FOTOSENTETIK PIGMENTLER: ÖZELLIKLERI VE ANA TÜRLERI - BIYOLOJI - 2025

Fotosentetik emer ve yapan görülebilir ışık, belirli dalga boylarını yansıtan kimyasal bileşiklerdir bunları "renkli" görüntülenir. Farklı bitki türleri, algler ve siyanobakteriler, farklı dalga boylarında emilen ve başta yeşil, sarı ve kırmızı olmak üzere farklı renkler oluşturan fotosentetik pigmentlere sahiptir.

Bu pigmentler bitkiler gibi bazı ototrofik organizmalar için gereklidir, çünkü fotosentezde besinlerini üretmek için çok çeşitli dalga boylarından yararlanmalarına yardımcı olurlar. Her pigment sadece bazı dalga boylarıyla reaksiyona girdiğinden, daha fazla ışığın yakalanmasına izin veren farklı pigmentler (fotonlar) vardır.

karakteristikleri

Daha önce de belirtildiği gibi, fotosentetik pigmentler, fotosentez işleminin gerçekleşmesi için gerekli olan ışığı emmekten sorumlu olan kimyasal elementlerdir. Fotosentez yoluyla Güneş'ten gelen enerji kimyasal enerjiye ve şekere dönüştürülür.

Güneş ışığı, farklı renk ve enerji seviyelerine sahip farklı dalga boylarından oluşur. Fotosentezde tüm dalga boyları eşit olarak kullanılmaz, bu yüzden farklı fotosentetik pigment türleri vardır.

Fotosentetik organizmalar, yalnızca görünür ışığın dalga boylarını emen ve diğerlerini yansıtan pigmentler içerir. Bir pigment tarafından absorbe edilen dalga boyları kümesi, absorpsiyon spektrumudur.

Bir pigment belirli dalga boylarını emer ve absorbe etmeyenler yansıtılır; renk, pigmentler tarafından yansıtılan ışıktır. Örneğin bitkiler, yeşil ışığı yansıtan birçok klorofil molekülü a ve b içerdiğinden yeşil görünür.

Fotosentetik pigment türleri

Fotosentetik pigmentler üç türe ayrılabilir: klorofiller, karotenoidler ve fikobilinler.

Klorofiller

Klorofiller, yapılarında bir porfirin halkası içeren yeşil fotosentetik pigmentlerdir. Etrafında elektronların serbestçe hareket ettiği sabit halka şeklindeki moleküllerdir.

Elektronlar serbestçe hareket ettiğinden, halka elektronları kolayca kazanma veya kaybetme potansiyeline sahiptir ve bu nedenle diğer moleküllere enerjili elektron sağlama potansiyeline sahiptir. Bu, klorofilin güneş ışığından enerji "yakaladığı" temel süreçtir.

Klorofil türleri

Birkaç tür klorofil vardır: a, b, c, d ve e. Bunlardan sadece ikisi yüksek bitkilerin kloroplastlarında bulunur: klorofil a ve klorofil b. En önemlisi bitkilerde, alglerde ve fotosentetik siyanobakterilerde bulunan klorofil "a" dır.

Klorofil "a", aktif elektronlarını şeker yapacak başka moleküllere aktararak fotosentezi mümkün kılar.

İkinci bir klorofil türü, yalnızca yeşil alglerde ve bitkilerde bulunan klorofil "b" dir. Klorofil "c" ise yalnızca dinoflagellatlar gibi chromista grubunun fotosentetik üyelerinde bulunur.

Bu ana gruplardaki klorofiller arasındaki farklar, daha önce düşünüldüğü kadar yakından ilişkili olmadıklarının ilk işaretlerinden biriydi.

Klorofil "b" miktarı, toplam klorofil içeriğinin yaklaşık dörtte biri kadardır. Klorofil "a" ise tüm fotosentetik bitkilerde bulunur, bu nedenle evrensel fotosentetik pigment olarak adlandırılır. Ayrıca fotosentezin birincil reaksiyonunu gerçekleştirdiği için birincil fotosentetik pigment olarak da adlandırılır.

Fotosenteze katılan tüm pigmentler arasında klorofil temel bir rol oynar. Bu nedenle, fotosentetik pigmentlerin geri kalanı aksesuar pigmentler olarak bilinir.

Aksesuar pigmentlerin kullanılması, daha geniş bir dalga boyu aralığını absorbe etmesine ve dolayısıyla güneş ışığından daha fazla enerji yakalamasına olanak tanır.

Karotenoidler

Karotenoidler, fotosentetik pigmentlerin bir diğer önemli grubudur. Bunlar mor ve mavi-yeşil ışığı emer.

Karotenoidler, meyvelerin sunduğu parlak renkleri sağlar; Örneğin domateste kırmızı, likopen varlığından, mısır tohumlarındaki sarıya zeaksantinden ve portakal kabuğundaki portakal ise-karotenden kaynaklanmaktadır.

Bu karotenoidlerin tümü, hayvanları çekmede ve bitki tohumlarının yayılmasını teşvik etmede önemlidir.

Tüm fotosentetik pigmentler gibi, karotenoidler ışığı yakalamaya yardımcı olur, ancak aynı zamanda başka bir önemli işlevi de görürler: Güneş'ten fazla enerjiyi ortadan kaldırmak.

Dolayısıyla bir yaprak büyük miktarda enerji alırsa ve bu enerji kullanılmıyorsa, bu fazlalık fotosentetik kompleksin moleküllerine zarar verebilir. Karotenoidler, fazla enerjinin emilmesinde ve ısı olarak dağıtılmasına yardımcı olur.

