FOTOSYNTETISKA PIGMENT: EGENSKAPER OCH HUVUDTYPER - BIOLOGI - 2025

De fotosyntetiska pigmenten är kemiska föreningar som absorberar och reflekterar vissa våglängder av synligt ljus, vilket gör att de verkar "färgglada". Olika typer av växter, alger och cyanobakterier har fotosyntetiska pigment, som absorberar vid olika våglängder och genererar olika färger, främst grönt, gult och rött.

Dessa pigment är nödvändiga för vissa autotrofiska organismer, till exempel växter, eftersom de hjälper dem att dra fördel av ett brett spektrum av våglängder för att producera sina livsmedel i fotosyntes. Eftersom varje pigment bara reagerar med vissa våglängder finns det olika pigment som gör att mer ljus kan fångas (fotoner).

egenskaper

Som tidigare nämnts är fotosyntetiska pigment kemiska element som ansvarar för att absorbera det ljus som är nödvändigt för att fotosyntesprocessen ska äga rum. Genom fotosyntes omvandlas energin från solen till kemisk energi och socker.

Solljus består av olika våglängder, som har olika färger och energinivåer. Inte alla våglängder används lika vid fotosyntes, varför det finns olika typer av fotosyntetiska pigment.

Fotosyntetiska organismer innehåller pigment som endast absorberar våglängderna i synligt ljus och reflekterar andra. Uppsättningen våglängder som absorberas av ett pigment är dess absorptionsspektrum.

Ett pigment absorberar vissa våglängder, och de som det inte absorberar reflekteras; färgen är helt enkelt det ljus som reflekteras av pigmenten. Till exempel verkar växter gröna eftersom de innehåller många klorofyllmolekyler a och b, som reflekterar grönt ljus.

Typer av fotosyntetiska pigment

Fotosyntetiska pigment kan delas in i tre typer: klorofyller, karotenoider och phycobilins.

klorofyller

Klorofyller är gröna fotosyntetiska pigment som innehåller en porfyrinring i sin struktur. Det är stabila ringformade molekyler runt vilka elektroner är fria att migrera.

Eftersom elektroner rör sig fritt har ringen potentialen att få eller förlora elektroner lätt, och därför har potentialen att tillhandahålla energikällor till andra molekyler. Detta är den grundläggande process genom vilken klorofyll "fångar" energi från solljus.

Typer av klorofyll

Det finns flera typer av klorofyll: a, b, c, d och e. Av dessa finns bara två i kloroplaster från högre växter: klorofyll a och klorofyll b. Det viktigaste är klorofyll "a", eftersom det finns i växter, alger och fotosyntetiska cyanobakterier.

Klorofyll "a" gör fotosyntes möjlig genom att överföra dess aktiverade elektroner till andra molekyler som gör socker.

En andra typ av klorofyll är klorofyll "b", som endast finns i så kallade gröna alger och växter. Klorofyll "c" finns för sin del endast i de fotosyntetiska medlemmarna i chromista-gruppen, såsom dinoflagellater.

Skillnaderna mellan klorofylerna i dessa huvudgrupper var ett av de första tecknen på att de inte var så nära besläktade som tidigare trott.

Mängden klorofyll "b" är ungefär en fjärdedel av det totala klorofyllhalten. För sin del finns klorofyll "a" i alla fotosyntetiska växter, varför det kallas universellt fotosyntetiskt pigment. Det kallas också ett primärt fotosyntetiskt pigment eftersom det utför den primära reaktionen av fotosyntesen.

Av alla pigment som deltar i fotosyntes spelar klorofyll en grundläggande roll. Av denna anledning är resten av de fotosyntetiska pigmenten kända som tillbehörspigment.

Användningen av tillbehörspigment gör att den kan absorbera ett större våglängdsområde och därför fånga mer energi från solljus.

karotenoider

Karotenoider är en annan viktig grupp av fotosyntetiska pigment. Dessa absorberar violett och blågrönt ljus.

Karotenoider ger de ljusa färgerna som frukt presenterar; Till exempel beror det röda i tomater på närvaron av lykopen, det gula i majsfrön orsakas av zeaxanthin, och apelsinen i apelsinskal beror på p-karoten.

Alla dessa karotenoider är viktiga för att attrahera djur och främja spridning av växtens frön.

Liksom alla fotosyntetiska pigment hjälper karotenoider att fånga ljus men de tjänar också en annan viktig funktion: eliminering av överskott av energi från solen.

Således, om ett blad får en stor mängd energi och denna energi inte används, kan detta överskott skada molekylerna i det fotosyntetiska komplexet. Karotenoider är involverade i att absorbera överskott av energi och hjälper till att sprida den som värme.

