Bilgi

12: Fotosentez ve Bitki Pigmentleri - Biyoloji

12: Fotosentez ve Bitki Pigmentleri - Biyoloji


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Öğrenme hedefleri

İçerik Hedefleri

  • Gördüğümüz renklerin yansıyan ışık tarafından belirlendiğini anlayın ve bunu pigmentlerin absorpsiyon spektrumuyla ilişkilendirin.
  • Fotosentezin elektromanyetik enerjiyi kimyasal enerjiye nasıl dönüştürdüğünü görün
  • Fotosentez ürünlerinin ve reaktanlarının sırasıyla üretildiği veya kullanıldığı aşamaları bilir
  • Fotosentez sürecini yaprağın yapısıyla ilişkilendirin

Beceri Hedefleri

  • Bitki dokularında hangi pigmentlerin bulunduğunu belirlemek için ince tabaka kromatografisi (TLC) kullanın.
  • TLC şeridindeki pigmentlerin Rf değerlerini belirleyin
  • TLC çözücünün polaritesine dayalı olarak bir pigmentin nispi polaritesini belirleyin
  • Fotosentezde görev alan yapraklardaki anatomik yapıları tanımlar ve bu süreçteki işlevlerini açıklar.

Bitki pigmentlerinin biyosentezi: antosiyaninler, betalainler ve karotenoidler

İnsanlar tarafından renkli olarak algılanan bitki bileşiklerine genellikle 'pigment' adı verilir. Çeşitli yapıları ve renkleri, kimyasal ve fiziksel özelliklerini, sentez biçimlerini ve fizyolojik ve ekolojik rollerini inceleyen kimyagerleri ve biyologları uzun süredir büyülemiştir. Bitki pigmentleri de insanlar tarafından uzun bir kullanım geçmişine sahiptir. Klorofiller dışında bitki pigmentlerinin ana sınıfları burada gözden geçirilir. Nihai olarak fenilalanin'den türetilen bir flavonoid sınıfı olan antosiyaninler, suda çözünür, sitozolde sentezlenir ve vakuollerde lokalizedir. Turuncu/kırmızıdan mor/maviye kadar geniş bir renk yelpazesi sunarlar. Yapılarındaki çeşitli modifikasyonlara ek olarak, spesifik renkleri aynı zamanda ko-pigmentlere, metal iyonlarına ve pH'a da bağlıdır. Bitki krallığında yaygın olarak dağıtılırlar. Terpenoidlerin bir alt sınıfı olan yağda çözünür, sarıdan kırmızıya karotenoidler de bitkilerde her yerde bulunur. Kloroplastlarda sentezlenirler ve fotosentetik aygıtın bütünlüğü için gereklidirler. Aynı zamanda sarıdan kırmızıya renkler veren betalainler, sadece sınırlı sayıda bitki soyunda bulunan tirozinden türetilen nitrojen içeren suda çözünür bileşiklerdir. Antosiyaninler ve karotenoidlerin aksine, betalainlerin biyosentetik yolu sadece kısmen anlaşılmıştır. Her üç pigment sınıfı da tozlaşma ve tohum dağılımı için böcekleri, kuşları ve hayvanları çekmek için görünür sinyaller olarak hareket eder. Ayrıca bitkileri UV ve görünür ışığın neden olduğu hasarlardan korurlar.


12: Fotosentez ve Bitki Pigmentleri - Biyoloji

Bu yeni kaynak, çeşitli yeni 2015 A-seviye biyoloji spesifikasyonlarında (OCR, AQA, Edexcel ve Eduqas) pratiklerin kullanımını desteklemektedir.

Öğrenciler, yarım saat içinde bitki materyalinden fotosentetik pigmentleri ayırmak ve tanımlamak için bireysel veya çiftler halinde İnce Katman Kromatografisi (TLC) uygular. Bu basit yöntem, bir okul biyoloji laboratuvarında kullanıma uygun çözücüler kullanarak fotosentetik pigmentlerin iyi bir şekilde ayrılmasını sağlamak için tasarlanmıştır. Öğrenciler, okul bahçesindeki veya oyun alanındaki çimenleri kullanarak, aşina oldukları bir bitkiden ayrılabilen farklı moleküllerin çeşitliliğini görebilirler.

Bu kaynaklar ve bu pratik, öğrencilerin fotosentetik pigmentleri ve kromatografinin molekülleri nasıl ayırdığını anlamalarını sağlar. Rf değerlerini hesaplamak için kromatogramdan basit mesafe ölçümleri alarak bu pratik, yüzde hatası kavramını tanıtmak için iyi bir fırsat sağlar. Öğrencilere, kontrol edilmesi gereken değişkenleri dikkate alma becerilerinin yanı sıra nicel ölçümler yapma becerilerini geliştirme (ve gösterme) fırsatı sunar.

Öğretmen destek materyallerinde (veya öğrenci çalışma sayfasında) önerilen sorgulama yoluyla öğrenciler, pigmentlerin moleküler özelliklerini ve bunun kromatografi ile ayrılmalarıyla nasıl ilişkili olduğunu keşfetmeye teşvik edilebilir. Öğrenciler ayrıca kendi deneylerini tasarlayarak veya çevrimiçi araştırma yaparak farklı bitki (veya hayvan) materyallerinde pigment oluşumunu keşfedebilirler.

  • A-seviyesi pratik onayı (CPAC) desteklemek için test edilmiş malzemeler
  • Öğretmenler ve teknisyenler için destek malzemeleri
  • Pratik beceri gereksinimlerini karşılamak için kanıt sağlamaya yardımcı olacak öğrenci çalışma sayfası
  • Sınavlara hazırlanmaya yardımcı olacak öğrenci revizyon materyalleri

A-seviyesi spesifikasyonlarındaki diğer temel pratikler için destek malzemeleri, A-seviye seti pratikleri ana sayfasında bulunabilir.


Fotosentetik Anten Pigmentleri (Diyagramlı)

Bu yazımızda Fotosentetik Anten Pigmentleri hakkında konuşacağız. Bu makaleyi okuduktan sonra şunları öğreneceksiniz: 1. Fotosentetik Anten Pigmentlerinin Bileşimi 2. Fotosentezde Antenin Rolü.

Fotosentetik Anten Pigmentlerinin Bileşimi:

Fotosentetik zarlardaki tüm fonksiyonel pigmentler, çeşitli pigment-protein komplekslerine bağlanır. Genel olarak, fotosentetik pigmentler ve pigment-protein kompleksleri iki temel fonksiyona hizmet eder. Anten veya reaksiyon merkezi olarak işlev görürler. Bitkilerin antenleri, fotonları emen ve enerjilerini reaksiyon merkezine aktaran çok sayıda proteine ​​bağlı pigment moleküllerinden oluşur.

Bu hafif hasat kompleksleri, klorofil a, klorofil b, karoten ve ksantofil'leri bağlayan polipeptitlerden oluşur.

Pigmentler birbirine çok yakın olduğunda, ışınlanmış bir fotonun kuantum enerjisinin bir pigmentten diğerine aktarılması mümkündür. Bir kuantum ışık enerjisine foton, bir molekülden diğerine aktarılan bir kuantum uyarma enerjisine eksiton denir.

Bitkilerin antenleri iç ve dış kısımdan oluşur. Işık hasat kompleksi (LHC) tarafından oluşturulan dış veya çevresel kısım ışığı toplar. Antenin çekirdek kompleksinden oluşan iç kısmı genellikle reaksiyon merkezinin ayrılmaz bir bileşenidir ve antenin dış kısmında toplanan eksitonları fotosentetik reaksiyon merkezlerine aktarır.

Uyarma enerjisinin ışık toplayan klorofilden reaksiyon merkezine iletildiği mekanizma rezonans transferidir. Bu süreç, fenomeni ilk tanımlayan bilim insanının adından dolayı Forster transferi olarak da bilinir.

Anten komplekslerinde bu rezonans enerji aktarımı sürecinde, fotonlar sadece bir molekül tarafından yayınlanıp diğeri tarafından emilmez, aksine, uyarma enerjisinin bir molekülden diğerine aktarıldığı radyoaktif olmayan bir süreçtir.

