Caractéristiques des pigments photosynthétiques et principaux types

Le pigments photosynthétiques Ce sont des composés chimiques qui absorbent et réfléchissent certaines longueurs d'onde de la lumière visible, ce qui les rend "colorés". Différents types de plantes, les algues et les cyanobactéries ont des pigments photosynthétiques, qui absorbent à différentes longueurs d'onde et génèrent des couleurs différentes, principalement vertes, jaunes et rouges.

Ces pigments sont nécessaires pour certains organismes autotrophes, comme les plantes, car aider à faire une large gamme de longueurs d'onde pour produire de la nourriture dans la photosynthèse. Comme chaque pigment ne réagit qu'avec certaines longueurs d'onde, il existe différents pigments qui permettent de capturer une plus grande quantité de lumière (photons).

Index

• 1 caractéristiques
• 2 types de pigments photosynthétiques
  • 2.1 Chlorophylles
  • 2.2 Caroténoïdes
  • 2.3 Phycobilines
• 3 références

Caractéristiques

Comme indiqué ci-dessus, les pigments photosynthétiques sont des éléments chimiques responsables de l'absorption de la lumière nécessaire au processus de photosynthèse. Grâce à la photosynthèse, l'énergie du soleil est convertie en énergie chimique et en sucres.

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

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

Un pigment absorbe certaines longueurs d'onde et ceux qui ne l'absorbent pas les reflètent; la couleur est simplement la lumière réfléchie par les pigments. Par exemple, les plantes sont vertes car elles contiennent de nombreuses molécules de chlorophylle a et b, qui reflètent la lumière verte.

Types de pigments photosynthétiques

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

Chlorophylles

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

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

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: la chlorophylle a et la chlorophylle b. Le plus important est la chlorophylle "a", car elle est présente dans les plantes, les algues et les cyanobactéries photosynthétiques.

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

Un deuxième type de chlorophylle est la chlorophylle "b", que l'on ne trouve que dans les algues et les plantes dites vertes. Pour sa part, la chlorophylle « c » ne se trouve que dans les membres photosynthétiques Chromista du groupe, et dinoflagellés.

Les différences entre les chlorophylles de ces grands groupes ont été l’un des premiers signes qu’elles n’étaient pas aussi étroitement liées qu’on le pensait.

La quantité de chlorophylle "b" représente environ un quart de la teneur totale en chlorophylle. Pour sa part, la chlorophylle "a" se trouve dans toutes les plantes photosynthétiques, raison pour laquelle elle est appelée pigment photosynthétique universel. Ils l'appellent également pigment photosynthétique primaire car il effectue la réaction primaire de la photosynthèse.

De tous les pigments qui participent à la photosynthèse, la chlorophylle joue un rôle fondamental. Pour cette raison, les autres pigments photosynthétiques sont appelés pigments accessoires.

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

Caroténoïdes

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

Les caroténoïdes fournissent les couleurs vives que présentent les fruits; par exemple, la tomate rouge est due à la présence de lycopène, des semences de maïs jaune est causée par la zéaxanthine, et des écorces d'orange des oranges est dû au ß-carotène.

Tous ces caroténoïdes sont importants pour attirer les animaux et favoriser la dispersion des graines de la plante.

Comme tous les pigments photosynthétiques, les caroténoïdes aident à capturer la lumière mais jouent également un autre rôle important: éliminer l'énergie excédentaire du soleil.

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 la dissiper sous forme de chaleur.

Les caroténoïdes sont généralement des pigments rouges, oranges ou jaunes et incluent le composé de carotène bien connu, qui donne de la couleur aux carottes.Ces composés sont formés par deux petits cycles de six atomes de carbone reliés par une "chaîne" d'atomes de carbone.

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

Les caroténoïdes ne peuvent pas utiliser directement l'énergie de la lumière pour la photosynthèse, mais doivent transférer l'énergie absorbée à la chlorophylle. Pour cette raison, ils sont considérés comme des pigments accessoires. Un autre exemple de pigment accessoire hautement visible est la fucoxanthine, qui donne une couleur brune aux algues et aux diatomées.

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

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 beaucoup de doubles liaisons et appartiennent à la série des isoprénoïdes.

Chez les plantes, couleurs jaune donnent caroténoïdes, orange ou rouge à fleurs (Calendula), fruits (courge) et les racines (carotte). Chez les animaux, ils sont visibles dans les graisses (beurre), les jaunes d'œufs, les plumes (canari) et les coquilles (homard).

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

Xanthophylles

Les xanthophylles sont des pigments jaunes dont la structure moléculaire est similaire à celle des caroténoïdes, mais à la différence qu'ils contiennent des atomes d'oxygène. Des exemples comprennent: C40H56O (cryptoxanthine) C40H56O2 (lutéine, zéaxanthine) et C40H56O6, qui est le fucoxanthin d'algue brune caractéristique ci-dessus.

En général, les caroténoïdes ont une couleur plus orange que les xanthophylles. Les caroténoïdes et les xanthophylles sont solubles dans les solvants organiques tels que le chloroforme, l'éther éthylique, entre autres. Les carotènes sont plus solubles dans le disulfure de carbone que les xanthophylles.

Fonctions des caroténoïdes

- Les caroténoïdes agissent comme pigments accessoires. Ils absorbent l'énergie radiante dans la région médiane du spectre visible et la transfèrent à la chlorophylle.

- Ils protègent les composants chloroplastiques de l'oxygène généré et libéré lors de la photolyse de l'eau. Les caroténoïdes collectent cet oxygène à travers leurs doubles liaisons et modifient leur structure moléculaire en un état de moindre énergie (inoffensif).

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

- Trois xanthophylles (violoxantina, antheroxantina et zéaxanthine) participent à la dissipation de l'énergie excédentaire en le convertissant en chaleur.

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

Phycobilines

pigments phycobilines sont solubles dans l'eau et, par conséquent, sont dans le cytoplasme ou le stroma des chloroplastes. Ils se produisent uniquement chez les cyanobactéries et les algues rouges (Rhodophyta).

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

Exposer à de fortes composés légers tels que phycoérythrine pycocianina et ceux-ci absorbent l'énergie de la lumière et d'émission de fluorescence libérée dans une plage de longueurs d'onde très étroite.

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

Références

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