Karotenoider är vanligtvis röda, orange eller gula pigment och inkluderar den välkända sammansatta karoten, som ger morötter deras färg. Dessa föreningar består av två små sexkolringar som är anslutna med en "kedja" av kolatomer.

Som ett resultat av deras molekylstruktur upplöses de inte i vatten utan binds istället till membran i cellen.

Karotenoider kan inte direkt använda ljusens energi för fotosyntes, utan måste överföra den absorberade energin till klorofyll. Av denna anledning betraktas de som tillbehörspigment. Ett annat exempel på ett mycket synligt tillbehörspigment är fucoxanthin, som ger marina alger och kiselarter deras bruna färg.

Karotenoider kan klassificeras i två grupper: karotener och xantofyll.

karotener

Karotener är organiska föreningar som distribueras allmänt som pigment i växter och djur. Deras allmänna formel är C40H56 och de innehåller inte syre. Dessa pigment är omättade kolväten; det vill säga de har många dubbelbindningar och tillhör isoprenoid-serien.

I växter förmedlar karotener gula, orange eller röda färger till blommor (kalendula), frukt (pumpa) och rötter (morot). Hos djur syns de i fetter (smör), äggulor, fjädrar (kanariefågel) och skal (hummer).

Den vanligaste karoten är ß-karoten, som är föregångaren till vitamin A och anses vara mycket viktigt för djur.

xantofyller

Xanthophylls är gula pigment vars molekylstruktur liknar karotener, men med skillnaden att de innehåller syreatomer. Några exempel är: C40H56O (cryptoxanthin), C40H56O2 (lutein, zeaxanthin) och C40H56O6, som är den karakteristiska fucoxanthin av bruna alger som nämns ovan.

Karotener har i allmänhet mer orange färg än xantofyll. Både karotener och xantofyll är lösliga i organiska lösningsmedel såsom kloroform, etyleter, bland andra. Karotener är mer lösliga i koldisulfid jämfört med xantofyll.

Funktioner av karotenoider

- Karotenoider fungerar som tillbehörspigment. De absorberar strålningsenergi i mitten av det synliga spektrumet och överför den till klorofyll.

- De skyddar kloroplastkomponenterna från det syre som alstras och frigörs under fotolysen av vatten. Karotenoider tar upp detta syre genom sina dubbelbindningar och ändrar deras molekylstruktur till ett lägre energi (ofarligt) tillstånd.

- Det upphetsade tillståndet av klorofyll reagerar med molekylärt syre och bildar ett starkt skadligt syretillstånd som kallas singlet-syre. Karotenoider förhindrar detta genom att stänga av det upphetsade tillståndet av klorofyll.

- Tre xantofyller (violoxantin, antheroxantin och zeaxantin) deltar i spridningen av överskottsenergi genom att omvandla den till värme.

- På grund av deras färg gör karotenoider blommor och frukter synliga för pollinering och spridning av djur.

fykobiliner

Fykobiliner är vattenlösliga pigment och finns därför i cytoplasma eller stroma i kloroplasten. De förekommer endast i cyanobakterier och röda alger (Rhodophyta).

Fykobiliner är inte bara viktiga för organismer som använder dem för att absorbera energi från ljus, utan används också som forskningsverktyg.

När föreningar som pycocyanin och phycoerythrin utsätts för starkt ljus, absorberar de ljusets energi och frigör det genom fluorescerande inom ett mycket smalt våglängdsområde.

Ljuset som produceras av denna fluorescens är så distinkt och tillförlitligt att phycobilins kan användas som kemiska "taggar". Dessa tekniker används ofta i cancerforskning för att "märka" tumörceller.

referenser

1. Bianchi, T. & Canuel, E. (2011). Kemiska biomarkörer i vattenlevande ekosystem (1: a upplagan). Princeton University Press.
2. Evert, R. & Eichhorn, S. (2013). Raven Biology of Plants (8: e upplagan). WH Freeman och Company Publisher.
3. Goldberg, D. (2010). Barrons AP-biologi (3: e upplagan). Barrons utbildningsserie, Inc.
4. Nobel, D. (2009). Fysikokemisk och miljöplantsfysiologi (4: e upplagan). Elsevier Inc.
5. Fotosyntetiska pigment. Återställd från: ucmp.berkeley.edu
6. Renger, G. (2008). Primära processer för fotosyntes: principer och apparater (IL. Red.) RSC-publicering.
7. Solomon, E., Berg, L. & Martin, D. (2004). Biologi (7: e upplagan) Cengage Learning.