Kenmerken fotosynthetische pigmenten en belangrijkste typen

de fotosynthetische pigmenten het zijn chemische verbindingen die bepaalde golflengten van zichtbaar licht absorberen en reflecteren, waardoor ze er "kleurrijk" uitzien. Verschillende soorten planten, algen en cyanobacteriën hebben fotosynthetische pigmenten die absorberen op verschillende golflengten en verschillende kleuren genereren, voornamelijk groen, geel en rood.

Deze pigmenten zijn noodzakelijk voor sommige autotrofe organismen, zoals planten, omdat ze hen helpen om te profiteren van een breed scala van golflengten om hun voedsel te produceren in fotosynthese. Omdat elk pigment alleen reageert met sommige golflengten, zijn er verschillende pigmenten waarmee meer hoeveelheid licht kan worden vastgelegd (fotonen).

index

• 1 Kenmerken
• 2 soorten fotosynthetische pigmenten
  • 2.1 Chlorofylen
  • 2.2 Carotenoïden
  • 2,3 Phycobilins 
• 3 referenties

features

Zoals hierboven vermeld, zijn de fotosynthetische pigmenten chemische elementen die verantwoordelijk zijn voor het absorberen van het noodzakelijke licht, zodat het proces van fotosynthese kan worden gegenereerd. Door fotosynthese wordt de energie van de zon omgezet in chemische energie en suikers.

Zonlicht bestaat uit verschillende golflengten, die verschillende kleuren en energieniveaus hebben. Niet alle golflengten worden evenveel gebruikt in de fotosynthese, daarom zijn er verschillende soorten fotosynthetische pigmenten.

Fotosynthetische organismen bevatten pigmenten die alleen de golflengten van zichtbaar licht absorberen en anderen reflecteren. De reeks golflengten die wordt geabsorbeerd door een pigment is het absorptiespectrum.

Een pigment absorbeert bepaalde golflengten, en die niet absorberen weerspiegelt ze; de kleur is eenvoudig het licht dat door de pigmenten wordt gereflecteerd. Zo zien planten er groen uit omdat ze veel chlorofyl-a en -b-moleculen bevatten, die groen licht reflecteren.

Typen fotosynthetische pigmenten

Fotosynthetische pigmenten kunnen worden onderverdeeld in drie typen: chlorofylen, carotenoïden en phycobilinen.

chlorofyl

Chlorofylen zijn groene fotosynthetische pigmenten die een porfyrinering in hun structuur bevatten. Het zijn stabiele, ringvormige moleculen waarrond elektronen vrij kunnen migreren.

Omdat de elektronen vrij bewegen, heeft de ring het potentieel om gemakkelijk elektronen te winnen of te verliezen en daarom heeft het de mogelijkheid om geactiveerde elektronen aan andere moleculen te leveren. Dit is het fundamentele proces waarmee chlorofyl de energie van zonlicht "vangt".

Typen chlorofylen

Er zijn verschillende soorten chlorofyl: a, b, c, d en e. Hiervan zijn er maar twee te vinden in de chloroplasten van hogere planten: chlorofyl a en chlorofyl b. Het belangrijkste is chlorofyl "a", omdat het aanwezig is in planten, algen en fotosynthetische cyanobacteriën.

Chlorofyl "a" maakt fotosynthese mogelijk omdat het zijn geactiveerde elektronen overdraagt ​​naar andere moleculen die suikers zullen maken.

Een tweede type chlorofyl is chlorofyl "b", dat alleen voorkomt in zogenaamde groene algen en planten. Aan de andere kant wordt chlorofyl "c" alleen gevonden in de fotosynthetische leden van de chromistengroep, zoals in dinoflagellaten.

De verschillen tussen de chlorofylen van deze grote groepen was een van de eerste tekenen dat ze niet zo nauw verwant waren als eerder werd gedacht.

De hoeveelheid chlorofyl "b" is ongeveer een kwart van het totale chlorofylgehalte. Chylofyl "a" wordt van alle kanten in alle fotosynthetische planten aangetroffen, vandaar dat het universeel fotosynthetisch pigment wordt genoemd. Ze noemen het ook primair fotosynthetisch pigment omdat het de primaire reactie van fotosynthese uitvoert.

Van alle pigmenten die deelnemen aan fotosynthese speelt chlorofyl een fundamentele rol. Om deze reden staan ​​de rest van de fotosynthetische pigmenten bekend als accessoire pigmenten.

Het gebruik van accessoire pigmenten maakt het absorberen van een breder bereik van golflengten mogelijk en dus meer energie uit zonlicht.

carotenoïden

Carotenoïden zijn een andere belangrijke groep fotosynthetische pigmenten. Deze absorberen violet en blauwgroen licht.

Carotenoïden zorgen voor de felle kleuren die vruchten opleveren; het tomatenrood bijvoorbeeld is te wijten aan de aanwezigheid van lycopeen, het geel van de maïszaden wordt veroorzaakt door zeaxanthine en het oranje van de sinaasappelschil is te wijten aan β-caroteen.

Al deze carotenoïden zijn belangrijk om dieren aan te trekken en de verspreiding van de zaden van de plant te bevorderen.

Zoals alle fotosynthetische pigmenten helpen carotenoïden licht vast te leggen, maar spelen ze ook een andere belangrijke rol: verwijder overtollige energie uit de zon.

