ลักษณะของเม็ดสีสังเคราะห์แสงและชนิดหลัก

เม็ดสีสังเคราะห์แสง มันเป็นสารประกอบทางเคมีที่ดูดซับและสะท้อนความยาวคลื่นของแสงที่มองเห็นซึ่งทำให้พวกมันดู "มีสีสัน" พืชสาหร่ายและไซยาโนแบคทีเรียชนิดต่าง ๆ มีสารสังเคราะห์แสงซึ่งดูดซับด้วยความยาวคลื่นที่แตกต่างกันและสร้างสีที่ต่างกันส่วนใหญ่คือสีเขียวสีเหลืองและสีแดง.

เม็ดสีเหล่านี้เป็นสิ่งที่จำเป็นสำหรับสิ่งมีชีวิต autotrophic บางอย่างเช่นพืชเพราะช่วยให้ช่วงกว้างของความยาวคลื่นในการผลิตอาหารในการสังเคราะห์แสง ในฐานะที่เป็นเม็ดสีในแต่ละปฏิกิริยาเฉพาะกับความยาวคลื่นบางอย่างมีเม็ดสีที่แตกต่างกันที่จับแสงมากขึ้น (โฟตอน).

ดัชนี

• 1 ลักษณะ
• เม็ดสีสังเคราะห์แสง 2 ชนิด
  • 2.1 คลอโรฟิลล์
  • 2.2 แคโรทีนอยด์
  • 2.3 Phycobilins 
• 3 อ้างอิง

คุณสมบัติ

ตามที่ระบุไว้ข้างต้นเม็ดสีสังเคราะห์แสงเป็นองค์ประกอบทางเคมีที่รับผิดชอบในการดูดซับแสงที่จำเป็นเพื่อให้กระบวนการสังเคราะห์แสงสามารถสร้างขึ้นได้ ด้วยการสังเคราะห์ด้วยแสงพลังงานของดวงอาทิตย์จะถูกแปลงเป็นพลังงานเคมีและน้ำตาล.

แสงแดดประกอบด้วยความยาวคลื่นต่าง ๆ ซึ่งมีสีและระดับพลังงานที่แตกต่างกัน ความยาวคลื่นไม่ได้ถูกนำมาใช้อย่างเท่าเทียมกันในการสังเคราะห์ด้วยแสงซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้เม็ดสีสังเคราะห์แสงแตกต่างกัน.

สิ่งมีชีวิตสังเคราะห์แสงมีรงควัตถุที่ดูดซับเฉพาะความยาวคลื่นของแสงที่มองเห็นและสะท้อนผู้อื่น ชุดของความยาวคลื่นที่ถูกดูดซับด้วยรงควัตถุคือสเปกตรัมการดูดกลืน.

เม็ดสีจะดูดซับความยาวคลื่นบางอย่างและสิ่งที่ไม่ดูดซับจะสะท้อนให้เห็น สีเป็นเพียงแสงที่สะท้อนจากเม็ดสี ตัวอย่างเช่นพืชดูเป็นสีเขียวเพราะมีคลอโรฟิลล์ a และ b โมเลกุลจำนวนมากซึ่งสะท้อนแสงสีเขียว.

ประเภทของเม็ดสีสังเคราะห์แสง

การสังเคราะห์แสงสีสามารถแบ่งออกเป็นสามประเภท: คลอโรฟิลล์, แคโรทีนอยด์และไฟโคบิน.

chlorophylls

คลอโรฟิลล์เป็นรงควัตถุสังเคราะห์แสงสีเขียวที่มีวงแหวน porphyrin อยู่ในโครงสร้าง พวกมันเสถียรโมเลกุลรูปวงแหวนซึ่งอิเล็กตรอนอิสระในการโยกย้าย.

เนื่องจากอิเล็กตรอนเคลื่อนที่อย่างอิสระวงแหวนจึงมีศักยภาพที่จะได้รับหรือสูญเสียอิเล็กตรอนได้ง่ายและดังนั้นจึงมีศักยภาพที่จะให้อิเล็กตรอนที่ถูกกระตุ้นไปยังโมเลกุลอื่น ๆ นี่เป็นกระบวนการพื้นฐานที่คลอโรฟิลล์จับพลังงานของแสงอาทิตย์.

