פיגמנטים פוטו-סינתטיים וסוגים עיקריים

ה פיגמנטים פוטוסינתטיים הם תרכובות כימיות לספוג משקפים אורכי גל מסוימים של אור גלוי, מה שגורם להם להיראות "צבעוני". סוגים שונים של צמחים, אצות ו cyanobacteria יש פיגמנטים פוטוסינתטיים, אשר סופגים באורכי גל שונים וליצור צבעים שונים, בעיקר ירוק, צהוב ואדום.

פיגמנטים אלה נחוצים עבור כמה אורגניזמים אוטוטרופיים, כגון צמחים, כי הם עוזרים להם לנצל מגוון רחב של אורכי גל לייצר את המזון שלהם פוטוסינתזה. כמו כל פיגמנט מגיב רק עם כמה אורכי גל, ישנם פיגמנטים שונים המאפשרים ללכוד כמות גדולה יותר של אור (פוטונים).

אינדקס

• 1 מאפיינים
• סוגי פיגמנטים פוטוסינתטיים
  • 2.1 כלורופילים
  • 2.2 קרוטנואידים
  • 2.3 Phycobilins 
• 3 הפניות

תכונות

כאמור, הפיגמנטים הפוטוסינתטיים הם יסודות כימיים שאחראים לקליטת האור הדרוש כדי שניתן יהיה ליצור את תהליך הפוטוסינתזה. באמצעות פוטוסינתזה, האנרגיה של השמש מומרת לאנרגיה כימית וסוכרים.

אור השמש מורכב אורכי גל שונים, אשר יש צבעים שונים ורמות אנרגיה. לא כל אורכי הגל משמשים באופן שווה פוטוסינתזה, ולכן יש סוגים שונים של פיגמנטים פוטוסינתטיים.

אורגניזמים פוטוסינתטיים מכילים פיגמנטים הקולטים רק את אורכי הגל של האור הנראה ומשקפים אחרים. מערכת אורכי הגל שנספגה בפיגמנט היא ספקטרום הקליטה שלה.

פיגמנט סופג אורכי גל מסוימים, ואלה שאינם סופגים משקפים אותם; הצבע הוא פשוט האור המשתקף על ידי הפיגמנטים. לדוגמה, צמחים נראים ירוקים כי הם מכילים הרבה כלורופיל A ו- B מולקולות, אשר משקפים אור ירוק.

סוגי פיגמנטים פוטוסינתטיים

פיגמנטים פוטוסינתטיים ניתן לחלק לשלושה סוגים: chlorophylls, קרוטנואידים ו phycobilins.

כלורופילים

כלורופילים הם פיגמנטים פוטוסינתטיים ירוקים המכילים טבעת פורפירין במבנה שלהם. הם יציבים, בצורת טבעת מולקולות סביבם אלקטרונים חופשיים להגר.

בגלל האלקטרונים לנוע בחופשיות, הטבעת יש פוטנציאל להרוויח או לאבד אלקטרונים בקלות, ולכן, יש פוטנציאל לספק אלקטרונים ממונעים למולקולות אחרות. זהו התהליך הבסיסי שבו כלורופיל "לוכד" את האנרגיה של אור השמש.

סוגי chlorophylls

ישנם מספר סוגים של כלורופיל: a, b, c, d ו- e. מבין אלה, רק שניים נמצאים chloroplasts של צמחים גבוהים יותר: chlorophyll a ו chlorophyll ב. החשוב ביותר הוא כלורופיל "א", כפי שהוא נוכח צמחים, אצות ו cyanobacteria פוטוסינתטית.

Chlorophyll "a" עושה פוטוסינתזה אפשרי כי זה מעביר אלקטרונים מופעל שלה מולקולות אחרות שיהפכו סוכרים.

סוג שני של כלורופיל הוא כלורופיל "b", אשר נמצא רק במה שמכונה אצות ירוקות וצמחים. מאידך גיסא, כלורופיל "c" ​​נמצא רק אצל החברים הפוטוסינתטיים של קבוצת הכרומיסטים, כמו אצל דינופלגלאטים.

