Jaki jest związek między chlorofilem a karotenoidami?

Chlorofil i karotenoidy to zarówno pigmenty lub chromofory, które są zaangażowane w fotosynteza. Zarówno chlorofil, jak i karotenoidy są odpowiedzialne za zbieranie światła, wchłanianie fotonów i przenoszenie energii wzbudzenia do centrum reakcji fotosyntetycznej. Jednak tylko chlorofil funkcjonuje w centrum reakcji w celu przeprowadzenia rozdziału ładunku przez błonę komórkową. To chlorofil wyciąga serię reakcji transferu elektronów, które ostatecznie zmniejsza dwutlenek węgla (CO2) do węglowodanów.

z nazwą oznaczającą „Zielony LEAL” w języku greckim, chlorofil został po raz pierwszy zidentyfikowany w 1818 r. Przez Pierre'a Josepha Pelletiera i Josepha Bieenaime Caventou. Chlorofil jest dobrze znany ze swojego zielonego wyglądu i bycia najliczniejszym pigmentem fotosyntetycznym na Ziemi. Od pierwotnego odkrycia odkryto dziesiątki rodzajów cząsteczek chlorofilu. Molekularnie, wszystkie są cyklicznymi tetrapyrlesami i zwykle zawierają centralny jon magnezu. ChStruktura chemiczna Lorophylla może łatwo zyskać lub stracić elektrony, co pozwala mu pochłaniać fotony i przenosić energię wzbudzenia do centrum reakcji fotosyntetycznej.

Chlorofil i karotenoidy są zarówno pigmentami, ale chlorofil jest najbardziej obfitą i najbardziej krytyczną dla fotosyntezy. Różne rodzaje chlorofili, działające w połączeniu, są w stanie pochłaniać światło w większości spektrum fotosyntetycznego, z 330-1 050 nanometrów. Jednym wyjątkiem jest „Zielona szczelina”, około 500 nanometrów. Wymagane są pigmenty akcesorialne do wypełnienia tej szczeliny absorpcji.

Drugie ograniczenie chlorofili wynika z bardzo charakterystycznej, która czyni je tak potężnymi pigmami w systemie fotosyntetycznym: ich zdolność do utrzymywania długotrwałych stanów wzbudzonych. Ta umiejętność prowadzi jednak do tendencji do generowaniatoksyczne reaktywne formy tlenu. Ponownie, dodatkowe pigmenty, w szczególności karotenoidy, są w stanie pomóc rozwiązać ten problem.

Karotenoidy to chromofory zwykle czerwone, pomarańczowe lub żółte. Najbardziej znanym karotenoidem jest prawdopodobnie karoten, który daje marchewkę na pomarańczowy kolor. Karotenoidy mają dwie główne funkcje: zbieranie energii światła do fotosyntezy i ochrona chlorofilu przed lekkim uszkodzeniem.

Dla ich pierwotnej funkcji karotenoidy pochłaniają energię światła z fotonów. Wraz z biliproteinami pomagają wchłaniać energię w „zielonej szczelinie” w pobliżu 500 nanometrów. Nie są w stanie przenieść tej energii bezpośrednio na szlak fotosyntetyczny w centrum reakcji. Raczej przenoszą energię wzbudzenia bezpośrednio do cząsteczek chlorofilu, które następnie przenoszą energię do centrów reakcji do szlaku fotosyntetycznego. Karotenoidy są zatem znane jako pigmenty akcesorialne, a chlorofil i karotenoidy razem tworzą światłaG antena w komórkach.

Być może najważniejszą funkcją karotenoidów jest ochrona chlorofilu i otaczającej komórki przed lekkim uszkodzeniem. Chlorofile często generują toksyczne reaktywne formy tlenu, które powodują różnorodne uszkodzenie komórkowe, i są szczególnie podatne na generowanie takich wolnych rodników w wysokich warunkach świetlnych. Karotenoidy są w stanie wchłonąć nadmiar światła, odwracając je z chlorofilu. W przeciwieństwie do chlorofilu karotenoidy mogą nieszkodliwie przekształcić nadmiar energii wzbudzenia na ciepło.