Vlastnosti fotosyntetických pigmentů a typy fotosyntetických pigmentů

Článek připravili specialisté ze vzdělávací služby Zaochnik.

Jak služba funguje

Přepodavatel biologie a chemie

Fotosyntéza a fotosyntetické pigmenty

Význam fotosyntézy

Slunce je nejdůležitějším zdrojem energie pro veškerý život na planetě Zemi. Sluneční energie podporuje tvorbu organických sloučenin z anorganických sloučenin. Hlavní roli v tomto procesu hrají zelené rostliny, modrozelené řasy (nazývané také sinice) a někteří prostí živočichové.

Uvedené organismy mají schopnost přeměňovat sluneční energii na energii chemických vazeb. Takovým živým organismům se začalo říkat fototrofy nebo fotosyntetika.

Fotosyntézou se rozumí proces tvorby organických sloučenin z anorganických v důsledku vystavení slunečnímu záření a za účasti enzymů.

Co produkuje proces fotosyntézy? Za prvé, s jeho pomocí se hromadí množství organické hmoty. Za druhé se do atmosféry uvolňuje kyslík, který je vedlejším produktem fotosyntézy.

To je celý význam fotosyntézy v měřítku vesmíru – jako biochemického procesu.

Proces fotosyntézy se skládá ze světlé a tmavé fáze, kterým stojí za to se věnovat trochu podrobněji. Říká se jim také fáze fotosyntézy.

Světelná fáze fotosyntézy

Chlorofyl je hlavním prvkem procesu fotosyntézy. Jde o fotosyntetický pigment, zelenou organickou látku, která přeměňuje sluneční energii na energii chemických vazeb. Chlorofyl obsahuje specializované plastidy zvané chloroplasty.

Proces fotosyntézy začíná, když sluneční světlo dopadne na chloroplast. Toto světlo je pak absorbováno molekulou chlorofylu. Jeden z elektronů molekuly chlorofylu je excitován a naráží na vnější povrch chloroplastové tylakoidní membrány, čímž dostává určitou energii.

Nadměrná energie excitovaných elektronů způsobuje dva procesy: štěpení vody a syntézu ATP.

V důsledku štěpení vody vznikají volné atomy vodíku a OH radikály.

Oba procesy probíhají ve dvou fotosystémech: fotosystém I a fotosystém II.

Za zmínku také stojí, že oba procesy probíhají v chloroplastu ve fázi absorpce světla chlorofylem. Protože procesy probíhají ve světle, jsou spojeny do světelné fáze fotosyntézy.

Temná fáze fotosyntézy

Následné reakce fotosyntézy jsou spojeny s tvorbou sacharidů. Navíc se vyskytují jak za světla, tak za nepřítomnosti světla. Byla to druhá možnost, která dala název „temná fáze“. Všechny tyto procesy tvoří řadu po sobě jdoucích reakcí za účasti enzymů. V důsledku těchto reakcí vznikají z energeticky chudých látek (voda a oxid uhelnatý) sacharidy.

Sacharidy jsou energeticky bohaté látky.

Aby došlo k temným reakcím, je chloroplast neustále zásobován energií a výchozími materiály. Oxid uhelnatý (oxid uhličitý) vstupuje do listu z atmosféry. Při štěpení vody ve světelné fázi fotosyntézy vzniká z vody vodík.

Zdrojem energie je ATP, který je syntetizován ve světelné fázi fotosyntézy. Když tyto látky vstoupí do chloroplastu, dochází k syntéze sacharidů.

Velký význam má fotosyntéza. Každý rok vegetace naší planety izoluje přibližně 170 miliard tun uhlíku. Rostliny také vnášejí do syntézy miliardy tun prvků, jako je dusík, síra, fosfor, hořčík, vápník atd.

Rostliny každý rok syntetizují přes 100 miliard tun organických látek.

Fotosyntetické pigmenty

Fotosyntetické pigmenty jsou speciální organické látky, které se přímo účastní fotosyntézy. Říká se jim fotosyntetické (fotosyntetické) pigmenty.

Pigmenty jsou v biologii fotosenzitivní látky bílkovinné povahy, ve kterých se vlivem slunečního záření aktivují elektrony.

Všechny pigmenty tvoří 3 třídy:

• chlorofyly (zelené);
• karotenoidy (žluté);
• fykobiliny (modré a červené).

V rámci karotenoidů existuje další rozdělení: na karoteny a xantofyly.

Chloroplasty buněk zelených rostlin se mohou skládat z jednoho nebo více chlorofylů, 1-3 karotenů a několika xantofylů. Fykobiliny jsou přítomny jako proteinové komplexy — u červených a modrozelených řas jsou to biliproteiny.