Pigmenții plantelorDorin Vlad,

Duca Andreea, Pintilie Alexandra

Cuprins

Ce sunt pigmen ii?ț Func ia pigmen ilorț ț Clasificarea pigmen ilor din plante:ț1. Clorofila2. Pigmen ii carotenoiziț3. Pigmen i flavonoiziț

Ce sunt pigmenții?

Substan eț capabile sa absoarbă selectiv o parte din spectrul luminii. Astfel pigmen ii țreflectă o anumită culoare pe care ochiul animalelor o poate observa.

Undele electromagnetice (culorile) se întâlnesc cu un pigment. Pigmentul absoarbe culoarea ro ie i verde, dar ș șreflectă culoarea albastră.

Ce sunt pigmenții?

Pigmen ii pot fi de natură organică sau țanorganică.

Pigmen ii organici sau biologici se găsesc în țplante i animale, îndeplinind func ii foarte ș țdiferite. În animale, ei pot fi sintetiza i în mod țprimar de către organism sau ob inu i prin ț țalimenta ie.ț

Au proprietă i chimice precum captarea i ț ștransportul energiei luminoase, efect antioxidant etc.

Pigmenții plantelor

Selec ia naturală a condus ulterior la folosirea țacestor substan e în rela ia cu animalele ț țdatorită colora iei lor. Pigmen ii devin astfel ț țindispensabili în polenizare, transportul semin elor sau ca mecanism de apărare. ț

Pigmen ii plantelor includ o varietate de țmolecule, printre care porfirinele (din care fac parte clorofilele), carotenoizii, antocianinele.

Clorofila

Clorofila este un pigment verde ce se găse te în cianobacterii, în cloroplastele șplantelor i algelor.ș

Clorofilele sunt cele mai importante molecule pentru întreaga biosferă. Sunt atât de abundente încât Pământul este acoperit aproape în totalitate de culoarea acestui pigment.

Chrysanthemum “Anastasia Green”

Clorofila

Clorofila a apărut încă de acum 4 miliarde de ani în cianobacterii, primele organisme capabile de fotosinteză. Se cunosc în prezent 5 tipuri de clorofilă, notate de la a până la f

Cantitatea de clorofilă a plantelor variază în func ie de fenofază, specie, soi, intensitate țluminoasă etc.

Dryopteris filix-mas

Clorofila

Rolul clorofilei este de a absorbi energia luminoasă i de a o converti în energie șchimică, în cadrul unui proces numit fotosinteză, ce are loc la nivelul cloroplastelor. Prin fotosinteză are loc producerea oxigenului

i a glucidelor, cum este zaharoza, substan e ș țvitale pentru plante dar i pentru alte șorganisme.

Codiaeum variegatum

Structura clorofilei

Clorofila este un pigment clorin, similară din punct de vedere structural i produsă prin șaceea i cale metabolică cu al i ș ț pigmen i țporfirinici cum este gruparea hem.

În centrul inelului clorin se află un ion de magneziu.

Euphorbia bicompacta

Sinteza pigmenților

Clorofila poate fi sintetizată din succinil-CoA i glicină, precursorul imediat al clorofilei a i ș ș

b fiind protoclorofilida. La angiosperme, conversia protoclorofilida la clorofilă este dependentă de lumină, de aceea plantele crescute în întuneric devin etiolate (îngălbenire).

Culoarea clorofilei

Clorofila absoarbe cel mai mult lumina albastră, urmată de lumina ro ie a șspectrului electromagnetic. Deoarece absoarbe foarte slab lumina verde,

esuturile purtătoare de clorofilă devin țcolorate în verde.

Concentra ia de clorofilă dintr-o frunză se țpoate calcula prin măsurarea absorb iei țlumini ro ii cu ajutorul unor instrumente șce utilizează spectrofotometria.

Culoarea clorofilei

Nu este cunoscut motivul pentru care cele mai multe plante sunt verzi. Plantele verzi reflectă lumina verde, de i alte molecule șimplicate în fotosinteză permit captarea luminii verzi. O plantă de culoare neagră poate absorbi mult mai multă lumină, deci este mult mai eficientă.

