Fotosynteettiset pigmentit ja päätyypit

fotosynteettiset pigmentit ne ovat kemiallisia yhdisteitä, jotka absorboivat ja heijastavat tiettyjä näkyvän valon aallonpituuksia, minkä vuoksi ne näyttävät "värikkäiltä". Erilaisilla kasveilla, levillä ja syanobakteereilla on fotosynteettisiä pigmenttejä, jotka imevät eri aallonpituuksilla ja tuottavat eri värejä, lähinnä vihreitä, keltaisia ​​ja punaisia.

Nämä pigmentit ovat välttämättömiä joillekin autotrofisille organismeille, kuten kasveille, koska ne auttavat heitä hyödyntämään laajaa aallonpituuksien valikoimaa tuottamaan ruokansa fotosynteesissä. Koska jokainen pigmentti reagoi vain joidenkin aallonpituuksien kanssa, on olemassa erilaisia ​​pigmenttejä, jotka mahdollistavat enemmän valon määrää (fotoneja).

indeksi

• 1 Ominaisuudet
• 2 Fotosynteettisten pigmenttien tyypit
  • 2.1 Klorofyllit
  • 2.2 Karotenoidit
  • 2.3 Phycobilins 
• 3 Viitteet

piirteet

Kuten edellä todettiin, fotosynteettiset pigmentit ovat kemiallisia elementtejä, jotka vastaavat tarvittavan valon absorboimisesta siten, että fotosynteesimenetelmä voidaan muodostaa. Fotosynteesin avulla Sunin energia muunnetaan kemialliseksi energiaksi ja sokereiksi.

Auringonvalo koostuu erilaisista aallonpituuksista, joilla on erilaiset värit ja energian tasot. Kaikkia aallonpituuksia ei käytetä yhtä hyvin fotosynteesissä, minkä vuoksi on olemassa erilaisia ​​fotosynteettisiä pigmenttejä.

Fotosynteettiset organismit sisältävät pigmenttejä, jotka imevät vain näkyvän valon aallonpituuksia ja heijastavat muita. Pigmentin absorboimat aallonpituuksien joukko on sen absorptiospektri.

Pigmentti absorboi tiettyjä aallonpituuksia, ja ne, jotka eivät absorboi, heijastavat niitä; väri on yksinkertaisesti pigmenttien heijastama valo. Esimerkiksi kasvit näyttävät vihreiltä, ​​koska ne sisältävät monia klorofylli- ja b-molekyylejä, jotka heijastavat vihreää valoa.

Fotosynteettisten pigmenttien tyypit

Fotosynteettiset pigmentit voidaan jakaa kolmeen tyyppiin: klorofylleihin, karotenoideihin ja fykobiliineihin.

klorofyllejä

Klorofyllit ovat vihreitä fotosynteettisiä pigmenttejä, jotka sisältävät rakenteensa porfyriinirenkaan. Ne ovat stabiileja, renkaanmuotoisia molekyylejä, joiden ympärillä elektronit voivat vapaasti siirtyä.

Koska elektronit liikkuvat vapaasti, renkaalla on mahdollisuus saada tai menettää elektroneja helposti, ja siksi sillä on potentiaalia tarjota jännitteisiä elektroneja muille molekyyleille. Tämä on keskeinen prosessi, jonka avulla klorofylli "vangitsee" auringonvalon energian.

Klorofyllien tyypit

On olemassa useita klorofyllityyppejä: a, b, c, d ja e. Näistä vain kaksi on korkeampien kasvien klooroplasteissa: klorofylli a ja klorofylli b. Tärkein on klorofylli "a", koska se on läsnä kasveissa, levissä ja fotosynteettisissä sinilevissä..

Klorofylli "a" tekee fotosynteesin mahdolliseksi, koska se siirtää aktivoidut elektronit muihin molekyyleihin, jotka tekevät sokereita.

Toinen klorofylli on klorofylli "b", joka löytyy vain ns. Vihreistä levistä ja kasveista. Toisaalta klorofylli "c" löytyy vain kromiryhmän fotosynteettisistä jäsenistä, kuten dinoflagellateissa.

