Características dos Pigmentos Fotossintéticos e Principais Tipos

O pigmentos fotossintéticos São compostos químicos que absorvem e refletem certos comprimentos de onda da luz visível, o que os faz parecerem "coloridos". Diferentes tipos de plantas, algas e cianobactérias possuem pigmentos fotossintéticos, que absorvem em diferentes comprimentos de onda e geram diferentes cores, principalmente verde, amarelo e vermelho.

Esses pigmentos são necessários para alguns organismos autotróficos, como as plantas, porque os ajudam a tirar proveito de uma ampla gama de comprimentos de onda para produzir seus alimentos na fotossíntese. Como cada pigmento reage apenas com alguns comprimentos de onda, existem diferentes pigmentos que permitem capturar uma quantidade maior de luz (fótons).

Índice

• 1 caraterísticas
• 2 Tipos de pigmentos fotossintéticos
  • 2.1 Clorofilas
  • 2.2 Carotenóides
  • 2,3 Ficobilinas
• 3 referências

Características

Como dito acima, os pigmentos fotossintéticos são elementos químicos responsáveis ​​por absorver a luz necessária para que o processo de fotossíntese possa ser gerado. Através da fotossíntese, a energia do Sol é convertida em energia química e açúcares.

A luz solar é composta por diferentes comprimentos de onda, que possuem diferentes cores e níveis de energia. Nem todos os comprimentos de onda são usados ​​igualmente na fotossíntese, e é por isso que existem diferentes tipos de pigmentos fotossintéticos.

Os organismos fotossintéticos contêm pigmentos que absorvem apenas os comprimentos de onda da luz visível e refletem os outros. O conjunto de comprimentos de onda absorvidos por um pigmento é seu espectro de absorção.

Um pigmento absorve certos comprimentos de onda, e aqueles que não absorvem os refletem; a cor é simplesmente a luz refletida pelos pigmentos. Por exemplo, as plantas parecem verdes porque contêm muitas moléculas de clorofila a e b, que refletem a luz verde.

Tipos de pigmentos fotossintéticos

Os pigmentos fotossintéticos podem ser divididos em três tipos: clorofilas, carotenóides e ficobilinas.

Clorofilas

Clorofilas são pigmentos fotossintéticos verdes que contêm um anel de porfirina em sua estrutura. São moléculas estáveis, em forma de anel, em torno das quais os elétrons estão livres para migrar.

Como os elétrons se movem livremente, o anel tem o potencial de ganhar ou perder elétrons facilmente e, portanto, tem o potencial de fornecer elétrons energizados a outras moléculas. Este é o processo fundamental pelo qual a clorofila "captura" a energia da luz solar.

Tipos de clorofilas

Existem vários tipos de clorofila: a, b, c, d e e. Destes, apenas dois são encontrados nos cloroplastos de plantas superiores: clorofila ae clorofila b. O mais importante é a clorofila "a", porque está presente em plantas, algas e cianobactérias fotossintéticas.

A clorofila "a" possibilita a fotossíntese porque transfere seus elétrons ativados para outras moléculas que produzirão açúcares.

Um segundo tipo de clorofila é a clorofila "b", que é encontrada apenas nas chamadas algas verdes e plantas. Por sua vez, a clorofila "c" é encontrada apenas nos membros fotossintéticos do grupo cromista, como nos dinoflagelados.

As diferenças entre as clorofilas desses grupos principais foi um dos primeiros sinais de que elas não estavam tão intimamente relacionadas como se pensava anteriormente.

A quantidade de clorofila "b" é cerca de um quarto do conteúdo total de clorofila. Por seu turno, a clorofila "a" é encontrada em todas as plantas fotossintéticas, razão pela qual é chamado de pigmento fotossintético universal. Eles também chamam de pigmento fotossintético primário, porque realiza a reação primária da fotossíntese.

De todos os pigmentos que participam da fotossíntese, a clorofila desempenha um papel fundamental. Por este motivo, o resto dos pigmentos fotossintéticos são conhecidos como pigmentos acessórios.

O uso de pigmentos acessórios permite a absorção de uma faixa mais ampla de comprimentos de onda e, portanto, captura mais energia da luz solar.

Carotenóides

Os carotenóides são outro importante grupo de pigmentos fotossintéticos. Estes absorvem a luz violeta e azul esverdeada.

Os carotenóides fornecem as cores brilhantes que as frutas apresentam; por exemplo, o tomate vermelho é devido à presença de licopeno, o amarelo das sementes de milho é causado pela zeaxantina, e a laranja da casca de laranja é devido ao β-caroteno.

Todos esses carotenóides são importantes para atrair os animais e promover a dispersão das sementes da planta.

Como todos os pigmentos fotossintéticos, os carotenóides ajudam a capturar a luz, mas também desempenham outro papel importante: remover o excesso de energia do sol.

