گیرنده های نوری 2

اهداف:

• آشنایی با رنگدانه های نوری در گیاه
• آشنایی بیشتر با کلروفیل

شرح درس:

در درس " گیرنده ی نوری 1 " در مورد یکی از رنگدانه های مهم گیاه یعنی کلروفیل با هم صحبت کردیم. در تکمیل این مبحث باید بگوییم که  کلروفیل های یاد شده، در حلال های آلی به طور عمومی طیف جذبی مشابهی دارند، اما حداکثر جذب آن ها در نواحی آبی و قرمز در طول موج  های متمایزی رخ می دهد.

هم چنین توجه داشته باشید کلروفیل در قسمت سبز جذب زیادی ندارد. جذب شدید نور آبی و قرمز و عبور دادن نور سبز به رنگ سبز کلروفیل منجر می شود. وجود هیدروکربن طویل فیتول اثرات عمده ای بر محلولیت کلروفیل دارد و موجب می شود کلروفیل همیشه در آب نامحلول باشد.

در گیاه، کلروفیل بیشتر در قسمت های چربی غشای کلروپلاست یافت می شود و در آنجا با پروتئین های آب گریز، پیوند غیرکووالانسی تشکیل می دهد. فقط درصد کمی از کلروفیل در شرایط طبیعی کلروفیل آزاد یافت می شود که آن نیز کلروفیل تازه تشکیل شده است که وارد ساختمان غشا خواهد شد. طیف جذبی این کمپلکس کلروفیل – پروتئین از طیف جذبی رنگدانه های آزاد موجود در محلول، کاملاً متفاوت است.

فیکوبیلین ها

فیکوبیلین ها به عنوان رنگدانه های کمکی جذب کننده نور در جلبک قرمز و سیانوباکترها یا به عنوان سیستم تنظیمی حیاتی در گیاهان سبز انجام وظیفه می کنند.
جگر پستانداران آنزیمی تولید می کند که از راه اکسیداسیون پیوند دوگانه موجود در بین حلقه های 3و4، پورفیرین ها(مانند هموگلوبین) را تجزیه می کند. نتیجه این فرایند یک زنجیره باز و مستقیم تتراپیرول است که به درون صفرا ترشح می شود.

به همین دلیل، این زنجیره های مستقیم تتراپیرول، رنگدانه های صفرا یا بیلین ها نامیده می شود.

هر چند گیاهان جگر ندارند، ولی رنگدانه هایی با خصوصیات مشابه رنگدانه های صفرا را دارند. این رنگدانه ها فیکوبیلین نامیده می شوند.

پیشوند "فیکو" نشان می دهد که این رنگدانه منشا گیاهی دارد. چهار نوع فیکوبیلین شناسایی شده است. سه نوع از این فیکوبیلین ها در فتوسنتز نقش دارد و نوع چهارم که فیتوکروموبیلین است، یک گیرنده نوری است که جنبه های مختلف رشد و نمو گیاه را تنظیم می کند.
سه نوع فیکوبیلین فتوسنتزی، فیکواریترین، فیکوسیانین و آلوفیکوسیانین نام دارند. رنگدانه های فیکوبیلین علاوه بر داشتن زنجیره ی باز تتراپیرول، از این لحاظ که گروه تتراپیرول با یک نوع پروتئین پیوند کووالانسی برقرار می کند از کلروفیل متفاوت اند.

رنگدانه ای که پروتئین بخشی از مولکول آن را تشکیل دهد کرموپروتئین نامیده می شود. بخش تتراپیرول مولکول، یک کروموفور است. کروموفور بخشی از مولکول است که مسئول جذب نور و بنابراین رنگ است. بخش پروتئین مولکول کروموفور آپوپروتئین نامیده می شود. مولکول کامل یا هولوکروم شامل کروموفور به علاوه ی پروتئین است.

در سلول، فیکوبیلی پروتئین ها در کمپلکس بزرگ مولکولی که فیکوبیلی زوم ها نامیده می شوند سازماندهی شده اند. به استثنای فیتوکروموبیلین ها، رنگدانه های فیکوبیلین در گیاهان عالی یافت نمی شوند، اما به گونه ای وسیع در سیانوباکترها و جلبک های قرمز یافت می شوند که وظیفه دریافت نور را در فتوسنتز بر عهده دارند.

فیکوبیلین ها و به خصوص فیکواریترین به عنوان دریافت کننده های نوری برای فتوسنتز از این نظر مفیدند که انرژی نورانی را در پنجره سبز یعنی جایی که کلروفیل قادر به جذب شدن نیست، جذب می کنند. به عنوان مثال، جلبک قرمز، تقریباً سیاه به نظر می رسد، زیرا کلروفیل به همراه فیکواریترین تقریباً تمام تابش مرئی را برای استفاده در فتوسنتز جذب می کند.
پروتئین دیگر که اهمیت ویژه ای برای گیاهان عالی دارد، فیتوکروم نام دارد. فیتوکروم گیرنده ای است که نقش مهمی در بسیاری از پدیده های فوتومورفوژنیکی دارد. ساختار کرموفوری و طیف جذبی آن مشابه آلوفیکوسیانین است.

فیتوکروم از این نظر که در دو شکل وجود دارد و این دو اثر نور به همدیگر تبدیل می شوند رنگدانه ای منحصر به فرد است. شکل P660 آن حداکثر جذب را در 660 نانومتر دارد. به هر حال جذب نور 660 نانومتر رنگدانه را به یک شکل دیگر، که شکل P735 جذب کننده نور قرمز دور است، تبدیل می کند.

جذب نور قرمز دور به وسیله P735 مجدداً  آن را به شکل جذب کننده نور قرمز تبدیل می کند. اعتقاد بر این است که p735 شکل فعال رنگدانه است که توانایی القای دامنه وسیعی از واکنش های مورفولوژیکی را دارد.

مرکز یادگیری سایت تبیان

تهیه: فاضل صحرانشین سامانی