Näiden tärkeimpien ryhmien klorofyllien väliset erot olivat yksi ensimmäisistä merkkeistä siitä, että ne eivät olleet yhtä läheisiä kuin aiemmin ajatellut.

Klorofylli "b": n määrä on noin neljäsosa klorofyllisestä kokonaispitoisuudesta. Klorofylli "a" puolestaan ​​löytyy kaikista fotosynteettisistä laitoksista, minkä vuoksi sitä kutsutaan universaaliksi fotosynteettiseksi pigmentiksi. Ne kutsuvat sitä myös ensisijaiseksi fotosynteettiseksi pigmentiksi, koska se suorittaa fotosynteesin ensisijaisen reaktion.

Kaikista fotosynteesiin osallistuvista pigmenteistä klorofylli on keskeisessä asemassa. Tästä syystä muut fotosynteettiset pigmentit tunnetaan lisäpigmentteinä.

Lisäpigmenttien käyttö sallii laajemman aallonpituuksien valikoiman ja sen vuoksi siepata enemmän energiaa auringonvalolta.

karotenoidit

Karotenoidit ovat toinen tärkeä ryhmä fotosynteettisiä pigmenttejä. Nämä absorboivat violetti ja sinivihreä valo.

Karotenoidit tarjoavat kirkkaat värit, joita hedelmät ovat; esimerkiksi tomaattipunainen johtuu lykopeenin läsnäolosta, maissin siementen keltainen on zeaksantiinin aiheuttama, ja oranssin kuoren oranssi johtuu β-karoteenista.

Kaikki nämä karotenoidit ovat tärkeitä eläinten houkuttelemiseksi ja kasvin siementen leviämisen edistämiseksi.

Kuten kaikki fotosynteettiset pigmentit, karotenoidit auttavat kaappaamaan valoa, mutta myös toisella tärkeällä roolilla: poistaa ylimääräinen energia auringosta.

Näin ollen, jos lehti saa paljon energiaa ja tätä energiaa ei käytetä, tämä ylimäärä voi vahingoittaa fotosynteettisiä kompleksimolekyylejä. Karotenoidit osallistuvat ylimääräisen energian imeytymiseen ja auttavat haihduttamaan sen lämmön muodossa.

Karotenoidit ovat yleensä punaisia, oransseja tai keltaisia ​​pigmenttejä, ja ne sisältävät tunnetun karoteeniyhdisteen, joka antaa värin porkkanoille. Nämä yhdisteet muodostuvat kahdesta pienestä renkaasta, joissa on kuusi hiiltä, ​​jotka on kytketty hiiliatomien "ketjulla".

Molekyylirakenteensa seurauksena ne eivät liukene veteen, vaan ne sitoutuvat solun sisällä oleviin kalvoihin.

Karotenoidit eivät voi suoraan käyttää valon energiaa fotosynteesiin, vaan niiden on siirrettävä absorboitunut energia klorofylliin. Tästä syystä niitä pidetään lisäpigmentteinä. Toinen esimerkki erittäin näkyvästä lisäpigmentistä on fukoksantiini, joka antaa ruskean värin merileville ja piileville.

Karotenoideja voidaan jakaa kahteen ryhmään: karotenoideihin ja ksantofylleihin.

Karoteenipitoisuus

Karoteenit ovat orgaanisia yhdisteitä, joita levitetään laajalti pigmentteinä kasveissa ja eläimissä. Sen yleinen kaava on C40H56 eikä sisällä happea. Nämä pigmentit ovat tyydyttymättömiä hiilivetyjä; toisin sanoen niillä on monia kaksoissidoksia ja ne kuuluvat isoprenoidisarjaan.

Kasveissa karoteenit antavat keltaisille, oransseille tai punaisille väreille kukkia (calendula), hedelmiä (kurpitsa) ja juuria (porkkana). Eläimissä ne näkyvät rasvoissa (voita), munankeltuaisissa, höyhenissä (kanarian) ja kuorissa (hummeri).

