گیرنده های نوری 3

اهداف:

• آشنایی با انواع گیرنده های نوری دیگر
• آشنایی با کارتنوئیدها و کریپتوکروم ها

شرح درس:

از دیگر رنگدانه های گیاهی می توان به کارتنوئیدها و کریپتوکروم ها اشاره نمود.

کارتنوئیدها

کارتنوئیدها گروهی از از رنگدانه های نارنجی و زردند که در بیشتر موجودات فتوسنتز کننده یافت می شوند. کارتنوئیدها به مقدار زیاد در ریشه هویج و میوه گوجه فرنگی یافت می شوند و هم چنین در برگ های سبز به وفور وجود دارند. در پاییز هر سال، رنگدانه های کلروفیل تجزیه می شوند و رنگدانه های پایدارتر کاروتنوئید موجب ایجاد رنگ نارنجی درخشان و زرد منحصر به فرد برگ های پاییزی اند.

رنگدانه های کاروتنوئید، اغلب از هیدروکربن ها هستند، در چربی محلول بوده و در غشای کلروپلاست یا پلاستیدهای تخصصی به نام کروموپلاست یافت می شوند. غلظت رنگدانه در کرموپلاست ها ممکن است بسیار زیاد باشد، تا حدی که رنگدانه کریستال هایی را پدید می آورد. رنگدانه های خانواده  کاروتنوئیدها، کاروتن ها و زانتوفیل ها را شامل می شوند.

کاروتنوئیدها بیشتر نارنجی یا نارنجی مایل به قرمزند. بتا-کاروتن، کارتنوئید عمده در جلبک ها و گیاهان عالی است. توجه داشته باشید که در بتا-کاروتن و آلفا-کاروتن هر دو انتهای مولکول حلقوی اند. اشکال دیگر مانند گاما-کاروتن در باکتری های سبز فتوسنتز کننده یافت می شود که فقط یک انتهای آن حلقوی است. لیکوپن که رنگدانه اصلی میوه گوجه فرنگی است، در هر دو انتها باز است. کاروتنوئیدهای زرد یعنی زانتوفیل ها،کاروتن های اکسید شده اند.

نقش های کاروتنوئیدها در گیاه به وضوح درک نشده است اما همانند کلروفیل، بتا- کاروتن در کلروپلاست با پروتئین تشکیل یک کمپکلکس می دهد.

بتا-کاروتن نور آبی را جذب می کند و تا حدودی قادر است انرژی را برای استفاده نهایی در فتوسنتز به کلروفیل منتقل نماید. از آنجایی که کاروتنوئید ها نور آبی را به شدت جذب می کنند، ممکن است، کلروفیل را در برابر اکسیداسیون نوری که در اثر جذب نور آبی زیاد ایجاد می شود محافظت  کنند. به نظر می رسد کاروتنوئیدها از راه ترکیب برگشت پذیر با رادیکال های اکسیژن و تشکیل زانتوفیل ها مانع از تخریب کلروفیل ها می شوند.

کریپتوکروم

دامنه وسیعی از واکنش های گیاهی به نور آبی و تابش UV-A برای مدت مدیدی شناخته شده بود و یا دست کم مورد  تردید بوده است. هر چند به نظر می رسد پاسخ به نور آبی UV-A به خصوص در گیاهان پست (سرخس،خزه و قارچ ها) بیشتر متداول است، اما این پاسخ از نظر طیف عمل با پاسخ های گیاهان عالی مانند نورگرایی مشابهت بسیاری دارند.

معمولاً این طیف های عمل در ناحیه آبی با طول موج تقریباً 450 نانومتر فعالیت زیادی دارند و در دو ناحیه 480 و 380 نانومتر نیز پیک هایی را نشان می دهند. شناسایی گیرنده های نوری آبی UV-A کار دشواری است، از این رو نام کریپتوکروم (رنگدانه ی پنهان) به آن داده شده است. کاروتنوئیدها و فلاوین ها یا هر دوی آن ها جزء کریپتوکروم ها به شمار می آیند.

فلاوین ها نیز همانند کاروتنوئیدها در تمام موجودات زنده وجود دارند. سه مورد از مهم ترین فلاوین ها، ریبوفلاوین و دو مشتق نوکلئوتیدی آن، فلاوین مونوکلئوتید(FMN) و فلاوین آدنین دی نوکلئوتید(FAD) هستند. فلاوین ها ممکن است به صورت آزاد وجود داشته باشند یا با پروتئین تشکیل کمپلکس بدهند، که در این مورد فلاوپروتئین نامیده می شوند.

گیرنده های UV-B به دلیل نازک شدن لایه ازون جو، تاثیر اشعه فرابنفش، به خصوص UV-B بر سیاره زمین بیشتر مورد توجه قرار گرفته است. نازک شدن لایه ازون موجب افزایش تابش UV-B به خصوص در محدوده 290 تا 314 نانومتر است. این امر می تواند موجب خسارت به اسیدهای نوکلئیک، پروتئین ها و دستگاه فتوسنتزی گیاه شده و به پدید آمدن گیاهان کوتاه تر و کاهش زیست توده منجر گردد. هم چنین به نظر می رسد گیرنده UV-B در برخی سیستم ها، واکنش نسبت به فیتوکروم را نیز تنظیم می کند.

مرکز یادگیری سایت تبیان
تهیه: فاضل صحرا نشین سامانی