Caractéristiques des pigments photosynthétiques et types principaux

Les pigments photosynthétiques Ce sont des composés chimiques qui absorbent et reflètent certaines longueurs d'onde de la lumière visible, ce qui les rend "colorés". Différents types de plantes, d'algues et de cyanobactéries ont des pigments photosynthétiques, qui absorbent différentes longueurs d'onde et génèrent différentes couleurs, principalement verte, jaune et rouge.

Ces pigments sont nécessaires pour certains organismes autotrophes, tels que les plantes, car ils les aident à profiter d'un large éventail de longueurs d'onde pour produire leur nourriture en photosynthèse. Comme chaque pigment réagit uniquement avec certaines longueurs d'onde, il existe différents pigments qui permettent de capturer plus de lumière (photons).

Des pigments photosynthétiques se trouvent dans les plantes, les algues et les cyanobactéries

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Caractéristiques des pigments photosynthétiques

Comme indiqué ci-dessus, les pigments photosynthétiques sont des éléments chimiques qui sont responsables de l'absorption de la lumière nécessaire afin que le processus de photosynthèse puisse être généré. Grâce à la photosynthèse, l'énergie du soleil devient l'énergie chimique et les sucres.

La lumière du soleil est composée de différentes longueurs d'onde, qui ont différentes couleurs et niveaux d'énergie. Toutes les longueurs d'onde ne sont pas utilisées également dans la photosynthèse, c'est pourquoi il existe différents types de pigments photosynthétiques.

Les organismes photosynthétiques contiennent des pigments qui absorbent uniquement les longueurs d'onde de la lumière visible et reflètent les autres. L'ensemble de longueurs d'onde absorbé par un pigment est son spectre d'absorption.

Un pigment absorbe certaines longueurs d'onde et ceux qui ne les absorbent pas; La couleur est simplement la lumière réfléchie par les pigments. Par exemple, les plantes semblent vertes car elles contiennent de nombreuses molécules de chlorophylle A et B, qui reflètent le feu vert.

Types de pigments photosynthétiques

Les pigments photosynthétiques peuvent être divisés en trois types: chlorophylles, caroténoïdes et ficobilines.

- Chlorophylles

Vue du microscope chloroplastique, organites contenant de la chlorophylle

Les chlorophylles sont des pigments photosynthétiques verts contenant un anneau de porphyrine dans leur structure. Ce sont des molécules stables en forme d'anneau autour desquelles les électrons sont libres de migrer.

Parce que les électrons se déplacent librement, l'anneau a le potentiel de gagner ou de perdre facilement des électrons et, par conséquent, a le potentiel de fournir des électrons énergisés à d'autres molécules. C'est le processus fondamental par lequel la chlorophylle "capture" l'énergie de la lumière du soleil.

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Types de chlorophylles

Il existe plusieurs types de chlorophylle: A, B, C, D et E. Parmi ceux-ci, seuls deux se trouvent dans les chloroplastes des plantes supérieures: chlorophylle A et chlorophylle B. Le plus important est la chlorophylle "A", car elle est présente dans les plantes, les algues et les cyanobactéries photosynthétiques.

Chlorophylles de structure moléculaire: A, B et C

La chlorophylle "A" rend la photosynthèse possible car elle transfère ses électrons activés à d'autres molécules qui fabriqueront des sucres.

Un deuxième type de chlorophylle est la chlorophylle "B", qui n'est que dans les algues et plantes vertes si appelées. Pour sa part, la chlorophylle "C" ne se trouve que dans les membres photosynthétiques du groupe Chromista, comme dans les Dinofagellados.

Les différences entre les chlorophylles de ces groupes principaux ont été l'un des premiers échantillons qu'ils n'étaient pas aussi étroitement liés qu'on le pensait précédemment.

La quantité de chlorophylle "B" est d'environ un quart du contenu total de chlorophylle. Pour sa part, la chlorophylle «A» se trouve dans toutes les plantes photosynthétiques, donc elle s'appelle un pigment photosynthétique universel. Ils l'appellent également le pigment photosynthétique principal car il effectue la réaction principale de la photosynthèse.

De tous les pigments qui participent à la photosynthèse, la chlorophylle rencontre un rôle fondamental. Pour cette raison, le reste des pigments photosynthétiques est connu sous le nom de pigments accessoires.

L'utilisation de pigments accessoires permet d'absorber une plus large gamme de longueurs d'onde et, par conséquent, de capturer plus d'énergie de lumière du soleil.

- Caroténoïdes

Les caroténoïdes sont un autre groupe important de pigments photosynthétiques. Ceux-ci absorbent la lumière violette et le bleu verdâtre.

Les caroténoïdes fournissent les couleurs vives que les fruits présentent; Par exemple, la tomate rouge est due à la présence de lycopène, le jaune de graines de maïs est causée par la zéaxantine et l'orange des pelures orange est due au β-carotène.

Le lycopène fournit la couleur vive que les tomates rouges ont

Tous ces caroténoïdes sont importants pour attirer des animaux et favoriser la dispersion des graines végétales.

Comme tous les pigments photosynthétiques, les caroténoïdes aident à capturer la lumière mais remplissent également une autre fonction importante: éliminer l'excès d'énergie du soleil.