Anten pigmentlerinde, özellikle algler arasında büyük çeşitlilik vardır. Buna karşılık, PSI ve PSII reaksiyon merkezi komplekslerinin tüm oksijenli fotosentetik organizmalar arasında doğada, bileşimde ve işlevde yüksek oranda korunduğuna dair kanıtlar vardır. Daha yüksek bitkilerde ve alglerde, PSI ve PSII, hem pigment hem de protein bileşiminde farklılık gösteren benzersiz anten sistemlerine sahiptir.

Her iki fotosistemin antenleri iki gruba ayrılabilir:

Çekirdek ve çevresel anten kompleksleri. PSI'da çekirdek anten, P700 reaksiyon merkezini içeren aynı komplekse bağlı yaklaşık 100-120 Chl a ve 15 β-karoten molekülünden oluşur.

PSII çekirdek anteni, PSII reaksiyon merkezi kompleksinden ayrı olan CP 43 ve CP 47 olmak üzere iki pigment-protein kompleksinden oluşur. Her biri 20-25 Chl a ve birkaç β-karoten molekülünü bağlar. Çekirdek antenin pigment ve protein bileşenleri, fotosentetik organizmalar arasında aynıdır.

Dış periferik anten komplekslerinde çeşitlilik vardır. Çevresel antenin boyutunun ve bileşiminin çevresel koşullara göre ayarlanabileceğine dair kanıtlar vardır. Daha yüksek bitkilerde ve yeşil alglerde, PSI ve PSII'nin dış çevresel antenleri, ışığı toplayan sırasıyla LHCI ve LHCII olarak adlandırılan hafif hasat kompleksleri olan iki Chl a/b bağlayıcı protein sınıfından oluşur.

Bireysel periferik anten proteinlerinin benzersiz özellikleri, özellikle PSII'de heterojen işleve yol açabilir. PSII reaksiyon merkezinin antenlerinin dört hafif hasat kompleksi, yani LHCII a – d içerdiği gösterilmiştir. Ancak ana bileşen, zarda bir düzeltici olarak meydana gelen LHC IIb'dir.

Monomer, iki lutein molekülünün bağlı olduğu bir polipeptit ile temsil edilir. Ana LHC II kompleksleri, PSII ile sıkı bir şekilde ilişkili olanlar ve fosforilasyon üzerine PSII'den geri dönüşümlü olarak ayrılabilenler olmak üzere iki gruba ayrılır.

Aslında, LHC II'nin aktivitesi, bir protein kinaz yoluyla ATP tarafından fosforilasyon ile düzenlenebilir ve polipeptit üzerindeki bir treonin tortusu, fosforilasyon bölgesidir. Ek olarak, PSII, ana LHC anteni ile PSII çekirdeği arasında bağlantı sağlayan CP29, CP26 ve CP24 olmak üzere üç küçük çevresel anten kompleksi içerir.

Fotosentezde Antenin Rolü:

A. Hafif Hasat İşlevi:

Reaksiyon merkezine veya antene ait tüm fotosentetik pigmentler, güneş ışığını doğrudan emebilir. Ortalama günlük ışık yoğunlukları altında, tek başına bir reaksiyon merkezi pigmenti tarafından ışık absorpsiyon hızı, fotosentetik elektron taşıma kapasitesinin çok altındadır ve süreci yürütmek için yeterli enerji sağlamayacaktır.

Bu nedenle verimli fotosentez, yalnızca yüzlerce anten pigmentinden oluşan belirli bir yüzey üzerinde çeşitli dalga boylarındaki fotonların enerjisi yakalandığında mümkündür.

Chl b ve karotenoidler gibi yardımcı pigmentler antene ait olduğundan ve Chl a tarafından yalnızca zayıf bir şekilde emilen ışığın dalga boylarını emdiği için, üzerinde ışık absorpsiyonunun meydana gelebileceği dalga boyları aralığı genişler ve böylece ışık absorpsiyonunun verimini arttırır.

B. Aktif Oksijen Türlerine Karşı Koruma:

Işık absorpsiyonuyla oluşan uyarılmış tekli chl durumu kararsızdır ve üç içsel süreç vasıtasıyla en düşük enerjiye (temel duruma) geri bozunacaktır.

Bunlar sistemler arası üçlü duruma geçiş, radyasyon bozunumu (floresan) ve termal emisyon (ısı). Antendeki üçlü Chl verimi, reaksiyon merkezinde üretilenden çok daha fazladır. Chl a'nın üçlü durumu, uyarılmış tekli oksijen durumunun oluşumunu hassaslaştırabilir ( 1 O2) üçlü enerji transferi yoluyla.

Üretilen singlet oksijen oldukça reaktiftir ve birçok önemli biyolojik molekülü, özellikle lipidleri oksitleyebilir. Bütün fotosentetik organizmalarda, bu problem anten komplekslerinde Chl üçlü durumlarını hızla söndüren karotenoidlerin varlığı ile aşılır. Söndürme reaksiyonu, Chl a'dan karotenoide üçlü enerji transferini ve ardından üçlü enerjinin karotenoid üzerinde termal dağılımını içerir.

3 Chl* + karotenoid → Chl + 3 karotenoid* → Chl + karotenoid + ısı

Ek olarak, karotenoidler, singlet oksijeni benzer bir üçlü transfer reaksiyonu yoluyla doğrudan söndürebilir.

1 O2 + karotenoid → O2 + 3 karotenoid* → O2 + karotenoid + ısı

Böylece, fotosentetik antenlerdeki karotenoid, singlet O oluşumunu ve birikmesini önleyerek foto-korumanın temel rolünü oynar.2. Karotenoid içermeyen bitkilerin güçlü ışık koşullarında büyüyememesi ve hayatta kalamamasının nedeni budur.

C. Işık Kullanımı Yönetmeliği:

Sınırlı ışık yoğunluklarında, fotosentez hızı, gelen ışık yoğunluğu ile doğrusaldır. Işık yoğunluğu arttıkça, fotosentez hızı doygun hale gelir ve sonuçta ışık yoğunluğundan bağımsız hale gelir. Fotosentez doygunluğunun, fotosentetik elektron taşınmasında değil, karanlık reaksiyonların kapasitesindeki bir sınırlamadan kaynaklandığı düşünülür.

Öte yandan, artan ışık yoğunluğu ile foton absorpsiyon hızı doğrusal kalır. Sonuç olarak, aşırı ışık yoğunlukları altında büyüyen bitkiler, enerjiyi CO için kullanmak için her zaman fotosentetik kapasitesinin üzerinde ışık enerjisini emer.2 sabitleme. Bu nedenle aşırı ışık emilimi, tarladaki bitkilerin sıklıkla karşılaştığı bir sorundur.

Fotosentezin aydınlık ve karanlık reaksiyonları arasındaki bağlantıya baktığımızda, fotosentetik karanlık reaksiyonların bir sınırlamasının, sonunda elektron taşınmasının inhibisyonuna yol açan NADP+, ADP ve inorganik fosfatın daha yavaş yenilenmesinden kaynaklandığı ortaya çıkıyor.

PSII reaksiyon merkezlerinin müteakip sınırlaması, artan floresan ve üçlü oluşumu ile sonuçlanır, bu da singlet O üretimine yol açar.2 eşlik eden oksidatif hasar ile.

Aynı zamanda, NADP +'nın sınırlı mevcudiyeti, moleküler O2 PSI'dan bir alıcı olarak ferredoksin ile rekabet etmek, süperoksit ve ayrıca oksidatif hasara neden olan diğer serbest radikallerin üretimi ile sonuçlanır. Anten pigment-protein kompleksleri, emilen ışık enerjisinin kullanımını düzenlemede önemli bir rol oynar.

Bu, anten pigmentleri arasında uyarılmış haldeki enerji transferi ile elde edilirken, aşırı ışık absorpsiyonunun neden olduğu hasar, ya fonksiyonel reaksiyon merkezlerine enerji transferi (fotokimyasal söndürme) ya da fazla ışık enerjisinin ısı olarak tahribatsız bir şekilde dağıtılmasıyla (fotokimyasal söndürme) en aza indirilir. fotokimyasal söndürme).

