Характеристики и основные типы фотосинтетических пигментов



фотосинтетические пигменты они представляют собой химические соединения, которые поглощают и отражают определенные длины волн видимого света, что делает их выглядящими «красочными». Различные типы растений, водорослей и цианобактерий имеют фотосинтетические пигменты, которые поглощают на разных длинах волн и генерируют разные цвета, в основном зеленый, желтый и красный.

Эти пигменты необходимы для некоторых автотрофных организмов, таких как растения, потому что они помогают им использовать широкий диапазон длин волн для производства пищи в процессе фотосинтеза. Поскольку каждый пигмент реагирует только с некоторыми длинами волн, существуют разные пигменты, которые позволяют захватывать большее количество света (фотонов).

индекс

  • 1 Характеристики
  • 2 типа фотосинтетических пигментов
    • 2.1 Хлорофиллы
    • 2.2 Каротиноиды
    • 2,3 Phycobilins 
  • 3 Ссылки

черты

Как указано выше, фотосинтетические пигменты представляют собой химические элементы, которые отвечают за поглощение необходимого света, чтобы можно было генерировать процесс фотосинтеза. Посредством фотосинтеза энергия Солнца преобразуется в химическую энергию и сахара.

Солнечный свет состоит из различных длин волн, которые имеют разные цвета и уровни энергии. Не все длины волн одинаково используются в фотосинтезе, поэтому существуют разные типы фотосинтетических пигментов.

Фотосинтетические организмы содержат пигменты, которые поглощают только длины волн видимого света и отражают другие. Множество длин волн, поглощаемых пигментом, является его спектром поглощения..

Пигмент поглощает определенные длины волн, а те, которые не поглощают, отражают их; цвет - это просто свет, отраженный пигментами. Например, растения выглядят зелеными, потому что они содержат много молекул хлорофилла А и В, которые отражают зеленый свет.

Типы фотосинтетических пигментов

Фотосинтетические пигменты можно разделить на три типа: хлорофиллы, каротиноиды и фикобилины.

хлорофиллы

Хлорофиллы - это зеленые фотосинтетические пигменты, содержащие в своем составе порфириновое кольцо. Они являются стабильными кольцевыми молекулами, вокруг которых электроны могут свободно мигрировать.

Поскольку электроны движутся свободно, кольцо может легко приобретать или терять электроны и, следовательно, может предоставлять заряженные электроны другим молекулам. Это фундаментальный процесс, с помощью которого хлорофилл "захватывает" энергию солнечного света.

Типы хлорофиллов

Существует несколько типов хлорофилла: a, b, c, d и e. Из них только два обнаружены в хлоропластах высших растений: хлорофилл а и хлорофилл б. Наиболее важным является хлорофилл "а", так как он присутствует в растениях, водорослях и фотосинтезирующих цианобактериях..

Хлорофилл "а" делает возможным фотосинтез, потому что он передает свои активированные электроны другим молекулам, которые будут производить сахара.

Второй тип хлорофилла - это хлорофилл "b", который встречается только в так называемых зеленых водорослях и растениях. С другой стороны, хлорофилл "с" обнаружен только в фотосинтетических членах хромистической группы, как в динофлагеллятах.

Различия между хлорофиллами этих основных групп были одним из первых признаков того, что они не так тесно связаны, как считалось ранее.

Количество хлорофилла "b" составляет около четверти от общего содержания хлорофилла. Со своей стороны, хлорофилл «а» встречается во всех фотосинтезирующих растениях, поэтому его называют универсальным фотосинтетическим пигментом. Они также называют его первичным фотосинтетическим пигментом, потому что он выполняет первичную реакцию фотосинтеза.

Из всех пигментов, которые участвуют в фотосинтезе, хлорофилл играет фундаментальную роль. По этой причине остальные фотосинтетические пигменты известны как вспомогательные пигменты..

Использование вспомогательных пигментов позволяет поглощать более широкий диапазон длин волн и, следовательно, захватывать больше энергии от солнечного света.

каротиноиды

Каротиноиды являются еще одной важной группой фотосинтетических пигментов. Они поглощают фиолетовый и сине-зеленый свет.

Каротиноиды обеспечивают яркие цвета, которые присутствуют в плодах; например, красный помидор обусловлен присутствием ликопена, желтый цвет семян кукурузы вызван зеаксантином, а апельсин кожуры апельсина - бета-каротином.

Все эти каротиноиды важны для привлечения животных и способствуют рассеянию семян растения.

Как и все фотосинтетические пигменты, каротиноиды помогают улавливать свет, но также играют другую важную роль: удаляют избыточную энергию от Солнца..

Таким образом, если лист получает большое количество энергии, и эта энергия не используется, этот избыток может повредить молекулы фотосинтетического комплекса. Каротиноиды участвуют в поглощении избыточной энергии и помогают рассеивать ее в виде тепла.

