Značilnosti fotosintetskih pigmentov in glavne vrste

The Fotosintetski pigmenti So kemične spojine, ki absorbirajo in odražajo nekatere valovne dolžine vidne svetlobe, zaradi česar so videti "barvito". Različne vrste rastlin, alg in cianobakterij imajo fotosintetske pigmente, ki absorbirajo različne valovne dolžine in ustvarjajo različne barve, predvsem zelene, rumene in rdeče.

Ti pigmenti so potrebni za nekatere avtotrofne organizme, kot so rastline, saj jim pomagajo izkoristiti široko paleto valovnih dolžin za proizvodnjo hrane v fotosintezi. Ker vsak pigment reagira le z nekaterimi valovnimi dolžinami, obstajajo različni pigmenti, ki omogočajo zajem več svetlobe (fotoni).

Fotosintetske pigmente najdemo v rastlinah, algah in cianobakterijah

[TOC]

Značilnosti fotosintetskih pigmentov

Kot je navedeno zgoraj, so fotosintetski pigmenti kemični elementi, ki so odgovorni za absorpcijo potrebne svetlobe, tako da lahko ustvarite postopek fotosinteze. Skozi fotosintezo energija sonca postane kemična energija in sladkorji.

Sončna svetloba je sestavljena iz različnih valovnih dolžin, ki imajo različne barve in ravni energije. Niso vse valovne dolžine v fotosintezi enakovredno uporabljene, zato obstajajo različne vrste fotosintetskih pigmentov.

Fotosintetski organizmi vsebujejo pigmente, ki absorbirajo samo valovne dolžine vidne svetlobe in odražajo druge. Valovna dolžina, ki jo absorbira pigment, je njegov absorpcijski spekter.

Pigment absorbira nekatere valovne dolžine in tiste, ki jih ne absorbirajo; Barva je preprosto svetloba, ki jo odražajo pigmenti. Na primer, rastline se zdijo zelene, ker vsebujejo veliko molekul klorofila A in B, ki odražajo zeleno svetlobo.

Vrste fotosintetskih pigmentov

Fotosintetske pigmente lahko razdelimo na tri vrste: klorofili, karotenoidi in fikobilini.

- Klorofili

Pogled na mikroskop kloroplasta, organele, ki vsebujejo klorofil

Klorofili so zeleni fotosintetski pigmenti, ki vsebujejo porfirinski obroč v svoji strukturi. So stabilne molekule v obliki prstana, okoli katerih se elektroni lahko selijo.

Ker se elektroni prosto gibljejo, ima obroč z lahkoto zmagati ali izgubiti elektrone in zato lahko zagotovi energične elektrone drugim molekulam. To je temeljni postopek, s katerim klorofil "zajame" energijo sončne svetlobe.

Vam lahko služi: gibberellins

Vrste klorofilov

Obstaja več vrst klorofila: A, B, C, D in E. Od tega sta v kloroplastih zgornjih rastlin le dva: klorofil a in klorofil b. Najpomembnejši je klorofil "A", ker je prisoten v rastlinah, algah in fotosintetskih cianobakterijah.

Molekularna struktura klorofili: A, B in C

Klorofil "A" omogoča fotosintezo, ker prenese svoje elektrone, aktivirane na druge molekule, ki bodo izdelale sladkor.

Druga vrsta klorofila je klorofil "B", ki je samo v tako imenovanih zelenih algah in rastlinah. Klorofil "C" najdemo le v fotosintetskih članih skupine Chromista, kot v Dinoflagelladosu.

Razlike med klorofili teh glavnih skupin so bile eden prvih vzorcev, da niso bili tako tesno povezani, kot je prej mislilo.

Količina "B" klorofila je približno četrtina vsebnosti klorofila. Klorofil "A" najdemo v vseh fotosintetskih rastlinah, zato se imenuje univerzalni fotosintetski pigment. Prav tako mu pravijo primarni fotosintetski pigment, ker izvaja primarno reakcijo fotosinteze.

Od vseh pigmentov, ki sodelujejo v fotosintezi, je klorofil izpolnjeval temeljno vlogo. Zaradi tega so preostali fotosintetski pigmenti znani kot dodatni pigmenti.

Uporaba dodatnih pigmentov omogoča absorpcijo širšega območja valovnih dolžin in zato zajame več energije sončne svetlobe.

- Karotenoidi

Karotenoidi so še ena pomembna skupina fotosintetskih pigmentov. Ti absorbirajo vijolično svetlobo in zelenkasto modro.

Karotenoidi zagotavljajo svetle barve, ki jih predstavljajo sadje; Na primer, rdeči paradižnik je posledica prisotnosti likopena, rumeno koruznega semena povzroča zeaksantin, oranžna oranžna olupka pa je posledica β-karotena.

Lycopen zagotavlja svetlo barvo, ki jo ima rdeči paradižnik

Vsi ti karotenoidi so pomembni za privabljanje živali in spodbujanje razprševanja rastlinskih semen.

Kot vsi fotosintetski pigmenti, tudi karotenoidi pomagajo ujeti svetlobo, hkrati.

Vam lahko služi: avokado

Če torej list prejme veliko energije in se ta energija ne uporablja, lahko ta presežek poškoduje molekule fotosintetskega kompleksa. Karotenoidi sodelujejo pri absorpciji odvečne energije in jo pomagajo raztresti v obliki toplote.