Böylece, düşük ışık koşullarında optimum ışık hasadı verimliliği, antenin yapısı ve bileşimi tarafından belirlenir.

Antendeki ve söndürmenin meydana geldiği yerdeki söndürme reaksiyonunun bileşenlerinin bir hesabını vermek için bir mekanizma önerilmiştir.

Söndürme kapasitesi ile karotenoid zeaksantin'in thylakoid membranda birikmesi arasında bir korelasyon gözlemlenmiştir (Demming-Adams, 1990). Zeaksantin, monoepoksit antheraksantin yoluyla violaksantinin (bir diepoksit) geri dönüşümlü de-epoksidasyonu ile thylakoidlerde oluşur. “ksantofil döngüsü”.

Ayrıca, zeaksantin oluşturan de-epoksidasyon reaksiyonunun, tilakoid lümeninin düşük pH'ı tarafından desteklendiği de fark edilmiştir. Zeaksantin'i violaksantine dönüştüren epoksidaz enziminin pH optimumu 5.1'dir ve aktivitesi aşırı ışık altında tercih edilir.

D. PSII'den PSI'ye Enerji Dağıtımının Düzenlenmesi:

Belirli bir ışık yoğunluğunda maksimum elektron taşıma oranlarına ulaşmak için iki fotosistemin göreli ışık toplama kapasitesi kontrol edilmelidir (Allen, 1992). Bu, fotosentezde ışık enerjisinin kullanımını düzenleyen anten kompleksindeki başka bir mekanizmadır.

NADP +, yüksek ışık nedeniyle veya karanlık reaksiyonlardaki sınırlamalar nedeniyle sınırlayıcı hale geldiğinde, PQH oranı2 PSI ile oksidasyon, PSI yoluyla daha yavaş elektron taşınması nedeniyle azalır.

PQ havuzunun azaltılması, antenin LHC II bileşeninin bir havuzunu fosforile eden bir protein kinazı aktive eder ve fosfo-LHC II'nin PSII'den tilakoid membranın stroma-açık bölgelerine doğru lateral hareketini içerir.

Phospho-LHC II daha sonra PSII pahasına PSI ile etkileşime girebilir ve uyarma enerjisi iletebilir. PQ havuzu oksitlendiğinde, kinaz devre dışı bırakılır ve süreç, fosfo-LHC II'nin fosforilasyonu yoluyla bir fosfataz enzimi tarafından tersine çevrilir ve sonuçta elde edilen LHC II'nin antenin baskılı zar bölgelerine geri göç etmesine neden olur.


Savin ardıçta yaprak morfolojisi, fotosentez ve pigmentler yaş ve güneş ışığı ile değişir

Bu makale yayınlanmak üzere kabul edilmiş ve tam hakem incelemesinden geçmiştir, ancak bu sürüm ile Kayıt Sürümü arasında farklılıklara yol açabilecek kopya düzenleme, dizgi, sayfalandırma ve düzeltme işlemlerinden geçmemiştir. Lütfen bu makaleyi doi:10.1111/plb.13256 olarak alıntılayın

Soyut

Savin ardıç, tipik olarak hemşire bitkilerin koruması altında kurulduğu kurak ve yarı kurak alanlarda çölleşme kontrolü için mükemmel bir türdür. Nihayetinde, yerleşik bitkiler büyüdükçe tam güneş ışığına çıkarlar ve bu geçişe pul benzeri yaprak formlarının iğne benzeri yaprak formlarının baskınlığında bir artış eşlik eder.

Savin ardıçta yaş ve değişken güneş ışığı ortamlarının gölge toleransını nasıl etkilediğini test etmek için, iki yaş grubu (1 ve 4 yaşındaki köklü kalemler) ve üç güneş ışığı rejimi (%10, %50 ve %100 ışık geçirgenliği). Büyüme, yaprak parametreleri, fotosentez, klorofil floresansı ve yaprak pigmentlerini aylık bazda ölçtük (2015'ten 2017'ye kadar yılda yedi büyüyen ay).

Genel olarak, tüm değişkenler için çok az etkileşim vardı ve hem kohort hem de hafif rejimin önemli etkileri oldu. Yaprak formu ve aralığı, daha yaşlı bitkilerde veya daha yüksek güneş ışığı altında alan başına daha yüksek kuru yaprak kütlesi ile daha kısa, daha yakın aralıklı ve daha baskılı ölçekli yapraklara yönelerek sürekli olarak değişti. Karotenoidlerde yaşa bağlı net bir model yoktu ancak hem kohort hem de ışığın gaz değişimi ve klorofil floresan değişkenleri üzerinde önemli etkileri vardı.

Savin ardıç, büyümeyle birlikte değişen gölgeye orta düzeyde bir tolerans gösterir, çünkü genç bitkiler tam güneşe daha yaşlı bitkilere göre daha az toleranslıdır, bu da açık alanda nihai kuruluş için hemşire bitkilere olan bağımlılığıyla tutarlıdır.

Lütfen dikkat: Yayıncı, yazarlar tarafından sağlanan herhangi bir destekleyici bilginin içeriğinden veya işlevinden sorumlu değildir. Herhangi bir sorgu (eksik içerik dışında) makale için ilgili yazara yönlendirilmelidir.

Kabul edilmiş, düzenlenmemiş, çevrimiçi yayınlanmış ve alıntı yapılabilir makaleler. Kaydın son düzenlenmiş ve dizgi versiyonu gelecekte görünecektir.


Laboratuvar 4 Bitki Pigmentleri

Tanıtım:
Bu laboratuvar deneyinin amacı, kağıt kromatografisi kullanarak bitki pigmentlerini ayırmak ve izole edilmiş kloroplastlardaki fotosentez oranını ölçmekti. Kılcal hareket nedeniyle, çözücü kağıdı yukarı doğru hareket ettirerek pigmentlerin belirli mesafelerde görünür hale gelmesine neden olur.

Kağıt üzerinde görünen maddelere pigment denir. Klorofil a, bitkilerdeki pigmentasyonun yaklaşık %75'ini oluşturan ana pigmenttir. Klorofil b, pigmentasyonun yaklaşık %25'ini oluşturur. Ve karotenler ve ksantofiller, pigmentasyonun geri kalanını oluşturan aksesuar pigmentlerdir. Karoten, pigmentler içinde en çözünür olanıdır ve sonuç olarak çözücü tarafından en uzağa taşınacaktır. Kağıt, ıspanak yapraklarında bulunan pigmentlerin bir spektrumunu gösterecektir. Rf formülünü kullanarak, çözücünün kat ettiği mesafe ile pigmentin kat ettiği mesafe arasındaki ilişki belirlenebilir.


Rf=mesafe l2igment göç etti (mm) mesafe solvent ön göç etti

Işık, radyasyon veya enerji dalgalarının sürekliliğinin bir parçasıdır. Fotosentetik süreçte görünür ışıktan gelen enerji kullanılır. Işık, yaprak pigmentlerinde emilir, her bir fotosistem içindeki elektronlar, ATP üretmek ve NADP ve NADPH'yi azaltmak için daha yüksek bir enerji düzeyine yükseltilir. ATP daha sonra karbon fiksasyonunda kullanılır. Bu, CO2'nin organik moleküllere dahil edilmesidir.
Kloroplastlardaki ışık geçirgenliğini ölçmek için bir spektrofotometre kullanılacaktır. Işık geçirgenliğini ölçmenin nedeni, kloroplastlardaki fotosentez oranını hesaplamaktır. Kloroplast çözeltilerinin renk değişimini değerlendirmek için NADP yerine DPIP adlı bir çözelti kullanılacaktır. Bu teknik boya indirgeme olarak bilinir ve ışık reaksiyonlarının gerçekleşmesi için ışık ve kloroplastların gerekli olduğu hipotezini test eder.

Hipotez:
Bu deneyde, kaynatılmış kloroplastlı küvetin ve kaynatılmamış kloroplast içeren karanlıkta tutulan küvetin ışık geçirgenliğinde çok küçük değişiklikler olacağı, buna karşın ışığa maruz bırakılmış kaynatılmamış kloroplast içeren küvetin giderek daha yüksek geçirgenliğe sahip olacağı varsayılmaktadır. zaman içinde.

