Caratteristiche dei pigmenti fotosintetici e tipi principali

IL Pigmenti fotosintetici Sono composti chimici che assorbono e riflettono alcune lunghezze d'onda della luce visibile, il che li rende "colorati". Diversi tipi di piante, alghe e cianobatteri hanno pigmenti fotosintetici, che assorbono diverse lunghezze d'onda e generano colori diversi, principalmente verde, giallo e rosso.

Questi pigmenti sono necessari per alcuni organismi autotrofici, come le piante, perché li aiutano a sfruttare una vasta gamma di lunghezze d'onda per produrre il loro cibo in fotosintesi. Poiché ogni pigmento reagisce solo con alcune lunghezze d'onda, ci sono diversi pigmenti che consentono di catturare più luce (fotoni).

I pigmenti fotosintetici si trovano in piante, alghe e cianobatteri

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Caratteristiche dei pigmenti fotosintetici

Come indicato sopra, i pigmenti fotosintetici sono elementi chimici che sono responsabili dell'assorbimento della luce necessaria in modo da poter generare il processo di fotosintesi. Attraverso la fotosintesi, l'energia del sole diventa energia chimica e zuccheri.

La luce solare è composta da varie lunghezze d'onda, che hanno colori diversi e livelli di energia. Non tutte le lunghezze d'onda sono usate ugualmente nella fotosintesi, motivo per cui ci sono diversi tipi di pigmenti fotosintetici.

Gli organismi fotosintetici contengono pigmenti che assorbono solo le lunghezze d'onda della luce visibile e riflettono gli altri. Il set di lunghezza d'onda assorbita da un pigmento è il suo spettro di assorbimento.

Un pigmento assorbe alcune lunghezze d'onda e quelle che non le assorbono; Il colore è semplicemente la luce riflessa dai pigmenti. Ad esempio, le piante sembrano verdi perché contengono molte molecole di clorofilla A e B, che riflettono la luce verde.

Tipi di pigmenti fotosintetici

I pigmenti fotosintetici possono essere divisi in tre tipi: clorofille, carotenoidi e ficobiline.

- Clorofille

Vista del microscopio cloroplasto, organelli che contengono clorofilla

Le clorofille sono pigmenti fotosintetici verdi contenenti un anello di porfirina nella loro struttura. Sono molecole stabili a forma di anello attorno alle quali gli elettroni sono liberi di migrare.

Poiché gli elettroni si muovono liberamente, l'anello ha il potenziale per vincere o perdere elettroni con facilità e, quindi, ha il potenziale per fornire elettroni energizzati ad altre molecole. Questo è il processo fondamentale attraverso il quale la clorofilla "cattura" l'energia della luce solare.

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Tipi di clorofille

Esistono diversi tipi di clorofilla: A, B, C, D ed E. Di questi, solo due si trovano nei cloroplasti delle piante superiori: clorofilla A e clorofilla b. Il più importante è la clorofilla "A", perché è presente in piante, alghe e cianobatteri fotosintetici.

Struttura molecolare Clorofille: A, B e C

La clorofilla "a" rende possibile la fotosintesi perché trasferisce i suoi elettroni attivati ​​ad altre molecole che produceranno zuccheri.

Un secondo tipo di clorofilla è la clorofilla "B", che è solo nelle alghe e piante verdi così chiamate. Da parte sua, la clorofilla "C" si trova solo nei membri fotosintetici del gruppo Chromista, come nei dinoflagellados.

Le differenze tra le clorofille di questi gruppi principali erano uno dei primi campioni che non erano così strettamente correlati come in precedenza pensato.

La quantità di clorofilla "b" è di circa un quarto del contenuto totale di clorofilla. Da parte sua, la clorofilla "A" si trova in tutte le piante fotosintetiche, quindi si chiama pigmento fotosintetico universale. Lo chiamano anche pigmento fotosintetico primario perché esegue la reazione primaria della fotosintesi.

Di tutti i pigmenti che partecipano alla fotosintesi, la clorofilla incontra un ruolo fondamentale. Per questo motivo, il resto dei pigmenti fotosintetici è noto come pigmenti accessori.

L'uso di pigmenti accessori consente di assorbire una gamma più ampia di lunghezze d'onda e, quindi, catturare più energia della luce solare.

- Carotenoidi

I carotenoidi sono un altro importante gruppo di pigmenti fotosintetici. Questi assorbono la luce viola e il blu verdastro.

I carotenoidi forniscono i colori vivaci che i frutti presenti; Ad esempio, il pomodoro rosso è dovuto alla presenza di licopene, il giallo dei semi di mais è causato da zeaxantina e l'arancione delle bucce d'arancia è dovuta al β-carotene.

