Photosynthetische Pigmente Eigenschaften und Haupttypen

Der Photosynthesepigmente Sie sind chemische Verbindungen, die bestimmte Wellenlängen von sichtbarem Licht aufnehmen und widerspiegeln, wodurch sie "farbenfroh" aussehen lassen. Verschiedene Arten von Pflanzen, Algen und Cyanobakterien haben photosynthetische Pigmente, die unterschiedliche Wellenlängen absorbieren und unterschiedliche Farben erzeugen, hauptsächlich grün, gelb und rot.

Diese Pigmente sind für einige autotrophe Organismen wie Pflanzen notwendig, da sie ihnen helfen. Da jedes Pigment nur mit einigen Wellenlängen reagiert, gibt es verschiedene Pigmente, die es ermöglichen, mehr Licht zu fangen (Photonen).

Photosynthesepigmente sind in Pflanzen, Algen und Cyanobakterien zu finden

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Eigenschaften von photosynthetischen Pigmenten

Wie oben erwähnt, sind photosynthetische Pigmente chemische Elemente, die für die Absorption des erforderlichen Lichts verantwortlich sind, damit der Photosyntheseprozess erzeugt werden kann. Durch Photosynthese wird die Energie der Sonne zu chemischer Energie und Zucker.

Sonnenlicht besteht aus verschiedenen Wellenlängen, die unterschiedliche Farben und Energieniveaus haben. Nicht alle Wellenlängen werden gleichermaßen in der Photosynthese verwendet, weshalb es verschiedene Arten von Photosynthetikpigmenten gibt.

Photosynthetische Organismen enthalten Pigmente, die nur die Wellenlängen des sichtbaren Lichts absorbieren und andere reflektieren. Der von einem Pigment absorbierte Wellenlängensatz ist sein Absorptionsspektrum.

Ein Pigment absorbiert bestimmte Wellenlängen und diejenigen, die sie nicht absorbieren; Farbe ist einfach das Licht, das von Pigmenten reflektiert wird. Zum Beispiel scheinen Pflanzen grün, weil sie viele Chlorophyllmoleküle A und B enthalten, die das grüne Licht widerspiegeln.

Arten von Photosynthesepigmenten

Photosynthesepigmente können in drei Arten unterteilt werden: Chlorophylle, Carotinoide und Ficobiline.

- Chlorophylle

Ansicht des Chloroplastenmikroskops, Organellen, die Chlorophyll enthalten

Chlorophylle sind grüne photosynthetische Pigmente, die einen Porphyrinring in ihrer Struktur enthalten. Sie sind ringgepackte stabile Moleküle, um die Elektronen frei wandern können.

Da sich die Elektronen frei bewegen. Dies ist der grundlegende Prozess, durch den Chlorophyll die Energie des Sonnenlichts "erfasst".

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Arten von Chlorophyllen

Es gibt verschiedene Arten von Chlorophyll: a, b, c, d und e. Von diesen befinden sich nur zwei in den Chloroplasten der oberen Pflanzen: Chlorophyll A und Chlorophyll B. Das Wichtigste ist Chlorophyll "a", weil es in Pflanzen, Algen und photosynthetischen Cyanobakterien vorhanden ist.

Molekülstruktur Chlorophylle: a, b und c

Chlorophyll "A" ermöglicht die Photosynthese, weil sie seine Elektronen auf andere Moleküle überträgt, die Zucker herstellen.

Eine zweite Art von Chlorophyll ist Chlorophyll "B", das sich nur in den sogenannten grünen Algen und Pflanzen befindet. Chlorophyll "C" ist für seinen Teil nur in den photosynthetischen Mitgliedern der Chromista -Gruppe vorhanden, wie in den Dinoflagellados.

Die Unterschiede zwischen den Chlorophyllen dieser Hauptgruppen waren eine der ersten Proben, dass sie nicht so eng miteinander verbunden waren wie bisher gedacht.

Die Menge an "B" Chlorophyll beträgt ungefähr ein Viertel des gesamten Chlorophyllgehalts. Chlorophyll „A“ ist in allen photosynthetischen Pflanzen vorhanden, daher wird es als universelles Photosynthetikpigment bezeichnet. Sie nennen es auch primäres photosynthetisches Pigment, da es die primäre Reaktion der Photosynthese ausführt.

Von allen Pigmenten, die an der Photosynthese teilnehmen, spielt Chlorophyll eine grundlegende Rolle. Aus diesem Grund werden der Rest der photosynthetischen Pigmente als Zubehörpigmente bezeichnet.

Die Verwendung von Zubehörpigmenten ermöglicht es, einen breiteren Bereich von Wellenlängen aufzunehmen und daher mehr Sonnenlichtergie zu fangen.

- Carotinoide

Carotinoide sind eine weitere wichtige Gruppe von photosynthetischen Pigmenten. Diese absorbieren violettes Licht und grünlichblau.

Carotinoide liefern die leuchtenden Farben, die Früchte vorhanden sind. Zum Beispiel ist die rote Tomate auf das Vorhandensein von Lycopin zurückzuführen, das Gelb der Maissamen wird durch Zeaxantin verursacht, und Orange von Orangenschalen ist auf β-Carotin zurückzuführen.

