Pigmentos fotossintéticos: características e tipos principais

Os pigmentos fotossintéticos são compostos químicos que absorvem e refletem determinados comprimentos de onda da luz visível, o que faz deles parecem “colorido”. Diferentes tipos de plantas, algas e cianobactérias possuem pigmentos fotossintéticos, que absorvem diferentes comprimentos de onda e geram cores diferentes, 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 pigmentos diferentes que permitem capturar mais luz (fótons).

Pigmentos fotossintéticos: características e tipos principais 1

Caracteristicas

Como afirmado anteriormente, os pigmentos fotossintéticos são elementos químicos responsáveis ​​pela absorção da luz necessária para que o processo de fotossíntese possa ser gerado. Através da fotossíntese, a energia do Sol é convertida em energia química e açúcares.

A luz solar é composta por vários comprimentos de onda, com cores e níveis de energia diferentes. Nem todos os comprimentos de onda são usados ​​igualmente na fotossíntese, e é por isso que 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 o seu espectro de absorção.

Um pigmento absorve certos comprimentos de onda, e aqueles que ele não absorve os refletem; 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 são livres para migrar.

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

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Tipos de clorofilas

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

A clorofila “a” torna possível a fotossíntese porque transfere seus elétrons ativados para outras moléculas que produzem açúcares.

Um segundo tipo de clorofila é a clorofila “b”, encontrada apenas nas chamadas algas verdes e plantas. Por sua vez, a clorofila «c» é encontrada apenas nos membros fotossintéticos do grupo cromista, como nos dinoflagelados.

As diferenças entre as clorofilas desses grupos principais foram um dos primeiros sinais de que elas não estavam tão intimamente relacionadas como se pensava anteriormente.

A quantidade de clorofila “b” é aproximadamente um quarto do conteúdo total de clorofila. Por sua vez, a clorofila “a” é encontrada em todas as plantas fotossintéticas, razão pela qual é chamada de pigmento fotossintético universal. Eles também são chamados 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 restante dos pigmentos fotossintéticos é conhecido como pigmento acessório.

O uso de pigmentos acessórios permite que uma maior variedade de comprimentos de onda seja absorvida e, portanto, capte mais energia da luz solar.

Carotenóides

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

Os carotenóides fornecem as cores brilhantes que as frutas apresentam; Por exemplo, o tomate vermelho é devido à presença de licopeno, o amarelo das sementes de milho é causado pela zeaxantina e a laranja das cascas de laranja é causada pelo β-caroteno.

Todos esses carotenóides são importantes para atrair animais e promover a dispersão de sementes de plantas.

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 usada, esse excesso pode danificar as moléculas do complexo fotossintético. Os carotenóides participam da absorção do excesso de energia e ajudam a dissipá-lo na forma de calor.

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Os carotenóides são geralmente pigmentos vermelhos, laranja ou amarelos e incluem o conhecido composto caroteno, que dá cor à cenoura. 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 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 esse motivo, são considerados pigmentos acessórios. Outro exemplo de um pigmento acessório altamente visível é a fucoxantina, que confere às algas e às diatomáceas a cor marrom.

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

Caroteno

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

Nas plantas, os carotenos conferem cores amarela, laranja ou vermelha às flores (calêndula), frutas (abóbora) e raízes (cenoura). Nos animais, são visíveis em gorduras (manteiga), gemas de ovos, penas (canárias) e conchas (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

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 mencionadas acima.

Geralmente, os carotenos têm uma cor mais alaranjada que as xantofilas. Carotenos e 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 carotenóides

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

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– Proteger os componentes dos cloroplastos do oxigênio gerado e liberado durante a fotólise da água. Os carotenóides coletam esse oxigênio através de suas ligações duplas e alteram sua estrutura molecular para um estado de energia mais baixa (inofensivo).

– O estado excitado da clorofila reage com o oxigênio molecular para formar um estado de oxigênio altamente prejudicial chamado oxigênio singlete. Os carotenóides evitam isso desativando 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

As ficobilinas são pigmentos solúveis em água e, portanto, são encontradas no citoplasma ou estroma do cloroplasto. Eles ocorrem apenas em cianobactérias e algas vermelhas ( Rhodophyta ).

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

Ao expor compostos como picocianina e ficoceritrina a luz intensa, eles absorvem a energia luminosa e a liberam emitindo fluorescência em uma faixa muito estreita de comprimentos de onda.

A luz produzida por esta fluorescência é tão distinta e confiável que as ficobilinas podem ser usadas como “etiquetas” químicas. Essas técnicas são amplamente utilizadas na pesquisa do câncer para “marcar” células tumorais.

Referências

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  7. Solomon, E., Berg, L. & Martin, D. (2004). Biology (7th ed.) Cengage Learning.

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