Sắc tố quang hợp

Những sắc tố quang hợp: Cấu trúc và quang phổ học Các nhân tố quyết định của một sinh vật quang hợp là các sắc tố của nó. Nếu không có chúng, ánh sáng sẽ không được hấp thụ, năng lượng và do đó không được lưu trữ. Có một số sắc tố được tìm thấy trong các sinh vật quang hợp khác nhau. Trong chương này chúng ta sẽ tìm hiểu về các loại sắc tố, với trọng tâm là làm thế nào các chất hóa học và đặc tính quang phổ của các sắc tố được xác định bằng cấu trúc của chúng và về chức năng mà chúng thực hiện trong quá trình quang hợp. Để tìm hiểu chúng, các chlorophylls được đặt tên từ a-d, và các bacteriochlorophylls từ a-g. Ngoài ra, chúng ta sẽ xem xét carotenoids và bilins, hai thành phần chủ yếu khác của sắc tố quang hợp. Chlorophylls từ lâu đã là chủ đề của nghiên cứu. Tên gọi này lần đầu tiên được sử dụng bởi Pelletier và Caventou năm 1818 để mô tả các sắc tố màu xanh lá cây tham gia trong quang hợp ở thực vật bậc cao. Có giải thưởng Nobel cho các nghiên cứu về việc xác định cấu trúc của chlorophyll. Richard Wilstatter được vinh danh năm 1915 cho công việc của mình mà thành lập các tính năng chính của cấu trúc chlorophyll, trong đó có công thức thực nghiệm và sự hiện diện của Mg. Hans Fischer đã được trao giải thưởng Nobel 1930 trong nghiên cứu vì ông quyết định hoàn thành lên đến đỉnh điểm trong tổng số tổng hợp của chlorophyll. Cấu trúc hóa học và phân bố chlorophylls và bacteriochlorophylls: Chlorophyll có cấu trúc đặc trưng gồm 4 vòng pyrol khép kín, các cầu =CH- chưa no nối 4 vòng pyrol lại với nhau, trên toàn bộ vòng pocphyrin có 8 nguyên tử C, ở đó có các nhóm thay thế có thể chuyên hóa lẫn nhau. Vòng pyrol thứ IV ở trạng thái khử (giữa C7 và C8 không có nối đôi) và có một gốc acid . Cầu γ C nối vòng pyrol III và pyrol IV tạo nên một vòng khử V, vòng này không chứa N và qua đó là một gốc acid gắn vào và gố này có thể bị ester hóa bằng rượu Metylic, tạo thành gốc COOCH3. nhân trung tâm là một nguyên tử Mg là phần quan trọng nhất vì nó quyết định màu xanh lục của diệp lục. Chlorophyll a ta thấy các tia xanh và đỏ được hấp thụ cò tia lục không được hấp thụ. Tia lục không được các sắc tố hấp thụ và phản chiếu vào mắt ta do đó ta thấy lá có màu lục. Bằng phương pháp hóa học, các chlorophylls có liên quan đến porphyrins, mà nó cũng là tetrapyrroles, nhưng nói chung là porphyrins đối xứng hơn phân tử. Vòng năm trong chlorophylls được đánh dấu từ A qua E, và vị trí nhóm thế trên vòng lớn theo chiều kim đồng hồ, bắt đầu từ vòng A, theo công nhận quốc tế của IUPAC và danh pháp hóa học ứng dụng. Tất cả sách nghiên cứu về vấn đề này sử dụng các danh pháp Fischer, vì vậy cần thiết để biết với cả hai hệ thống. Theo quy ước, các trục của tất cả các phân tử μ chlorophylls được định nghĩa là đi qua các nguyên tử N của vòng A và C, với trục x đi qua các nguyên tử N trong vòng B và D. Trục Z vuông góc với mặt phẳng của các vòng lớn . Mở rộng phạm vi hệ thống điện tử π trải dài hầu hết trên các phân tử này, ngoại trừ vòng D, trong đó C-17-C-18 liên kết đôi giảm xuống liên kết đơn. Đuôi được tạo thành bởi sự ngưng tụ của bốn đơn vị isoprene và sau đó được este hóa đến vòng D. Nó thường được gọi là đuôi phytol, phía sau là đuôi polyisoprenoid. Hầu hết các chlorophylls được phân loại như