De fotosynthetische pigmenten Het zijn chemische verbindingen die bepaalde golflengten van zichtbaar licht absorberen en weerkaatsen, waardoor ze 'kleurrijk' lijken. 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 nodig voor sommige autotrofe organismen, zoals planten, omdat ze hen helpen te profiteren van een breed scala aan golflengten om hun voedsel te produceren bij fotosynthese. Omdat elk pigment alleen reageert met bepaalde golflengten, zijn er verschillende pigmenten die ervoor zorgen dat meer licht kan worden opgevangen (fotonen).
Artikel index
Zoals hierboven vermeld, zijn fotosynthetische pigmenten chemische elementen die verantwoordelijk zijn voor het absorberen van het licht dat nodig is om het fotosyntheseproces te laten plaatsvinden. Door fotosynthese wordt 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 even gebruikt bij fotosynthese, daarom zijn er verschillende soorten fotosynthetische pigmenten..
Fotosynthetische organismen bevatten pigmenten die alleen de golflengten van zichtbaar licht absorberen en andere weerkaatsen. De reeks golflengten die door een pigment worden geabsorbeerd, is het absorptiespectrum.
Een pigment absorbeert bepaalde golflengten, en die welke het niet absorbeert, worden gereflecteerd; de kleur is gewoon het licht dat wordt weerkaatst door de pigmenten. Planten zien er bijvoorbeeld groen uit omdat ze veel chlorofyl a- en b-moleculen bevatten, die groen licht reflecteren..
Fotosynthetische pigmenten kunnen worden onderverdeeld in drie soorten: chlorofylen, carotenoïden en fycobilinen.
Chlorofylen zijn groene fotosynthetische pigmenten die een porfyrinering in hun structuur bevatten. Het zijn stabiele ringvormige moleculen waar elektronen omheen kunnen migreren..
Omdat elektronen vrij bewegen, heeft de ring het potentieel om gemakkelijk elektronen te winnen of te verliezen en heeft daarom het potentieel om bekrachtigde elektronen aan andere moleculen te leveren. Dit is het fundamentele proces waarbij chlorofyl energie uit zonlicht "vangt"..
Er zijn verschillende soorten chlorofyl: a, b, c, d en e. Hiervan worden er slechts twee aangetroffen in de chloroplasten van hogere planten: chlorofyl a en chlorofyl b. De belangrijkste is chlorofyl "a", aangezien het aanwezig is in planten, algen en fotosynthetische cyanobacteriën.
Chlorofyl "a" maakt fotosynthese mogelijk door de geactiveerde elektronen over te dragen aan andere moleculen die suikers zullen maken.
Een tweede type chlorofyl is chlorofyl "b", dat alleen voorkomt in zogenaamde groene algen en planten. Van zijn kant wordt chlorofyl "c" alleen gevonden in de fotosynthetische leden van de chromista-groep, zoals dinoflagellaten.
De verschillen tussen de chlorofylen in deze hoofdgroepen waren 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 gehalte aan chlorofyl. Van zijn kant wordt chlorofyl "a" aangetroffen in alle fotosynthetische planten, daarom wordt het universeel fotosynthetisch pigment genoemd. Het wordt ook wel primair fotosynthetisch pigment genoemd 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..
Door het gebruik van aanvullende pigmenten is het mogelijk om een groter bereik aan golflengten te absorberen en daardoor meer energie uit zonlicht op te vangen.
Carotenoïden zijn een andere belangrijke groep fotosynthetische pigmenten. Deze absorberen violet en blauwgroen licht.
Carotenoïden zorgen voor de felle kleuren van fruit; Het rood in tomaat is bijvoorbeeld te wijten aan de aanwezigheid van lycopeen, het geel in maïszaden wordt veroorzaakt door zeaxanthine en de sinaasappel in sinaasappelschillen 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 om licht op te vangen, maar ze hebben ook een andere belangrijke functie: overtollige energie van de zon verwijderen.
Als een blad dus een grote hoeveelheid energie ontvangt en deze energie niet wordt gebruikt, kan deze overmaat de moleculen van het fotosynthetische complex beschadigen. Carotenoïden nemen deel aan de opname van overtollige energie en helpen deze af te voeren in de vorm van warmte.
