i fett (smør), eggeplommer, fjær (kanariefisk) og skaller (hummer).

Den vanligste karoten er β-karoten, som er forløperen til vitamin A og regnes som svært viktig for dyr.

xanthophylls

Xantofyller er gule pigmenter hvis molekylære struktur er lik den for karotenoider, men med forskjellen at de inneholder oksygenatomer. Noen eksempler er: C40H56O (kryptoksantin), C40H56O2 (lutein, zeaxanthin) og C40H56O6, som er den karakteristiske fucoxanthin av brune alger som er nevnt ovenfor.

Generelt har karotenoider en mer oransje farge enn xantofyllene. Både karotenoider og xantofyller er oppløselige i organiske løsningsmidler som f.eks. Kloroform, etyleter. Karotener er mer løselig i karbondisulfid sammenlignet med xantofyller.

Funksjoner av karotenoider

- Karotenoider fungerer som tilbehørspigmenter. Absorber strålende energi i det midtre området av det synlige spektret og overfør det til klorofyll.

- De beskytter kloroplastkomponentene fra oksygen som genereres og frigjøres under fotolysen av vann. Karotenoider samler dette oksygenet gjennom sine dobbeltbindinger og forandrer deres molekylære struktur til en tilstand av lavere energi (ufarlig).

- Den oppblåste tilstanden av klorofyll reagerer med molekylært oksygen for å danne en svært skadelig oksygen tilstand kalt singlet oksygen. Karotenoider forhindrer dette ved å skru av eksplosjonsstatusen av klorofyll.

- Tre xantofyller (violoxanthin, antheroxanthin og zeaxanthin) deltar i spredning av overflødig energi ved å konvertere det til varme.

- På grunn av deres farge, gjør karotenoider blomster og frukt synlige for pollinering og spredning av dyr.

fykobiliner 

Fykobilinene er pigmenter oppløselige i vann og er derfor funnet i cytoplasma eller stroma av kloroplast. De forekommer bare i cyanobakterier og røde alger (Rhodophyta).

Phycobiliner er ikke bare viktige for organismer som bruker dem til å absorbere lysets energi, men de brukes også som forskningsverktøy.

Når de blir utsatt for sterke lysforbindelser som pykocyanin og phycoerythrin, absorberer de lysets energi og frigjør det som utsender fluorescens i et meget smalt område med bølgelengder.

Lyset som produseres av denne fluorescensen er så særegent og pålitelig at phycobilins kan brukes som kjemiske "etiketter". Disse teknikkene er mye brukt i kreftforskning for å "merke" svulstceller.

referanser

  1. Bianchi, T. & Canuel, E. (2011). Kjemiske biomarkører i akvatiske økosystemer (1. utgave). Princeton University Press.
  2. Evert, R. & Eichhorn, S. (2013). Raven Biology of Plants (8. utgave). W. H. Freeman og Company Publishers.
  3. Goldberg, D. (2010). Barron er AP biologi (Tredje utgave). Barron's Educational Series, Inc.
  4. Nobel, D. (2009). Fysisk-kjemisk og miljøfysiologi (4. utgave). Elsevier Inc.
  5. Fotosyntetiske pigmenter. Hentet fra: ucmp.berkeley.edu
  6. Renger, G. (2008). Primærprosesser av fotosyntese: Prinsipper og apparater (IL ed.) RSC Publishing.
  7. Solomon, E., Berg, L. & Martin, D. (2004). Biology (7. utg.) Cengage Learning.