A colheita de luz: clorofilas e bacteriochlorophylls
Fototróficos são capazes de capturar a energia de luz graças a pigmentos fotossintéticos, como clorofila
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Existem dois tipos principais de fotossíntese: aqueles que geram o oxigênio (chamados fotossíntese aeróbica) E aqueles que não o fazem (chamado anoxigênicas fotossíntese). Para a maior parte, fototróficos oxigênicas têm clorofila, fototróficos anoxigênicas tem bacterioclorofila.
A estrutura geral destes dois pigmentos é muito semelhante. Ambos têm o anel tetrapirrol distintivo com uma Mg2+ no centro e uma longa cauda fitol 20 carbono que ajuda a ancorar-los para a membrana fotossintética. As diferenças ocorrem nas substituições em torno do anel e no comprimento e substituições na cauda fitol.
Existem quatro tipos diferentes de chlorophyll- a e b são os mais comuns. Há também sete variantes conhecidas do bacteriochlorophylls. Estes tipos de clorofila e bacterioclorofila diferem na estrutura, e essas diferenças afectar o comprimento de onda específico de luz que cada um pode absorver, o que permite que várias espécies diferentes de micróbios em conjunto para recolher todo o espectro de luz, absorção de cada uma gama de diferentes comprimentos de onda.
Aqui está uma lista dos tipos conhecidos de clorofila e bacterioclorofila:
clorofila a absorve a luz vermelha (aproximadamente 680 nm) e é o principal pigmento em plantas superiores, muitas algas e cianobactérias.
clorofila b Também absorve a luz vermelha (660 nm) e é encontrado em todas as plantas superiores, bem como um grupo de bactérias chamado prochlorophytes.
clorofila c é encontrado em micróbios eucarióticos, como marinhas e algas de água doce, e absorve a luz vermelha (entre 450 e 640).
clorofila d encontra-se em um tipo de cianobactéria que vive em áreas sem luz visível, mas contendo a radiação infravermelha (700 nm a 730 nm), como situado por baixo corais e algas.
Bacterioclorofila a e b absorvem radiação infravermelha (na gama de 800 a 1040 nm) e encontram-se nas bactérias púrpura.
Bacterioclorofila c, d, e e absorver a luz vermelha extrema (na gama de 720 nm a 755 nm) e encontram-se nas bactérias sulfurosas verdes.
bacterioclorofila cs Também absorve a luz vermelha distante (720 nm) e é encontrada em bactérias nonsulfur verdes.
bacterioclorofila g absorve a luz vermelha ou vermelho medida (em ambos os 670 nm ou 788 nm) e é encontrada no heliobacteria.
Outro tipo de pigmentos fotossintéticos encontrado originalmente no archaea marinha, mas agora conhecido por ser mais difundido no oceano é bacteriorodopsina. As proteínas da membrana ligam-se pigmentos da retina que formam uma bomba de protões de luz dirigida. A maioria deles absorvem a luz verde (entre 500 nm e 650 nm) e aparecem roxo.
Este pigmento relativamente simples capta a luz sem pigmentos acessórios para atuar como antena. Os mecanismos exactos de fixação de carbono-driven bacteriorodopsina estão ainda a ser estudado. Desde a sua descoberta recente, várias outras bactérias e archaea foram encontrados para ter bacteriorhodopsins com diferentes espectros de adsorção, permitindo-lhes viver em diferentes profundidades de água onde os comprimentos de onda de luz disponíveis são filtrados como profundidade aumenta.
O tipo de proteínas de ligação a pigmento presente determinar o máximos de absorção para um organismo. Os máximos de absorção é a gama de comprimentos de onda de luz que fornecem a maior parte da energia para esse organismo. Existem muitos tipos de estas proteínas de ligação a pigmento, e a sua posição em torno dos pigmentos de luz-colheita pode alterar o espectro de luz absorvida.
A combinação de pigmentos de luz-colheita e proteínas de ligação ao pigmento é chamado o photocomplex e sempre ocorrer dentro de uma membrana. O arranjo dentro de uma membrana é essencial para a criação da força motriz de protões necessária para gerar ATP.
Os photocomplexes são organizados de modo que existe um centro de reacção central (normalmente feitas de clorofila ou bacterioclorofila) em torno do qual tantos como 300 pigmentos acessórios são dispostos de modo a recolher a energia luminosa e passá-la para o centro da reacção.
Quando os pigmentos circundantes contêm clorofila ou bacteriochlorophylls adicional, eles são chamados de forma adequada antenas, porque absorvem tanta luz quanto possível e os repassam para o centro de reação. Os pigmentos no centro da reacção participar directamente nas reacções envolvidas na conversão da energia da luz em energia química. Esta configuração é especialmente essencial para fototróficos que vivem em condições de pouca luz.
membranas fotossintéticas, que abrigam os photocomplexes, ocorrem em todos os fototróficos, mas a sua estrutura pode ser muito diferente em cada organismo. Em eucariotos, que têm compartimentos celulares chamados organelas, é comum encontrar estruturas chamadas cloroplastos.
Chlorplasts contêm tilacóides dispostos em pilhas de chamadas grana e participar em gerar a força motriz de protões durante a fotossíntese. Em microorganismos que não têm organelas tradicionais, como as bactérias e archaea, uma variedade de membranas fotossintéticas podem ser encontrados:
As cianobactérias têm tilacóides, que não estão contidos dentro de um cloroplasto.
As bactérias púrpuras usar estruturas chamadas lamelas, que são feitos pela dobragem para dentro da membrana citoplasmática e cromatóforos, que são estruturas vesiculares feitas a partir da membrana.
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A própria membrana citoplasmática é usado pelo heliobacteria.
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o chlorosome, uma estrutura especializada nas bactérias verdes, permite o crescimento em ambientes como no fundo de lagos e em áreas que têm as mais baixas intensidades de luz. Em vez dos pigmentos de antena em torno do centro de reacção fotossintética no interior da membrana, que estão dispostos em matrizes densas no interior do chlorosome, que se encontra adjacente à membrana citoplasmática em que os centros reaccionais estão localizados.