Asparagus officinalis

Localizarea clorofilei

Clorofila este localizată în cloroplaste la nivelul tuturor organelor plantei ce se expun luminii soarelui. Frunzele i tulpina șprezintă adesea cantită i mari de clorofilă, țdar unele plante pot realiza fotosinteză i șcu ajutorul florilor, fructelor, sau chiar rădăcinilor (la orhidee).

Rolul clorofilei in plante

Plantele au nevoie de clorofilă pentru a realiza fotosinteza. Energia luminoasă captată de către acestea este folosită în sinteza de noi molecule plecând de la apă, dioxid de carbon i minerale. Dioxidul de șcarbon este redus cu ajutorul clorofilei la carbohidra i.ț

Rolul clorofilei pentru animale

Clorofila reprezintă o sursă importantă de magneziu, însă aceasta este slab absorbită de către animale, în special de către om. Datorită pH-ului alcalin, clorofila îmbunătă e te pH-ul tractului alimentar. ț șExistă câteva studii care arată că clorofila ar avea un efect anti-cancerigen.

Pigmen ii carotenoiziț

Pigmen ii carotenoizi sunt pigmen i ce se ț țgăsesc în cloroplaste i cromoplaste, cu rol șîn fotosinteză. Se cunosc peste 600 de carotenoizi, ace tia fiind împăr i i în două ș ț țclase, xantofile (ce con in oxigen) i ț șcaroteni (sunt compu i hidrocarbona i). ș ț

Canna indica

Structura carotenoizilor

Carotenoizii apar in categoriei țtetraterpenoidelor. Ace tia sunt compu i ș șhidrocarbona i polienici (cu mai multe țlegături duble), uneori cu capetele terminate în inele, putând avea i atomi de șoxigen în moleculă.

Structura carotenoizilor

Carotenoizii cu molecule ce con in oxigen, țcum sunt luteina i zeaxantina, poartă șnumele de xantofile.

Carotenoizii fără oxigen se numesc caroteni, con in în mod general doar atomi țde carbon i hidrogen, fiind hidrocarburi șnesaturate.

Sunt substan e solubile în dizolvan ii ț țgrăsimilor.

Sinteză și origine

Carotenoizii sunt sintetiza i din acetil-CoA, țprintr-o cale metabolică foarte complexă. Un compus intermediar important în biosinteza carotenoizilor este licopenul.

Capsicum annuum

Culoarea carotenoizilor

Carotenoizii sunt pigmen i care absorb țculoarea albastra i indigo, reflectând șculori intense de galben, oranj i ro u. ș șCuloarea este legată în mod direct de structura lor moleculară.

Xantofilele sunt adesea galbene, de unde vine i denumirea clasei (xanthos=galben șîn greacă).

Localizarea carotenoizilor

Carotenoizii se găsesc în cloroplaste sau cromoplaste, fiind acumulate în diferite organe ale plantei, în rădăcină, tulpină, frunze, flori, fructe i semin e.ș ț

Plante care acumulează cantită i mari de țpigmen i carotenoizi:ț

Rosa canina

Rolul carotenoizilor

Carotenoizii joacă un rol important în absorb ia energiei luminoase. Pigmen ii ț țsunt complementari clorofilei, fotosinteza fiind mai eficientă datorită acestora.

De asemenea, carotenoizii protejează plantele care sunt expuse la lumina intensă a soarelui. Ace tia disipă lumina în exces șpe care o absorb sub formă de căldură, în absen a carotenoizilor lumina în exces ar țputea denatura proteinele plantei.

Rolul carotenoizilor

Carotenii sunt prezen i în flori pentru a țatrage polenizatori.

Sunt predominan i în coaja fructelor coapte, țatrăgând animale ce vor ajuta la dispersia semin elor.ț

Animalele sunt incapabile de a sintetiza carotenoizii a a că trebuie să îi ob ină prin ș țdietă. Culoarea păsărilor flamingo, a somonului i culoarea ro ie a homarilor ș șfier i este dată de carotenoizi.ț

Physalis alkekengi

Rolul carotenoizilor

Carotenii sunt acumula i în macula lutea țdin ochiul uman protejându-l de razele soarelui, în corpus luteum al ovarelor cu rol antioxidant.

  -β carotenul este un precursor al vitaminei a, absolut necesar organismelor animale.

