Pigmentos fotossintéticos: características e principais tipos - Ciência - 2023

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o pigmentos fotossintéticos Eles são compostos químicos que absorvem e refletem certos comprimentos de onda da luz visível, o que os faz parecer "coloridos". Diferentes tipos de plantas, algas e cianobactérias possuem pigmentos fotossintéticos, que são absorvidos em diferentes comprimentos de onda e geram diferentes cores, principalmente verde, amarelo e vermelho.

Esses pigmentos são necessários para alguns organismos autotróficos, como as plantas, porque os ajudam a aproveitar uma ampla gama de comprimentos de onda para produzir seus alimentos na fotossíntese. Como cada pigmento reage apenas com alguns comprimentos de onda, existem diferentes pigmentos que permitem que mais luz seja capturada (fótons).

Características dos pigmentos fotossintéticos

Conforme mencionado anteriormente, os pigmentos fotossintéticos são elementos químicos responsáveis por absorver a luz necessária para que ocorra o processo de fotossíntese. Por meio da fotossíntese, a energia do Sol é convertida em energia química e açúcares.

A luz solar é composta por diferentes comprimentos de onda, que possuem diferentes cores e níveis de energia. Nem todos os comprimentos de onda são usados igualmente na fotossíntese, razão pela qual existem diferentes tipos de pigmentos fotossintéticos.

Organismos fotossintéticos contêm pigmentos que absorvem apenas os comprimentos de onda da luz visível e refletem outros. O conjunto de comprimentos de onda absorvidos por um pigmento é seu espectro de absorção.

Um pigmento absorve certos comprimentos de onda, e aqueles que ele não absorve são refletidos; a cor é simplesmente a luz refletida pelos pigmentos. Por exemplo, as plantas parecem verdes porque contêm muitas moléculas de clorofila aeb, que refletem a luz verde.

Tipos de pigmentos fotossintéticos

Os pigmentos fotossintéticos podem ser divididos em três tipos: clorofilas, carotenóides e ficobilinas.

- Clorofilas

As clorofilas são pigmentos fotossintéticos verdes que contêm um anel de porfirina em sua estrutura. São moléculas estáveis em forma de anel em torno das quais os elétrons podem migrar livremente.

Como os elétrons se movem livremente, o anel tem o potencial de ganhar ou perder elétrons facilmente e, portanto, tem o potencial de fornecer elétrons energizados a outras moléculas. Este é o processo fundamental pelo qual a clorofila "captura" a energia da luz solar.

Tipos de clorofilas

Existem vários tipos de clorofila: a, b, c, d e e.Destes, apenas dois são encontrados nos cloroplastos de plantas superiores: clorofila ae clorofila b. A mais importante é a clorofila "a", pois está presente em plantas, algas e cianobactérias fotossintéticas.

A clorofila "a" torna a fotossíntese possível porque transfere seus elétrons ativados para outras moléculas que irão produzir açúcares.

Um segundo tipo de clorofila é a clorofila "b", que só é encontrada nas chamadas algas verdes e plantas. Por sua vez, a clorofila "c" é encontrada apenas nos membros fotossintéticos do grupo cromista, como os dinoflagelados.

As diferenças entre as clorofilas nesses grupos principais foram um dos primeiros sinais de que eles não eram tão intimamente relacionados como se pensava anteriormente.

A quantidade de clorofila "b" é cerca de um quarto do conteúdo total de clorofila. Por sua vez, a clorofila "a" é encontrada em todas as plantas fotossintéticas, por isso é chamada de pigmento fotossintético universal. É também chamado de pigmento fotossintético primário porque realiza a reação primária da fotossíntese.

De todos os pigmentos que participam da fotossíntese, a clorofila desempenha um papel fundamental. Por esse motivo, o resto dos pigmentos fotossintéticos são conhecidos como pigmentos acessórios.

O uso de pigmentos acessórios permite que ele absorva uma ampla gama de comprimentos de onda e, portanto, capture mais energia da luz solar.

- Carotenóides

Os carotenóides são outro grupo importante de pigmentos fotossintéticos. Estes absorvem a luz violeta e azul esverdeada.

Os carotenóides fornecem as cores brilhantes que as frutas apresentam; Por exemplo, o vermelho no tomate é devido à presença de licopeno, o amarelo nas sementes de milho é causado pela zeaxantina e a laranja nas cascas de laranja é devido ao β-caroteno.

Todos esses carotenóides são importantes para atrair animais e promover a dispersão das sementes da planta.

Como todos os pigmentos fotossintéticos, os carotenóides ajudam a capturar a luz, mas também desempenham outra função importante: eliminar o excesso de energia do sol.

Assim, se uma folha recebe uma grande quantidade de energia e essa energia não está sendo utilizada, esse excesso pode danificar as moléculas do complexo fotossintético. Os carotenóides participam da absorção do excesso de energia e ajudam a dissipá-la na forma de calor.