chlorins hơn là porphyrins, bởi tác dụng của vòng D giảm . Hầu hết các bacteriochlorophylls được gọi tương tự bacteriochlorins, do giảm cả hai vòng B và D. Tất cả các chlorophylls và bacteriochlorophylls chứa thêm vòng E, nên được gọi là vòng isocyclic. Hầu hết các loại chlorophyll-sắc tố có chứa ba nguyên tử cacbon không đối xứng, C-132, C-17 và C-18. Bacteriochlorophyll chứa thêm hai cacbon không đối xứng trung tâm, C-7 và C-8. Chlorophyll a: Chlorophyll a được tìm thấy trong tất cả các sinh vật nhân chuẩn được biết đến quang hợp. Trong số các sinh vật nhân sơ, nó được tìm thấy với số lượng lớn chỉ có ở vi khuẩn lam, mặc dù dấu vết biến thể nhỏ của chlorophyll a được tìm thấy trong một số vi khuẩn anoxygenic, vi khuẩn lưu huỳnh màu xanh lá cây và heliobacteria, nơi mà nó có một chức năng quan trọng như là một trung gian trong chuỗi vận chuyển điện tử . Một số prochlorophytes chứa divinyl chlorophyll a, trong đó các nhóm thế tại vị trí C-8 trên vòng B là vinyl thay vì ethyl. Một biến thể quan trọng của chlorophyll a là chlorophyll a'. Sắc tố này khác với chlorophyll a chỉ trong hóa học lập thể tại vị trí C-132. Nó được tìm thấy trong một lượng nhỏ nhưng sinh sản nhiều tại khu phức hệ quang hợp I, nơi mà một nữa hình thái phân tử của P700, cặp đặc biệt của các sắc tố đó là cho điện tử chính. Sự giảm oxy hóa quang phổ và đặc tính của chlorophyll a’ tương tự như chlorophyll a. Hiện bằng chứng cho thấy rằng chlorophyll a’ được tạo thành từ chlorophyll a , mặc dù các giả định C-132 chất enzyme tồn tại trong một số cây và động vật chưa được xác định. Chlorophyll b: Chlorophyll b giống hệt chlorophyll a ngoại trừ tại một vị trí là C-7, nơi một nhóm formyl thay thế nhóm methyl. Sự thay đổi này thay đổi sự hấp thu tối đa các bước sóng ngắn hơn. Chlorophyll b phần lớn có trong phần lớn các sinh vật nhân chuẩn quang hợp, ngoại trừ các tảo đỏ và tảo nâu. Trong sinh vật nhân sơ quang hợp nó chỉ được tìm thấy trong prochlorophytes. Chlorophyll c: Chất diệp lục c phần lớn thì hiếm thấy ở các chlorophylls, trong đó nó không có đuôi isoprenoid và cũng không có vòng D giảm. Vì vậy bằng phương pháp hóa học phân loại như porphyrin , và không phải là một chlorin. Chlorophyll c được tìm thấy riêng biệt trong các nhóm khác nhau của tảo biển, như tảo cát và dinoflagellates. Nó hoạt động như là một phụ kiện thu ánh sáng, trong sắc tố-phức hợp protein tương tự chlorophyll b ở thực vật và tảo xanh. Có một vài biến thể cấu trúc của chlorophyll c, trong đó khác nhau trong một số nhóm thế vòng ngoại vi. Chlorophyll d: Chlorophyll d khác chlorophyll a chỉ một vài điểm: các nhóm thế ở vị trí C-3 là một nhóm formyl trong chlorophyll d, thay vì nhóm vinyl tại chlorophyll a, chlorophyll d được biết đến như là một dấu vết thành phần của tảo nhất định và được cho rằng là không có thật. Tuy nhiên, vào năm 1996 một cyanobacterium, Acaryochloris, được phát hiện như là một sự cộng sinh trong một số động vật không xương sống ở biển. Sinh vật này có chứa chlorophyll d như là các sắc tố chính, và nó cũng chứa chlorophyll a và sắc tố bilin. Chlorophyll d là động lực và cấu trúc trung gian giữa chlorophyll a và bacteriochlorophyll a, mà đã được gợi ý rằng nó, hoặc một sắc tố có liên quan, có thể có được chuyển đổi trung gian