Das Lycopin liefert die helle Farbe, die rote Tomaten haben

Alle diese Carotinoide sind wichtig, um Tiere anzulocken und die Dispersion von Pflanzensamen zu fördern.

Wie alle photosynthetischen Pigmente helfen Carotinoide, Licht zu erfassen, aber auch eine weitere wichtige Funktion zu erfüllen: Überschuss von der Sonne beseitigen.

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Wenn ein Blatt eine große Menge an Energie erhält und diese Energie nicht genutzt wird, kann dieser Überschuss die photosynthetischen komplexen Moleküle beschädigen. Carotinoide nehmen an der Absorption von überschüssiger Energie teil und tragen dazu bei.

Carotinoide sind normalerweise rot, orange oder gelbe Pigmente und enthalten die bekannte Carotin -Verbindung, die Karottenfarbe färbt. Diese Verbindungen werden durch zwei kleine Ringe von sechs Kohlenstoffen gebildet, die durch eine „Kette“ von Kohlenstoffatomen verbunden sind.

Infolge ihrer molekularen Struktur lösen sie sich nicht in Wasser auf, sondern binden an die Membranen in der Zelle.

Carotinoide können die Lichtergie Energie für die Photosynthese nicht direkt nutzen, sondern sollte die an Chlorophyll absorbierte Energie übertragen. Aus diesem Grund werden Zubehörpigmente berücksichtigt. Ein weiteres Beispiel für ein sehr sichtbares Accessoire -Pigment ist Fucoxantin, das Meeralgen und Kieselalgen braune Farbe verleiht.

Carotinoide können in zwei Gruppen eingeteilt werden: Carotene und Xantofilas.

Carotene

Carotene sind weit verbreitete organische Verbindungen als Pigmente in Pflanzen und Tieren. Die allgemeine Formel ist C40H56 und enthalten keinen Sauerstoff. Diese Pigmente sind ungesättigte Kohlenwasserstoffe; Das heißt, sie haben viele Doppelbindungen und gehören zur Isopreideid -Serie.

Molekülstruktur von β-Carotin

In Pflanzen unterrichten Carotines gelbe, orange oder rote Blüten (Kalendula), Früchte (Kürbis) und Wurzeln (Karotte). Bei Tieren sind sie in Fetten (Butter), Eigelb, Federn (Kanarien-) und Schalen (Hummer) sichtbar.

Das häufigste Carotin ist β-Carotin, das der Vorläufer von Vitamin A ist und für Tiere als sehr wichtig angesehen wird.

Xantofilas

Xantofilas sind gelbe Pigmente, deren molekulare Struktur der von Carotinen ähnlich ist, aber mit dem Unterschied, dass sie Sauerstoffatome enthalten. Einige Beispiele sind: C40H56O (Cryptoxanthin), C40H56O2 (Luteine, Zeaxantin) und C40H56O6, das ist das charakteristische Fucoxantin der oben genannten braunen Algen.

Molekülstruktur von Lutein

Normalerweise haben Carotene eine orangefarbene Farbe als Xantofilas. Sowohl Carotines als auch Xanthofilas sind unter anderem in organischen Lösungsmitteln wie Chloroform und Ethylether löslich. Carotene sind in Kohlenstoffdisulfid im Vergleich zu Xantofilas löslicher.

Carotinoidfunktionen

- Carotinoide fungieren als Zubehörpigmente. Sie absorbieren Strahlungsenergie im mittleren Bereich des sichtbaren Spektrums und übertragen es in Chlorophyll.

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- Sie schützen die Bestandteile des Sauerstoffchloroplans, das während der Wasserfotolyse erzeugt und freigesetzt wird. Carotinoide sammeln diesen Sauerstoff durch ihre Doppelbindungen und ändern ihre molekulare Struktur in einen Zustand der geringeren Energie (harmlos).

- Der angeregte Zustand von Chlorophyll reagiert mit molekularem Sauerstoff zu einem hochschädlichen Sauerstoffzustand namens Singulettsauerstoff. Carotinoide verhindern dies, indem sie den Anregung des Chlorophylls ausschalten.

- Tres Xantofilas (Violoxantin, Antheroxantin und Zeaxantin) beteiligen.

- Aufgrund seiner Farbe machen Carotinoide Blumen und Früchte für die Bestäubung und Dispersion durch Tiere sichtbar.

- Ficobiline 

Ficobiline sind wasserlösliche Pigmente und sind daher im Zytoplasma oder Chloroplastenstroma gefunden. Sie treten nur in Cyanobakterien und roten Algen auf (Rhodophyta).

Rote Algen (Rhodophyta)

Ficobiline sind nicht nur für Organismen wichtig.

Durch die Freigabe von Verbindungen wie Pycocyanin und Ficoeritrin absorbieren diese die Energie des Lichts und die Freisetzung der Fluoreszenz in einem sehr engen Wellenlängenbereich ab.

Das von dieser Fluoreszenz erzeugte Licht ist so charakteristisch und zuverlässig, dass Ficobiline als chemische "Etiketten" verwendet werden können. Diese Techniken werden in der Krebsforschung häufig verwendet, um Tumorzellen zu markieren.

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