Характеристики и основни типове фотосинтетични пигменти

на фотосинтетични пигменти те са химически съединения, които абсорбират и отразяват определени дължини на вълната на видимата светлина, което ги прави да изглеждат "колоритни". Различните видове растения, водорасли и цианобактерии имат фотосинтетични пигменти, които абсорбират при различни дължини на вълните и генерират различни цветове, главно зелени, жълти и червени..

Тези пигменти са необходими за някои автотрофни организми, като растения, защото те им помагат да се възползват от широка гама от дължини на вълните, за да произвеждат храната си при фотосинтеза. Тъй като всеки пигмент реагира само с някои дължини на вълните, има различни пигменти, които позволяват да се улови повече количество светлина (фотони).

индекс

• 1 Характеристики
• 2 Видове фотосинтетични пигменти
  • 2.1 Хлорофили
  • 2.2 Каротеноиди
  • 2.3 Phycobilins 
• 3 Препратки

функции

Както е посочено по-горе, фотосинтетичните пигменти са химични елементи, които са отговорни за абсорбирането на необходимата светлина, така че да може да се генерира процесът на фотосинтеза. Чрез фотосинтезата енергията на Слънцето се превръща в химическа енергия и захари.

Слънчевата светлина се състои от различни дължини на вълните, които имат различни цветове и енергийни нива. Не всички дължини на вълните се използват еднакво при фотосинтезата, поради което съществуват различни видове фотосинтетични пигменти..

Фотосинтетичните организми съдържат пигменти, които абсорбират само дължините на вълната на видимата светлина и отразяват други. Наборът от дължини на вълните, абсорбирани от пигмента, е неговият абсорбционен спектър.

Пигментът абсорбира определени дължини на вълните, а тези, които не абсорбират, ги отразява; цветът е просто светлината, отразена от пигментите. Например, растенията изглеждат зелени, защото съдържат много молекули хлорофил а и b, които отразяват зелена светлина.

Видове фотосинтетични пигменти

Фотосинтетичните пигменти могат да бъдат разделени на три типа: хлорофили, каротеноиди и фикобилини.

хлорофили

Хлорофилите са зелени фотосинтетични пигменти, които съдържат порфиринов пръстен в тяхната структура. Те са стабилни, пръстеновидни молекули, около които електроните са свободни да мигрират.

Тъй като електроните се движат свободно, пръстенът има потенциала да спечели или загуби електроните лесно и следователно има потенциал да осигури енергизирани електрони на други молекули. Това е основният процес, чрез който хлорофилът "улавя" енергията на слънчевата светлина.

Видове хлорофили

Има няколко вида хлорофил: а, Ь, с, d и е. От тях само два са открити в хлоропластите на висшите растения: хлорофил а и хлорофил b. Най-важният е хлорофилът "а", тъй като той присъства в растенията, водораслите и фотосинтетичните цианобактерии..

Хлорофилът "а" прави фотосинтезата възможна, защото прехвърля активираните си електрони на други молекули, които правят захари.

Вторият вид хлорофил е хлорофил "b", който се среща само в така наречените зелени водорасли и растения. От друга страна, хлорофил "с" се среща само в фотосинтетичните членове на хромистката група, както и в динофлагелатите..

Разликите между хлорофилите на тези основни групи бяха един от първите признаци, че те не са толкова близки, както се смяташе по-рано.

Количеството хлорофил "b" е около една четвърт от общото съдържание на хлорофил. От своя страна, хлорофил "а" се среща във всички фотосинтетични растения, поради което се нарича универсален фотосинтетичен пигмент. Те също го наричат ​​първичен фотосинтетичен пигмент, защото изпълнява основната реакция на фотосинтезата.

От всички пигменти, които участват в фотосинтезата, хлорофилът играе основна роля. Поради тази причина, останалите фотосинтетични пигменти са известни като допълнителни пигменти.

Използването на допълнителни пигменти позволява абсорбирането на по-широк диапазон от дължини на вълните и следователно улавяне на повече енергия от слънчевата светлина.

каротеноиди

Каротеноидите са друга важна група от фотосинтетични пигменти. Те абсорбират виолетова и синьо-зелена светлина.

Каротеноидите осигуряват ярки цветове, които присъстват в плодовете; например, червеният домат се дължи на наличието на ликопен, жълтото на семената на царевицата е причинено от зеаксантин, а портокалът на портокаловата кора се дължи на β-каротин.

Всички тези каротеноиди са важни за привличане на животни и насърчаване на разпръскването на семената на растението.

Както всички фотосинтетични пигменти, каротеноидите помагат за улавяне на светлина, но също играят друга важна роля: премахване на излишната енергия от Слънцето.

