Карактеристике фотосинтетских пигмената и главне врсте

Тхе фотосинтетски пигменти то су хемијска једињења која апсорбују и рефлектују одређене таласне дужине видљиве светлости, што их чини "живописним". Различите врсте биљака, алги и цијанобактерија имају фотосинтетске пигменте који апсорбују на различитим таласним дужинама и генеришу различите боје, углавном зелене, жуте и црвене..

Ови пигменти су неопходни за неке аутотрофне организме, као што су биљке, јер им помажу да искористе широк спектар таласних дужина да би произвели храну у фотосинтези. Пошто сваки пигмент реагује само са неким таласним дужинама, постоје различити пигменти који омогућавају да се ухвати више количине светлости (фотона).

Индек

• 1 Карактеристике
• 2 Врсте фотосинтетских пигмената
  • 2.1 Хлорофили
  • 2.2. Каротеноиди
  • 2.3 Пхицобилинс 
• 3 Референце

Феатурес

Као што је горе наведено, фотосинтетски пигменти су хемијски елементи који су одговорни за апсорпцију неопходне светлости тако да се процес фотосинтезе може генерисати. Кроз фотосинтезу, Сунчева енергија се претвара у хемијску енергију и шећере.

Сунчева светлост се састоји од различитих таласних дужина, које имају различите боје и нивое енергије. Не користе се све таласне дужине подједнако у фотосинтези, због чега постоје различити типови фотосинтетских пигмената..

Фотосинтетски организми садрже пигменте који апсорбују само таласне дужине видљиве светлости и одражавају друге. Скуп таласних дужина које апсорбује пигмент је његов апсорпциони спектар.

Пигмент апсорбује одређене таласне дужине, а оне које не апсорбују одражава их; боја је једноставно светлост коју рефлектују пигменти. На пример, биљке изгледају зелено, јер садрже много молекула хлорофила а и б, које одражавају зелено светло.

Врсте фотосинтетских пигмената

Фотосинтетски пигменти се могу поделити у три типа: хлорофили, каротеноиди и фикобилини.

Хлорофили

Хлорофили су зелени фотосинтетски пигменти који у свом саставу садрже порфирински прстен. То су стабилни молекули у облику прстена око којих су електрони слободни да мигрирају.

Пошто се електрони слободно крећу, прстен има потенцијал да лако или лако изгуби електроне и, према томе, има потенцијал да обезбеди енергизоване електроне другим молекулима. То је основни процес којим хлорофил "хвата" енергију сунчеве светлости.

Врсте хлорофила

Постоји неколико типова хлорофила: а, б, ц, д и е. Од њих, само два се налазе у хлоропластима виших биљака: хлорофил а и хлорофил б. Најважнији је хлорофил "а", као што је присутан у биљкама, алгама и фотосинтетским цијанобактеријама.

Хлорофил "а" омогућава фотосинтезу јер преноси своје активиране електроне на друге молекуле који ће направити шећере.

Други тип хлорофила је хлорофил "б", који се налази само у такозваним зеленим алгама и биљкама. С друге стране, хлорофил "ц" се налази само у фотосинтетским члановима хромистичке групе, као у динофлагелатима.

Разлике између хлорофила ових главних група био је један од првих знакова да оне нису биле тако блиско повезане као што се раније мислило.

Количина хлорофила "б" је око четвртине укупног садржаја хлорофила. Са своје стране, хлорофил "а" се налази у свим фотосинтетским биљкама, због чега се назива универзални фотосинтетски пигмент. Они га називају и примарним фотосинтетским пигментом, јер обавља примарну реакцију фотосинтезе.

Од свих пигмената који учествују у фотосинтези, хлорофил има кључну улогу. Из тог разлога, остатак фотосинтетских пигмената познат је као додатни пигмент.

Употреба помоћних пигмената омогућава апсорпцију ширег опсега таласних дужина и, према томе, хватање више енергије од сунчеве светлости.

Каротеноиди

Каротеноиди су још једна важна група фотосинтетских пигмената. Оне апсорбују љубичасто и плаво-зелено светло.

Каротеноиди пружају свијетле боје које су присутне; на пример, црвено парадајз је због присуства ликопена, жута семенка кукуруза је узрокована зеаксантином, а наранџа коре наранџе је због β-каротена.

Сви ови каротеноиди су важни за привлачење животиња и промовисање расипања семена биљке.

Као и сви фотосинтетски пигменти, каротеноиди помажу у хватању светлости, али и играју другу важну улогу: уклањање вишка енергије из Сунца.

Дакле, ако лист прими велику количину енергије и та енергија се не користи, тај вишак може оштетити фотосинтетске комплексне молекуле. Каротеноиди учествују у апсорпцији вишка енергије и помажу расипању у облику топлоте.