Dus als een blad een grote hoeveelheid energie ontvangt en deze energie niet wordt gebruikt, kan deze overmaat de moleculen van het fotosynthesecomplex beschadigen. Carotenoïden nemen deel aan de absorptie van overtollige energie en helpen het af te voeren in de vorm van warmte.

Carotenoïden zijn meestal rode, oranje of gele pigmenten en bevatten de bekende caroteenverbinding, die kleur geeft aan wortels. Deze verbindingen worden gevormd door twee kleine ringen van zes koolstofatomen verbonden door een "keten" van koolstofatomen.

Als gevolg van hun moleculaire structuur lossen ze niet op in water maar binden ze zich in plaats daarvan aan de membranen in de cel.

Carotenoïden kunnen de energie van licht niet direct gebruiken voor fotosynthese, maar moeten de geabsorbeerde energie overdragen naar chlorofyl. Om deze reden worden ze beschouwd als accessoire pigmenten. Een ander voorbeeld van een zeer zichtbaar bijkomend pigment is fucoxanthine, dat bruine kleur geeft aan zeewier en diatomeeën.

Carotenoïden kunnen worden ingedeeld in twee groepen: carotenoïden en xanthofylen.

caroteen

Carotenen zijn organische verbindingen die wijd verspreid zijn als pigmenten in planten en dieren. De algemene formule is C40H56 en bevat geen zuurstof. Deze pigmenten zijn onverzadigde koolwaterstoffen; dat wil zeggen, ze hebben veel dubbele bindingen en behoren tot de reeks isoprenoïden.

In planten geven carotenen gele, oranje of rode kleuren aan bloemen (calendula), fruit (pompoen) en wortels (wortel). Bij dieren zijn ze zichtbaar in vetten (boter), eigeel, veren (kanarie) en schelpen (kreeft).

De meest voorkomende caroteen is β-caroteen, de voorloper van vitamine A en wordt als zeer belangrijk voor dieren beschouwd.

xanthofylen

Xanthofylen zijn gele pigmenten waarvan de moleculaire structuur vergelijkbaar is met die van carotenoïden, maar met het verschil dat ze zuurstofatomen bevatten. Enkele voorbeelden zijn: C40H56O (cryptoxanthin), C40H56O2 (luteïne, zeaxanthin) en C40H56O6, wat de bovengenoemde karakteristieke fucoxanthine is van bruine algen.

In het algemeen hebben de carotenoïden een meer oranje kleur dan de xanthofylen. Zowel carotenoïden als xanthofylen zijn oplosbaar in organische oplosmiddelen, zoals chloroform, ethylether, onder andere. Carotenen zijn beter oplosbaar in koolstofdisulfide in vergelijking met xanthofylen.

Functies van carotenoïden

- Carotenoïden fungeren als accessoire pigmenten. Absorbeer stralingsenergie in het middelste gedeelte van het zichtbare spectrum en breng het over naar chlorofyl.

- Ze beschermen de chloroplastcomponenten tegen de zuurstof die vrijkomt en vrijkomt tijdens de fotolyse van water. Carotenoïden verzamelen deze zuurstof door hun dubbele bindingen en veranderen hun moleculaire structuur in een staat van lagere energie (onschadelijk).

- De geëxciteerde toestand van chlorofyl reageert met moleculaire zuurstof om een ​​zeer beschadigende zuurstoftoestand, singlet-zuurstof genaamd, te vormen. Carotenoïden voorkomen dit door de excitatietoestand van chlorofyl uit te schakelen.

- Drie xanthophylls (violoxanthin, antheroxanthin en zeaxanthin) nemen deel aan de dissipatie van overtollige energie door het om te zetten in warmte.

- Vanwege hun kleur maken carotenoïden bloemen en vruchten zichtbaar voor bestuiving en verspreiding door dieren.

fycobilinen 

De phycobilines zijn pigmenten oplosbaar in water en worden daarom aangetroffen in het cytoplasma of stroma van de chloroplast. Ze komen alleen voor in cyanobacteriën en rode algen (Rhodophyta).

Phycobilins zijn niet alleen belangrijk voor organismen die ze gebruiken om de energie van licht te absorberen, maar ze worden ook gebruikt als onderzoeksinstrument.

Wanneer ze worden blootgesteld aan intens lichtverbindingen zoals pycocyanine en fyco-erythrine, absorberen ze de energie van licht en geven ze fluorescentie af in een zeer klein bereik van golflengten.

Het door deze fluorescentie geproduceerde licht is zo onderscheidend en betrouwbaar dat de phycobilinen kunnen worden gebruikt als chemische "labels". Deze technieken worden veel gebruikt in kankeronderzoek om tumorcellen te "taggen".

referenties

1. Bianchi, T. & Canuel, E. (2011). Chemische biomarkers in aquatische ecosystemen (1e ed.). Princeton University Press.
2. Evert, R. & Eichhorn, S. (2013). Raven Biology of Plants (8e druk). W. H. Freeman en bedrijfsuitgevers.
3. Goldberg, D. (2010). Barron's AP Biology (3e ed.). Barron's Educational Series, Inc.
4. Nobel, D. (2009). Fysisch-chemische en omgevingsfysiologie (4de ed.). Elsevier Inc.
5. Fotosynthetische pigmenten. Teruggeplaatst van: ucmp.berkeley.edu
6. Renger, G. (2008). Primaire processen van fotosynthese: principes en apparatuur (IL ed.) RSC Publishing.
7. Solomon, E., Berg, L. & Martin, D. (2004). biologie (7e druk) Cengage Learning.