ההבדלים בין הכלורופילים של הקבוצות הגדולות הללו היו אחד הסימנים הראשונים שהם לא היו קשורים זה לזה כפי שחשבו בעבר.

כמות הכלורופיל "b" היא כרבע מכלל התוכן chlorophyll. מצידה, כלורופיל "א" נמצא בכל הצמחים פוטוסינתטית, ולכן הוא נקרא פיגמנט פוטוסינתטי אוניברסלי. הם גם קוראים לזה פיגמנט פוטוסינתטי העיקרי כי זה מבצע את התגובה העיקרית של פוטוסינתזה.

מבין כל הפיגמנטים המשתתפים בפוטוסינתזה, כלורופיל ממלא תפקיד בסיסי. מסיבה זו, שאר פיגמנטים פוטוסינתטיים ידועים כמו פיגמנטים אביזר.

השימוש בפיגמנטים אביזר מאפשר לספוג טווח רחב יותר של אורכי גל, ולכן, ללכוד יותר אנרגיה מאור השמש.

קרוטנואידים

קרוטנואידים הם קבוצה חשובה נוספת של פיגמנטים פוטוסינתטיים. אלה סופגים אור סגול וכחול ירוק.

Carotenoids לספק את הצבעים בהירים כי פירות הנוכחי; לדוגמה, אדום עגבניות בשל נוכחות של ליקופן, צהוב של זרעי תירס נגרמת על ידי zeaxanthin, ואת התפוז של קליפת התפוז נובע β-carotene.

כל אלה קרוטנואידים חשובים כדי למשוך בעלי חיים ולקדם את פיזור זרעי הצמח.

כמו כל פיגמנטים פוטוסינתטיים, קרוטנואידים לעזור ללכוד אור, אלא גם לשחק תפקיד חשוב נוסף: להסיר עודף אנרגיה מן השמש.

לכן, אם עלה מקבל כמות גדולה של אנרגיה אנרגיה זו אינה בשימוש, זה עודף יכול להזיק מולקולות פוטוסינתטיות מורכבות. קרוטנואידים משתתפים בקליטת עודפי אנרגיה ומסייעים לפזר אותו בצורה של חום.

קרוטנואידים הם בדרך כלל פיגמנטים אדומים, כתומים או צהובים, וכוללים את המתחם קרוטן ידוע, אשר נותן צבע גזר. תרכובות אלה נוצרות על ידי שתי טבעות קטנות של שישה פחמנים המחוברים על ידי "שרשרת" של אטומי פחמן.

כתוצאה מהמבנה המולקולרי שלהם, הם אינם מתמוססים במים אלא נקשרים לממברנות בתוך התא.

קרוטנואידים לא יכולים להשתמש ישירות באנרגיה של האור עבור פוטוסינתזה, אבל צריך להעביר את האנרגיה נספג כלורופיל. מסיבה זו, הם נחשבים פיגמנטים אביזר. דוגמה נוספת של פיגמנט אביזר גלוי מאוד הוא fucoxanthin, אשר נותן צבע חום אצות ו diatoms.

קרוטנואידים יכולים להיות מסווגים לשתי קבוצות: קרוטנואידים ו xanthophylls.

קרוטן

Carotenes הם תרכובות אורגניות מופץ באופן נרחב כמו פיגמנטים בצמחים ובעלי חיים. הנוסחה הכללית שלה היא C40H56 ואינו מכיל חמצן. פיגמנטים אלה הם פחמימנים בלתי רוויים; כלומר, יש להם קשרים כפולים רבים ושייכים לסדרת האיזופרנואידים.

בצמחים, carotenes להקנות צהוב, כתום או צבעים אדומים לפרחים (קלנדולה), פירות (דלעת) ושורשים (גזר). אצל בעלי חיים הם נראים בשומן (חמאה), חלמון ביצה, נוצות (כנריות) ופגזים (לובסטר).