Malzemeler ve yöntemler:
Laboratuvar 4A:
Laboratuvarın bu bölümünde kullanılan malzemeler: filtre kağıdı, cam şişe, az miktarda solvent, çeyreklik ve ıspanak yapraklarıydı. İlk adım, filtre kağıdının bir ucunda bir nokta kesmek ve bu noktanın ucundan 1.5 cm uzaklıkta bir kalem çizgisi çizmekti. Daha sonra, kağıt şeridin üzerine bir ıspanak yaprağı konur ve kalem çizgisinin üstünde bir çeyreği olacak şekilde yuvarlanır. Bu, yaprağın pigmentlerini içeren kağıda yeşil bir çizgi verir. Daha sonra kağıt şeridi, ucu altta olacak şekilde şişeye yerleştirildi. Pigment, şişenin tepesinden 1 cm uzağa ulaştığında, çıkarıldı. Solvent cephesi daha sonra bir kurşun kalemle hızlı bir şekilde işaretlendi ve ardından her bir pigment cephesi de işaretlendi. Pigmentin kat ettiği mesafeden ve çözücünün kat ettiği mesafeden Rf değeri hesaplandı.

Laboratuvar 4B:
Bu laboratuvarda kullanılan malzemeler: spektrofotometre, 4 küvet, fosfat tamponu, damıtılmış su, kaynatılmış kloroplastlar, kaynatılmamış kloroplastlar ve DPIP idi. Önce küvetler 1-4 olarak etiketlendi ve lens kağıdı ile temizlendi çünkü ellerinizdeki yağ bile temizlenebilir. ışığın küvetten geçirgenliğini etkiler. Küvet 2 daha sonra içeriği karanlıkta tutmak için folyo ile sarılmıştır. Daha sonra dört küvetin hepsine 1 ml fosfat tamponu, küvet 1'e 4 ml distile su, küvet 2,3 ve 4'e 3ml distile su ve küvet 2,3'e 1 ml DPIP eklendi, ve 4. Daha sonra küvet 1'e 3 damla kaynatılmamış kloroplast ilave edildi, parafilm ile kaplandı, spektrofotometreye yerleştirildi ve %100 geçirgenliğe ayarlandı. Bu küvet, okumalar arasında yeniden kalibre etmek için de kullanıldı. Küvet 2 ve 3'e üç damla kaynatılmamış kloroplast yerleştirildi ve küvet 4'e üç damla kaynatılmış kloroplast yerleştirildi. Küvetler daha sonra parafilm ile kaplandı. Her biri spektrofotometreye yerleştirildi ve her birinin 15 dakika boyunca her beş dakikada bir geçirgenlik yüzdesi kaydedildi.


Fotosenteze genel bakış

Tanıtım

Fotosentez, insanlığın tüm gıda ve oksijeninin nihai kaynağıdır, oysa fosilleşmiş fotosentetik yakıtlar dünya enerjisinin yaklaşık %87'sini sağlar. Besin zincirinin temeli olarak biyosferi ayakta tutan biyokimyasal süreçtir. Fotosentezin bir yan ürünü olarak üretilen oksijen, ozon tabakasının oluşumuna, aerobik solunumun evrimine ve dolayısıyla karmaşık çok hücreli yaşama izin verdi.

Oksijenik fotosentez, su ve CO2'nin dönüşümünü içerir2 karbonhidratlar ve oksijen gibi karmaşık organik moleküllere dönüştürülür. Fotosentez, "aydınlık" ve "karanlık" reaksiyonlara ayrılabilir. Işık reaksiyonlarında su, ışık kullanılarak oksijene, protonlara ve elektronlara bölünür ve karanlık reaksiyonlarda protonlar ve elektronlar CO2'yi azaltmak için kullanılır.2 karbonhidrata (burada genel formül CH ile verilmiştir)2Ö). İki süreç şu şekilde özetlenebilir:

olumlu işareti reaksiyonun standart serbest enerji değişimi (ΔG°) yukarıda verilen, reaksiyonun enerji gerektirdiği anlamına gelir (endergonik reaksiyon). Gereken enerji, ürünlerin kimyasal bağ enerjisine dönüştürülen absorbe edilen güneş enerjisi ile sağlanır (Kutu 1).

Fotosentez, ∼200 milyar ton CO2'yi dönüştürür2 yılda karmaşık organik bileşiklere dönüşür ve atmosfere 140 milyar ton oksijen üretir. Fotosentez, güneş enerjisinin kimyasal enerjiye dönüşmesini kolaylaştırarak, küresel besin zincirine birincil enerji girişi görevi görür. Neredeyse tüm canlı organizmalar, fotosentezden türetilen karmaşık organik bileşikleri bir enerji kaynağı olarak kullanır. Bu organik bileşiklerin parçalanması, elbette fotosentez tarafından üretilen oksijeni de gerektiren aerobik solunum süreci yoluyla gerçekleşir.

Fotosentezden farklı olarak, aerobik solunum bir ekzergonik süreç (negatif ΔG°) organizma tarafından büyüme ve yenilenmeye, mekanik çalışmaya (kas kasılması veya kamçı dönüşü gibi) ve hücre içindeki kimyasal konsantrasyonlardaki değişiklikleri kolaylaştırmaya (örn. besinlerin birikmesi ve atıkların atılması) izin veren biyosentetik süreçleri güçlendirmek için kullanılan enerji ile ). Biyolojik organizmalarda genel serbest enerji değişiminin negatif olacağı şekilde biyosentez ve temizlik ile ilişkili endergonik reaksiyonları güçlendirmek için ekzergonik reaksiyonların kullanımı 'olarak bilinir.bağlantı'.

Fotosentez ve solunum bu nedenle görünüşte birbirinin tersidir, hem fotosentez sırasında oksijen oluşumunun hem de solunum sırasında kullanımının CO2 yerine sırasıyla serbest kalmasına veya suya katılmasına neden olduğu önemli uyarı ile birlikte, görünüşte birbirinin tersidir.2. Ek olarak, glikoz, amino asitler ve lipidler de birincil fotosentetik ürünlerden hızla sentezlenen birkaç olası fotosentez ürününden biridir.

Fotosentez ve solunumun karşıt süreçler olarak ele alınması, çevremizi şekillendirmedeki rollerini takdir etmemize yardımcı olur. CO fiksasyonu2 organik madde ve fosil yakıtların solunması, çürümesi ve yanması sırasında organik moleküllerin parçalanması sırasında fotosentez ve serbest bırakılması, küresel karbon döngüsü olarak görselleştirilebilir (Şekil 1).

Küresel karbon döngüsü

Solunum, fotosentez ve küresel CO arasındaki ilişki2 ve O2 seviyeler.

Solunum, fotosentez ve küresel CO arasındaki ilişki2 ve O2 seviyeler.

Şu anda, bu döngü, CO oranını artıran fosil yakıtların yakılması (fosilleşmiş fotosentez) nedeniyle bir dengesizlik durumunda kabul edilebilir.2 Dünya atmosferine girerek, sözde 'sera etkisi' ve insan yapımı iklim değişikliğine yol açar.

Oksijenik fotosentezin, siyanobakterilerde Dünya'nın tarihi boyunca yalnızca bir kez evrimleştiği düşünülmektedir. Oksijenli fotosentez yapan bitkiler, algler ve diatomlar gibi diğer tüm organizmalar aslında bunu siyanobakteriyel endosimbiyontlar veya 'kloroplastlar' aracılığıyla yaparlar. Atalardan kalma bir ökaryotik hücre ile bitkilere yol açan bir siyanobakteri arasındaki endosimbiyotoik olayın yaklaşık 1,5 milyar yıl önce meydana geldiği tahmin edilmektedir. Serbest yaşayan siyanobakteriler bugün hala mevcuttur ve dünyadaki fotosentezin yaklaşık %50'sinden sorumludur. Siyanobakterilerin kendilerinin, elektron kaynağı olarak su yerine hidrojen sülfür gibi organik veya inorganik bileşikleri kullanan ve dolayısıyla oksijen üretmeyen daha basit fotosentetik bakterilerden evrimleştiği düşünülmektedir.

