MGA PIGMENT NG PHOTOSYNTHETIC: MGA KATANGIAN AT PANGUNAHING URI - BIOLOGY - 2025

Ang mga photosynthetic pigment ay mga kemikal na compound na sumisipsip at sumasalamin sa ilang mga haba ng haba ng nakikitang ilaw, na ginagawang lumilitaw ang mga ito na "makulay". Ang iba't ibang uri ng mga halaman, algae at cyanobacteria ay may mga photosynthetic pigment, na sumisipsip sa iba't ibang mga haba ng daluyong at bumubuo ng iba't ibang kulay, higit sa lahat berde, dilaw at pula.

Ang mga pigment na ito ay kinakailangan para sa ilang mga autotrophic organism, tulad ng mga halaman, dahil tinutulungan nila silang samantalahin ng isang malawak na hanay ng mga haba ng daluyong upang makagawa ng kanilang pagkain sa potosintesis. Habang ang bawat pigment ay umepekto lamang sa ilang mga haba ng daluyan, mayroong iba't ibang mga pigment na nagbibigay-daan sa mas maraming ilaw na makuha (mga photon).

katangian

Tulad ng naunang nabanggit, ang mga photosynthetic pigment ay mga elemento ng kemikal na responsable para sa pagsipsip ng ilaw na kinakailangan para sa proseso ng fotosintesis. Sa pamamagitan ng fotosintesis, ang enerhiya mula sa Araw ay na-convert sa enerhiya na kemikal at asukal.

Ang sikat ng araw ay binubuo ng iba't ibang mga haba ng haba, na may iba't ibang mga kulay at antas ng enerhiya. Hindi lahat ng mga haba ng haba ay ginagamit nang pantay sa potosintesis, na kung saan ay may iba't ibang uri ng mga fotosintetiko na mga pigment.

Ang mga photosynthetic na organismo ay naglalaman ng mga pigment na sumisipsip lamang ng mga haba ng haba ng nakikitang ilaw at sumasalamin sa iba. Ang hanay ng mga haba ng haba na hinihigop ng isang pigment ay ang pagsipsip ng spectrum.

Ang isang pigment ay sumisipsip ng ilang mga haba ng daluyong, at ang mga hindi ito sumipsip ay makikita; ang kulay ay ang ilaw na sinasalamin lamang ng mga pigment. Halimbawa, ang mga halaman ay lilitaw na berde dahil naglalaman sila ng maraming mga molekula ng chlorophyll a at b, na sumasalamin sa berdeng ilaw.

Mga uri ng photosynthetic pigment

Ang mga photosynthetic pigment ay maaaring nahahati sa tatlong uri: chlorophylls, carotenoids, at phycobilins.

Chlorophylls

Ang mga kloropla ay berde na photosynthetic pigment na naglalaman ng singsing ng porphyrin sa kanilang istraktura. Ang mga ito ay matatag na mga hugis na singsing na singsing sa paligid kung saan ang mga elektron ay malayang lumipat.

Dahil ang mga elektron ay malayang gumagalaw, ang singsing ay may potensyal na makakuha o mawala ang mga elektron, at sa gayon ay may potensyal na magbigay ng energized electrons sa iba pang mga molekula. Ito ang pangunahing proseso sa pamamagitan ng kung saan "kinukuha" ng enerhiya ang chlorophyll mula sa sikat ng araw.

Mga uri ng chlorophylls

Mayroong ilang mga uri ng kloropila: a, b, c, d, at e. Sa mga ito, dalawa lamang ang matatagpuan sa mga chloroplast na mas mataas na mga halaman: chlorophyll a at chlorophyll b. Ang pinakamahalaga ay ang chlorophyll "a", dahil naroroon sa mga halaman, algae at photosynthetic cyanobacteria.

Ang Chlorophyll "a" ay ginagawang posible ang fotosintesis sa pamamagitan ng paglilipat ng na-activate na mga electron sa iba pang mga molekula na gagawa ng mga sugars.

Ang isang pangalawang uri ng chlorophyll ay ang chlorophyll "b", na matatagpuan lamang sa tinatawag na berdeng algae at halaman. Para sa bahagi nito, ang kloropla "c" ay matatagpuan lamang sa mga photosynthetic na miyembro ng chromista group, tulad ng dinoflagellates.

Ang mga pagkakaiba sa pagitan ng mga chlorophyll sa mga pangunahing pangkat na ito ay isa sa mga unang palatandaan na hindi sila magkakaugnay na nauugnay sa naunang naisip.

