Wie ist die Beziehung zwischen Chlorophyll und Carotinoiden?
Chlorophyll und Carotinoide sind sowohl Pigmente als auch Chromophore, die an der Photosynthese beteiligt sind. Sowohl Chlorophyll als auch Carotinoide sind für die Ernte von Licht, die Absorption von Photonen und die Übertragung der Anregungsenergie in das photosynthetische Reaktionszentrum verantwortlich. Nur Chlorophyll funktioniert jedoch innerhalb des Reaktionszentrums, um die Ladungsabtrennung über die Zellmembran durchzuführen. Es ist Chlorophyll, das eine Reihe von Elektronentransferreaktionen ausgeleitet hat, die letztendlich Kohlendioxid (CO2) auf Kohlenhydrate reduzieren. Chlorophyll ist bekannt für sein grünes Aussehen und das am häufigsten vorkommende Photosynthetikpigment der Erde. Seit seiner ursprünglichen Entdeckung wurden Dutzende von Arten von Chlorophyllmolekülen entdeckt. Molekular sind sie alle zyklische Tetrapyrrolen und enthalten normalerweise ein zentrales Magnesiumion. ChDie chemische Struktur von Lorophyll hat das Potenzial, Elektronen leicht zu gewinnen oder zu verlieren, was es ihm ermöglicht, Photonen aufzunehmen und die Anregungsenergie in und innerhalb des Photosynthese-Reaktionszentrums zu übertragen. Die verschiedenen Arten von Chlorophyllen, die in Kombination arbeiten, können Licht über einen Großteil des photosynthetischen Spektrums von 330-1.050 Nanometern absorbieren. Eine Ausnahme wird als „grüne Lücke“ bezeichnet, rund 500 Nanometer. Zubehörpigmente sind erforderlich, um diese Absorptionsspalte zu füllen.
Eine zweite Einschränkung von Chlorophyllen entsteht aus dem Merkmal, das sie im photosynthetischen System so starke Pigmente macht: ihre Fähigkeit, langlebige angeregte Zustände aufrechtzuerhalten. Diese Fähigkeit führt jedoch auch zu einer Tendenz zu generierenGiftige reaktive Sauerstoffspezies. Auch hier können Zubehörpigmente, insbesondere Carotinoide, helfen, dieses Problem zu lösen.
Carotinoide sind Chromophore, die normalerweise rot, orange oder gelb sind. Das bekannteste Carotinoid ist wahrscheinlich Carotin, das Karotten ihre orange Farbe verleiht. Carotinoide haben zwei Hauptfunktionen: Ernten von Lichtenergie für die Photosynthese und das Schutz von Chlorophyll vor Lichtschäden.
Für ihre primäre Funktion absorbieren Carotinoide Lichtenergie von Photonen. Zusammen mit Biliproteinen tragen sie dazu bei, Energie in der „grünen Lücke“ in der Nähe von 500 Nanometern zu absorbieren. Sie sind nicht in der Lage, diese Energie direkt in den photosynthetischen Weg im Reaktionszentrum zu übertragen. Sie übertragen vielmehr die Anregungsenergie direkt auf Chlorophyllmoleküle, die dann die Energie in Reaktionszentren in den photosynthetischen Weg übertragen. Carotinoide sind somit als Accessoire-Pigmente bekannt, und Chlorophyll und Carotinoide bilden zusammen das Licht-Harvesting Antenne in Zellen.
Die vielleicht wichtigste Funktion von Carotinoiden ist es, Chlorophyll und die umgebende Zelle vor Lichtschäden zu schützen. Chlorophylle erzeugen häufig toxische reaktive Sauerstoffspezies, die verschiedene zelluläre Schäden verursachen, und sie sind besonders anfällig für die Erzeugung solcher freien Radikale unter hohen Lichtbedingungen. Carotinoide können überschüssiges Licht absorbieren und es von Chlorophyll ablenken. Im Gegensatz zu Chlorophyll können Carotinoide überschüssige Anregungsenergie harmlos in die Wärme umwandeln.