Karotenoidi so ponavadi rdeči, oranžni ali rumeni pigmenti in vključujejo dobro znano karotensko spojino, katero barvno korenje barve. Te spojine tvorita dva majhna obroče šestih ogljikovodov, povezanih z "verigo" ogljikovih atomov.

Zaradi svoje molekularne strukture se ne raztopijo v vodi, ampak se vežejo na membrane znotraj celice.

Karotenoidi ne morejo neposredno uporabljati energije svetlobe za fotosintezo, ampak bi morali prenesti energijo, absorbirano na klorofil. Zaradi tega se upoštevajo dodatni pigmenti. Drug primer zelo vidnega dodatnega pigmenta je fukoksantin, ki daje rjavo barvo morskemu algam in diatomom.

Karotenoide lahko razvrstimo v dve skupini: karoteni in ksantofilas.

Karoteni

Karoteni so široko razporejene organske spojine kot pigmenti v rastlinah in živalih. Njegova splošna formula je C40H56 in ne vsebuje kisika. Ti pigmenti so nenasičeni ogljikovodiki; to pomeni, da imajo veliko dvojnih vezi in pripadajo seriji Isopreideid.

Molekularna struktura β-karotena

V rastlinah karoteni poučujejo rumene, oranžne ali rdeče cvetove (kalendula), sadje (buča) in korenine (korenček). Pri živalih so vidni v maščobah (maslu), jajčnih rumenjakih, perjah (kanarju) in olupkih (jastog).

Najpogostejši karoten je β-karoten, ki je predhodnik vitamina A in velja za zelo pomembno za živali.

Xantofilas

Xantofilas so rumeni pigmenti, katerih molekularna struktura je podobna strukturi karotenov, vendar z razliko, da vsebujejo kisikove atome. Nekaj ​​primerov je: C40H56O (kriptoksantin), C40H56O2 (lutein, zeaksantin) in C40H56O6, kar je značilen fukoksantin rjave alge, omenjene zgoraj.

Molekularna struktura luteina

Običajno imajo karoteni bolj oranžno barvo kot ksantofilas. Tako karoteni kot ksantofila so med drugim topni v organskih topilih, kot so kloroform, etil eter. Karoteni so v ogljikovem disulfidu bolj topni v primerjavi s ksantofilami.

Karotenoidne funkcije

- Karotenoidi delujejo kot dodatni pigmenti. Absorbirajo sevalno energijo v srednjem območju vidnega spektra in jo prenesejo na klorofil.

Vam lahko služi: monokotiledonous: značilnosti, taksonomija, klasifikacija, primeri

- Zaščitijo komponente kisikovega kloroplana, ustvarjenega in sproščanja med vodno fotolizo. Karotenoidi zbirajo ta kisik z dvojnimi vezmi in spremenijo svojo molekularno strukturo v stanje manjše energije (neškodljivo).

- Navdušeno stanje klorofila reagira z molekularnim kisikom, da tvori zelo škodljivo kisikovo stanje, imenovano singlet kisik. Karotenoidi to preprečujejo tako, da izklopijo stanje vzbujanja klorofila.

- Tres ksantofilas (vioksantin, antoroksin in zeaksantin) sodelujejo pri odvajanju odvečne energije s pretvorbo v toploto.

- Zaradi svoje barve karotenoidi naredijo cvetove in sadje vidne za opraševanje in disperzijo živali.

- Fikobilini 

Fikobilini so vodni topni pigmenti, zato jih najdemo v citoplazmi ali kloroplastni stromi. Pojavijo se le v cianobakterijah in rdečih algah (Rhodophyta).

Rdeče alge (rodophyta)

Fikobilini niso pomembni le za organizme, ki jih uporabljajo za absorpcijo energije svetlobe, ampak se uporabljajo tudi kot raziskovalna orodja.

Z izpostavljanjem spojin, kot sta pikocianin in fikoeritrin, absorbirajo energijo svetlobe in sproščajo fluorescenco v zelo ozkem območju valovnih dolžin.

Svetloba, ki jo proizvaja ta fluorescenca, je tako značilna in zanesljiva, da se fikobiline lahko uporabijo kot kemične "nalepke". Te tehnike se v raziskavah raka pogosto uporabljajo za "označevanje" tumorskih celic.

Reference

1. Bianchi, t. & Canuel in. (2011). Kemični biomarkerji v vodnih ekosistemih (1. izd.). Princeton University Press.
2. EVERT, R. & Eichhorn, s. (2013). Raven biologija rastlin (8. izd.). W. H. Freeman in založniki podjetja.
3. Goldberg, d. (2010). Barronova biologija AP (3. izd.). Barronova izobraževalna serija, Inc.
4. Nobel, d. (2009). Fiziologija fizilmične in okoljske rastline (4. izd.). Elsevier Inc.
5. Fotosintetski pigmenti. Okrevano od: UCMP.Berkeley.Edu
6. Renger, g. (2008). Primarni proces fotosinteze: načela in aparat (IL. Ed.) RSC Publishing.
7. Salomon, e., Berg, l. & Martin, D. (2004). Biologija (7. izd.) Cengage Learning.