Каротиноиды обычно представляют собой красные, оранжевые или желтые пигменты и включают в себя хорошо известное соединение каротина, которое придает цвет моркови. Эти соединения образованы двумя маленькими кольцами из шести атомов углерода, соединенными «цепочкой» атомов углерода..

В результате своей молекулярной структуры они не растворяются в воде, а вместо этого связываются с мембранами внутри клетки.

Каротиноиды не могут напрямую использовать энергию света для фотосинтеза, но должны передавать поглощенную энергию хлорофиллу. По этой причине они считаются вспомогательными пигментами. Другим примером хорошо видимого вспомогательного пигмента является фукоксантин, который придает водорослям и диатомовым водорослям коричневый цвет..

Каротиноиды можно разделить на две группы: каротиноиды и ксантофиллы.

каротины

Каротины - это органические соединения, широко распространенные в виде пигментов в растениях и животных. Его общая формула C40H56 и не содержит кислорода. Эти пигменты являются ненасыщенными углеводородами; то есть они имеют много двойных связей и принадлежат к серии изопреноидов.

У растений каротины придают желтый, оранжевый или красный цвета цветам (календулы), плодам (тыквы) и корням (моркови). У животных они видны в жирах (сливочное масло), яичных желтках, перьях (канарейка) и скорлупе (омары).

Наиболее распространенным каротином является β-каротин, который является предшественником витамина А и считается очень важным для животных..

ксантофиллы

Ксантофиллы - это желтые пигменты, молекулярная структура которых аналогична каротиноидам, но с той разницей, что они содержат атомы кислорода. Некоторые примеры: C40H56O (криптоксантин), C40H56O2 (лютеин, зеаксантин) и C40H56O6, который является характерным фукоксантином бурых водорослей, упомянутых выше.

В целом, каротиноиды имеют более оранжевый цвет, чем ксантофиллы. Как каротиноиды, так и ксантофиллы растворимы в органических растворителях, таких как хлороформ, этиловый эфир и другие. Каротины более растворимы в сероуглероде по сравнению с ксантофиллами.

Функции каротиноидов

- Каротиноиды действуют как вспомогательные пигменты. Поглощают лучистую энергию в средней области видимого спектра и передают ее хлорофиллу.

- Они защищают компоненты хлоропласта от кислорода, образующегося и выделяющегося при фотолизе воды. Каротиноиды собирают этот кислород через свои двойные связи и изменяют свою молекулярную структуру до состояния с меньшей энергией (безвредно).

- Возбужденное состояние хлорофилла реагирует с молекулярным кислородом, образуя крайне разрушительное состояние кислорода, называемое синглетным кислородом. Каротиноиды предотвращают это, отключая состояние возбуждения хлорофилла.

- Три ксантофилла (виолоксантин, антероксантин и зеаксантин) участвуют в рассеивании избыточной энергии, превращая ее в тепло.

- Из-за своего цвета каротиноиды делают цветы и фрукты видимыми для опыления и рассеивания животными.

фикобилины 

Фикобилины представляют собой пигменты, растворимые в воде, и, следовательно, они находятся в цитоплазме или строме хлоропласта. Встречаются только у цианобактерий и красных водорослей (Rhodophyta).

Фикобилины важны не только для организмов, которые используют их для поглощения энергии света, но они также используются в качестве инструментов исследования.

При воздействии интенсивных световых соединений, таких как пикоцианин и фикоэритрин, они поглощают энергию света и выделяют ее, излучая флуоресценцию в очень узком диапазоне длин волн..

Свет, производимый этой флуоресценцией, настолько отличителен и надежен, что фикобилины могут быть использованы в качестве химических «меток». Эти методы широко используются в исследованиях рака для «маркировки» опухолевых клеток..

ссылки

  1. Бьянки Т. и Канюэль Е. (2011). Химические биомаркеры в водных экосистемах (1-е изд.). Издательство Принстонского университета.
  2. Эверт Р. и Айххорн С. (2013). Воронья биология растений (8-е изд.). У. Х. Фриман и издатели компании.
  3. Голдберг Д. (2010). Биология А.П. Баррона (3-е изд.). Образовательная серия Баррона, Inc.
  4. Нобель Д. (2009). Физико-химическая и экологическая физиология растений (4-е изд.). Elsevier Inc.
  5. Фотосинтетические пигменты. Получено от: ucmp.berkeley.edu
  6. Ренгер Г. (2008). Первичные процессы фотосинтеза: принципы и аппаратура (IL ed.) RSC Publishing.
  7. Соломон Э., Берг Л. и Мартин Д. (2004). биология (7-е изд.) Cengage Learning.