Qual è la relazione tra clorofilla e carotenoidi?
clorofilla e carotenoidi sono entrambi pigmenti o cromofori, che sono coinvolti nella fotosintesi. Sia la clorofilla che i carotenoidi sono responsabili della raccolta della luce, dell'assorbimento di fotoni e del trasferimento dell'energia di eccitazione al centro di reazione fotosintetica. Solo la clorofilla, tuttavia, funziona all'interno del centro di reazione per eseguire la separazione della carica attraverso la membrana cellulare. È la clorofilla che scatena una serie di reazioni di trasferimento di elettroni che alla fine riduce l'anidride carbonica (CO2) ai carboidrati.
Con un nome che significa "foglia verde" in greco, la clorofilla è stata identificata per la prima volta nel 1818 da Pierre Joseph Pelletier e Joseph Bienime Caventou. La clorofilla è ben nota per il suo aspetto verde e per essere il pigmento fotosintetico più abbondante sulla Terra. Dalla sua scoperta originale, sono state scoperte dozzine di tipi di molecole di clorofilla. Molecolari, sono tutti tetrapirroli ciclici e di solito contengono uno ione di magnesio centrale. CapLa struttura chimica di Lorophyll ha il potenziale per guadagnare o perdere facilmente elettroni, il che è ciò che gli consente di assorbire i fotoni e trasferire l'energia di eccitazione in e all'interno del centro di reazione fotosintetica.
clorofilla e carotenoidi sono entrambi pigmenti di raccolta della luce, ma la clorofilla è la più abbondante e la più critica per le fotosintesi. I diversi tipi di clorofille, che lavorano in combinazione, sono in grado di assorbire la luce su gran parte dello spettro fotosintetico, da 330-1.050 nanometri. Un'eccezione è quella che viene chiamata "Green Gap", circa 500 nanometri. I pigmenti accessori sono necessari per colmare questo divario di assorbimento.
Una seconda limitazione delle clorofille deriva dalla stessa caratteristica che li rende pigmenti così potenti nel sistema fotosintetico: la loro capacità di mantenere stati eccitati di lunga durata. Questa capacità, tuttavia, porta anche a una tendenza a generarespecie tossiche di ossigeno reattivo. Ancora una volta, i pigmenti accessori, in particolare i carotenoidi, sono in grado di aiutare a risolvere questo problema.
I carotenoidi sono cromofori che sono generalmente rossi, arancioni o di colore giallo. Il carotenoide più noto è probabilmente il carotene, che dà alle carote il loro colore arancione. I carotenoidi hanno due funzioni principali: raccogliere energia luminosa per la fotosintesi e proteggere la clorofilla da danni alla luce.
Per la loro funzione primaria, i carotenoidi assorbono l'energia della luce dai fotoni. Insieme alle biliproteine, aiutano ad assorbire l'energia nel "gap verde" vicino a 500 nanometri. Non sono in grado di trasferire questa energia direttamente nel percorso fotosintetico nel centro di reazione. Piuttosto, trasferiscono l'energia di eccitazione direttamente alle molecole di clorofilla, che quindi trasferiscono l'energia ai centri di reazione e nel percorso fotosintetico. I carotenoidi sono quindi conosciuti come pigmenti accessori e la clorofilla e i carotenoidi compongono insieme l'arvestina leggeraG di antenna all'interno delle cellule.
Forse la funzione più importante dei carotenoidi è proteggere la clorofilla e la cellula circostante da danni alla luce. Le clorofille generano spesso specie tossiche di ossigeno reattivo, che causano danni cellulari diversi e sono particolarmente inclini a generare tali radicali liberi in condizioni di luce elevata. I carotenoidi sono in grado di assorbire la luce in eccesso, deviandola dalla clorofilla. A differenza della clorofilla, i carotenoidi possono convertire in modo innocuo l'energia di eccitazione in calore.