The fotosyntetické pigmenty Jsou to chemické sloučeniny, které absorbují a odrážejí určité vlnové délky viditelného světla, takže vypadají „barevně“. Různé druhy rostlin, řasy a sinice mají fotosyntetické pigmenty, které absorbují při různých vlnových délkách a vytvářejí různé barvy, zejména zelenou, žlutou a červenou..
Tyto pigmenty jsou nezbytné pro některé autotrofní organismy, jako jsou rostliny, protože jim pomáhají využívat širokou škálu vlnových délek k produkci potravy fotosyntézou. Protože každý pigment reaguje pouze s některými vlnovými délkami, existují různé pigmenty, které umožňují zachytit více světla (fotony).
Rejstřík článků
Jak již bylo zmíněno výše, fotosyntetické pigmenty jsou chemické prvky, které jsou odpovědné za absorpci světla nezbytného pro uskutečnění procesu fotosyntézy. Fotosyntézou se energie ze Slunce přeměňuje na chemickou energii a cukry.
Sluneční světlo se skládá z různých vlnových délek, které mají různé barvy a energetické úrovně. Ne všechny vlnové délky se ve fotosyntéze používají stejně, proto existují různé typy fotosyntetických pigmentů..
Fotosyntetické organismy obsahují pigmenty, které absorbují pouze vlnové délky viditelného světla a odrážejí ostatní. Sada vlnových délek absorbovaných pigmentem je jeho absorpční spektrum.
Pigment absorbuje určité vlnové délky a ty, které neabsorbuje, se odráží; barva je jednoduše světlo odražené od pigmentů. Například rostliny vypadají zeleně, protože obsahují mnoho molekul chlorofylu aab, které odrážejí zelené světlo..
Fotosyntetické pigmenty lze rozdělit do tří typů: chlorofyly, karotenoidy a fykobiliny.
Chlorofyly jsou zelené fotosyntetické pigmenty, které ve své struktuře obsahují porfyrinový kruh. Jsou to stabilní prstencové molekuly, kolem kterých mohou elektrony volně migrovat..
Vzhledem k tomu, že se elektrony pohybují volně, má prsten potenciál snadno získat nebo ztratit elektrony, a proto má potenciál poskytovat energizované elektrony dalším molekulám. Toto je základní proces, kterým chlorofyl „zachycuje“ energii ze slunečního světla..
Existuje několik typů chlorofylu: a, b, c, d a e. Z nich se v chloroplastech vyšších rostlin nacházejí pouze dva: chlorofyl a a chlorofyl b. Nejdůležitější je chlorofyl „a“, protože je přítomen v rostlinách, řasách a fotosyntetických sinicích.
Chlorofyl „a“ umožňuje fotosyntézu přenosem aktivovaných elektronů na jiné molekuly, které produkují cukry.
Druhým typem chlorofylu je chlorofyl „b“, který se vyskytuje pouze v takzvaných zelených řasách a rostlinách. Chlorofyl „c“ se nachází pouze u fotosyntetických členů skupiny chromistů, jako jsou dinoflageláty.
Rozdíly mezi chlorofyly v těchto hlavních skupinách byly jedním z prvních známek toho, že nebyly tak úzce příbuzné, jak se dříve myslelo..
Množství chlorofylu „b“ je asi čtvrtina celkového obsahu chlorofylu. Chlorofyl „a“ se nachází ve všech fotosyntetických rostlinách, a proto se mu říká univerzální fotosyntetický pigment. Nazývá se také primární fotosyntetický pigment, protože provádí primární reakci fotosyntézy.
Ze všech pigmentů, které se účastní fotosyntézy, hraje zásadní roli chlorofyl. Z tohoto důvodu jsou ostatní fotosyntetické pigmenty známé jako doplňkové pigmenty..
Použití doplňkových pigmentů umožňuje absorbovat širší rozsah vlnových délek, a proto zachytit více energie ze slunečního záření.
Karotenoidy jsou další důležitou skupinou fotosyntetických pigmentů. Ty pohlcují fialové a modrozelené světlo.
Karotenoidy poskytují jasné barvy, které plody přinášejí; Například červená v rajčatech je způsobena přítomností lykopenu, žlutá v semenech kukuřice je způsobena zeaxantinem a oranžová v pomerančových slupkách je způsobena β-karotenem.
Všechny tyto karotenoidy jsou důležité pro přilákání zvířat a podporu šíření semen rostliny..