Yleisin karoteeni on β-karoteeni, joka on A-vitamiinin esiaste ja jota pidetään erittäin tärkeänä eläimille.

ksantofyllit

Ksantofyllit ovat keltaisia ​​pigmenttejä, joiden molekyylirakenne on samankaltainen kuin karotenoideilla, mutta sillä on ero, että ne sisältävät happiatomeja. Joitakin esimerkkejä ovat: C40H56O (cryptoxanthin), C40H56O2 (luteiini, zeaksantiini) ja C40H56O6, joka on edellä mainittujen ruskean levien tyypillinen fukoksantiini.

Yleensä karotenoideilla on enemmän oranssia värejä kuin ksantofylleillä. Sekä karotenoidit että ksantofyllit ovat liukoisia orgaanisiin liuottimiin, kuten kloroformiin, etyylieetteriin. Karoteenit ovat liukoisempia hiilidisulfidiin verrattuna ksantofylleihin.

Karotenoidien toiminnot

- Karotenoidit toimivat lisäpigmentteinä. Absorboi säteilyenergia näkyvän spektrin keskialueelle ja siirrä se klorofylliin.

- Ne suojaavat kloroplastikomponentteja hapen, joka syntyy ja vapautuu veden fotolyysin aikana. Karotenoidit keräävät tämän hapen kaksoissidosten kautta ja muuttavat molekyylirakenteensa pienemmän energian tilaan (vaaraton).

- Klorofyllin viritetty tila reagoi molekyylin hapen kanssa muodostaen erittäin vahingollisen happitilan, jota kutsutaan singlettihapoksi. Karotenoidit estävät tämän kiertämällä klorofyllin viritystilan.

- Kolme ksantofylliä (violoxanthin, antheroxanthin ja zeaxanthin) osallistuvat ylimääräisen energian hajaantumiseen muuntamalla se lämpöksi.

- Värinsä vuoksi karotenoidit saavat kukkia ja hedelmiä näkyviksi pölytykseen ja eläinten leviämiseen.

Fykobiliinit 

Fykobiliinit ovat veteen liukenevia pigmenttejä, ja siksi ne löytyvät kloroplastin sytoplasmasta tai stromasta. Ne esiintyvät vain syanobakteereissa ja puna- \ tRhodophyta).

Phycobilins eivät ole tärkeitä ainoastaan ​​organismeille, jotka käyttävät niitä valon energian absorboimiseksi, mutta niitä käytetään myös tutkimusvälineinä.

Kun ne altistetaan voimakkaille kevyille yhdisteille, kuten pykosyaniinille ja fykoerytriinille, ne absorboivat valon energian ja vapauttavat sen säteilevän fluoresenssia hyvin kapealla aallonpituusalueella.

Tämän fluoresenssin tuottama valo on niin erottuva ja luotettava, että fykobiliinit voidaan käyttää kemiallisina "leimoina". Näitä tekniikoita käytetään laajasti syöpätutkimuksessa kasvainsolujen "merkitsemiseksi".

viittaukset

1. Bianchi, T. & Canuel, E. (2011). Kemialliset biomarkkerit vesiekosysteemeissä (Ensimmäinen toim.). Princeton University Press.
2. Evert, R. & Eichhorn, S. (2013). Raven biologian kasvit (8. painos). W. H. Freeman ja Company Publishers.
3. Goldberg, D. (2010). Barronin AP-biologia (3. ed.). Barronin koulutussarja, Inc..
4. Nobel, D. (2009). Fysikaalis-kemiallinen ja ympäristökasvatus (4. painos). Elsevier Inc..
5. Fotosynteettiset pigmentit. Haettu osoitteesta ucmp.berkeley.edu
6. Renger, G. (2008). Fotosynteesin ensisijaiset prosessit: periaatteet ja laitteet (IL ed.) RSC Publishing.
7. Solomon, E., Berg, L. & Martin, D. (2004). biologia (7. painos) Cengage Learning.