trong quá trình quang hợp anoxygenic. Bacteriochlorophyll a : Đây là chất diệp lục chính trong phần lớn các vi khuẩn anoxygenic quang hợp. Các hóa chất khác biệt giữa các cấu trúc của chlorophyll a và bacteriochlorophyll a là nhóm acetyl tại vị trí C-3 và liên kết đơn trong vòng B giữa C-7 và C-8, thay vì liên kết đôi tại chlorophylls. Điều này làm giảm mức độ phân chia trong vòng lớn và cũng làm giảm sự đối xứng của phân tử so với chlorophylls. Những thay đổi cơ cấu có tác dụng lớn lên các tính chất quang phổ. Một vài loài vi khuẩn tím quang hợp đã được tìm thấy rằng việc sử dụng Zn như là kim loại trung tâm thay vì Mg. Những sinh vật được tìm thấy trong các môi trường axit cao, nơi Mg2+ dễ dàng bị thay thế bởi H+. Đây là hai ion kim loại chỉ đã được tích hợp vào các sắc tố kim loại tự do. Lý do đặc trưng này có lẽ rằng Mg là có sẵn, nhưng trái lại Zn là một nguyên tố gần như có rất ít ở hầu hết các môi trường. Như được thảo luận dưới đây, kim loại khác là không thích hợp cho quang hợp, bởi vì sắc tố với các kim loại kết hợp có một trạng thái kích động rất ngắn. Bacteriochlorophyll b: Bacteriochlorophyll b chỉ được tìm thấy trong một vài loài vi khuẩn tím. Nó khác với bacteriochlorophyll a chỉ bởi sự hiện diện của một liên kết đôi ngoài vòng ở vòng B. Bacteriochlorophyll b có bước sóng dài nhất của bất kỳ nhóm hấp thu chất diệp lục được biết đến. Trong thử nghiệm trên cơ thể sinh vật, hấp thu tối đa của Bacteriochlorophyll b là ở 960-1050 nm. Bacteriochlorophylls c, d, e (và f): Bacteriochlorophyll c, d và e sẽ được coi là một nhóm, bởi vì chúng chỉ được tìm thấy ở vi khuẩn quang hợp xanh lá cây, sinh vật có chứa các phức hợp ăng-ten được biết đến như là một chlorosome. Chúng cũng hiếm thấy hơn các chlorophylls, chúng được tìm thấy như là hỗn hợp phức tạp của các hợp chất liên quan chặt chẽ với nhau thay vì là một hợp chất duy nhất của cấu trúc đặc biệt. Vòng B chứa C-7_C-8 có nối đôi, như trong chlorophylls, tạo ra các sắc tố chlorins thay vì bacteriochlorins. Chúng cũng có một nhóm thế hydroxyethyl tại vị trí C-31 trong vòng A. Nhóm chức này cần thiết để tập hợp của các sắc tố trong các chlorosome. C-31 là cacbon không đối xứng, và cả R và S cấu hình được tìm thấy trong các tế bào. Những sắc tố cũng có H tại vị trí C-132, thay vì các nhóm thế lớn Carboxymethyl của tất cả các chlorophylls khác. Sự thay đổi này cho phép các vòng chlorin hợp với nhau chặt chẽ hơn. Những sắc tố có cấu trúc lập trình cho sự tập hợp, và quả thật, trong chlorosome chúng được tìm thấy như phức hợp oligomeric lớn với một vài protein. Những sự khác nhau giữa các bacteriochlorophylls c, d và e xảy ra chủ yếu ở các vị trí C-20 nhánh Methin, nơi bacteriochlorophylls c và e có một nhóm thế metyl, và tại vị trí C-7, nơi bacteriochlorophyll e có một nhóm thế formyl, giống như chlorophyll b. Những thay đổi này điều chỉnh các thuộc tính hấp thu của các sắc tố, với bước sóng hấp thu tối đa giảm đi từ bacteriochlorophyll c đến e. Sự khác biệt khác được tìm thấy tại vị trí C-8 và C-12, nơi nhiều phức tạp của các nhóm thế có thể xảy ra, ngay cả trong một sinh vật nhất định. Các đuôi của các bacteriochlorophylls cũng khác với hầu hết các chlorophylls khác. Các bacteriochlorophylls c, d và e tìm thấy trong các vi khuẩn lưu