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Ainsi, si une feuille reçoit une grande quantité d'énergie et que cette énergie n'est pas utilisée, cet excès peut endommager les molécules complexes photosynthétiques. Les caroténoïdes participent à l'absorption de l'excès d'énergie et aident à le dissiper sous forme de chaleur.

Les caroténoïdes sont généralement des pigments rouges, orange ou jaunes et comprennent le composé de carotène bien connu, qui couleur carottes. Ces composés sont formés par deux petits anneaux de six carbones reliés par une «chaîne» d'atomes de carbone.

À la suite de leur structure moléculaire, ils ne se dissolvent pas dans l'eau, mais se lient aux membranes à l'intérieur de la cellule.

Les caroténoïdes ne peuvent pas utiliser directement l'énergie de la lumière pour la photosynthèse, mais devraient transférer l'énergie absorbée vers la chlorophylle. Pour cette raison, les pigments accessoires sont considérés. Un autre exemple d'un pigment accessoire très visible est la funoxantine, qui donne une couleur brune aux algues marines et aux diatomées.

Les caroténoïdes peuvent être classés en deux groupes: les carotènes et les xantofilas.

Carotènes

Les carotènes sont des composés organiques largement distribués sous forme de pigments dans les plantes et les animaux. Sa formule générale est C40H56 et ne contient pas d'oxygène. Ces pigments sont des hydrocarbures insaturés; c'est-à-dire qu'ils ont de nombreuses doubles liaisons et appartiennent à la série isopreideid.

Structure moléculaire du β-carotène

Chez les plantes, les carotènes enseignent les fleurs jaune, orange ou rouge (calendula), les fruits (citrouille) et les racines (carottes). Chez les animaux, ils sont visibles dans les graisses (beurre), jaunes d'oeufs, plumes (canari) et pelures (homard).

Le carotène le plus courant est le β-carotène, qui est le précurseur de la vitamine A et est considéré comme très important pour les animaux.

Xantofilas

Les xantofilas sont des pigments jaunes dont la structure moléculaire est similaire à celle des carotènes, mais avec la différence qu'ils contiennent des atomes d'oxygène. Certains exemples sont: C40H56O (cryptoxanthine), C40H56O2 (lutéine, zéaxantine) et C40H56O6, qui est la fucoxantine caractéristique des algues brunes mentionnées ci-dessus.

Structure moléculaire de la lutéine

Habituellement, les carotènes ont une couleur plus orange que les xantofilas. Les carotènes et les xanthofilas sont solubles dans des solvants organiques tels que le chloroforme, l'éther éthylique, entre autres. Les carotènes sont plus solubles dans le disulfure de carbone par rapport aux xantofilas.

Fonctions caroténoïdes

- Les caroténoïdes fonctionnent comme des pigments accessoires. Ils absorbent l'énergie rayonnante dans la région du milieu du spectre visible et la transfèrent à la chlorophylle.

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- Ils protègent les composants du chloroplan d'oxygène généré et libéré pendant la fotolyse d'eau. Les caroténoïdes collectent cet oxygène à travers leurs doubles liaisons et changent leur structure moléculaire en un état de faible énergie (inoffensif).

- L'état excité de la chlorophylle réagit avec l'oxygène moléculaire pour former un état d'oxygène très nocif appelé singulet oxygène. Les caroténoïdes empêchent cela en désactivant l'état d'excitation de la chlorophylle.

- Tres xantofilas (violoxantine, anthérin -xantine et zéaxantine) participent à la dissipation de l'énergie excessive en la conversionnant en chaleur.

- En raison de sa couleur, les caroténoïdes rendent les fleurs et les fruits visibles pour la pollinisation et la dispersion par les animaux.

- Ficobilines 

Les ficobilines sont des pigments solubles dans l'eau et, par conséquent, se trouvent dans le cytoplasme ou le stroma chloroplaste. Ils ne se produisent que dans les cyanobactéries et les algues rouges (Rhodophyte).

Algues rouges (Rhodophyta)

Les ficobilines sont non seulement importantes pour les organismes qui les utilisent pour absorber l'énergie de la lumière, mais sont également utilisés comme outils de recherche.

En exposant des composés tels que la pycocyanine et la ficoeritrine, ceux-ci absorbent l'énergie de la lumière et la libérer en émettant une fluorescence dans une gamme très étroite de longueurs d'onde.

La lumière produite par cette fluorescence est si distinctive et fiable que les ficobilines peuvent être utilisées comme "étiquettes" chimiques ". Ces techniques sont largement utilisées dans la recherche sur le cancer pour "marquer" les cellules tumorales.

Les références

1. Bianchi, t. & Canuel, et. (2011). Biomarqueurs chimiques dans les écosystèmes aquatiques (1er Ed.). Princeton University Press.
2. Evert, R. & Eichhorn, s. (2013). Biologie des plantes Raven (8e Ed.). W. H. Freeman and Company Publishers.
3. Goldberg, D. (2010). La biologie AP de Barron (3e éd.). Barron's Educational Series, Inc.
4. Nobel, D. (2009). Physiologie des plantes physiques et environnementales (4e ed.). Elsevier Inc.
5. Pigments photosynthétiques. Récupéré de: UCMP.Berkeley.Édu
6. Renger, G. (2008). Processus principal de la photosynthèse: principes et appareils (Il. élégant.) RSC Publishing.
7. Salomon, E., Berg, L. & Martin, D. (2004). La biologie (7e Ed.) Cengage Learning.