ประเภทของคลอโรฟิลล์

คลอโรฟิลล์มีหลายประเภท: a, b, c, d และ e ในจำนวนนี้มีเพียงสองชนิดเท่านั้นที่พบในคลอโรพลาสต์ของพืชที่สูงกว่า: คลอโรฟิลล์และคลอโรฟิลล์ b ที่สำคัญที่สุดคือคลอโรฟิลล์ "a" ซึ่งมีอยู่ในพืชสาหร่ายและไซยาโนแบคทีเรียที่สังเคราะห์ด้วยแสง.

คลอโรฟิลล์ "a" ทำให้การสังเคราะห์ด้วยแสงเป็นไปได้เพราะมันจะส่งอิเล็กตรอนที่ถูกกระตุ้นไปยังโมเลกุลอื่น ๆ ที่จะทำให้น้ำตาล.

คลอโรฟิลล์ประเภทที่สองคือคลอโรฟิลล์ "b" ซึ่งพบได้ในสาหร่ายสีเขียวและพืชเท่านั้น ในทางตรงกันข้ามคลอโรฟิลล์ "c" พบได้เฉพาะในสมาชิกสังเคราะห์แสงของกลุ่ม Chromist เช่นเดียวกับใน dinoflagellates.

ความแตกต่างระหว่างคลอโรฟิลล์ของกลุ่มสำคัญเหล่านี้เป็นหนึ่งในสัญญาณแรกที่บ่งบอกว่าพวกเขาไม่ได้เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดอย่างที่คิดไว้ก่อนหน้านี้.

ปริมาณคลอโรฟิลล์ "b" นั้นประมาณหนึ่งในสี่ของปริมาณคลอโรฟิลล์ทั้งหมด สำหรับส่วนของคลอโรฟิลล์ "a" พบได้ในพืชสังเคราะห์แสงทั้งหมดซึ่งเป็นสาเหตุที่เรียกว่าเม็ดสีสังเคราะห์แสงสากล พวกเขายังเรียกมันว่ารงควัตถุสังเคราะห์แสงเบื้องต้นเพราะมันทำปฏิกิริยาหลักของการสังเคราะห์ด้วยแสง.

ของเม็ดสีทั้งหมดที่เข้าร่วมในการสังเคราะห์ด้วยแสงคลอโรฟิลล์มีบทบาทพื้นฐาน ด้วยเหตุนี้เม็ดสีสังเคราะห์แสงส่วนที่เหลือจึงเป็นเม็ดสีเสริม.

การใช้เม็ดสีอุปกรณ์เสริมช่วยให้สามารถดูดซับช่วงความยาวคลื่นที่กว้างขึ้นดังนั้นจึงจับพลังงานได้มากขึ้นจากแสงแดด.

นอยด์

แคโรทีนอยด์เป็นอีกกลุ่มหนึ่งที่สำคัญของเม็ดสีสังเคราะห์แสง เหล่านี้ดูดซับแสงสีม่วงและสีฟ้าสีเขียว.

Carotenoids ให้สีสดใสนำเสนอผลไม้; ตัวอย่างเช่นมะเขือเทศสีแดงเกิดจากการปรากฏตัวของไลโคปีนเมล็ดข้าวโพดสีเหลืองที่เกิดจากซีแซนทีนและเปลือกส้มของส้มเป็นเพราะเบต้าแคโรทีน.

แคโรทีนอยด์ทั้งหมดนี้มีความสำคัญต่อการดึงดูดสัตว์และส่งเสริมการแพร่กระจายของเมล็ดพืช.

เช่นเดียวกับเม็ดสีสังเคราะห์แสงแคโรทีนอยด์ช่วยจับแสง แต่ก็มีบทบาทสำคัญอีกอย่างหนึ่ง: กำจัดพลังงานส่วนเกินออกจากดวงอาทิตย์.

