ФОТОСИНТЕТСКИ ПИГМЕНТИ: КАРАКТЕРИСТИКЕ И ГЛАВНЕ ВРСТЕ - БИОЛОГИЈА - 2025

У пхотосинтхетиц пигменти су хемијска једињења која апсорбују и одражавају одређене таласне дужине видљиве светлости, због чега им се појави "шарени". Различите врсте биљака, алге и цијанобактерије имају фотосинтетске пигменте, који апсорбују различите таласне дужине и стварају различите боје, углавном зелену, жуту и ​​црвену.

Ови су пигменти неопходни за неке аутотрофне организме, попут биљака, јер им помажу да искористе широки распон таласних дужина да би произвели своју храну у фотосинтези. Како сваки пигмент реагира само с неким таласним дужинама, постоје и различити пигменти који омогућавају уношење више светлости (фотона).

карактеристике

Као што је раније поменуто, фотосинтетски пигменти су хемијски елементи који су одговорни за апсорпцију светлости потребну за процес фотосинтезе. Кроз фотосинтезу енергија са Сунца се претвара у хемијску енергију и шећере.

Сунчева светлост се састоји од различитих таласних дужина које имају различите боје и енергетски ниво. Нису све таласне дужине подједнако коришћене у фотосинтези, због чега постоје различите врсте фотосинтетских пигмената.

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

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

Врсте фотосинтетских пигмената

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

Хлорофили

Хлорофили су зелени фотосинтетски пигменти који у својој структури садрже порфирински прстен. Они су стабилни молекули у облику прстена, око којих се електрони могу слободно мигрирати.

Пошто се електрони слободно крећу, прстен има потенцијал да лако стекне или изгуби електроне и, самим тим, има потенцијал да обезбеди напајане електроне другим молекулима. Ово је основни процес којим хлорофил „узима“ енергију од сунчеве светлости.

Врсте хлорофила

Постоји неколико врста хлорофила: а, б, ц, д и е. Од тога се само два налазе у хлоропластима виших биљака: хлорофил а и хлорофил б. Најважнији је хлорофил „а“, какав је присутан у биљкама, алгама и фотосинтетским цијанобактеријама.

Хлорофил "а" омогућава фотосинтезу преношењем активираних електрона на друге молекуле који чине шећере.

Друга врста хлорофила је хлорофил "б", који се налази само у такозваним зеленим алгама и биљкама. Са своје стране, хлорофил "ц" се налази само у фотосинтетским члановима хромистичке групе, као што су динофлагелати.

Разлике између хлорофила у овим главним групама биле су један од првих знакова да они нису били тако повезани 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 га зову универзални фотосинтетски пигмент. Назван је и примарним фотосинтетским пигментом јер врши примарну реакцију фотосинтезе.

Од свих пигмената који учествују у фотосинтези, хлорофил игра основну улогу. Због тога су остали фотосинтетски пигменти познати као додатни пигменти.

Употреба помоћних пигмената омогућава му да апсорбује шири распон таласних дужина и самим тим убира више енергије од сунчеве светлости.

Каротеноиди

Каротеноиди су друга важна група фотосинтетских пигмената. Они апсорбују љубичасту и плаво-зелену светлост.

Каротеноиди пружају јарке боје које представља воће; На пример, црвено у парадајзу је последица присуства ликопена, жуто у семенкама кукуруза је узроковано зеаксантином, а наранџаста у наранчиним коре због β-каротена.

Сви ови каротеноиди су важни у привлачењу животиња и подстицању ширења семенки биљке.

Као и сви фотосинтетски пигменти, каротеноиди помажу у хватању светлости, али такође служе и другој важној функцији: уклањању сувишне енергије са Сунца.

Дакле, ако лист прима велику количину енергије и та енергија се не користи, овај вишак може оштетити молекуле фотосинтетског комплекса. Каротеноиди учествују у апсорпцији вишка енергије и помажу јој да се расипи као топлота.

Каротеноиди су углавном црвени, наранџасти или жути пигменти и садрже добро познато једињење каротен, које шаргарепи даје њихову боју. Ова једињења сачињена су од два мала шесто-угљенична прстена повезана "ланцем" атома угљеника.

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

Каротеноиди не могу директно користити енергију светлости за фотосинтезу, већ морају да пренесу апсорбовану енергију хлорофил. Из тог разлога се сматрају додатним пигментима. Други пример добро видљивог помоћног пигмента је фукоксантин који морским алгама даје и смеђој браон боји.

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

Каротени

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

Каротени у биљкама дају жутој, наранџастој или црвеној боји цвеће (невен), плодове (бундева) и корење (шаргарепа). Код животиња су видљиве у мастима (маслац), жумањцима, перју (канаринац) и шкољкама (јастог).

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

Ксантофили

Ксантофили су жути пигменти чија је молекуларна структура слична каротенима, али с разликом што садрже атоме кисеоника. Неки примери су: Ц40Х56О (криптоксантин), Ц40Х56О2 (лутеин, зеаксантин) и Ц40Х56О6, што је карактеристични фукоксантин смеђих алги које су горе поменуте.

Каротени су углавном више наранџасте боје од ксантофила. Каротени и ксантофили су растворљиви у органским растварачима, као што су хлороформ, етил етар, између осталог. Каротени су растворљивији у угљен-дисулфиду у поређењу с ксантофилима.

Функције каротеноида

- Каротеноиди функционишу као помоћни пигменти. Они упијају зрачећу енергију у средњем делу видљивог спектра и преносе је у хлорофил.

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

- Побуђено стање хлорофила реагује са молекуларним кисеоником да би формирало високо оштећујуће стање кисеоника које називамо синглет кисеоник. Каротеноиди то спречавају искључивањем побуђеног стања хлорофила.

- Три ксантофила (виолоксантин, антхероксантин и зеаксантин) учествују у распршивању сувишне енергије претварајући је у топлоту.

- Због своје боје, каротеноиди чине цвеће и плодове видљивим за опрашивање и ширење животиња.

Фикобилини

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

Фикобилини нису важни само за организме који их користе за апсорпцију енергије из светлости, већ се користе и као оруђе за истраживање.

Када су једињења попут пикоцијанина и фикоеритрина изложена јакој светлости, они апсорбују енергију светлости и ослобађају је емитујући флуоресценцију у веома уском распону таласних дужина.

Светлост произведена овом флуоресценцијом је толико карактеристична и поуздана да се фикобилини могу користити као хемијске „ознаке“. Ове технике се широко користе у истраживању рака да би се "означиле" ћелије тумора.

Референце

1. Бианцхи, Т. и Цануел, Е. (2011). Хемијски биомаркери у воденим екосуставима (1. изд.). Принцетон Университи Пресс.
2. Еверт, Р. и Еицххорн, С. (2013). Равен Биологи оф биљака (8. изд.). ВХ Фрееман анд Цомпани Публисхерс.
3. Голдберг, Д. (2010). Барронова АП биологија (3. изд.). Барронова образовна серија, Инц.
4. Нобел, Д. (2009). Физичко-хемијска и еколошка биљна физиологија (4. изд.). Елсевиер Инц.
5. Фотосинтетски пигменти. Опоравак од: уцмп.беркелеи.еду
6. Ренгер, Г. (2008). Примарни процеси фотосинтезе: принципи и апарати (ИЛ Ед.) РСЦ Публисхинг.
7. Соломон, Е., Берг, Л. и Мартин, Д. (2004). Биологија (7. изд.) Ценгаге Леарнинг.