Каротеноиди су обично црвени, наранџасти или жути пигменти и укључују добро познато каротинско једињење које даје мркву боју. Ова једињења су састављена од два мала прстена од шест угљеника повезаних "ланцем" атома угљеника.

Као резултат њихове молекуларне структуре, не растварају се у води већ се вежу за мембране унутар ћелије.

Каротеноиди не могу директно да користе енергију светлости за фотосинтезу, али морају да пренесу енергију апсорбовану у хлорофил. Из тог разлога, они се сматрају додатним пигментима. Други пример веома видљивог додатног пигмента је фукоксантин, који даје морску траве и дијатомеје смеђој боји.

Каротеноиди се могу сврстати у две групе: каротеноиди и ксантофили.

Царотенес

Каротени су органска једињења која су широко распрострањена као пигменти у биљкама и животињама. Његова општа формула је Ц40Х56 и не садржи кисеоник. Ови пигменти су незасићени угљоводоници; то јест, они имају много двоструких веза и припадају изопреноидној серији.

Код биљака, каротени дају жуте, наранџасте или црвене боје цветовима (невена), воћу (бундеве) и корену (шаргарепу). Код животиња су видљиве у мастима (маслац), жумањцима, перју (канаринац) и шкољкама (јастог).

Најчешћи каротен је β-каротен, који је прекурсор витамина А и сматра се веома важним за животиње.

Ксантхопхиллс

Ксантофили су жути пигменти чија је молекуларна структура слична оној код каротеноида, али са разликом да садрже атоме кисеоника. Неки примери су: Ц40Х56О (криптоксантин), Ц40Х56О2 (лутеин, зеаксантин) и Ц40Х56О6, који је карактеристичан фукоксантин смеђе алге..

Генерално, каротеноиди имају више наранџасте боје од ксантофила. И каротеноиди и ксантофили су растворљиви у органским растварачима као што су хлороформ, етил етар, између осталих. Каротени су боље растворљиви у угљен дисулфиду у поређењу са ксантофилима.

Функције каротеноида

- Каротеноиди функционишу као додатни пигменти. Апсорбује енергију зрачења у средњем подручју видљивог спектра и преноси је на хлорофил.

- Они штите компоненте хлоропласта од кисеоника који се ствара и ослобађа током фотолизе воде. Каротеноиди сакупљају овај кисеоник кроз своје двоструке везе и мењају своју молекуларну структуру у стање ниже енергије (безопасно).

- Узбуђено стање хлорофила реагује са молекулским кисеоником да би формирало веома штетно стање кисеоника које се зове синглетни кисеоник. Каротеноиди спречавају ово тако што искључују стање узбуде хлорофила.

- Три ксантофила (виолоксантин, антероксантин и зеаксантин) учествују у дисипацији вишка енергије претварајући је у топлоту.

- Због своје боје, каротеноиди чине цвијеће и плодове видљивим за опрашивање и распршивање животиња.

Пхицобилинс 

Фикобилини су пигменти растворљиви у води и стога се налазе у цитоплазми или строми хлоропласта. Појављују се само у цијанобактеријама и црвеним алгама (Рходопхита).

Пхицобилини нису важни само за организме који их користе да апсорбују енергију светлости, већ се користе и као истраживачки алати..

Када су изложени интензивним светлосним једињењима као што су пикоцијанин и фикоеритрин, они апсорбују енергију светлости и ослобађају је емитујући флуоресценцију у веома уском опсегу таласних дужина..

Светлост коју производи ова флуоресценција је толико препознатљива и поуздана, да се фикобилини могу користити као хемијске "етикете". Ове технике се широко користе у истраживању рака да би се "означиле" туморске ћелије.

Референце

1. Бианцхи, Т. & Цануел, Е. (2011). Хемијски биомаркери у воденим екосистемима (1. изд.). Принцетон Университи Пресс.
2. Еверт, Р. и Еицххорн, С. (2013). Равен Биологи оф Плантс (8. изд.). В. Х. Фрееман анд Цомпани Публисхерс.
3. Голдберг, Д. (2010). Баррон'с АП Биологи (3. изд.). Баррон'с Едуцатионал Сериес, Инц.
4. Нобел, Д. (2009). Пхисицоцхемицал анд Енвиронментал Плант Пхисиологи (4. изд.). Елсевиер Инц.
5. Пхотосинтхетиц Пигментс. Преузето са: уцмп.беркелеи.еду
6. Ренгер, Г. (2008). Примарни процеси фотосинтезе: принципи и апарати (ИЛ ед.) РСЦ Публисхинг.
7. Соломон, Е., Берг, Л. & Мартин, Д. (2004). Биологи (7. изд.) Ценгаге Леарнинг.