Ang halaga ng chlorophyll "b" ay halos isang-kapat ng kabuuang nilalaman ng chlorophyll. Para sa bahagi nito, ang kloropla "a" ay matatagpuan sa lahat ng mga photosynthetic na halaman, kung kaya't tinawag itong universal photosynthetic pigment. Ito ay tinatawag ding pangunahing photosynthetic na pigment dahil ginagawa nito ang pangunahing reaksyon ng fotosintesis.

Sa lahat ng mga pigment na nakikilahok sa fotosintesis, ang kloropila ay gumaganap ng isang pangunahing papel. Para sa kadahilanang ito, ang natitirang mga pigment ng photosynthetic ay kilala bilang mga accessory na mga pigment.

Ang paggamit ng mga pigment ng accessory ay nagbibigay-daan sa pagsipsip ng isang mas malawak na hanay ng mga haba ng daluyong at samakatuwid ay makuha ang mas maraming enerhiya mula sa sikat ng araw.

Mga Carotenoids

Ang mga carotenoids ay isa pang mahalagang grupo ng mga photosynthetic pigment. Ang mga ito ay sumisipsip ng lila at asul-berdeng ilaw.

Nagbibigay ang mga carotenoid ng maliwanag na kulay na naroroon; Halimbawa, ang pula sa kamatis ay dahil sa pagkakaroon ng lycopene, ang dilaw sa mga buto ng mais ay sanhi ng zeaxanthin, at ang orange sa orange na mga balat ay dahil sa β-carotene.

Ang lahat ng mga carotenoid na ito ay mahalaga sa pag-akit ng mga hayop at pagtaguyod ng pagpapakalat ng mga buto ng halaman.

Tulad ng lahat ng mga photosynthetic pigment, ang mga carotenoids ay nakakatulong sa pagkuha ng ilaw ngunit nagsisilbi rin sila ng isa pang mahalagang pag-andar: tinanggal ang labis na enerhiya mula sa Linggo.

Kaya, kung ang isang dahon ay tumatanggap ng isang malaking halaga ng enerhiya at ang enerhiya na ito ay hindi ginagamit, ang labis na ito ay maaaring makapinsala sa mga molekula ng potosintetikong kumplikado. Ang mga carotenoids ay kasangkot sa pagsipsip ng labis na enerhiya at pagtulong upang mapawi ito bilang init.

Ang mga carotenoids ay karaniwang pula, orange, o dilaw na mga pigment, at kasama ang kilalang compound na carotene, na nagbibigay ng mga kulay ng karot. Ang mga compound na ito ay binubuo ng dalawang maliit na anim na carbon na singsing na konektado ng isang "chain" ng mga carbon atoms.

Bilang resulta ng kanilang istraktura ng molekular, hindi sila natutunaw sa tubig ngunit sa halip ay nagbubuklod sa mga lamad sa loob ng cell.

Ang mga carotenoids ay hindi maaaring direktang gamitin ang enerhiya ng ilaw para sa potosintesis, ngunit dapat ilipat ang hinihigop na enerhiya sa kloropila. Para sa kadahilanang ito, sila ay itinuturing na mga pigment ng accessory. Ang isa pang halimbawa ng isang mataas na nakikitang pigment ng accessory ay fucoxanthin, na nagbibigay ng algae ng dagat at diatoms kanilang brown na kulay.

Ang mga carotenoids ay maaaring maiuri sa dalawang pangkat: carotenes at xanthophylls.

Mga Carotenes

Ang mga carotenes ay mga organikong compound na malawak na ipinamamahagi bilang mga pigment sa mga halaman at hayop. Ang kanilang pangkalahatang pormula ay C40H56 at hindi sila naglalaman ng oxygen. Ang mga pigment na ito ay hindi puspos na hydrocarbons; iyon ay, marami silang dobleng mga bono at nabibilang sa seryeng isoprenoid.

Sa mga halaman, ang mga carotenes ay nagbigay ng dilaw, orange, o pulang kulay sa mga bulaklak (calendula), mga prutas (kalabasa), at mga ugat (karot). Sa mga hayop nakikita sila sa mga taba (mantikilya), mga yolks ng itlog, mga balahibo (kanaryo) at mga shell (lobster).

Ang pinaka-karaniwang karotina ay β-carotene, na kung saan ay ang hudyat sa bitamina A at itinuturing na napakahalaga para sa mga hayop.

