Reageer op: Groen licht doet wel degelijk mee in de fotosynthese.

Home Binnen Kweken De Kweekruimte Groen licht doet wel degelijk mee in de fotosynthese. Reageer op: Groen licht doet wel degelijk mee in de fotosynthese.

#1995
Monty
Bijdrager
695 Reputatie punten

Vond nog dit plaatje wat toelicht wat groen en carotenoïden er mee te maken hebben. Carotenoïden zijn namelijk betrokken bij het overdragen van energie bij de fotosynthese. Caroteen geeft de opgevangen energie door aan het chlorofyl in de bladgroenkorrels het fungeert als antennepigment. Verder beschermen ze chlorofyl moleculen tegen de schadelijke gevolgen van ultraviolette straling. Carotenoïden zijn essentieel voor planten, Ze bescherming tegen fotooxidatie. Zonder de aanwezigheid van carotenoïden zou fotosynthese in een atmosfeer met zuurstof onmogelijk zijn geweest.

De stof caroteen wordt ondergebracht bij de carotenoïden, een grote groep van gele tot roodachtige kleurstoffen. Carotenoïden komen vooral voor in de chromoplasten van planten. Chromoplasten zijn veranderde chloroplasten en geven kleur aan veel plantendelen. Carotenoïden worden verdeeld in twee groepen: aan de ene kant de xantofyl groep die bestaat uit onder andere luteïne en zeaxanthine. Deze bevatten zuurstofatomen. Aan de andere kant heb je de carotenen zoals alfacaroteen en betacaroteen, die alleen uit koolstof- en waterstofatomen bestaan. Hierdoor zijn carotenen wel in vet oplosbaar maar niet in water.
Carotenoïden zijn onderdeel van een grotere groep plantaardige verbindingen die terpenen heten. Deze verbindingen bevatten 10, 15, 20, 25, 30 en 40 koolstofatomen. Dit suggereert dat ze bestaan uit ‘bouwsteentjes’ van vijf koolstofatomen. De structuur doet vermoeden dat ze worden gemaakt door isopreen eenheden te verbinden op een ‘kop tot staart’ manier. Isopreen is de triviale naam voor 2-methyl-1,3-butadieen, waarvan het vertakte einde de ‘kop’ is en het onvertakte einde de ‘staart’, Carotenoïden zijn tetraterpenen (acht isopreen-eenheden).

In planten komt alleen alfa en betacaroteen voor. Het verschil zit in de plaats van de dubbele bindingen in de cyclische groep aan het einde van het molecuul. Betacaroteen komt meer voor dan alfacaroteen. De vuistregel is: hoe intenser de oranje kleur van de groente of het fruit, hoe meer Betacaroteen het bevat. Alfacaroteen zit voornamelijk in wortels.

De algemene structuur van het carotenoïde een polyeen keten bestaande uit 9-11 dubbele bindingen en eventueel eindigend in ringen. Deze structuur van geconjugeerde dubbele bindingen leidt tot een hoge reducerend vermogen of het vermogen om elektronen over te dragen over het molecuul. Carotenoïden kan elektronen overdragen op twee manieren: 1) singlet-singlet overdracht van carotenoïden tot chlorofyl en 2) triplet-triplet overdracht van chlorofyl tot carotenoïde. De singlet-singlet overdracht een lagere energietoestand overdracht en wordt gebruikt tijdens de fotosynthese. De lengte van het polyeen staart maakt lichtabsorptie in het fotosynthetische traject; zodra deze energie absorbeert wordt opgewonden, brengt vervolgens de aangeslagen elektronen naar chlorofyl fotosynthese. De triplet-triplet overdracht een hogere energie toestand en is essentieel in photoprotection. Licht en zuurstof schadelijk soort tijdens de fotosynthese, de meest schadelijke zijn reactieve zuurstofspecies (ROS). Aangezien deze hoogenergetische ROS worden in het chlorofyl de energie wordt overgebracht naar polyeen staart van het carotenoïde en ondergaat een reeks reacties waarbij elektronen worden bewogen tussen de carotenoïde bindingen teneinde vinden de evenwichtstoestand (laagste energietoestand) voor het carotenoïde.

De lengte van carotenoïden ook een rol in plantaardige kleuring, de lengte van de staart polyeen bepaalt welke golflengten van het licht de plant absorbeert. Golflengten die niet worden geabsorbeerd worden gereflecteerd en zijn wat we zien als de kleur van een plant. Daarom zal verschillende soorten carotenoïden met verschillende staart lengtes waardoor ze absorberen en verschillende kleuren reflecteren bevatten.

Carotenoïden ook deelnemen aan verschillende types van cell signaling. Ze zijn in staat om de productie van signaal absicisic zuur , die de plantengroei regelt, zaaddormantie , embryo rijping en ontkieming , celdeling en elongatie, bloemen groei en stressreacties.

Hieronder nog een leuk stukje erover.

Door carotenoïde-moleculen te vervormen kunnen planten de hoeveelheid energie regelen, die hun chlorofyl te verwerken krijgt. Zo voorkomen ze schade door een teveel aan zonlicht, blijkt uit Amsterdams onderzoek dat zojuist verscheen in Nature Communications.
Dát planten heel snel kunnen schakelen als er bijvoorbeeld ineens geen wolk meer voor de zon zit, was al bekend. Maar niemand begreep hoe. Dat carotenoïdes er iets mee te maken hebben is een nieuw idee, legt eerste auteur Nicoletta Liguori uit.

 

 

Zowel die carotenoïdes als het chlorofyl zitten als pigmenten in ‘light-harvesting complexes’ (LHC’s), die als lichtgevoelige antenne dienen voor de fotosynthese. Tot nu toe werd aangenomen dat de carotenoïdes daarbij twee functies hebben. Ze absorberen andere golflengtes dan het chlorofyl, zodat de plant een breder deel van het zonnespectrum nuttig kan gebruiken; die energie geven ze vervolgens door voor verdere verwerking. En ze beschermen als anti-oxidant het chlorofyl tegen oxidatieve stress.

Elke functie correspondeert met een zogeheten ‘dark state’: een conformatie van het molecuul waarin het geen extra foton meer kan opnemen.

Maar volgens Liguori, Roberta Croce en collega’s van de Vrije Universiteit en het Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie in Potsdam is er een derde functie. Ze ontdekten het door tabaksplanten dusdanig te modificeren dat ze nog maar één soort carotenoïde aanmaken in plaats van een aantal verschillende. Metingen met femtoseconde-spectroscopie lieten zien dat dat ene carotenoïde (astaxanthine, om precies te zijn) niet twee maar drie verschillende dark states kent. En in die derde staat blijkt het overtollige energie te kunnen overnemen van chlorofyl, om dat vervolgens te dissiperen in de vorm van warmte.

Die veelheid van conformaties is volgens de onderzoekers alleen te verklaren door aan te nemen dat de lange, flexibele carotenoïdes fysiek worden vervormd door de omringende LHC-eiwitten. Dat het bij de bekende dark states zo werkt, was trouwens al eerder geconstateerd.

Hoe die vervorming precies in zijn werk gaat, en vooral hoe de hoeveelheid zonlicht haar kan aansturen, blijft voorlopig nog onduidelijk. Liguori bestudeerde haar LHC’s tot nu toe in vitro, zonder de omringende eiwitten die er ongetwijfeld iets mee te maken hebben. Wordt vervolgd, dus.

bron: VU

Grtz

  • Deze reactie is gewijzigd 11 maanden, 1 week geleden door Monty.
1+