huỳnh xanh lá cây có chứa một đuôi dài thay vì một phytol. Đây là một trong những đơn vị isoprene và ngắn hơn phytol. Vi khuẩn không có lưu huỳnh xanh lá cây, chỉ có chứa bacteriochlorophyll c (cũng như bacteriochlorophyll a) chủ yếu sử dụng cacbon 18 thẳng –chuỗi phân tử khác stearol, mặc dù nhiều loại đuôi khác được tìm thấy trong nhiều số lượng khác nhau. Các hợp chất mà có thể được gọi là bacteriochlorophyll f có C-7 thế nhóm formyl bacteriochlorophyll e, cũng như C-20 H của bacteriochlorophyll d. Như vậy, việc hoàn tất hợp lý tập hợp các sắc tố này. Tuy nhiên, bacteriochlorophyll f vẫn chưa được tìm thấy trong bất kỳ sinh vật quang hợp nào, do đó, việc đặt tên một cách hợp lệ cho bacteriochlorophyll là không chắc chắn. Bacteriochlorophyll g: Bacteriochlorophyll g chỉ được tìm thấy trong heliobacreria anoxygenic. Nó là một bản chất lai phân tử của chlorophyll a và bacteriochlorophyll b, trong đó nó chứa nhóm thế phân tử vinyl C-3 của chlorophyll a và nhóm thế ethylidine có vòng ngoài C-8 của bacteriochlorophyll b. Nó cũng chứa một đuôi dài thay vì phytol. Bacteriochlorophyll g rất không ổn định và dễ phá vỡ thành chlorophyll a hoặc các hợp chất liên kết chặt chẽ. Pheophytins và bacteriopheophytins: Kim loại tự do chlorophylls được biết đến như là pheophytins. Trong các hợp chất này, hai ion H+ thay thế kim loại trung tâm Mg2+. Điều kiện thúc đẩy sự trở thành acid sự thay thế của kim loại. Pheophytins được hình thành trong thời gian phân rã của chlorophylls, do đó thường được xem như là sản phẩm phân rã chủ yếu và đây là kết quả từ sự mất mát của các kim loại trung tâm. Tuy nhiên, lượng nhỏ pheophytin rõ ràng là thành phần, yếu tố cần thiết của một số trung tâm phức hợp phản ứng và gần như chắc chắn được tạo ra theo một con đường nhất định, mặc dù nó không được biết đến. Pheophytin được giảm bớt đi dễ dàng hơn hơn chlorophyll tương ứng, vì vậy nó có chức năng như một nguyên tử có khả năng nhận thêm một điện tử tại một nơi trong chuỗi vận chuyển điện tử nơi có chlorophyll sẽ không hoạt động. Sinh tổng hợp chất diệp lục: Con đường sinh tổng hợp chất diệp lục bao gồm 15 bước. Nó bắt đầu với sự hình thành của δ-aminolevulinic acid ALA. Tám phân tử của ALA được cô đọng lại hình thành protoporphyrin IX. Tại thời điểm này con đường chia nhánh, một nhánh dẫn đến heme còn nhánh khác dẫn đến chlorophyll, tùy thuộc vào việc Fe hoặc Mg được liên kết. Nhánh Chlorophyll bao gồm các bước thêm vào mà trong đó một vòng thứ 5 được tạo thành và 1 liên kết đôi ở vòng D được khử oxy thành dạng Chlorophyllide. Đuôi isoprenoid được đính kèm ở bước cuối cùng. Vài bước đầu tiên trên đường sản xuất ALA. Hầu hết các quang sinh vật sử dụng 1 con đường duy nhất mà có liên quan đến ATP, nạp amino acid glutamic acid để thành thành tRNA glutamyl. Phản ứng này là 1 trong số ít các phản ứng được biết đến trong các phản ứng sinh học, trong đó 1 phân tử tRNA được sử dụng trong 1 bước tiến hóa sinh học khác hơn tổng hợp protein. Step 2 là khử để tạo thành 1 aldehyde trên L-glutamic acid 1-semiadehyde. Bước cuối cùng trong tổng hợp ALA là sự sắp xếp lại sự chuyển hóa amin để hình thành ALA. Một nhóm các quang sinh vật sản xuất ALA bằng 1 con đường hoàn toàn khác. Đây là sự ngưng tụ của các axit amin glycine với succinyl –CoA xúc tác bằng các enzym ALA synthase. Enzym này được tìm thấy trong 1 số ( nhưng không phải tất cả ) tím quang vi khuẩn. Nó cũng được tìm thấy trong ty thể của tất cả các tế bào nhân chuẩn eukaryotic và là con đường được sử dụng bởi ty thể để sản xuất ALA cho sinh tổng hợp heme. Các bước tiếp theo của loạt phản ứng để tạo thành protoporphyrin IX. Bước 4 là sự ngưng tụ của 2 phân tử của ALA để tạo thành các hợp chất cyclic porphobilinogen. Bước 5 là ngưng tụ của 4 phân tử porphobilinogen để hình thành chuỗi mở tetrapyrrole hydroxymethylbilane. Bước 6 là phản ứng đóng vòng tetrapyrrole thành Uroporphyrinogen III. Do kết quả Decarboxyl hóa tất cả 4 axetat sẽ tạo thành Coproporphyrinogen III.Ở bước 8, do sự decarboxil hóa và Dehydrat hóa 2 trong 4 gốc propionat tạo thành gốc Vinyl ở vòng 1 và 2, tạo nên Protoporphyrinogen IX. Bước cuối cùng trong giai đoạn này của con đường biosynthetic là quá trình oxy hóa của protoporphyrinogen IX để trở thành protoporphyrin IX. Đây là một bước quan trọng, bởi vì các hợp chất porphyrin vẻ bề ngoài như một nhưng không hoàn toàn kết hợp. Các vòng pyrrole thì bản chất độc lập với nhau và hợp chất thì không màu. Sản phẩm, protoporphyrin IX, là một porphyrin kết hợp hoàn toàn và rất có màu sắc. Protoporphyrin IX được tạo thành do sự lắp vào của MG trong bước 10. Con đường sinh tổng hợp Chlorophyll chia nhánh tại thời điểm này. Những phân tử đã định trở thành heme có Fe lắp vào thay vì Mg. Do Mg liên kết với Protoporphyrill IX tạo thành Mg-Protoporphyrill. Nhờ phản ứng ở vòng pyrrole III mà gốc propionat đã hình thành este monometyl Mg-protoporphyrin IX. Bước 13 tạo vòng cyclopentanol, trong phản ứng có sự vận chuyển một nguyên tử H từ gốc este metyl của propionat và 1 nguyên tử của nhóm cacbon metyl tới gốc vinyl của vòng pyrrole II, để tạo thành protochlorophyllide. Bước cuối cùng trong sinh tổng hợp Chlorophyll a thì sự đính kèm đuôi, xúc tác bằng enzym chlorophyll synthase. Chlorophyll b được sản xuất từ chlorophyll a bằng quá trình oxy hóa của nhóm methyl tại C-7 để cho một nhóm formyl. Chlorophyll b cũng có thể được khử trở lại thành Chlorophyll a. Tỷ lệ của 2 sắc tố được quy định chặt chẽ và có thể được điều chỉnh khi cần thiết. Những chlorophyll đều chứa đựng hai dải hấp thụ chính, một trong màu xanh hay gần vùng UV và một trong màu đỏ hay gần vùng IR. Việc thiếu hụt một sự hấp thụ đáng kể trong vùng xanh lục tạo cho đặc trưng của những chlorophyll là màu xanh lục hay xanh lam. Quang phổ thuộc tính của chlorophyll: Dải hấp thụ này là sự chyển tiếp từ πà π*, kéo những điện tử vào được hệ thống liên hợp π (của) chu trình lớn chlorin. Quang phổ hấp thụ và huỳnh quang của những chlorophyll a và bacteriochlorophyll a thì được biểu diễn trong hình . Quang phổ có thể được mô tả bằng cách sử dụng một lý thuyết mô hình "bốn quỹ đạo", có nguồn gốc từ đề xuất của Martin Goiterman (1961). Bốn quỹ đạo phân tử π liên quan chủ yếu trong quá trình chuyển đổi này là hai Highest Occupied Moculer Orbitals (HOMHs) và hai Lowest Unoccupied Moculer Orbitals ( LUMOs ). (LUMOs). Những hình ảnh quỹ đạo phân tủ và chuyển tiếp các dự đoán cho một porphyrin đối xứng, chlorin và bacteriochlorin được hiển thị trong Hình 4,8. Hai năng lượng thấp nhất của quá trình chuyển