Caratteristiche dei pigmenti fotosintetici e tipi principali

il pigmenti fotosintetici sono composti chimici che assorbono e riflettono determinate lunghezze d'onda della luce visibile, il che li fa apparire "colorati". Diversi tipi di piante, alghe e cianobatteri hanno pigmenti fotosintetici, che assorbono a diverse lunghezze d'onda e generano colori diversi, principalmente verde, giallo e rosso.

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

indice

• 1 caratteristiche
• 2 tipi di pigmenti fotosintetici
  • 2.1 Clorofille
  • 2.2 Carotenoidi
  • 2.3 Ficobiline
• 3 riferimenti

lineamenti

Come detto sopra, i pigmenti fotosintetici sono elementi chimici che sono responsabili dell'assorbimento della luce necessaria in modo che il processo di fotosintesi possa essere generato. Attraverso la fotosintesi, l'energia del Sole viene convertita in energia chimica e zuccheri.

La luce solare è composta da diverse lunghezze d'onda, che hanno diversi colori e livelli di energia. Non tutte le lunghezze d'onda vengono utilizzate allo stesso modo nella fotosintesi, motivo per cui esistono diversi tipi di pigmenti fotosintetici.

Gli organismi fotosintetici contengono pigmenti che assorbono solo le lunghezze d'onda della luce visibile e riflettono gli altri. L'insieme delle lunghezze d'onda assorbite da un pigmento è il suo spettro di assorbimento.

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

Tipi di pigmenti fotosintetici

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

clorofille

Le clorofille sono pigmenti fotosintetici verdi che contengono 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 guadagnare o perdere elettroni facilmente 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.

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 nelle piante, nelle alghe e nei cianobatteri fotosintetici.

La clorofilla "a" rende possibile la fotosintesi perché trasferisce gli elettroni attivati ​​ad altre molecole che producono zuccheri.

Un secondo tipo di clorofilla è la clorofilla "b", che si trova solo nelle cosiddette alghe verdi e piante. Da parte sua, la clorofilla "c" si trova solo nei membri fotosintetici del gruppo cromistico, come nei dinoflagellati.

Le differenze tra le clorofille di questi gruppi principali sono state uno dei primi segni del fatto che non erano strettamente correlate come si pensava in precedenza.

La quantità di clorofilla "b" è circa un quarto del contenuto totale di clorofilla. Da parte sua, la clorofilla "a" si trova in tutte le piante fotosintetiche, motivo per cui è chiamato 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 gioca un ruolo fondamentale. Per questo motivo, il resto dei pigmenti fotosintetici sono noti come pigmenti accessori.

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

carotenoidi

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

I carotenoidi forniscono i colori brillanti che i frutti presenti; per esempio, il rosso pomodoro è dovuto alla presenza di licopene, il giallo dei semi di mais è causato dalla zeaxantina e l'arancio della buccia d'arancia è dovuto al β-carotene.

Tutti questi carotenoidi sono importanti per attrarre gli animali e promuovere la dispersione dei semi della pianta.

Come tutti i pigmenti fotosintetici, i carotenoidi aiutano a catturare la luce, ma svolgono anche un altro ruolo importante: rimuovere l'energia in eccesso dal sole.

Quindi, se una foglia 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 solitamente pigmenti rossi, arancioni o gialli e includono il noto composto di carotene, che dà colore alle carote.Questi composti sono formati da due piccoli anelli di sei atomi di carbonio collegati da una "catena" di atomi di carbonio.

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

I carotenoidi non possono usare direttamente l'energia della luce per la fotosintesi, ma devono trasferire l'energia assorbita dalla clorofilla. Per questo motivo, sono considerati pigmenti accessori. Un altro esempio di pigmento accessorio altamente visibile è la fucoxantina, che conferisce colore marrone alle alghe e alle diatomee.

I carotenoidi possono essere classificati in due gruppi: carotenoidi e xantofille.

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 degli isoprenoidi.

Nelle piante, i caroteni conferiscono i colori giallo, arancione o rosso ai fiori (calendula), ai frutti (zucca) e alle radici (carota). Negli animali sono visibili nei grassi (burro), tuorli d'uovo, piume (canarini) e gusci (aragosta).

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

xantofille

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

In generale, i carotenoidi hanno un colore più arancione rispetto alle xantofille. Entrambi i carotenoidi e le xantofille sono solubili in solventi organici come il cloroformio, l'etere etilico, tra gli altri. I caroteni sono più solubili nel disolfuro di carbonio rispetto alle xantofille.

Funzioni dei carotenoidi

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

- Proteggono i componenti del cloroplasto dall'ossigeno generato e rilasciato 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 prevengono questo spegnendo lo stato di eccitazione della clorofilla.

- Tre xantofille (violoxantina, antheroxantina e zeaxantina) partecipano alla dissipazione di energia in eccesso convertendola in calore.

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

ficobiline

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

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

Quando esposti a composti leggeri intensi come pycocyanin e fycoerythrin, assorbono l'energia della luce e la rilasciano emettendo fluorescenza in un intervallo molto stretto di lunghezze d'onda.

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

riferimenti

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