Bitkilerde fotosentez yeri

Kara bitkilerinde fotosentezin ana organları yapraklardır (Şekil 2A). Yapraklar, mümkün olan en geniş yeşil doku alanını ışığa ve CO2 girişine maruz bırakacak şekilde evrimleşmiştir.2 yaprağa geçiş, stoma adı verilen alt epidermisteki küçük delikler tarafından kontrol edilir (Şekil 2B). Stoma açıklıklarının boyutu değişkendir ve yaprağın turgor basıncına (su içeriği) yanıt veren bir çift koruyucu hücre tarafından düzenlenir, böylece yaprak hidratlandığında stomalar CO2'ye izin vermek için açılabilir.2 Buna karşılık, su kıt olduğunda, koruma hücreleri turgor basıncını kaybeder ve kapanır, suyun yapraktan terleme yoluyla kaçmasını önler.

Fotosentetik makinelerin yeri

(A) Model bitki Arabidopsis thaliana. (B) Kesitte gösterilen bir yaprağın temel yapısı. Kloroplastlar, hücrelerin içinde yeşil noktalar olarak gösterilir. (C) Bir elektron mikrografı Arabidopsis yaprak içinde kloroplast. (NS) Tilakoid zarın yığılmış yapısını gösteren kloroplastın yakın çekim bölgesi.

(A) Model bitki Arabidopsis thaliana. (B) Kesitte gösterilen bir yaprağın temel yapısı. Kloroplastlar, hücrelerin içinde yeşil noktalar olarak gösterilir. (C) Bir elektron mikrografı Arabidopsis yaprak içinde kloroplast. (NS) Tilakoid zarın yığılmış yapısını gösteren kloroplastın yakın çekim bölgesi.

Yaprağın yeşil dokusunda (esas olarak mezofil), her hücre (∼100 μm uzunluğunda) ∼100 kloroplast (2-3 μm uzunluğunda), fotosentezin gerçekleştiği minik organeller içerir. Kloroplast, renksiz olan ve fotosenteze katılmayan iki dış zar (zarf) ile karmaşık bir yapıya sahiptir (Şekil 2C, D), içinde thylakoid olarak bilinen üçüncü bir zarın bulunduğu sulu bir alanı (stroma) çevreleyen, sırayla lümen adı verilen tek bir sürekli sulu alanı çevreler.

Fotosentezin ışık reaksiyonları, tilakoid membranda meydana gelen ışıkla çalışan elektron ve proton transferlerini içerirken, karanlık reaksiyonlar CO2'nin sabitlenmesini içerir.2 stromada meydana gelen Calvin-Benson döngüsü yoluyla karbonhidrata dönüşür (Şekil 3). Işık reaksiyonları, NADPH oluşturmak için sudan NADP +'ya elektron transferini içerir ve bu reaksiyonlar, adenosin difosfatın (ADP) ATP'ye fosforilasyonuna yol açan proton transferlerine bağlanır. Calvin-Benson döngüsü, CO2'yi dönüştürmek için ATP ve NADPH kullanır2 ADP ve NADP+ yenilenerek karbonhidratlara dönüştürülür (Şekil 3). Aydınlık ve karanlık reaksiyonları bu nedenle karşılıklı olarak birbirine bağlıdır.

Kloroplast içinde iş bölümü

Fotosentezin ışık tepkimeleri tilakoid zarda gerçekleşirken, karanlık tepkimeler kloroplast stromasında yer alır.

Fotosentezin ışık tepkimeleri tilakoid zarda gerçekleşirken, karanlık tepkimeler kloroplast stromasında yer alır.

Fotosentetik elektron ve proton transfer zinciri

Fotosentezin ışıkla yönlendirilen elektron transfer reaksiyonları, suyun Fotosistem II (PSII) tarafından ayrılmasıyla başlar. PSII, suyu oksijene oksitlemek ve elektron alıcısı plastokinonu plastokinole indirgemek için ışık kullanan thylakoid membrana gömülü bir klorofil-protein kompleksidir. Plastokinol, sudan türetilen elektronları sitokrom adı verilen başka bir thylakoid gömülü protein kompleksine taşır. B6F (sitB6F). cytB6F plastokinol'ü plastokinona oksitler ve lümende bulunan suda çözünür küçük bir elektron taşıyıcı protein olan plastosiyanin'i azaltır. İkinci bir ışıkla çalışan reaksiyon daha sonra Fotosistem I (PSI) adı verilen başka bir klorofil protein kompleksi tarafından gerçekleştirilir. PSI, plastosiyanin'i oksitler ve stromada bulunan başka bir çözünür elektron taşıyıcı protein ferredoksini azaltır. Ferredoksin daha sonra NADP +'yı NADPH'ye indirgemek için ferredoksin-NADP + redüktaz (FNR) enzimi tarafından kullanılabilir. Bu şema, lineer elektron transfer yolu veya Z-şeması olarak bilinir (Şekil 4).

Fotosentetik elektron ve proton transfer zinciri

NADPH oluşturmak için sudan NADP +'ya lineer elektron transfer yolu, ATP sentaz enzimi tarafından ATP yapmak için kullanılan tilakoid membran boyunca bir proton gradyanı oluşumu ile sonuçlanır.

NADPH oluşturmak için sudan NADP +'ya lineer elektron transfer yolu, ATP sentaz enzimi tarafından ATP yapmak için kullanılan tilakoid membran boyunca bir proton gradyanı oluşumu ile sonuçlanır.

Yan çevrildiğinde 'Z' harfine benzediğinden (Şekil 5) Z-şeması olarak adlandırılan Z-şeması, elektronların su-oksijen çiftinden (+820 mV) bir redoks taşıyıcı zinciri aracılığıyla nasıl hareket ettiğini gösterir. Fotosentetik elektron transferi sırasında NADP + /NADPH (−320 mV). Genel olarak, elektronlar düşük potansiyelli redoks çiftlerinden (iyi indirgeyiciler) daha yüksek potansiyelli olanlara (iyi oksidanlar) (örneğin mitokondride solunum elektron transferi sırasında) aktarılır, çünkü bu süreç ekzergoniktir (bkz. Kutu 2). Bununla birlikte, fotosentetik elektron transferi, PSII ve PSI'da meydana gelen ve ışık şeklinde bir enerji girişi gerektiren iki endergonik adımı da içerir. Işık enerjisi, PSII veya PSI'da bulunan bir klorofil molekülü içindeki bir elektronu daha yüksek bir enerji seviyesine uyarmak için kullanılır, bu uyarılmış klorofil daha sonra zincirdeki müteakip alıcıları indirebilir. Oksitlenmiş klorofil daha sonra PSII durumunda su ve PSI durumunda plastosiyanin ile indirgenir.

Fotosentetik elektron transferinin Z şeması

The main components of the linear electron transfer pathway are shown on a scale of redox potential to illustrate how two separate inputs of light energy at PSI and PSII result in the endergonic transfer of electrons from water to NADP + .

The main components of the linear electron transfer pathway are shown on a scale of redox potential to illustrate how two separate inputs of light energy at PSI and PSII result in the endergonic transfer of electrons from water to NADP + .

The water-splitting reaction at PSII and plastoquinol oxidation at cytB6F result in the release of protons into the lumen, resulting in a build-up of protons in this compartment relative to the stroma. The difference in the proton concentration between the two sides of the membrane is called a proton gradient. The proton gradient is a store of free energy (similar to a gradient of ions in a battery) that is utilized by a molecular mechanical motor ATP synthase, which resides in the thylakoid membrane (Figure 4). The ATP synthase allows the protons to move down their concentration gradient from the lumen (high H + concentration) to the stroma (low H + concentration). This exergonic reaction is used to power the endergonic synthesis of ATP from ADP and inorganic phosphate (Pben). This process of photophosphorylation is thus essentially similar to oxidative phosphorylation, which occurs in the inner mitochondrial membrane during respiration.

