Đặc điểm sắc tố quang hợp và các loại chính



các sắc tố quang hợp chúng là những hợp chất hóa học hấp thụ và phản xạ những bước sóng nhất định của ánh sáng khả kiến, khiến chúng trông "sặc sỡ". Các loại thực vật, tảo và vi khuẩn lam khác nhau có sắc tố quang hợp, chúng hấp thụ ở các bước sóng khác nhau và tạo ra các màu khác nhau, chủ yếu là màu xanh lá cây, vàng và đỏ.

Những sắc tố này là cần thiết cho một số sinh vật tự dưỡng, chẳng hạn như thực vật, bởi vì chúng giúp chúng tận dụng một loạt các bước sóng để tạo ra thức ăn của chúng trong quang hợp. Vì mỗi sắc tố chỉ phản ứng với một số bước sóng, có các sắc tố khác nhau cho phép thu được nhiều lượng ánh sáng (photon) hơn.

Chỉ số

  • 1 Đặc điểm
  • 2 loại sắc tố quang hợp
    • 2.1 Chất diệp lục
    • 2.2 Carotenoit
    • 2.3 Phycobilin 
  • 3 tài liệu tham khảo

Tính năng

Như đã nêu ở trên, các sắc tố quang hợp là các nguyên tố hóa học chịu trách nhiệm hấp thụ ánh sáng cần thiết để quá trình quang hợp có thể được tạo ra. Thông qua quá trình quang hợp, năng lượng của Mặt trời được chuyển đổi thành năng lượng hóa học và đường.

Ánh sáng mặt trời bao gồm nhiều bước sóng khác nhau, có màu sắc và mức năng lượng khác nhau. Không phải tất cả các bước sóng đều được sử dụng như nhau trong quang hợp, đó là lý do tại sao có các loại sắc tố quang hợp khác nhau.

Các sinh vật quang hợp chứa các sắc tố chỉ hấp thụ các bước sóng của ánh sáng khả kiến ​​và phản xạ các sắc tố khác. Tập hợp các bước sóng được hấp thụ bởi sắc tố là phổ hấp thụ của nó.

Một sắc tố hấp thụ các bước sóng nhất định và những sắc tố không hấp thụ phản ánh chúng; màu sắc chỉ đơn giản là ánh sáng được phản chiếu bởi các sắc tố. Ví dụ, thực vật trông có màu xanh vì chúng chứa nhiều phân tử diệp lục a và b, phản xạ ánh sáng xanh.

Các loại sắc tố quang hợp

Các sắc tố quang hợp có thể được chia thành ba loại: diệp lục, carotenoids và phycobilins.

Chất diệp lục

Chất diệp lục là các sắc tố quang hợp màu xanh lá cây có chứa một vòng porphyrin trong cấu trúc của chúng. Chúng là các phân tử hình vòng ổn định, xung quanh mà các electron tự do di chuyển.

Do các electron di chuyển tự do, vòng có khả năng thu được hoặc mất electron dễ dàng và do đó, có khả năng cung cấp điện tử năng lượng cho các phân tử khác. Đây là quá trình cơ bản mà diệp lục "thu giữ" năng lượng của ánh sáng mặt trời.

Các loại diệp lục

Có một số loại diệp lục: a, b, c, d và e. Trong số này, chỉ có hai được tìm thấy trong lục lạp của thực vật bậc cao: diệp lục a và diệp lục b. Quan trọng nhất là diệp lục "a", vì nó có trong thực vật, tảo và vi khuẩn lam quang hợp.

Chất diệp lục "a" làm cho khả năng quang hợp có thể vì nó chuyển các electron đã hoạt hóa của nó sang các phân tử khác sẽ tạo ra đường.

Một loại diệp lục thứ hai là diệp lục "b", chỉ được tìm thấy trong cái gọi là tảo xanh và thực vật. Mặt khác, diệp lục "c" chỉ được tìm thấy trong các thành viên quang hợp của nhóm nhiễm sắc thể, như trong dinoflagellate.