Stejně jako všechny fotosyntetické pigmenty pomáhají karotenoidy zachycovat světlo, ale slouží také další důležité funkci: eliminovat přebytečnou energii ze Slunce.
Pokud tedy list přijímá velké množství energie a tato energie se nepoužívá, může tento přebytek poškodit molekuly fotosyntetického komplexu. Karotenoidy se podílejí na absorpci přebytečné energie a pomáhají ji rozptýlit ve formě tepla.
Karotenoidy jsou obecně červené, oranžové nebo žluté pigmenty a zahrnují dobře známou sloučeninu karoten, která dává mrkvi jejich barvu. Tyto sloučeniny jsou tvořeny dvěma malými šesti uhlíkovými kruhy spojenými „řetězcem“ atomů uhlíku..
Díky své molekulární struktuře se nerozpouštějí ve vodě, ale spíše se váží na membrány v buňce..
Karotenoidy nemohou přímo využívat energii světla pro fotosyntézu, ale musí přenášet absorbovanou energii na chlorofyl. Z tohoto důvodu jsou považovány za doplňkové pigmenty. Dalším příkladem vysoce viditelného doplňkového pigmentu je fucoxanthin, který dodává mořským řasám a rozsivkám jejich hnědou barvu..
Karotenoidy lze rozdělit do dvou skupin: karoteny a xantofyly..
Karoteny jsou organické sloučeniny široce distribuované jako pigmenty v rostlinách a zvířatech. Jejich obecný vzorec je C40H56 a neobsahují kyslík. Tyto pigmenty jsou nenasycené uhlovodíky; to znamená, že mají mnoho dvojných vazeb a patří do řady isoprenoidů.
V rostlinách dodávají karoteny žluté, oranžové nebo červené barvy květům (měsíčku), ovoci (dýně) a kořenům (mrkev). U zvířat jsou viditelné na tuku (máslo), vaječných žloutcích, peří (kanárek) a skořápkách (humr).
Nejběžnějším karotenem je β-karoten, který je předchůdcem vitaminu A a je považován za velmi důležitý pro zvířata..
Xantofyly jsou žluté pigmenty, jejichž molekulární struktura je podobná struktuře karotenů, avšak s tím rozdílem, že obsahují atomy kyslíku. Některé příklady jsou: C40H56O (kryptoxanthin), C40H56O2 (lutein, zeaxanthin) a C40H56O6, což je fukoxanthinová charakteristika výše zmíněných hnědých řas..
Karoteny mají obecně oranžovou barvu než xantofyly. Karoteny i xantofyly jsou rozpustné v organických rozpouštědlech, jako je například chloroform, ethylether. Karoteny jsou ve srovnání s xantofyly rozpustnější v sirouhlíku.
- Karotenoidy fungují jako doplňkové pigmenty. Pohlcují energii záření ve střední oblasti viditelného spektra a přenášejí ji na chlorofyl.
- Chrání složky chloroplastů před kyslíkem vytvářeným a uvolňovaným během fotolýzy vody. Karotenoidy zachycují tento kyslík prostřednictvím svých dvojných vazeb a mění svou molekulární strukturu na nízkoenergetický (neškodný) stav..
- Vzrušený stav chlorofylu reaguje s molekulárním kyslíkem za vzniku velmi škodlivého stavu kyslíku, který se nazývá singletový kyslík. Karotenoidy tomu zabraňují vypnutím excitovaného stavu chlorofylu..
- Tři xantofyly (violoxanthin, antheroxanthin a zeaxanthin) se podílejí na rozptylu přebytečné energie přeměnou na teplo.
- Karotenoidy díky své barvě zviditelňují květiny a plody pro opylování a šíření zvířaty..
Fycobiliny jsou ve vodě rozpustné pigmenty, a proto se nacházejí v cytoplazmě nebo stromatu chloroplastů. Vyskytují se pouze u sinic a červených řas (Rhodophyta).
Fycobiliny nejsou důležité pouze pro organismy, které je používají k absorpci energie ze světla, ale jsou také používány jako výzkumné nástroje.
Když jsou sloučeniny jako pycocyanin a phycoerythrin vystaveny intenzivnímu světlu, absorbují energii světla a uvolňují ji emitováním fluorescence ve velmi úzkém rozsahu vlnových délek..
Světlo produkované touto fluorescencí je tak výrazné a spolehlivé, že fykobiliny lze použít jako chemické „značky“. Tyto techniky jsou široce používány ve výzkumu rakoviny k „označení“ nádorových buněk..
Zatím žádné komentáře