Produ ii de degradare ai carotenoizilor ș(ionone, damascone i damascenone) sunt șfolosi i în industria parfumurilor.ț

Poncirus trifoliata

Pigmenți antociani

Antocianii sunt pigmen i vacuolari solubili țîn apă, cu o colora ie ro ie, purpurie sau ț șalbastră, în func ie de pH.ț

Ace tia apar in clasei flavonoizilor, care ș ținclude i al i pigmen i (aurone, calcone, ș ț țflavonoli i proantocianidine).ș

Nu au miros i sunt aproape fără gust.ș Sunt răspândi i în cele mai multe plante ț

superioare

Structura pigmenților

Antocianii sunt glucozide ale antocianidinelor

Se cunosc peste 500 de antociani diferi i ca țstructură, care se regăsesc doar în anumite specii de plante.

În asociere cu al i compu i (copigmen i, ț ș țglucide, proteine, produ i de degradere șetc) culoarea i stabilitatea lor este șafectată.

Cynara cardunculus

Sinteză și origine

Pigmen ii antocianici urmează aceea i cale ț șde asamblare ca i ceilal i flavonoizi, ș țpornind de la două căi de metabolism :O cale reprezintă producerea fenilalanineiO altă cale produce acetil-CoA

Pentru sinteza acestor pigmen i e nevoie țde mai mult de cinci enzime, un proces foarte costisitor, dar care oferă foarte multe avantaje plantelor.

Zea mays

Culoarea pigmenților antociani

Culoare ro ie, purpurie i albastrăș ș Variaţia culorii este determinată nu numai

de numărul mare de pigmenţi, ci şi de copigmentare, de formarea de chelaţi şi de modificarea pH-ului.

Sunt asocia i cu clorofilele i pigmen ii ț ș țcarotenoizi.

Coleus

Localizarea pigmenților

Antocianii se găsesc în toate esturuile țplantelor superioare, inclusiv frunze, tulpini, rădăcini, flori i fructe.ș

Pigmenţii antocianici sunt cei mai răspândiţi în flori, reprezentând cca 50 % din totalul pigmenţilor.

Odată cu dezvoltarea florilor, concentra ia țde pigmen i antocianici devine din ce în ce țmai mare.

Rolul pigmenților pentru plante

Culoarea florilor atrage polenizatorii, iar culoarea fructelor coapte atrage animalele ce vor răspândi semin ele.ț

Culoarea pigmentată a frunzelor camuflează clorofila de dăunători

Culorile lor sunt complementare clorofilei, mărind absorb ia energiei luminoase i ț șprotejând planta de lumina intensă a soarelui.

Are o ac iune antioxidantă.țBrassica oleracea

Culoarea frunzelor de toamnă

În frunzele bătrâne sau în condiţii nefavorabile de viaţă are loc degradarea peristromei cloroplastului, dezorganizarea stromei, granelor şi, în final, descompunerea moleculelor de clorofilă, până la dispariţia culorii verzi.

Se formează în această situaţie epiporfirina - pigment roşu, feofitina - brun, pigmenţii carotenoizi şi pigmenţii antocianici; ca urmare, apar coloraţii specifice frunzelor în perioada de toamnă, cu nuanţe de galben, portocaliu, brun roşietic şi albăstrui, funcţie de raportul dintre aceste componente.

Bibliografie

http://www.webexhibits.org/causesofcolor/ http://en.wikipedia.org/wiki/Pigment http://en.wikipedia.org/wiki/Chlorophyll "Pigments Through the Ages". WebExhibits.org. Nature  "Photosynthetic Cells". nature.com. askabiologist.org/uk, Jonathan Max Berman, "Why did plants evolve green, not

black?“ www.fasebj.org/content/10/2/228.long http://lpi.oregonstate.edu/infocenter/phytochemicals/carotenoids/ Andersen, Øyvind M Anthocyanins. "Encyclopedia of Life Sciences“ www.carnivorousplants.org/cpn/samples/Science273anthocyanin.htm http://www.jbc.org/content/116/2/587.full.pdf+html http://www.jbc.org/content/116/2/587.full.pdf+html Fiziologia plantelor de cultura volumul 1 I Burzo Simion Toma ed Stiinta Fiziologie vegetala vol 1 Alexandrina Murariu, ed Junimea Peterfi Sălăgeanu, Fiziologie plantelor , editura Didactică i Pedagogică.ș