Xanthophylls

Ang mga Xanthophyll ay mga dilaw na pigment na ang istraktura ng molekular ay katulad ng sa mga carotenes, ngunit may pagkakaiba na naglalaman sila ng mga atomo ng oxygen. Ang ilang mga halimbawa ay: C40H56O (cryptoxanthin), C40H56O2 (lutein, zeaxanthin) at C40H56O6, na kung saan ay ang katangian na fucoxanthin ng brown algae na nabanggit sa itaas.

Ang mga carotenes ay karaniwang mas orange sa kulay kaysa sa xanthophylls. Ang parehong mga carotenes at xanthophylls ay natutunaw sa mga organikong solvent tulad ng chloroform, ethyl eter, bukod sa iba pa. Ang mga carotenes ay mas natutunaw sa carbon disulfide kumpara sa mga xanthophylls.

Mga function ng carotenoids

- Carotenoids gumana bilang accessory pigment. Nasisipsip nila ang nagliliwanag na enerhiya sa gitnang rehiyon ng nakikitang spectrum at inililipat ito sa kloropila.

- Pinoprotektahan nila ang mga sangkap na chloroplast mula sa nabuo na oxygen at inilabas sa panahon ng photolysis ng tubig. Kinukuha ng mga Carotenoids ang oxygen na ito sa pamamagitan ng kanilang dobleng mga bono at binago ang kanilang molekular na istraktura sa isang mas mababang enerhiya (hindi nakakapinsala) na estado.

- Ang nasasabik na estado ng chlorophyll ay tumugon sa molekular na oxygen upang makabuo ng isang lubos na nakakapinsalang estado ng oxygen na tinatawag na singlet oxygen. Pinipigilan ito ng mga carotenoid sa pamamagitan ng pag-off ng nasabik na estado ng kloropila.

- Tatlong xanthophylls (violoxanthin, antheroxanthin at zeaxanthin) ang nakikilahok sa pagwawaldas ng labis na enerhiya sa pamamagitan ng pag-convert nito sa init.

- Dahil sa kanilang kulay, ang mga carotenoid ay gumagawa ng mga bulaklak at prutas na nakikita para sa polinasyon at pagkalat ng mga hayop.

Phycobilins

Ang mga phycobilins ay mga pigment na natutunaw sa tubig at samakatuwid ay matatagpuan sa cytoplasm o stroma ng chloroplast. Ang mga ito ay nangyayari lamang sa cyanobacteria at pulang algae (Rhodophyta).

Ang mga phycobilins ay hindi lamang mahalaga sa mga organismo na gumagamit ng mga ito upang sumipsip ng enerhiya mula sa ilaw, ngunit ginagamit din bilang mga tool sa pananaliksik.

Kapag ang mga compound tulad ng pycocyanin at phycoerythrin ay nakalantad sa matinding ilaw, sinisipsip nila ang enerhiya ng ilaw at pinapalabas ito sa pamamagitan ng pag-fluorescing sa isang makitid na saklaw ng mga haba ng haba.

Ang ilaw na ginawa ng fluorescence na ito ay lubos na natatangi at maaasahan na ang mga phycobilins ay maaaring magamit bilang mga "tags" ng kemikal. Ang mga pamamaraan na ito ay malawakang ginagamit sa pananaliksik ng kanser sa "tag" na mga cell ng tumor.

Mga Sanggunian

1. Bianchi, T. & Canuel, E. (2011). Mga Chemical Biomarkers sa Aquatic Ecosystems (1st ed.). Princeton University Press.
2. Evert, R. & Eichhorn, S. (2013). Raven Biology of Plants (ika-8 ed.). WH Freeman at Publisher ng Kompanya.
3. Goldberg, D. (2010). AP Biology ng Barron (ika-3 ed.). Barron's Educational Series, Inc.
4. Nobel, D. (2009). Physicochemical and Environmental Plant Physiology (ika-4 na ed.). Elsevier Inc.
5. Mga Pinturin ng Larawan. Nabawi mula sa: ucmp.berkeley.edu
6. Renger, G. (2008). Pangunahing Proseso ng Photosynthesis: Mga Prinsipyo at Apparatus (IL. Ed.) Pag-publish ng RSC.
7. Solomon, E., Berg, L. & Martin, D. (2004). Biology (ika-7 ed.) Cengage Learning.