Sự khác biệt giữa các chất diệp lục của các nhóm chính này là một trong những dấu hiệu đầu tiên cho thấy chúng không liên quan chặt chẽ như suy nghĩ trước đây.

Lượng chất diệp lục "b" là khoảng một phần tư của tổng hàm lượng chất diệp lục. Về phần mình, diệp lục "a" được tìm thấy trong tất cả các nhà máy quang hợp, đó là lý do tại sao nó được gọi là sắc tố quang hợp phổ quát. Họ cũng gọi nó là sắc tố quang hợp sơ cấp vì nó thực hiện phản ứng chính của quang hợp.

Trong tất cả các sắc tố tham gia vào quá trình quang hợp, diệp lục đóng vai trò cơ bản. Vì lý do này, phần còn lại của các sắc tố quang hợp được gọi là các sắc tố phụ.

Việc sử dụng các sắc tố phụ kiện cho phép hấp thụ một phạm vi bước sóng rộng hơn và do đó, thu được nhiều năng lượng hơn từ ánh sáng mặt trời.

Carotenoit

Carotenoids là một nhóm sắc tố quang hợp quan trọng khác. Chúng hấp thụ ánh sáng tím và xanh lam.

Carotenoids cung cấp màu sắc tươi sáng mà trái cây thể hiện; ví dụ, màu đỏ của cà chua là do sự hiện diện của lycopene, màu vàng của hạt ngô là do zeaxanthin và màu cam của vỏ cam là do-carotene.

Tất cả các carotenoit này rất quan trọng để thu hút động vật và thúc đẩy sự phát tán của hạt giống của cây.

Giống như tất cả các sắc tố quang hợp, carotenoids giúp thu ánh sáng nhưng cũng đóng một vai trò quan trọng khác: loại bỏ năng lượng dư thừa từ Mặt trời.

Do đó, nếu một chiếc lá nhận được một lượng năng lượng lớn và năng lượng này không được sử dụng, sự dư thừa này có thể làm hỏng các phân tử phức hợp quang hợp. Carotenoids tham gia vào việc hấp thụ năng lượng dư thừa và giúp tiêu tan nó dưới dạng nhiệt.

Carotenoids thường có sắc tố đỏ, cam hoặc vàng, và bao gồm hợp chất carotene nổi tiếng, tạo màu cho cà rốt. Các hợp chất này được hình thành bởi hai vòng nhỏ gồm sáu nguyên tử cacbon được nối với nhau bằng một "chuỗi" nguyên tử carbon.

Do cấu trúc phân tử của chúng, chúng không tan trong nước mà thay vào đó liên kết với màng bên trong tế bào.

Carotenoids không thể trực tiếp sử dụng năng lượng của ánh sáng để quang hợp, mà phải chuyển năng lượng hấp thụ vào diệp lục. Vì lý do này, chúng được coi là sắc tố phụ kiện. Một ví dụ khác về sắc tố phụ kiện dễ nhìn thấy là fucoxanthin, cho màu nâu của rong biển và tảo cát.

Carotenoids có thể được phân thành hai nhóm: carotenoids và xanthophylls.

Caroten

Caroten là các hợp chất hữu cơ phân bố rộng rãi dưới dạng sắc tố trong thực vật và động vật. Công thức chung của nó là C40H56 và không chứa oxy. Các sắc tố này là hydrocarbon không bão hòa; nghĩa là chúng có nhiều liên kết đôi và thuộc chuỗi isoprenoid.

Trong thực vật, caroten truyền màu vàng, cam hoặc đỏ cho hoa (calendula), trái cây (bí ngô) và rễ (cà rốt). Ở động vật, chúng có thể nhìn thấy trong chất béo (bơ), lòng đỏ trứng, lông (hoàng yến) và vỏ (tôm hùm).

Carotene phổ biến nhất là-carotene, tiền chất của vitamin A và được coi là rất quan trọng đối với động vật.