ดังนั้นหากใบได้รับพลังงานจำนวนมากและไม่ได้ใช้พลังงานนี้ส่วนเกินนี้สามารถทำลายโมเลกุลที่ซับซ้อนของการสังเคราะห์แสง แคโรทีนอยด์มีส่วนร่วมในการดูดซับพลังงานส่วนเกินและช่วยกระจายในรูปของความร้อน.

แคโรทีนอยด์มักจะเป็นเม็ดสีสีแดงสีส้มหรือสีเหลืองและมีสารประกอบแคโรทีนที่รู้จักกันดีซึ่งให้สีกับแครอท สารประกอบเหล่านี้เกิดขึ้นจากวงแหวนขนาดเล็กสองวงที่มีคาร์บอนหกตัวเชื่อมต่อกันด้วย "โซ่" ของอะตอมคาร์บอน.

เป็นผลมาจากโครงสร้างโมเลกุลของพวกเขาพวกเขาไม่ได้ละลายในน้ำ แต่แทนที่จะผูกกับเยื่อหุ้มเซลล์ภายใน.

แคโรทีนอยด์ไม่สามารถใช้พลังงานแสงโดยตรงในการสังเคราะห์แสง แต่ต้องถ่ายโอนพลังงานที่ดูดซึมไปยังคลอโรฟิลล์ ด้วยเหตุนี้พวกเขาจึงได้รับการพิจารณาว่าเป็นเม็ดสีอุปกรณ์เสริม อีกตัวอย่างของเม็ดสีเสริมที่มองเห็นได้ชัดเจนคือฟูโคซานแซนตินซึ่งให้สีน้ำตาลแก่สาหร่ายและไดอะตอม.

แคโรทีนอยด์สามารถแบ่งได้เป็นสองกลุ่ม: แคโรทีนอยด์และแซนโทฟิล.

แคโรทีน

แคโรทีนเป็นสารประกอบอินทรีย์ที่มีการกระจายอย่างกว้างขวางเป็นเม็ดสีในพืชและสัตว์ สูตรทั่วไปคือ C40H56 และไม่มีออกซิเจน เม็ดสีเหล่านี้เป็นไฮโดรคาร์บอนไม่อิ่มตัว นั่นคือพวกเขามีพันธะคู่จำนวนมากและอยู่ในซีรีส์ isoprenoid.

ในพืชแคโรทีนให้สีเหลืองส้มหรือแดงกับดอกไม้ (ดาวเรือง) ผลไม้ (ฟักทอง) และราก (แครอท) ในสัตว์พวกมันสามารถมองเห็นได้ในไขมัน (เนย) ไข่แดงขน (นกขมิ้น) และเปลือกหอย (กุ้งก้ามกราม).

แคโรทีนที่พบมากที่สุดคือβ-carotene ซึ่งเป็นสารตั้งต้นของวิตามินเอและถือเป็นสิ่งสำคัญมากสำหรับสัตว์.

xanthophylls

แซนโทฟิลเป็นสีเหลืองซึ่งมีโครงสร้างโมเลกุลคล้ายกับแคโรทีนอยด์ แต่มีความแตกต่างที่มีอะตอมออกซิเจน ตัวอย่างบางส่วนคือ: C40H56O (cryptoxanthin), C40H56O2 (ลูทีน, ซีแซนทีน) และ C40H56O6 ซึ่งเป็นคุณสมบัติของฟูคอยแดนแซนทีนของสาหร่ายสีน้ำตาลที่กล่าวถึงข้างต้น.

โดยทั่วไปแล้วแคโรทีนอยด์จะมีสีส้มมากกว่าแซนโทฟิล ทั้งแคโรทีนอยด์และแซนโทฟิลนั้นละลายได้ในตัวทำละลายอินทรีย์เช่นคลอโรฟอร์มเอทิลอีเธอร์และอื่น ๆ แคโรทีนนั้นละลายได้ดีกว่าในซัลไฟด์คาร์บอนเมื่อเทียบกับแซนโทฟิล.

