Пигменты фотосинтеза

К пигментам фотосинтеза относятся: зеленые - хлорофиллы а, в, с,d; желтые, красные, пурпурные – каротиноиды и красные и синие – фикобилины.

1. Все фотосинтезирующие организмы содержат хлорофиллы – зеленые магний-порфириновые пигменты. Известно свыше 10 видов хлорофиллов, различающихся природой химических групп, присоединенных к пиррольным структурам порфиринового ядра, окраской, распространением среди живых организмов. В молекуле хлорофилла а, присутствующего в хлоропластах всех клеток зеленых растений, содержится четыре замещенных пиррольных кольца. Пятое, непиррольное кольцо, представлено остатком малоновой кислоты, этерифицированной метиловым спиртом. Длинная изопреноидная боковая цепь в молекуле хлорофилла а представляет собой остаток спирта фитола, присоединенного сложноэфирной связью к карбоксильной группе пропионовой кислоты в кольце IV. Четыре центральных атома азота в молекуле хлорофилла а координационно связаны с ионом Mg²⁺ (рис. 12.1).

Рисунок 9.1. Структура хлорофилла а

В фотосинтезирующих клетках высших растений всегда присутствуют хлорофиллы двух типов. Один из них – хлорофилл а, а второй представлен у многих видов хлорофиллом b, отличающимся от хлорофилла а тем, что вместо метильной группы в кольце II в нем содержится альдегидная группа. Атом Mg²⁺ способствует образованию агрегатов молекул хлорофилла, что облегчает улавливание света. Длинная гидрофобная боковая цепь служит не только для закрепления молекул хлорофилла в липидном бислое, но и для придания им определенной ориентации.

У всех зеленых растений содержатся хлорофиллы а и b, в диатомовых водорослях – хлорофилл с, в красных водорослях – хлорофилл d. Все хлорофиллы являются фоторецепторами, так как интенсивно поглощают видимый свет (в спектрах поглощения имеются четыре полосы – три в красно-желтой и одна в синей областях).

2. Среди вспомогательных пигментов наиболее распространен β-каротин – изопреноидное соединение, которое служит у животных предшественником витамина А, и желтый каротиноид ксантофилл. Каротиноиды поглощают свет в ином диапазоне длин волн, передают поглощенную энергию на молекулы хлорофилла и поэтому функционируют как световые рецепторы, дополняющие хлорофиллы. Каротиноиды предохраняют молекулы хлорофилла от разрушения в процессе фотоокисления.

3. Фикобилины (фикоэритрины, фикоцианины), построенные из линейно связанных четырех пиррольных структур, поглощают энергию в зеленой и желтой областях спектра и передают ее на хлорофилл.