Jaký je vztah mezi chlorofylem a karotenoidy?
chlorofyl a karotenoidy jsou jak pigmenty, nebo chromofory, které se podílejí na fotosyntéze. Chlorofyl i karotenoidy jsou zodpovědné za sklizeň světla, absorbující fotony a přenos excitační energie do fotosyntetického reakčního centra. Pouze chlorofyl však funguje v reakčním centru, aby provedl separaci náboje přes buněčnou membránu. Je to chlorofyl, který odstartuje řadu reakcí pro přenos elektronů, které nakonec snižuje oxid uhličitý (CO2) na uhlohydráty. Chlorofyl je dobře známý svým zeleným vzhledem a je nejhojnějším fotosyntetickým pigmentem na Zemi. Od svého původního objevu byly objeveny desítky typů molekul chlorofylu. Molekulárně jsou to všechny cyklické tetrapyrroly a obvykle obsahují centrální ion hořčíku. ChLorophyllova chemická struktura má potenciál snadno získat nebo ztratit elektrony snadno, což jí umožňuje absorbovat fotony a přenášet excitační energii do a v rámci fotosyntetického reakčního centra. Různé typy chlorofylů, které pracují v kombinaci, jsou schopny absorbovat světlo po většině fotosyntetického spektra, od 330-050 nanometrů. Výjimkou je to, co se nazývá „zelená mezera“, kolem 500 nanometrů. K vyplnění této absorpční mezery jsou povinny doplňkové pigmenty.
Druhé omezení chlorofylů vychází z samotné charakteristiky, díky níž je z nich takové výkonné pigmenty ve fotosyntetickém systému: jejich schopnost udržovat dlouhodobé vzrušené stavy. Tato schopnost však také vede k tendenci generovatToxické reaktivní druhy kyslíku. Opět platí, že doplňkové pigmenty, zejména karotenoidy, jsou schopny pomoci tento problém vyřešit.
Karotenoidy jsou chromofory, které jsou obvykle červené, oranžové nebo žluté barvy. Nejznámějším karotenoidem je pravděpodobně karoten, který dává mrkev jejich oranžovou barvu. Karotenoidy mají dvě hlavní funkce: sklizeň světelná energie pro fotosyntézu a ochrana chlorofylu před poškozením světla.
Pro svou primární funkci karotenoidy absorbují světelnou energii z fotonů. Spolu s biliproteiny pomáhají absorbovat energii v „zelené mezeře“ poblíž 500 nanometrů. Nejsou schopni přenést tuto energii přímo do fotosyntetické dráhy v reakčním centru. Spíše přenášejí excitační energii přímo do molekul chlorofylu, které pak přenášejí energii do reakčních center a do fotosyntetické dráhy. Karotenoidy jsou tedy známé jako doplňkové pigmenty a chlorofyl a karotenoidy dohromady tvoří světlo-harvesting anténa v buňkách.
Možná nejdůležitější funkcí karotenoidů je ochrana chlorofylu a okolní buňky před poškozením světla. Chlorofyly často vytvářejí toxické reaktivní druhy kyslíku, které způsobují rozmanité poškození buněk, a jsou zvláště náchylné k generování takových volných radikálů za podmínek vysokých světelných podmínek. Karotenoidy jsou schopny absorbovat přebytečné světlo a odklonit jej z chlorofylu. Na rozdíl od chlorofylu mohou karotenoidy neškodně převádět nadměrnou excitační energii na teplo.