რომელი ოთხი აქსესუარი პიგმენტია საჭირო ფოტოსინთეზის ჩასატარებლად?

მზის სინათლის ენერგია მცენარეთა ჯაჭვურ რეაქციას იწყებს, რის შედეგადაც ხდება ფოტოსინთეზი ენერგიით მდიდარი გლუკოზა (შაქარი) მოლეკულები არაორგანული ნაერთებიდან. ეს საოცარი მოვლენა ხდება მოლეკულების განლაგების გზით ქლოროპლასტები მცენარეთა და ზოგიერთი პროტისტის ციტოპლაზმაში.

ქლოროფილი ა არის ძირითადი პიგმენტი, რომელიც შთანთქავს მზის სინათლეს სინათლეზე დამოკიდებული ფოტოსინთეზისთვის. აქსესუარი პიგმენტები, როგორიცაა: ქოლორფილიბ, კაროტინოიდები, ქსანტოფილები და ანტოციანები მიეცით ხელი ქლოროფილის მოლეკულებს მსუბუქი ტალღების უფრო ფართო სპექტრის შთანთქმით.

ფოტოსინთეზი ხდება ბრტყელი დისკების კონაში, რომელსაც ეწოდება გრანა მდებარეობს სტრომა მცენარეული უჯრედების ორგანელებისა. აქსესუარების ფოტოსინთეზური პიგმენტები ხვდება ქლოროფილით გამოტოვებულ ფოტონებს.

ფოტოსინთეზურ პიგმენტებს ასევე შეუძლიათ აფერხონ ფოტოსინთეზი, როდესაც უჯრედისში ენერგიის დონე ძალიან მაღალია. მცენარეთა უჯრედებში ფოტოსინთეზული და ანტენის პიგმენტების კონცენტრაცია იცვლება მცენარის სინათლის საჭიროებების და მზის სხივების ხელმისაწვდომობის გათვალისწინებით. სინათლეზე დამოკიდებული ციკლი ფოტოსინთეზის.

კვების ქსელების უმეტესობა, რომლებიც ქმნის კვების ქსელს, დამოკიდებულია კვების ენერგიაზე, რომელსაც აწარმოებს ავტოტროფები ფოტოსინთეზის საშუალებით. ეუკარიოტული მცენარეული უჯრედები სინთეზირებენ გლუკოზას ქლოროპლასტებში, რომლებიც შეიცავს სინათლის შთამნთქმელ პიგმენტებს ქლოროფილი a და b.

ჟანგბადი არის ფოტოსინთეზის ქვეპროდუქტი, რომელიც გამოიყოფა მცენარის მიმდებარე წყალში ან ჰაერში. აერობულ ორგანიზმებს, როგორიცაა ფრინველები, თევზები, ცხოველები და ადამიანები, ჭამენ საკვებს და ჟანგბადს სუნთქვა სჭირდებათ.

ქლოროფილი გადასცემს მწვანე შუქს და შთანთქავს ლურჯ და წითელ შუქს ოპტიმალური ფოტოსინთეზისთვის. ამ მიზეზით, ქლოროფილი არის ყველაზე ეფექტური და მნიშვნელოვანი პიგმენტი, რომელიც მონაწილეობს ფოტოსინთეზში.

ქლოროფილი შთანთქავს პროტონებს და ხელს უწყობს მსუბუქი ენერგიის საკვებში გადაყვანას აქსესუარი პიგმენტების, მაგალითად, ქლოროფილი b- ს, მრავალი მსგავსი მახასიათებლის მქონე მოლეკულის დახმარებით.

აქსესუარის პიგმენტებს ოდნავ განსხვავებული მოლეკულური სტრუქტურა აქვთ, ვიდრე ქლოროფილი, რომელიც ხელს უწყობს სხვადასხვა ფერის შეწოვა სინათლის სპექტრზე. ქლოროფილი b და c ასახავს მწვანე შუქის სხვადასხვა ჩრდილებს, რის გამოც ფოთლები და მცენარეები ყველა მწვანე ფერის არ არის.

ქლოროფილი ნიღბავს ფოთლებში ნაკლებად მდიდარ აქსესუარ პიგმენტებს შემოდგომამდე, როდესაც წარმოება შეჩერდება. ქლოროფილის არარსებობისას ვლინდება ფოთლებში დამალული აქსესუარი პიგმენტების კაშკაშა ფერები.

მაგალითი:

• ქლოროფილი ბ გადასცემს მწვანე შუქს და ძირითადად შთანთქავს ლურჯ და წითელ შუქებს. აღებული მზის ენერგია გადაეცემა ქლოროფილს a- ს, რომელიც ქლოროპლასტში უფრო პატარა, მაგრამ უფრო უხვი მოლეკულაა.

• კაროტინოიდები ასახავს ნარინჯისფერ, ყვითელ და წითელ სინათლის ტალღებს. ფოთოლში, კაროტინოიდული პიგმენტები იკრიბება ქლოროფილიტის მოლეკულების გვერდით, რათა ეფექტურად გადასცეს შთანთქმის ფოტონები. კაროტინოიდები ცხიმში ხსნადი მოლეკულებია, რომლებიც ასევე თვლიან როლს ასხივებენ ენერგიის ჭარბი რაოდენობით გაფანტვაში.

• ქსანთოფილი პიგმენტები სინათლის ენერგიის გასწვრივ ქლოროფილში გადადის და მოქმედებს როგორც ანტიოქსიდანტები. მოლეკულური სტრუქტურა ქსანტოფილს აძლევს ელექტრონების მიღების ან დონაციის შესაძლებლობას. ქსანტოფილის პიგმენტები წარმოქმნიან ყვითელ ფერს შემოდგომის ფოთლებში.

• ანტოციანინი პიგმენტები შთანთქავს ლურჯ – მწვანე შუქს და ხელს უწყობს ქლოროფილს a. ვაშლი და შემოდგომის ფოთლები სიცოცხლისუნარიანობას მოწითალო, იისფერი ანტოციანინის ნაერთებს უმადლობენ. ანტოციანინი არის წყალში ხსნადი მოლეკულა, რომლის შენახვა შესაძლებელია მცენარის უჯრედის ვაკუოლში.
  

ფოტოსინთეზური პიგმენტები, როგორიცაა ქლოროფილიტი b და კაროტინოიდები, კავშირშია ცილებთან და ქმნის მჭიდროდ შეფუთულ ანტენის მსგავს სტრუქტურას, რომლითაც შემოდის ფოტონები. ანტენის პიგმენტები შთანთქავს რადიაციულ ენერგიას, გარკვეულწილად, როგორც მზის პანელები სახლში.

ანტენის პიგმენტები ფოტოსინთეზის პროცესის ფარგლებში ფოტნებს რეაქციულ ცენტრებში ტუმბავს. ფოტონები აღძრავს ელექტრონს უჯრედში, რომელიც შემდეგ გადაეცემა მიმდებარე მიმღების მოლეკულას და საბოლოოდ გამოიყენება წარმოებისას ATP მოლეკულები.