Assim, se uma folha recebe uma grande quantidade de energia e esta energia não está sendo usada, esse excesso pode danificar as moléculas complexas fotossintéticas. Os carotenóides participam da absorção do excesso de energia e ajudam a dissipá-lo na forma de calor.

Os carotenóides são geralmente pigmentos vermelhos, laranja ou amarelos, e incluem o conhecido composto de caroteno, que dá cor às cenouras.Estes compostos são formados por dois pequenos anéis de seis carbonos ligados por uma "cadeia" de átomos de carbono.

Como resultado de sua estrutura molecular, eles não se dissolvem na água, mas se ligam às membranas dentro da célula.

Os carotenóides não podem usar diretamente a energia da luz para a fotossíntese, mas devem transferir a energia absorvida para a clorofila. Por esse motivo, eles são considerados pigmentos acessórios. Outro exemplo de um pigmento acessório altamente visível é a fucoxantina, que dá cor marrom a algas e diatomáceas.

Os carotenóides podem ser classificados em dois grupos: carotenóides e xantofilas.

Carotenos

Os carotenos são compostos orgânicos amplamente distribuídos como pigmentos em plantas e animais. Sua fórmula geral é C40H56 e não contém oxigênio. Estes pigmentos são hidrocarbonetos insaturados; isto é, eles têm muitas ligações duplas e pertencem à série dos isoprenóides.

Nas plantas, os carotenos conferem cores amarela, laranja ou vermelha às flores (calêndula), frutas (abóbora) e raízes (cenoura). Em animais eles são visíveis em gorduras (manteiga), gemas de ovos, penas (canário) e conchas (lagosta).

O caroteno mais comum é o β-caroteno, que é o precursor da vitamina A e é considerado muito importante para os animais.

Xantofilas

Xantofilas são pigmentos amarelos cuja estrutura molecular é semelhante à dos carotenóides, mas com a diferença de que eles contêm átomos de oxigênio. Alguns exemplos são: C40H56O (criptoxantina), C40H56O2 (luteína, zeaxantina) e C40H56O6, que é a fucoxantina característica da alga marrom mencionada acima.

Em geral, os carotenóides têm uma cor mais alaranjada que as xantofilas. Tanto os carotenóides como as xantofilas são solúveis em solventes orgânicos, como clorofórmio, éter etílico, entre outros. Os carotenos são mais solúveis em dissulfeto de carbono do que as xantofilas.

Funções de carotenóides

- Os carotenóides funcionam como pigmentos acessórios. Eles absorvem energia radiante na região média do espectro visível e a transferem para a clorofila.

- Eles protegem os componentes do cloroplasto do oxigênio gerado e liberado durante a fotólise da água. Os carotenóides coletam esse oxigênio através de suas ligações duplas e mudam sua estrutura molecular para um estado de baixa energia (inofensivo).

- O estado excitado da clorofila reage com o oxigênio molecular para formar um estado de oxigênio altamente prejudicial chamado oxigênio singlete. Os carotenóides impedem isso desligando o estado de excitação da clorofila.

- Três xantofilas (violoxantina, antheroxantina e zeaxantina) participam da dissipação do excesso de energia, convertendo-a em calor.

- Devido à sua cor, os carotenóides tornam as flores e frutos visíveis para a polinização e dispersão pelos animais.

Ficobilinas

As ficobilinas são pigmentos solúveis em água e, portanto, são encontradas no citoplasma ou no estroma do cloroplasto. Ocorrem apenas em cianobactérias e algas vermelhas (Rhodophyta).

As ficobilinas não são importantes apenas para organismos que as utilizam para absorver a energia da luz, mas também são usadas como ferramentas de pesquisa.

Quando expostos a compostos de luz intensa, como a picocianina e a ficoeritrina, absorvem a energia da luz e a liberam, emitindo fluorescência em uma faixa muito estreita de comprimentos de onda.

A luz produzida por essa fluorescência é tão distinta e confiável que os ficobilinas podem ser usados ​​como "rótulos" químicos. Essas técnicas são amplamente utilizadas na pesquisa do câncer para "marcar" células tumorais.

Referências

1. Bianchi, T. & Canuel, E. (2011). Biomarcadores Químicos em Ecossistemas Aquáticos (1ª ed.) Princeton University Press.
2. Evert, R. & Eichhorn, S. (2013). Biologia de Raven de Plantas (8a ed.). W. H. Freeman e editores da empresa.
3. Goldberg, D. (2010). Biologia AP de Barron (3a ed.) Barron's Educational Series, Inc.
4. Nobel, D. (2009). Fisiologia Vegetal Físico-Química e Ambiental (4a ed.) Elsevier Inc.
5. Pigmentos Fotossintéticos. Retirado de: ucmp.berkeley.edu
6. Renger, G. (2008). Processos Primários da Fotossíntese: Princípios e Aparelhos (IL. Ed.) RSC Publishing.
7. Solomon, E., Berg, L. e Martin, D. (2004). Biologia (7ª ed.) Cengage Learning.