หน้าที่ของแคโรทีนอยด์

- แคโรทีนอยด์ทำหน้าที่เป็นสารสี ดูดซับพลังงานรังสีในบริเวณกึ่งกลางของสเปกตรัมที่มองเห็นและถ่ายโอนไปยังคลอโรฟิลล์.

- พวกเขาปกป้องส่วนประกอบคลอโรพลาสต์จากออกซิเจนที่เกิดขึ้นและถูกปล่อยออกมาในระหว่างการสลายตัวของน้ำ แคโรทีนอยด์เก็บออกซิเจนนี้ผ่านพันธะคู่และเปลี่ยนโครงสร้างโมเลกุลให้อยู่ในสภาพพลังงานต่ำ (ไม่เป็นอันตราย).

- สถานะที่น่าตื่นเต้นของคลอโรฟิลล์ทำปฏิกิริยากับออกซิเจนโมเลกุลเพื่อสร้างสถานะออกซิเจนที่สร้างความเสียหายอย่างมากซึ่งเรียกว่าออกซิเจนเดี่ยว แคโรทีนอยด์สามารถป้องกันสิ่งนี้ได้โดยการปิดสถานะการกระตุ้นของคลอโรฟิลล์.

- สาม xanthophylls (violoxantina, antheroxantina และซีแซนทีน) มีส่วนร่วมในการกระจายของพลังงานส่วนเกินด้วยการแปลงมันให้ความร้อน.

- เนื่องจากสีของมันแคโรทีนอยด์ทำให้ดอกไม้และผลไม้ปรากฏสำหรับการผสมเกสรและการกระจายตัวของสัตว์.

ไฟโคบิลิ 

ไฟโบรบลินเป็นรงควัตถุที่ละลายได้ในน้ำดังนั้นจึงพบได้ในไซโตพลาสซึมหรือสโตรมาของคลอโรพลาสต์ มันเกิดขึ้นได้เฉพาะในไซยาโนแบคทีเรียและสาหร่ายสีแดง (Rhodophyta).

ไฟโบบิลินไม่เพียงมีความสำคัญต่อสิ่งมีชีวิตที่ใช้ดูดซับพลังงานแสง แต่ยังใช้เป็นเครื่องมือในการวิจัย.

เปิดเผยสารประกอบแสงที่แข็งแกร่งเช่น pycocianina phycoerythrin และสิ่งเหล่านี้ดูดซับพลังงานแสงและเปล่งแสงเรืองแสงที่ปล่อยออกมาในช่วงแคบมากของความยาวคลื่น.

แสงที่ผลิตได้จากฟลูออเรสเซนต์นี้มีความโดดเด่นและน่าเชื่อถือมากจนสามารถใช้ phycobilins เป็น "ฉลาก" ทางเคมีได้ เทคนิคเหล่านี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในการวิจัยมะเร็งเพื่อ "แท็ก" เซลล์มะเร็ง.

การอ้างอิง

1. Bianchi, T. & Canuel, E. (2011). สารเคมีชีวภาพในระบบนิเวศทางน้ำ (ฉบับที่ 1) สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยพรินซ์ตัน.
2. Evert, R. & Eichhorn, S. (2013). ชีววิทยาของพืชกา (8th ed.) W. H. Freeman และสำนักพิมพ์ บริษัท.
3. Goldberg, D. (2010). ชีววิทยา AP ของ Barron (ฉบับที่ 3) ซีรี่ส์การศึกษาของ Barron, Inc..
4. โนเบล, D. (2009). สรีรวิทยาเคมีพืชและสิ่งแวดล้อม (ฉบับที่ 4) Elsevier Inc.
5. เม็ดสีสังเคราะห์แสง ดึงจาก: ucmp.berkeley.edu
6. Renger, G. (2008). กระบวนการหลักของการสังเคราะห์ด้วยแสง: หลักการและเครื่องมือ (IL ed.) การเผยแพร่ RSC.
7. โซโลมอน, อี, Berg, L. & Martin, D. (2004). ชีววิทยา (7th ed.) เรียนรู้ Cengage.