An alternative electron transfer pathway exists in plants and algae, known as cyclic electron flow. Cyclic electron flow involves the recycling of electrons from ferredoxin to plastoquinone, with the result that there is no net production of NADPH however, since protons are still transferred into the lumen by oxidation of plastoquinol by cytB6F, ATP can still be formed. Thus photosynthetic organisms can control the ratio of NADPH/ATP to meet metabolic need by controlling the relative amounts of cyclic and linear electron transfer.


Fotosentez

Photosynthesis, Volume 1: Energy Conversion by Plants and Bacteria tackles the conversion of light energy into the production of ATP and NADPH in both plants and bacteria. The various aspects of the energy conversion process in plants and bacteria are thoroughly discussed in this volume. The concepts and terms employed in the book are used integrally, except when a process is unique to one system. This book, which comprises of six parts, emphasizes both the biochemical and biophysical aspects of photosynthesis. It includes a review of the historical development of major concepts, an analysis of experimental data, and an exposition of subsequent findings. The first part of this book serves as the foundation of basic terms and concepts that will be used all throughout in this book. Part II deals with the structure and function, whereas Part III with the primary photochemistry. Part IV is about electron transport, while Part V focuses on photophosphorylation. The last part deals with the biosynthesis of pigments. This book will be a great reference for researchers. It will also be an introductory work for students in cell biology, physiology, biochemistry, and biophysics.

Photosynthesis, Volume 1: Energy Conversion by Plants and Bacteria tackles the conversion of light energy into the production of ATP and NADPH in both plants and bacteria. The various aspects of the energy conversion process in plants and bacteria are thoroughly discussed in this volume. The concepts and terms employed in the book are used integrally, except when a process is unique to one system. This book, which comprises of six parts, emphasizes both the biochemical and biophysical aspects of photosynthesis. It includes a review of the historical development of major concepts, an analysis of experimental data, and an exposition of subsequent findings. The first part of this book serves as the foundation of basic terms and concepts that will be used all throughout in this book. Part II deals with the structure and function, whereas Part III with the primary photochemistry. Part IV is about electron transport, while Part V focuses on photophosphorylation. The last part deals with the biosynthesis of pigments. This book will be a great reference for researchers. It will also be an introductory work for students in cell biology, physiology, biochemistry, and biophysics.


Accessory Pigments

Accessory pigments play an important role in the process of photosynthesis. This article gives you more information about them.

Accessory pigments play an important role in the process of photosynthesis. This article gives you more information about them.

The compounds present in plants that, in a way, assist in the absorption of light during the process of photosynthesis, are accessory pigments. As their name suggests, they act as helpers or assist chlorophyll in absorption of light. These may be chlorophyll variants or other classes. There are different kinds present in plants that have been discovered recently.

What are Accessory Pigments?

Bizim için yazmak ister misiniz? Eh, kelimeyi yaymak isteyen iyi yazarlar arıyoruz. Bizimle iletişime geçin, konuşalım.

Photosynthetic pigments are broadly categorized into three classes. Onlar

These classes are further divided into various sub-classes. Amongst these, chlorophyll has various types such as chlorophyll a, chlorophyll b (found in green algae), and chlorophyll c (found in members of Chromista and dinoflagellates). Chlorophyll a is the most important one, and the rest are therefore termed as accessory pigments. Chlorophyll ones have a porphyrin ring, within which electrons can move freely. Due to this property of these rings, they can lose or gain electrons, and therefore are capable of capturing light.

Carotenoids are also accessory pigments, which are red, orange, and yellow in color. They are abundantly found in plants and are present in chloroplasts. There are around 600 types of carotenoids. These are made up of two, six carbon rings, that are connected by carbon atoms. Carotenoids are incapable of transferring the absorbed light to the photosynthetic pathway. Thus, the energy that is absorbed by them is transferred to chlorophyll a, through various reactions, which then transfers energy into the photosynthetic pathway. They are present in the chloroplasts and chromoplasts of plants. They are further classified as xanthophylls, which contain oxygen and carotenes, which are basically just hydrocarbons with no oxygen. They are found in various plants and also types of algae, fungi, and bacteria.

Phycobilins are water soluble and they are present in the cytoplasm or the stroma of the chloroplasts. They are only found in cyanobacteria and rhodophyta. The four types of phycobilins are phycoerythrobilin, phycourobilin, phycoviolobilin, and phycocyanobilin.

What is the Function of Accessory Pigments?

To understand their function, it is necessary to know the chloroplast structure and function, that plays an important role in the process of photosynthesis. Chlorophyll is the primary pigment that intercepts sunlight to utilize it for the process of photosynthesis. All of them have different absorption spectra, that is, they absorb light at different wavelengths. The porphyrin ring of chlorophyll absorbs yellow as well as blue wavelengths, and reflects green wavelengths. They absorb light from different wavelengths (carotenoids absorb the green wavelength along with chlorophyll b), which are not readily absorbed by chlorophyll.

Hence, their basic function is transferring energy to chlorophyll a. Chlorophyll a then triggers chemical reactions in the chloroplasts, known as the light dependent process of photosynthesis or just Light Reactions. Products of these reactions are then utilized in the Dark Reactions fotosentez. Carotenoids are the most important ones in the process of photosynthesis. The carbon bonds in the two rings of carotenoids interact with each other, this is the conjugated system. This system makes the movement of electrons relatively free, and it therefore becomes energy conserving. As a result, the range of energies of light that is absorbed, decrease. More light is absorbed from the short end of the spectrum, hence giving the pigment a red appearance.

In aquatic ecosystem, the absorption spectrum of pigments differs due to the presence of water and other organic and dissolved matter. It is the phycocyanin that absorbs wavelengths of red, and therefore cyanobacteria can survive in dark inland water.

Thus, it is the presence of these accessory pigments in plants that makes it possible for the plants to absorb a wide range of wavelengths from the visible spectrum. Thus, they play a vital role in the survival of photosynthetic plants and contribute a lot more to the ecosystem as well.

İlgili Mesajlar

The following article provides information about the various floral types, which are found in the freshwater habitat.

I often wonder what triggers the growth of plants, what they eat, and what they do when they get thirsty. Well let's put an end to all these doubts.

Asexual reproduction is a process in which gametes do not fuse together. This BiologyWise article is an attempt to understand asexual reproduction in plants, and how it differentiates from sexual&hellip


İçindekiler

See conjugated systems for electron bond chemistry that causes these molecules to have pigment.

    /porphyrin-based: chlorophyll, bilirubin, hemocyanin, hemoglobin, myoglobin Light-emitting: luciferin :
      (algal pigments, mixes of carotenoids and their derivates) : alpha and beta carotene, lycopene, rhodopsin : canthaxanthin, zeaxanthin, lutein

    The primary function of pigments in plants is photosynthesis, which uses the green pigment chlorophyll and several colorful pigments that absorb as much light energy as possible. [4] [5] Pigments are also known to play a role in pollination where pigment accumulation or loss can lead to floral color change, signaling to pollinators which flowers are rewarding and contain more pollen and nectar. [6]

    Plant pigments include many molecules, such as porphyrins, carotenoids, anthocyanins and betalains. Tüm biyolojik pigmentler, ışığın belirli dalga boylarını seçici olarak emerken diğerlerini yansıtır. [4] [5]

    The principal pigments responsible are:

    • Klorofil is the primary pigment in plants it is a chlorin that absorbs blue and red wavelengths of light while reflecting a majority of green. It is the presence and relative abundance of chlorophyll that gives plants their green color. All land plants and green algae possess two forms of this pigment: chlorophyll a and chlorophyll B. Kelps, diatoms, and other photosynthetic heterokonts contain chlorophyll C onun yerine B, while red algae possess only chlorophyll a. All chlorophylls serve as the primary means plants use to intercept light in order to fuel photosynthesis.
    • karotenoidler are red, orange, or yellow tetraterpenoids. During the process of photosynthesis, they have functions in light-harvesting (as accessory pigments), in photoprotection (energy dissipation via non-photochemical quenching as well as singlet oxygen scavenging for prevention of photooxidative damage), and also serve as protein structural elements. In higher plants, they also serve as precursors to the plant hormone abscisic acid.
    • Betalains are red or yellow pigments. Like anthocyanins they are water-soluble, but unlike anthocyanins they are synthesized from tyrosine. This class of pigments is found only in the Caryophyllales (including cactus and amaranth), and never co-occur in plants with anthocyanins. [5] Betalains are responsible for the deep red color of beets.
    • Anthocyanins (literally "flower blue") are water-solubleflavonoidpigments that appear red to blue, according to pH. They occur in all tissues of higher plants, providing color in leaves, plant stem, roots, flowers, and fruits, though not always in sufficient quantities to be noticeable. Anthocyanins are most visible in the petals of flowers of many species. [5]