הקרוטן הנפוץ ביותר הוא β-carotene, שהוא מבשר של ויטמין A נחשב חשוב מאוד לבעלי חיים.

Xanthophylls

Xanthophylls הם פיגמנטים צהובים אשר המבנה המולקולרי דומה לזה של קרוטנואידים, אבל עם ההבדל שהם מכילים אטומי חמצן. כמה דוגמאות הן: C40H56O (cryptoxanthin), C40H56O2 (לוטאין, zeaxanthin) ו C40H56O6, המהווה את fucoxanthin אופייני של אצות חומות שהוזכרו לעיל.

באופן כללי, קרוטנואידים יש צבע כתום יותר מאשר xanthophylls. שני קרוטנואידים ו xanthophylls מסיסים בממיסים אורגניים כגון כלורופורם, אתיל אתר, בין היתר. Carotenes הם מסיסים יותר פחמן דיסולפיד לעומת xanthophylls.

פונקציות של קרוטנואידים

- Carotenoids לתפקד כמו פיגמנטים אביזר. לספוג אנרגיה קורנת באזור האמצעי של הספקטרום גלוי ולהעביר אותו כלורופיל.

- הם להגן על מרכיבים chloroplast מן החמצן שנוצר ושוחרר במהלך photolysis של מים. Carotenoids לאסוף את החמצן דרך הקשרים הכפולים שלהם לשנות את המבנה המולקולרי שלהם למצב של אנרגיה נמוכה (מזיק).

- המצב הנרגש של כלורופיל מגיב עם חמצן מולקולרי כדי ליצור מצב חמצן מזיק מאוד שנקרא סינגלט חמצן. קרוטנואידים למנוע זאת על ידי כיבוי מצב עירור של כלורופיל.

- שלושה xanthophylls (viroxanthin, antheroxanthin ו zeaxanthin) להשתתף בפיזור של עודף אנרגיה על ידי המרת אותו לחום.

- בגלל צבעם, קרוטנואידים עושים פרחים ופירות גלויים להאבקה ופיזור על ידי בעלי חיים.

Phycobilins 

פיקובילינים הם פיגמנטים מסיסים במים, ולכן, נמצאים בציטופלזמה או stroma של chloroplast. הם מתרחשים רק ב cyanobacteria ואצות אדומות (רודופיטה).

Phycobilins הם לא רק חשוב עבור אורגניזמים המשתמשים בהם כדי לספוג את האנרגיה של האור, אבל הם משמשים גם כלי מחקר.

כאשר נחשפים תרכובות אור אינטנסיבי כגון pycocyanin ו phycoerythrin, הם לספוג את האנרגיה של האור ולשחרר אותו פולט הקרינה בטווח צר מאוד של אורכי גל.

האור המיוצר על ידי הקרינה הזו הוא כל כך ייחודי ואמין, כי phycobilins יכול לשמש "תוויות" כימיים. טכניקות אלה נמצאים בשימוש נרחב במחקר סרטן כדי "תג" תאים סרטניים.

הפניות

1. ביאנקי, ט & קנואל, א (2011). ביומרקרים כימיים במערכות אקולוגיות אקולוגיות (מהדורה ראשונה). הוצאת אוניברסיטת פרינסטון.
2. Evert, R. & Eichhorn, S. (2013). ביולוגיה של העורב של צמחים (8th ed.). ו 'פרימן וחברת הוצאה לאור.
3. גולדברג, ד. (2010). בירון של בירון (מהדורה שלישית). סדרה חינוכית של Barron, Inc.
4. נובל, ד '(2009). פיזיולוגיה כימית ופיזיולוגית הצמח (מהדורה 4). Elsevier Inc.
5. פיגמנטים פוטו-סינתטיים. מקור: ucmp.berkeley.edu
6. רנגר, ג '(2008). תהליכים ראשוניים של פוטוסינתזה: עקרונות ומכשירים (IL ed.) RSC הוצאה לאור.
7. סולומון, א ', ברג, ל' ומרטין, ד '(2004). ביולוגיה (7 ed.) Cengage למידה.