đổi năng lượng này được gọi là dải Q, và Hai năng lượng cao nhất được biết như là dải B. Chúng cũng thường được gọi là Soret bands. Các biểu đồ hiển thị trong hình 4,8 là một oversimplification của một mối quan hệ phức tạp giữa các mối quan hệ điện tử và năng lượng quỹ đạo (Hansen, 1991). Nó cho thấy rằng quá trình chuyển đổi điện tử phản ánh một xúc tiến đơn giản của một điện tử từ một HOMO đến nột LUMO. Trong thực tế, một số hình dạng điện tử khác , bao gồm sự đóng góp từ nhiều quỹ đạo phân tử năng lượng cao nhất , có thể đóng góp vào quá trình chuyển đổi điện tử. Hiện tượng này được biết như là sự tương tác cấu hình. Kết quả là không có một sự tương ứng đơn giản one-to-one giữa sữ chiếm giữ quỹ đạo đến sự chuyển đối có thể đến từ một hình dạng đơn giản. Vì vậy, các hình ảnh hiển thị trong Hình 4,8 chỉ ra những thay đổi tương đối về quỹ đạo năng lượng và trong những nguồn năng lượng chuyển tiếp đi từ porphyrin đối xứng hơn tới bacteriochlorin rất bất đối xứng. Việc chuyển tiếp điện tử có những khoảnh khắc chuyển tiếp lưỡng cực với cường độ và định hướng khác nhau. Bước sóng dài nhất chuyển tiếp os không thay đổi cực dọc theo trục y của phân tử và bởi vậy được biết như sự chuyển tiếp Qy. Điều này có nghĩa là sự hấp thụ sẽ trở nên mạnh hơn nếu các véc tơ điện tử của plane-polarized kích thích ánh sáng là song song với trục phân tử y của các sắc tố. Ánh sáng kích thích các cặp điện tử tới điện tử π của phân tử và sắp sếp chúng phần nào trong thời gian chuyển tiếp này. Sự chuyển tiếp Qy là nguyên nhân một sự thay đổi về mật độ điện tử đó hướng dọc theo trục phân tử y của phân tử, như minh hoạ trong Hình 4.9. Quá trình chuyển đổi Qx yếu hơn trong bacteriochlorophyll a cũng là phân cực, nhưng dọc theo các trục phân tử x, cũng hiển thị trong Hình 4.9. Thay cho chlorophylla, sự chuyển đổi Qy là phân cực dọc theo trục y phân tử. Sự chuyển đổi Qx, tuy nhiên, không phải là giải quyết cũng như trong bacteriochlorophyll a, và lý thuyết đó không phải là phân cực trực tiếp dọc theo trục x phân tử. The Soret bands có một phân cực trộn. Ngoài các Q cơ bản và B chuyển tiếp điện tử, sự chuyển tiếp rung động âm bội cũng có thể được quan sát, đặc biệt là trên dải Qy. Nó đặc trưng cho một dao động đồng thời và chuyển tiếp điện tử, với trạng thái cuối cùng trở thành trang thái kích thích rung động và trạng thái kích thích điện tử. Một tiến trình của trạng thái rung động có thể được quan sát thấy, với sự chuyển đổi mạnh mẽ nhất của 0,0 band, với các vệ tinh năng lượng cao hơn gọi là 0,1; 0,2; vv. Số đầu tiên là số the vibrational quantum nếu ground electronic state trước khi hấp thụ ánh sáng, và số rung động thứ hai của trang thái kích thích điện tử sau sự chuyển đổi. Dĩ nhiên, có rất nhiều sự rung động trong phân tử chlorophyll, và chỉ một trong số này là cái chiụ trách nhiệm cho cấu trúc rung động trong quang phổ hấp thụ. Tất cả các chlorophyll đạt cực điểm của quang phổ huỳnh quang tại những bước sóng dài hơn là cực đại cả sự hấp thụ. Sự phát xạ flourescence là phân cực dọc theo trục phân tử y, vì nó được phát ra từ sự chuyển đổi Qy . Quang phổ huỳnh quang thường có một mối quan hệ đặc trưng " mirror image " tới sự hấp thụ . Điều này là do nền và những trạng thái bị kích động có những hình dạng tương