    Plants, in general, contain six ubiquitous carotenoids: neoxanthin, violaxanthin, antheraxanthin, zeaxanthin, lutein and β-carotene. [7] Lutein is a yellow pigment found in fruits and vegetables and is the most abundant carotenoid in plants. Lycopene is the red pigment responsible for the color of tomatoes. Other less common carotenoids in plants include lutein epoxide (in many woody species), lactucaxanthin (found in lettuce), and alpha carotene (found in carrots). [8]

    A particularly noticeable manifestation of pigmentation in plants is seen with autumn leaf color, a phenomenon that affects the normally green leaves of many deciduous trees and shrubs whereby they take on, during a few weeks in the autumn season, various shades of red, yellow, purple, and brown. [9]

    Chlorophylls degrade into colorless tetrapyrroles known as nonfluorescent chlorophyll catabolites (NCCs). [10] As the predominant chlorophylls degrade, the hidden pigments of yellow xanthophylls and orange beta-carotene are revealed. These pigments are present throughout the year, but the red pigments, the anthocyanins, are synthesized yeni once roughly half of chlorophyll has been degraded. The amino acids released from degradation of light harvesting complexes are stored all winter in the tree's roots, branches, stems, and trunk until next spring when they are recycled to re‑leaf the tree.

    Algae are very diverse photosynthetic organisms, which differ from plants in that they are aquatic organisms, they do not present vascular tissue and do not generate an embryo. However, both types of organisms share the possession of photosynthetic pigments, which absorb and release energy that is later used by the cell. These pigments in addition to chlorophylls, are phycobiliproteins, fucoxanthins, xanthophylls and carotenes, which serve to trap the energy of light and lead it to the primary pigment, which is responsible for initiating oxygenic photosynthesis reactions.

    Algal phototrophs such as dinoflagellates use peridinin as a light harvesting pigment. While carotenoids can be found complexed within chlorophyll-binding proteins such as the photosynthetic reaction centers and light-harvesting complexes, they also are found within dedicated carotenoid proteins such as the orange carotenoid protein of cyanobacteria.

    -Phycoerythrin red-purple pigment, it is the dominant one in the species that have a red-purple color.

    Bacteria produce pigments such as carotenoids, melanin, violacein, prodigiosin, pyocyanin, actinorhodin, and zeaxanthin. Cyanobacteria produce phycocyanin, phycoerythrin, scytonemine, chlorophyll a, chlorophyll d, and chlorophyll f. Purple sulfur bacteria produce bacteriochlorophyll a and bacteriochlorophyll b. [11] In cyanobacteria, many other carotenoids exist such as canthaxanthin, myxoxanthophyll, synechoxanthin, and echinenone.

    -Phycocyanin blue-green pigment, is the dominant pigment in cyanobacteria

    Most of the hemoglobin is removed when animals are slaughtered and bled. Thus, in properly bled muscle tissue myoglobin is responsible for 90% or more of the pigmentation. The myoglobin quantity varies considerably among muscle tissues and is influenced by species, age, sex, and physical activity.

    Pigmentation is used by many animals for protection, by means of camouflage, mimicry, or warning coloration. Some animals including fish, amphibians and cephalopods use pigmented chromatophores to provide camouflage that varies to match the background.

    Pigmentation is used in signalling between animals, such as in courtship and reproductive behavior. For example, some cephalopods use their chromatophores to communicate.

    The photopigment rhodopsin intercepts light as the first step in the perception of light.

    Skin pigments such as melanin may protect tissues from sunburn by ultraviolet radiation.

    However, some biological pigments in animals, such as heme groups that help to carry oxygen in the blood, are colored as a result of happenstance. Their color does not have a protective or signalling function.

    Diseases and conditions Edit

    A variety of diseases and abnormal conditions that involve pigmentation are in humans and animals, either from absence of or loss of pigmentation or pigment cells, or from the excess production of pigment.

      is an inherited disorder characterized by total or partial loss of melanin. Humans and animals that suffer from albinism are called "albinistic" (the term "albino" is also sometimes used, but may be considered offensive when applied to people). , also called "fish scale disease", is an inherited condition in which one symptom is excess production of melanin. The skin is darker than normal, and is characterized by darkened, scaly, dry patches. is a condition in which dark brown patches of pigment appear on the face, influenced by hormonal changes. When it occurs during a pregnancy, this condition is called the mask of pregnancy.
    • ocular pigmentation is an accumulation of pigment in the eye, and may be caused by latanoprost medication. [12] is a condition in which there is a loss of pigment-producing cells called melanocytes in patches of skin.

    Pigments in marine animals Edit

    Carotenoids and carotenoproteins Edit

    Carotenoids are the most common group of pigments found in nature. [13] Over 600 different kinds of carotenoids are found in animals, plants, and microorganisms.

    Animals are incapable of making their own carotenoids and thus rely on plants for these pigments. Carotenoproteins are especially common among marine animals. These complexes are responsible for the various colors (red, purple, blue, green, etc.) to these marine invertebrates for mating rituals and camouflage. There are two main types of carotenoproteins: Type A and Type B. Type A has carotenoids (chromogen) which are stoichiometrically associated with a simple protein (glycoprotein). The second type, Type B, has carotenoids which are associated with a lipo protein and is usually less stable. While Type A is commonly found in the surface (shells and skins) of marine invertebrates, Type B is usually in eggs, ovaries, and blood. The colors and characteristic absorption of these carotenoprotein complexes are based upon the chemical binding of the chromogen and the protein subunits.

    For example, the blue carotenoprotein, linckiacyanin has about 100-200 carotenoid molecules per every complex. [14] In addition, the functions of these pigment-protein complexes also change their chemical structure as well. Carotenoproteins that are within the photosynthetic structure are more common, but complicated. Pigment-protein complexes that are outside of the photosynthetic system are less common, but have a simpler structure. For example, there are only two of these blue astaxanthin-proteins in the jellyfish, Velella velella, contains only about 100 carotenoids per complex. [ kaynak belirtilmeli ]

    A common carotenoid in animals is astaxanthin, which gives off a purple-blue and green pigment. Astaxanthin's color is formed by creating complexes with proteins in a certain order. For example, the crustochrin has approximately 20 astaxanthin molecules bonded with protein. When the complexes interact by exciton-exciton interaction, it lowers the absorbance maximum, changing the different color pigments.

    In lobsters, there are various types of astaxanthin-protein complexes present. The first one is crustacyanin (max 632 nm), a slate-blue pigment found in the lobster's carapace. The second one is crustochrin (max 409), a yellow pigment which is found on the outer layer of the carapace. Lastly, the lipoglycoprotein and ovoverdin forms a bright green pigment that is usually present in the outer layers of the carapace and the lobster eggs [15] [16]

    Tetrapyrroles Edit

    Tetrapyrroles are the next most common group of pigments. [ kaynak belirtilmeli ] They have four pyrrole rings, each ring consisting of C4H4NH. The main role of the tetrapyrroles is their connection in the biological oxidation process. Tetrapyrroles have a major role in electron transport and act as a replacement for many enzymes. They also have a role in the pigmentation of the marine organism's tissues.

    Melanin Edit

    Melanin [17] is a class of compounds that serves as a pigment with different structures responsible for dark, tan, yellowish / reddish pigments in marine animals. It is produced as the amino acid tyrosine is converted into melanin, which is found in the skin, hair, and eyes. Derived from aerobic oxidation of phenols, they are polymers.