Os carotenóides são geralmente pigmentos vermelhos, laranja ou amarelos e incluem o conhecido composto caroteno, que dá cor às cenouras. Esses compostos são formados por dois pequenos anéis de seis carbonos conectados por uma "cadeia" de átomos de carbono.

Como resultado de sua estrutura molecular, eles não se dissolvem na água, mas se ligam às membranas dentro da célula.

Os carotenóides não podem usar diretamente a energia da luz para a fotossíntese, mas devem transferir a energia absorvida para a clorofila. Por isso, são considerados pigmentos acessórios. Outro exemplo de pigmento acessório altamente visível é a fucoxantina, que dá às algas e às diatomáceas sua cor marrom.

Os carotenóides podem ser classificados em dois grupos: carotenos e xantofilas.

Carotenos

Os carotenos são compostos orgânicos amplamente distribuídos como pigmentos em plantas e animais. Sua fórmula geral é C40H56 e eles não contêm oxigênio. Esses pigmentos são hidrocarbonetos insaturados; isto é, eles têm muitas ligações duplas e pertencem à série dos isoprenóides.

Nas plantas, os carotenos conferem as cores amarela, laranja ou vermelha às flores (calêndula), frutas (abóbora) e raízes (cenoura). Nos animais, eles são visíveis em gorduras (manteiga), gemas de ovo, penas (canário) e cascas (lagosta).

O caroteno mais comum é o β-caroteno, que é o precursor da vitamina A e é considerado muito importante para os animais.

Xantofilas

As xantofilas são pigmentos amarelos cuja estrutura molecular é semelhante à dos carotenos, mas com a diferença de que contêm átomos de oxigênio. Alguns exemplos são: C40H56O (criptoxantina), C40H56O2 (luteína, zeaxantina) e C40H56O6, que é a característica da fucoxantina das algas marrons mencionada acima.

Os carotenos são geralmente mais alaranjados do que as xantofilas. Tanto os carotenos quanto as xantofilas são solúveis em solventes orgânicos como clorofórmio, éter etílico, entre outros. Os carotenos são mais solúveis em dissulfeto de carbono em comparação com as xantofilas.

Funções dos carotenóides

- Os carotenóides funcionam como pigmentos acessórios. Eles absorvem energia radiante na região intermediária do espectro visível e a transferem para a clorofila.

- Protegem os componentes do cloroplasto do oxigênio gerado e liberado durante a fotólise da água. Os carotenóides captam esse oxigênio por meio de suas ligações duplas e mudam sua estrutura molecular para um estado de baixa energia (inofensivo).

- O estado excitado da clorofila reage com o oxigênio molecular para formar um estado de oxigênio altamente prejudicial denominado oxigênio singlete. Os carotenóides evitam isso desligando o estado de excitação da clorofila.

- Três xantofilas (violoxantina, antheroxantina e zeaxantina) participam da dissipação do excesso de energia, convertendo-a em calor.

- Devido à sua cor, os carotenóides tornam as flores e os frutos visíveis para polinização e dispersão pelos animais.

- Ficobilinas

Ficobilinas são pigmentos solúveis em água e, portanto, são encontrados no citoplasma ou estroma do cloroplasto. Eles ocorrem apenas em cianobactérias e algas vermelhas (Rodófita).

As ficobilinas não são importantes apenas para os organismos que as utilizam para absorver energia da luz, mas também são utilizadas como ferramentas de pesquisa.

Quando compostos como a picocianina e a ficoeritrina são expostos à luz forte, eles absorvem a energia da luz e a liberam por fluorescência em uma faixa muito estreita de comprimentos de onda.

A luz produzida por essa fluorescência é tão distinta e confiável que as ficobilinas podem ser usadas como "marcadores" químicos. Essas técnicas são amplamente utilizadas na pesquisa do câncer para "marcar" células tumorais.

Referências

Bianchi, T. & Canuel, E. (2011). Biomarcadores químicos em ecossistemas aquáticos (1ª ed.). Princeton University Press.
Evert, R. & Eichhorn, S. (2013). Raven Biology of Plants (8ª ed.). W. H. Freeman and Company Publishers.
Goldberg, D. (2010). Barron's AP Biology (3ª ed.). Barron's Educational Series, Inc.
Nobel, D. (2009). Fisiologia Físico-Química e Ambiental das Plantas (4ª ed.). Elsevier Inc.
Pigmentos fotossintéticos. Recuperado de: ucmp.berkeley.edu
Renger, G. (2008). Processos Primários de Fotossíntese: Princípios e Aparelhos (IL. Ed.) Publicação RSC.
Solomon, E., Berg, L. & Martin, D. (2004). Biologia (7ª ed.) Cengage Learning.