tự, vì vậy những sự rung động phân tử đó mà (thì) được kích hoạt trong thời gian sự hấp thụ điện tử cũng có khả năng được kích hoạt ở trên sự phát xạ huỳnh quang. Tuy nhiên, trong trường hợp này, trạng thái ban đầu là tình trạng trạng thái điện tử nền có dao động bị kích động. (Điều này gây ra một sự thay đổi của sự phát xạ tới bước sóng lớn hơn của sự chuyển tiếp chính, trong những cái đó được gọi là Stokes shift. Bảng 4.2 mang cùng lúc những bước sóng của cực độ hấp thụ cũng như dập tắt coeffients và cả cuộc đời huỳnh quang và hiệu suất của chlorophylls và bacteriochlorophylls trong những dung môi hữu cơ. Các tính chất quang phổ của sắc tố này có thay đổi đáng kể khi chúng được tích hợp vào các phức hệ protein. Trong mọi trường hợp, dài nhất - bước sóng tối đa chuyển sang bước sóng dài hơn trong sắc tố - protein; đôi khi dịch chuyển nhiều hơn 100nm. Chúng ta sẽ xem xét các đặc tính của các sắc tố - phức hợp protein trong hơn trong các Chương 5 và 6. Carotenoid: Carotenoid là một dạng sắc tố hữu cơ có tự nhiên trong thực vật và các loài sinh vật quang hợp khác như là tảo, một vài loài nấm và một vài loài vi khuẩn. Hiện nay người ta đã tìm được 600 loại carotenoid, sắp xếp theo hai nhóm, xanthophylls và carotene. Đây là nhóm sắc tố có màu vàng, cam, tím đỏ. Khả năng hấp thụ ánh sáng của carotenoid do các nối đôi liên kết đôi đơn quyết định carotenoid sơ cấp tham gia vào quang hợp, carotenoid thứ cấp: trong quả, hoa, cơ quan không tham gia quang hợp. Caroten: (C40H56): Caroten được cấu tạo từ các gốc isopren, không tan trong nước, tan trong dung môi hữu cơ, hấp thụ ánh sáng có bước sóng từ 446-476 nm. Caroten được xem là tiền Vitamin A. Caroten để ngoài không khí hấp thụ oxi (40% so với trọng lượng) dễ thành dạng oxi hóa. Caroten nguyên chất là các tinh thể đen có màu đỏ sáng của đồng và có ánh kim loại, dung dịch caroten có màu đỏ cam. Xanthophyll: (C40H56On): Là những carotenoid chứa oxi, chúng là dẫn xuất của caroten, thường có mặt ở cây bậc cao và các loại tảo. xanthophyll được xem như bạn đồng hành khăng khít với caroten, thường cứ 1 phân tử caroten thì có 2 phân tử xanthophyll. Xanthophyll hấp thụ ánh sáng có bước sóng trong khoảng 451-481 nm. Vai trò của carotenoid: _ Nhận và truyền ánh sáng cho chlorophyll. _ Bảo vệ chlorophyll khỏi bị phân hủy ở cường độ ánh sáng cao. _ Xanthophyll tham gia vào các phàn ứng phân li nước. Phycobilin: Nhóm sắc tố được tìm thấy ở tảo biển đỏ và tảo lam. Các đại diện điển hình nhất của phycobilin là phycoerytrin và phycoxyanin. Phycoerytrin chiếm ưu thế trong sắc tố phụ quang hợp ở tảo đỏ và quy định màu của nhóm tảo này. Phycoxyanin lại chiếm ưu thế ở tảo lam. Phycobilin là nhóm mang sắc biliprotein, 1 loại protein hình cầu, khác với diệp lục là chúng có những liên kết cộng hóa trị bền chắc.. Các phycobilin tan trong nước, trong các tế bào của tảo chúng định cư trong các thể phycobilin đó là các cấu tạo kiểu hạt phân bố trên mặt ngoài lamen quang hợp. Vai trò của phycobilin: Phycobilin đóng vai trò của các sắc tố phụ quang hợp. ở các loài tảo phycobilin thay thế chức năng của chlorophyll b, thực hiện vai trò của sắc tố phụ quang hợp trong phức hệ sắc tố thu ánh sáng. Khoảng 90% năng lượng ánh sáng phycobilin hấp thụ được truyền cho chlorophyll a.