Il licopene fornisce il colore brillante che hanno i pomodori rossi

Tutti questi carotenoidi sono importanti per attirare animali e promuovere la dispersione di semi vegetali.

Come tutti i pigmenti fotosintetici, i carotenoidi aiutano a catturare la luce ma anche a compiere un'altra funzione importante: eliminare l'eccesso di energia dal sole.

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Pertanto, se un foglio riceve una grande quantità di energia e questa energia non viene utilizzata, questo eccesso può danneggiare le molecole complesse fotosintetiche. I carotenoidi partecipano all'assorbimento di energia in eccesso e aiutano a dissiparlo sotto forma di calore.

I carotenoidi sono generalmente pigmenti rossi, arancioni o gialli e includono il ben noto composto di carotene, di cui colorano le carote colorano. Questi composti sono formati da due piccoli anelli di sei carboni collegati da una "catena" di atomi di carbonio.

Come risultato della loro struttura molecolare, non si dissolvono in acqua, ma si legano alle membrane all'interno della cellula.

I carotenoidi non possono usare direttamente l'energia della luce per la fotosintesi, ma dovrebbero trasferire l'energia assorbita alla clorofilla. Per questo motivo, vengono considerati i pigmenti accessori. Un altro esempio di un pigmento accessorio molto visibile è la fucoxantin, che dà colore marrone alle alghe marine e alle diatomee.

I carotenoidi possono essere classificati in due gruppi: caroteni e xantofila.

Caroteni

I caroteni sono composti organici ampiamente distribuiti come pigmenti nelle piante e negli animali. La sua formula generale è C40H56 e non contiene ossigeno. Questi pigmenti sono idrocarburi insaturi; Cioè, hanno molti doppi legami e appartengono alla serie Isopreideid.

Struttura molecolare del β-carotene

Nelle piante, i caroteni insegnano fiori gialli, arancioni o rossi (calendula), frutta (zucca) e radici (carote). Negli animali sono visibili nei grassi (burro), tuorli d'uovo, piume (canarino) e bucce (aragosta).

Il carotene più comune è il β-carotene, che è il precursore della vitamina A ed è considerato molto importante per gli animali.

Xantofilas

Xantofilas sono pigmenti gialli la cui struttura molecolare è simile a quella dei caroteni, ma con la differenza che contengono atomi di ossigeno. Alcuni esempi sono: C40H56O (Cryptoxantina), C40H56O2 (luteina, zeaxantina) e C40H56O6, che è la caratteristica fucoxantina delle alghe marroni menzionate sopra.

Struttura molecolare di luteina

Di solito, i caroteni hanno un colore più arancione di Xantofilas. Sia i caroteni che gli xanthofila sono solubili in solventi organici come il cloroformio, l'etere etilico, tra gli altri. I caroteni sono più solubili nel disolfuro di carbonio rispetto a Xantofilas.

Funzioni carotenoidi

- I carotenoidi funzionano come pigmenti accessori. Assorbono l'energia radiante nella regione centrale dello spettro visibile e la trasferiscono in clorofilla.

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- Proteggono i componenti del cloroplano di ossigeno generati e rilasciati durante la fotolisi dell'acqua. I carotenoidi raccolgono questo ossigeno attraverso i loro doppi legami e cambiano la loro struttura molecolare in uno stato di energia inferiore (innocuo).

- Lo stato eccitato della clorofilla reagisce con l'ossigeno molecolare per formare uno stato di ossigeno altamente dannoso chiamato ossigeno singoletto. I carotenoidi impediscono questo disattivando lo stato di eccitazione della clorofilla.

- Tres Xantofilas (violaxantina, anterossantina e zeaxantina) partecipano alla dissipazione di energia in eccesso con la conversione in calore.

- A causa del suo colore, i carotenoidi rendono visibili fiori e frutti per l'impollinazione e la dispersione da parte degli animali.

- Ficobiline 

Le ficobiline sono pigmenti solubili in acqua e, quindi, si trovano nello stroma di citoplasma o cloroplasto. Si verificano solo in cianobatteri e alghe rosse (Rhodophyta).

Alghe rosse (Rhodophyta)

Le ficobiline non sono solo importanti per gli organismi che li usano per assorbire l'energia della luce, ma sono anche utilizzate come strumenti di ricerca.

Esponendo composti come picocianina e ficoeritrina, questi assorbono l'energia della luce e rilasciano emettendo fluorescenza in una gamma molto stretta di lunghezze d'onda.

La luce prodotta da questa fluorescenza è così distintiva e affidabile, che le ficobiline possono essere usate come "etichette" chimiche. Queste tecniche sono ampiamente utilizzate nella ricerca sul cancro per "contrassegnare" le cellule tumorali.

Riferimenti

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