Carotenoïden zijn over het algemeen rode, oranje of gele pigmenten en omvatten het bekende caroteen, dat wortels hun kleur geeft. Deze verbindingen bestaan uit twee kleine ringen van zes koolstofatomen die zijn verbonden door een "ketting" van koolstofatomen..
Door hun moleculaire structuur lossen ze niet op in water, maar binden ze zich eerder aan membranen in de cel..
Carotenoïden kunnen de energie van licht niet direct gebruiken voor fotosynthese, maar moeten de opgenomen energie overbrengen naar chlorofyl. Om deze reden worden ze beschouwd als accessoire pigmenten. Een ander voorbeeld van een goed zichtbaar accessoire-pigment is fucoxanthine, dat zeealgen en diatomeeën hun bruine kleur geeft..
Carotenoïden kunnen in twee groepen worden ingedeeld: carotenen en xanthofylen..
Carotenen zijn organische verbindingen die wijdverspreid zijn als pigmenten in planten en dieren. Hun algemene formule is C40H56 en ze bevatten geen zuurstof. Deze pigmenten zijn onverzadigde koolwaterstoffen; dat wil zeggen, ze hebben veel dubbele bindingen en behoren tot de isoprenoïdenreeks.
In planten geven carotenen gele, oranje of rode kleuren aan bloemen (calendula), fruit (pompoen) en wortels (wortel). Bij dieren zijn ze zichtbaar in vet (boter), eidooiers, veren (kanarie) en schelpen (kreeft).
Het meest voorkomende caroteen is β-caroteen, de voorloper van vitamine A en wordt als zeer belangrijk beschouwd voor dieren..
Xanthofylen zijn gele pigmenten waarvan de moleculaire structuur vergelijkbaar is met die van carotenen, maar met het verschil dat ze zuurstofatomen bevatten. Enkele voorbeelden zijn: C40H56O (cryptoxanthine), C40H56O2 (luteïne, zeaxanthine) en C40H56O6, de hierboven genoemde fucoxanthine die kenmerkend is voor bruine algen.
Carotenen zijn over het algemeen meer oranje van kleur dan xanthofylen. Zowel carotenen als xanthofylen zijn oplosbaar in organische oplosmiddelen zoals chloroform, ethylether, onder anderen. Carotenen zijn beter oplosbaar in koolstofdisulfide in vergelijking met xanthofylen.
- Carotenoïden fungeren als accessoire pigmenten. Ze absorberen stralingsenergie in het middelste deel van het zichtbare spectrum en dragen deze over in chlorofyl.
- Ze beschermen de chloroplastcomponenten tegen de zuurstof die wordt gegenereerd en vrijkomt tijdens de fotolyse van water. Carotenoïden nemen deze zuurstof op via hun dubbele bindingen en veranderen hun moleculaire structuur in een lagere energetische (onschadelijke) toestand..
- De aangeslagen toestand van chlorofyl reageert met moleculaire zuurstof om een zeer schadelijke zuurstoftoestand te vormen die singletzuurstof wordt genoemd. Carotenoïden voorkomen dit door de aangeslagen toestand van chlorofyl uit te schakelen..
- Drie xanthofylen (violoxanthine, antheroxanthine en zeaxanthine) nemen deel aan de afvoer van overtollige energie door deze in warmte om te zetten.
- Door hun kleur maken carotenoïden bloemen en vruchten zichtbaar voor bestuiving en verspreiding door dieren..
Phycobilins zijn in water oplosbare pigmenten 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 energie uit licht te absorberen, maar worden ook gebruikt als onderzoeksinstrument.
Wanneer verbindingen zoals pycocyanine en fycoerythrine worden blootgesteld aan intens licht, absorberen ze de energie van het licht en geven deze af door fluorescentie uit te zenden in een zeer smal golflengtebereik..
Het licht dat door deze fluorescentie wordt geproduceerd, is zo onderscheidend en betrouwbaar dat de phycobilins kunnen worden gebruikt als chemische "tags". Deze technieken worden veel gebruikt in kankeronderzoek om tumorcellen te "markeren"..
Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.