Така, ако едно листо получава голямо количество енергия и тази енергия не се използва, този излишък може да увреди фотосинтетичните комплексни молекули. Каротеноидите участват в усвояването на излишната енергия и спомагат за разсейването му под формата на топлина.

Каротеноидите обикновено са червени, оранжеви или жълти пигменти и включват добре познатото каротиново съединение, което придава цвят на морковите. Тези съединения са образувани от два малки пръстена от шест въглерода, свързани с "верига" от въглеродни атоми.

В резултат на тяхната молекулярна структура те не се разтварят във вода, а се свързват с мембраните вътре в клетката.

Каротеноидите не могат директно да използват енергията на светлината за фотосинтеза, но трябва да прехвърлят енергията, абсорбирана към хлорофила. Поради тази причина те се считат за допълнителни пигменти. Друг пример за силно видим допълнителен пигмент е фукоксантин, който придава кафяв цвят на водораслите и диатомеите..

Каротеноидите могат да бъдат класифицирани в две групи: каротеноиди и ксантофили.

каротини

Каротените са органични съединения, широко разпространени като пигменти в растенията и животните. Неговата обща формула е C40H56 и не съдържа кислород. Тези пигменти са ненаситени въглеводороди; те имат много двойни връзки и принадлежат към изопреноидните серии.

В растенията каротините придават жълти, оранжеви или червени цветове на цветя (невен), плодове (тиква) и корени (морков). При животни те се виждат в мазнини (масло), жълтъци, пера (канарчета) и черупки (омари).

Най-честият каротин е β-каротин, който е предшественик на витамин А и се счита за много важен за животните.

ксантофили

Ксантофилите са жълти пигменти, чиято молекулна структура е подобна на тази на каротеноидите, но с тази разлика, че те съдържат кислородни атоми. Някои примери са: C40H56O (криптоксантин), C40H56O2 (лутеин, зеаксантин) и C40H56O6, който е характерният фукоксантин от кафяви водорасли, споменати по-горе.

Като цяло, каротеноидите имат по-оранжев цвят от ксантофилите. Каротеноидите и ксантофилите са разтворими в органични разтворители като хлороформ, етилов етер, наред с други. Каротените са по-разтворими в въглероден дисулфид в сравнение с ксантофилите.

Функции на каротеноидите

- Каротеноидите функционират като допълнителни пигменти. Да абсорбира лъчистата енергия в средния район на видимия спектър и да го прехвърли в хлорофил.

- Те предпазват компонентите на хлоропласта от генерирания кислород и се освобождават по време на фотолизата на водата. Каротеноидите събират този кислород чрез двойните си връзки и променят молекулната си структура до по-ниско енергийно (безвредно) състояние..

- Възбуденото състояние на хлорофила реагира с молекулен кислород, за да образува силно вредно кислородно състояние, наречено синглетен кислород. Каротеноидите предотвратяват това чрез изключване на възбуждащото състояние на хлорофила.

- Три ксантофила (виолоксантин, антероксантин и зеаксантин) участват в разсейването на излишната енергия чрез превръщането му в топлина.

- Поради своя цвят каротеноидите правят цветята и плодовете видими за опрашване и разпръскване от животни.

phycobilins 

Фикобилините са пигменти, разтворими във вода и следователно се намират в цитоплазмата или стромата на хлоропласта. Те се срещат само при цианобактериите и червените водорасли (водорасли).

Фикобилините са важни не само за организмите, които ги използват, за да абсорбират енергията на светлината, но се използват и като изследователски инструменти..

Когато са изложени на интензивни леки съединения като пикоцианин и фикоеритрин, те абсорбират енергията на светлината и я освобождават, излъчвайки флуоресценция в много тесен диапазон от дължини на вълните..

Светлината, произведена от тази флуоресценция, е толкова отличителна и надеждна, че фикобилините могат да се използват като химически "етикети". Тези техники са широко използвани в изследванията на рака за "маркиране" на туморни клетки.

препратки

1. Бианки, Т. и Кануел, Е. (2011). Химични биомаркери във водни екосистеми (1-ви ред.). Пресцентър на Принстънския университет.
2. Evert, R. & Eichhorn, S. (2013). Биология на растенията (8-мо изд.). W. H. Freeman и издатели на компанията.
3. Goldberg, D. (2010). АБ Биология на Барън (3-то изд.). Образователни серии на Барън, Инк.
4. Нобел, Д. (2009). Физикохимична и екологична физиология на растенията (4-то изд.). Elsevier Inc.
5. Фотосинтетични пигменти. Изтеглено от: ucmp.berkeley.edu
6. Renger, G. (2008). Първични процеси на фотосинтеза: принципи и апарати (IL ed.) RSC Publishing.
7. Соломон, Е., Берг, Л. и Мартин, Д. (2004). биология (7-мо изд.) Cengage Learning.