Xanthophyll

Xanthophyll là các sắc tố màu vàng có cấu trúc phân tử tương tự như các carotenoit, nhưng với sự khác biệt là chúng có chứa các nguyên tử oxy. Một số ví dụ là: C40H56O (cryptoxanthin), C40H56O2 (lutein, zeaxanthin) và C40H56O6, đó là fucoxanthin đặc trưng của tảo nâu được đề cập ở trên.

Nhìn chung, các carotenoit có màu cam nhiều hơn xanthophylls. Cả carotenoids và xanthophyll đều hòa tan trong các dung môi hữu cơ như chloroform, ethyl ether, trong số những loại khác. Caroten hòa tan nhiều hơn trong carbon disulfide so với xanthophylls.

Chức năng của carotenoids

- Carotenoids có chức năng như các sắc tố phụ kiện. Hấp thụ năng lượng bức xạ ở khu vực giữa của quang phổ nhìn thấy và chuyển nó sang diệp lục.

- Chúng bảo vệ các thành phần lục lạp khỏi oxy được tạo ra và giải phóng trong quá trình quang phân nước. Carotenoids thu thập oxy này thông qua các liên kết đôi của chúng và thay đổi cấu trúc phân tử của chúng sang trạng thái năng lượng thấp hơn (vô hại).

- Trạng thái kích thích của diệp lục phản ứng với oxy phân tử để tạo thành trạng thái oxy có tính phá hủy cao gọi là oxy singlet. Carotenoids ngăn chặn điều này bằng cách tắt trạng thái kích thích của diệp lục.

- Ba xanthophyll (violoxanthin, antheroxanthin và zeaxanthin) tham gia vào việc tiêu tán năng lượng dư thừa bằng cách chuyển hóa thành nhiệt.

- Do màu sắc của chúng, carotenoids làm cho hoa và quả có thể nhìn thấy để thụ phấn và phát tán bởi động vật.

Phycobilin 

Các phycobilins là các sắc tố hòa tan trong nước và do đó, được tìm thấy trong tế bào chất hoặc stroma của lục lạp. Chúng chỉ xảy ra ở vi khuẩn lam và tảo đỏ (Đỗ quyên).

Phycobilins không chỉ quan trọng đối với các sinh vật sử dụng chúng để hấp thụ năng lượng của ánh sáng, mà chúng còn được sử dụng làm công cụ nghiên cứu.

Khi tiếp xúc với các hợp chất ánh sáng mạnh như pycocyanin và phycoerythrin, chúng hấp thụ năng lượng của ánh sáng và giải phóng nó phát huỳnh quang trong một phạm vi bước sóng rất hẹp.

Ánh sáng được tạo ra bởi huỳnh quang này rất đặc biệt và đáng tin cậy, các phycobilins có thể được sử dụng làm "nhãn" hóa học. Những kỹ thuật này được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu ung thư để "gắn thẻ" các tế bào khối u.

Tài liệu tham khảo

  1. Bianchi, T. & Canuel, E. (2011). Biomarkers hóa học trong hệ sinh thái dưới nước (Tái bản lần 1). Nhà xuất bản Đại học Princeton.
  2. Evert, R. & Eichhorn, S. (2013). Sinh học quạ (Tái bản lần thứ 8). W. H. Freeman và Nhà xuất bản Công ty.
  3. Goldberg, D. (2010). Sinh học AP của Barron (Tái bản lần thứ 3). Chuỗi giáo dục của Barron, Inc.
  4. Nobel, D. (2009). Sinh lý hóa lý và môi trường (Tái bản lần thứ 4). Elsevier Inc.
  5. Sắc tố quang hợp. Lấy từ: ucmp.ber siêu.edu
  6. Renger, G. (2008). Các quá trình chính của quang hợp: Nguyên tắc và bộ máy (IL ed.) Xuất bản RSC.
  7. Solomon, E., Berg, L. & Martin, D. (2004). Sinh học (Tái bản lần thứ 7).