Karotenoidler genellikle kırmızı, turuncu veya sarı pigmentlerdir ve havuçlara rengini veren iyi bilinen bileşik karoteni içerir. Bu bileşikler, bir karbon atomu "zinciri" ile birbirine bağlanan iki küçük altı karbon halkasından oluşur.

Moleküler yapılarının bir sonucu olarak suda çözünmezler, bunun yerine hücre içindeki zarlara bağlanırlar.

Karotenoidler, ışığın enerjisini doğrudan fotosentez için kullanamazlar, ancak emilen enerjiyi klorofile aktarmaları gerekir. Bu nedenle aksesuar pigment olarak kabul edilirler. Oldukça görünür bir aksesuar pigmentin başka bir örneği, deniz yosunlarına ve diyatomlara kahverengi rengini veren fukoksantindir.

Karotenoidler iki gruba ayrılabilir: karotenler ve ksantofiller.

Karotenler

Karotenler, bitkilerde ve hayvanlarda pigment olarak yaygın şekilde dağılan organik bileşiklerdir. Genel formülü C40H56'dır ve oksijen içermezler. Bu pigmentler doymamış hidrokarbonlardır; yani, birçok çift bağa sahiptirler ve izoprenoid serisine aittirler.

Bitkilerde karotenler çiçeklere (nergis), meyvelere (balkabağı) ve köklere (havuç) sarı, turuncu veya kırmızı renkler verir. Hayvanlarda yağlarda (tereyağı), yumurta sarısında, tüylerde (kanarya) ve kabuklarda (ıstakoz) görülür.

En yaygın karoten, A vitamininin öncüsü olan ve hayvanlar için çok önemli olduğu düşünülen β-karotendir.

Ksantofiller

Ksantofiller, moleküler yapısı karotenlere benzeyen, ancak oksijen atomları içermeleri farkıyla sarı pigmentlerdir. Bazı örnekler şunlardır: C40H56O (kriptoksantin), C40H56O2 (lutein, zeaksantin) ve yukarıda bahsedilen kahverengi alglerin karakteristik fukoksantin olan C40H56O6.

Karotenler genellikle ksantofillerden daha turuncu renktedir. Hem karotenler hem de ksantofiller, diğerleri arasında kloroform, etil eter gibi organik çözücülerde çözünür. Karotenler, ksantofillere kıyasla karbon disülfürde daha çözünürdür.

Karotenoidlerin işlevleri

- Karotenoidler, aksesuar pigmentler olarak işlev görür. Görünür spektrumun orta bölgesindeki yayılan enerjiyi emer ve klorofile aktarırlar.

- Kloroplast bileşenlerini suyun fotolizi sırasında oluşan ve açığa çıkan oksijenden korurlar. Karotenoidler bu oksijeni çift bağlarından alırlar ve moleküler yapılarını daha düşük enerjili (zararsız) bir duruma değiştirirler.

- Klorofilin uyarılmış hali moleküler oksijen ile reaksiyona girerek singlet oksijen adı verilen oldukça zararlı bir oksijen durumu oluşturur. Karotenoidler, klorofilin uyarılmış halini kapatarak bunu önler.

- Üç ksantofil (violoxanthin, antheroxanthin ve zeaksantin) fazla enerjinin ısıya dönüştürülerek dağılmasına katılır.

- Renkleri nedeniyle, karotenoidler çiçek ve meyveleri tozlaşma ve hayvanlar tarafından yayılma için görünür hale getirir.

Fikobilinler

Fikobilinler suda çözünür pigmentlerdir ve bu nedenle kloroplastın sitoplazmasında veya stromasında bulunur. Sadece siyanobakterilerde ve kırmızı alglerde (Rhodophyta) görülürler.

Fikobilinler, onları enerjiyi ışıktan emmek için kullanan organizmalar için önemli olmakla kalmaz, aynı zamanda araştırma aracı olarak da kullanılır.

Pycocyanin ve phycoerythrin gibi bileşikler güçlü ışığa maruz kaldıklarında, ışığın enerjisini emer ve çok dar dalga boylarında floresan vererek serbest bırakırlar.

Bu flüoresan tarafından üretilen ışık o kadar belirgin ve güvenilirdir ki, fikobilinler kimyasal "etiketler" olarak kullanılabilir. Bu teknikler, kanser araştırmalarında tümör hücrelerini "etiketlemek" için yaygın olarak kullanılmaktadır.

Referanslar

1. Bianchi, T. ve Canuel, E. (2011). Sucul Ekosistemlerde Kimyasal Biyobelirteçler (1. baskı). Princeton University Press.
2. Evert, R. ve Eichhorn, S. (2013). Raven Biology of Plants (8. baskı). WH Freeman ve Şirket Yayıncıları.
3. Goldberg, D. (2010). Barron'un AP Biyolojisi (3. baskı). Barron'un Eğitim Serisi, Inc.
4. Nobel, D. (2009). Fizikokimyasal ve Çevresel Bitki Fizyolojisi (4. baskı). Elsevier Inc.
5. Fotosentetik Pigmentler. Ucmp.berkeley.edu adresinden kurtarıldı
6. Renger, G. (2008). Fotosentezin Birincil Süreçleri: İlkeler ve Aparat (IL. Ed.) RSC Publishing.
7. Solomon, E., Berg, L. ve Martin, D. (2004). Biyoloji (7. baskı) Cengage Learning.