    There are several different types of melanins considering that they are an aggregate of smaller component molecules, such as nitrogen containing melanins. There are two classes of pigments: black and brown insoluble eumelanins, which are derived from aerobic oxidation of tyrosine in the presence of tyrosinase, and the alkali-soluble phaeomelanins which range from a yellow to red brown color, arising from the deviation of the eumelanin pathway through the intervention of cysteine and/or glutathione. Eumelanins are usually found in the skin and eyes. Several different melanins include melanoprotein (dark brown melanin that is stored in high concentrations in the ink sac of the cuttlefish Sepia Officianalis), echinoidea (found in sand dollars, and the hearts of sea urchins), holothuroidea (found in sea cucumbers), and ophiuroidea (found in brittle and snake stars). These melanins are possibly polymers which arise from the repeated coupling of simple bi-polyfunctional monomeric intermediates, or of high molecular weights. The compounds benzothiazole and tetrahydroisoquinoline ring systems act as UV-absorbing compounds.

    Biyolüminesans Düzenle

    The only light source in the deep sea, marine animals give off visible light energy called bioluminescence, [18] a subset of chemiluminescence. This is the chemical reaction in which chemical energy is converted to light energy. It is estimated that 90% of deep-sea animals produce some sort of bioluminescence. Considering that a large proportion of the visible light spectrum is absorbed before reaching the deep sea, most of the emitted light from the sea-animals is blue and green. However, some species may emit a red and infrared light, and there has even been a genus that is found to emit yellow bioluminescence. The organ that is responsible for the emission of bioluminescence is known as photophores. This type is only present in squid and fish, and is used to illuminate their ventral surfaces, which disguise their silhouettes from predators. The uses of the photophores in the sea-animals differ, such as lenses for controlling intensity of color, and the intensity of the light produced. Squids have both photophores and chromatophores which controls both of these intensities. Another thing that is responsible for the emission of bioluminescence, which is evident in the bursts of light that jellyfish emit, start with a luciferin (a photogen) and ends with the light emitter (a photagogikon.) Luciferin, luciferase, salt, and oxygen react and combine to create a single unit called photo-proteins, which can produce light when reacted with another molecule such as Ca+. Jellyfish use this as a defense mechanism when a smaller predator is attempting to devour a jellyfish, it will flash its lights, which would therefore lure a larger predator and chase the smaller predator away. It is also used as mating behavior.

    In reef-building coral and sea anemones, they fluoresce light is absorbed at one wavelength, and re-emitted at another. These pigments may act as natural sunscreens, aid in photosynthesis, serve as warning coloration, attract mates, warn rivals, or confuse predators.

    Chromatophores Edit

    Chromatophores are color pigment changing cells that are directly stimulated by central motor neurons. They are primarily used for quick environmental adaptation for camouflaging. The process of changing the color pigment of their skin relies on a single highly developed chromatophore cell and many muscles, nerves, glial and sheath cells. Chromatophores contract and contain vesicles that stores three different liquid pigments. Each color is indicated by the three types of chromatophore cells: erythrophores, melanophores, and xanthophores. The first type is the erythrophores, which contains reddish pigments such as carotenoids and pteridines. The second type is the melanophores, which contains black and brown pigments such as the melanins. The third type is the xanthophores which contains yellow pigments in the forms of carotenoids. The various colors are made by the combination of the different layers of the chromatophores. These cells are usually located beneath the skin or scale the animals. There are two categories of colors generated by the cell – biochromes and schematochromes. Biochromes are colors chemically formed microscopic, natural pigments. Their chemical composition is created to take in some color of light and reflect the rest. In contrast, schematochromes (structural colors) are colors created by light reflections from a colorless surface and refractions by tissues. Schematochromes act like prisms, refracting and dispersing visible light to the surroundings, which will eventually reflect a specific combination of colors. These categories are determined by the movement of pigments within the chromatophores. The physiological color changes are short-term and fast, found in fishes, and are a result from an animal's response to a change in the environment. In contrast, the morphological color changes are long-term changes, occurs in different stages of the animal, and are due to the change of numbers of chromatophores. To change the color pigments, transparency, or opacity, the cells alter in form and size, and stretch or contract their outer covering.

    Photo-protective pigments Edit

    Due to damage from UV-A and UV-B, marine animals have evolved to have compounds that absorb UV light and act as sunscreen. Mycosporine-like amino acids (MAAs) can absorb UV rays at 310-360 nm. Melanin is another well-known UV-protector. Carotenoids and photopigments both indirectly act as photo-protective pigments, as they quench oxygen free-radicals. They also supplement photosynthetic pigments that absorb light energy in the blue region.

    Defensive role of pigments Edit

    It's known that animals use their color patterns to warn off predators, however it has been observed that a sponge pigment mimicked a chemical which involved the regulation of moulting of an amphipod that was known to prey on sponges. So whenever that amphipod eats the sponge, the chemical pigments prevents the moulting, and the amphipod eventually dies.

    Environmental influence on color Edit

    Coloration in invertebrates varies based on the depth, water temperature, food source, currents, geographic location, light exposure, and sedimentation. For example, the amount of carotenoid a certain sea anemone decreases as we go deeper into the ocean. Thus, the marine life that resides on deeper waters is less brilliant than the organisms that live in well-lit areas due to the reduction of pigments. In the colonies of the colonial ascidian-cyanophyte symbiosis Trididemnum solidum, their colors are different depending on the light regime in which they live. The colonies that are exposed to full sunlight are heavily calcified, thicker, and are white. In contrast the colonies that live in shaded areas have more phycoerythrin (pigment that absorbs green) in comparison to phycocyanin (pigment that absorbs red), thinner, and are purple. The purple color in the shaded colonies are mainly due to the phycobilin pigment of the algae, meaning the variation of exposure in light changes the colors of these colonies.

    Adaptive coloration Edit

    Aposematism is the warning coloration to signal potential predators to stay away. In many chromodrorid nudibranchs, they take in distasteful and toxic chemicals emitted from sponges and store them in their repugnatorial glands (located around the mantle edge). Predators of nudibranchs have learned to avoid these certain nudibranchs based on their bright color patterns. Preys also protect themselves by their toxic compounds ranging from a variety of organic and inorganic compounds.

    Physiological activities Edit

    Pigments of marine animals serve several different purposes, other than defensive roles. Some pigments are known to protect against UV (see photo-protective pigments.) In the nudibranch Nembrotha Kubaryana, tetrapyrrole pigment 13 has been found to be a potent antimicrobial agent. Also in this creature, tamjamines A, B, C, E, and F has shown antimicrobial, antitumor, and immunosuppressive activities.

    Sesquiterpenoids are recognized for their blue and purple colors, but it has also been reported to exhibit various bioactivities such as antibacterial, immunoregulating, antimicrobial, and cytotoxic, as well as the inhibitory activity against cell division in the fertilized sea urchin and ascidian eggs. Several other pigments have been shown to be cytotoxic. In fact, two new carotenoids that were isolated from a sponge called Phakellia stelliderma showed mild cytotoxicity against mouse leukemia cells. Other pigments with medical involvements include scytonemin, topsentins, and debromohymenialdisine have several lead compounds in the field of inflammation, rheumatoid arthritis and osteoarthritis respectively. There's evidence that topsentins are potent mediators of immunogenic inflation, and topsentin and scytonemin are potent inhibitors of neurogenic inflammation.

    Pigments may be extracted and used as dyes.

    Pigments (such as astaxanthin and lycopene) are used as dietary supplements.


    Videoyu izle: Fotosentez. AYT Biyoloji 2020 (Haziran 2022).


Yorumlar:

  1. Aralkree

    Yetkili Cevap, Meraklı ...

  2. Mochni

    Bence haklı değilsin. Giriş tartışacağız. Bana PM'de yaz, konuşacağız.

  3. Goveniayle

    Üzgünüm ama bence yanılıyorsun. Eminim. Konumumu savunabilirim. Bana PM'de e -posta gönderin, konuşacağız.

  4. Ehud

    Katılıyorum, çok iyi bilgi

  5. Akirn

    münhasır müzakere

  6. Tuvya

    İyi makale. Teşekkürler!

  7. Machau

    Bence haklı değilsin. Kanıtlayabilirim. Bana PM'de yazın, tartışacağız.



Bir mesaj yaz