प्रकाश संश्लेषक वर्णक: विशेषताएं और मुख्य प्रकार - जीवविज्ञान - 2025

संश्लेषक पिगमेंट रासायनिक यौगिकों कि अवशोषित और दृश्य प्रकाश है, जो बनाता है के कुछ तरंग दैर्ध्य को प्रतिबिंबित कर रहे हैं उन्हें "रंगीन" दिखाई देते हैं। विभिन्न प्रकार के पौधों, शैवाल और साइनोबैक्टीरिया में प्रकाश संश्लेषक वर्णक होते हैं, जो विभिन्न तरंग दैर्ध्य में अवशोषित होते हैं और विभिन्न रंगों को उत्पन्न करते हैं, मुख्य रूप से हरे, पीले और लाल।

ये वर्णक कुछ ऑटोट्रॉफ़िक जीवों के लिए आवश्यक हैं, जैसे कि पौधे, क्योंकि वे प्रकाश संश्लेषण में अपने भोजन का उत्पादन करने के लिए तरंग दैर्ध्य की एक विस्तृत श्रृंखला का लाभ उठाने में मदद करते हैं। जैसा कि प्रत्येक वर्णक केवल कुछ तरंग दैर्ध्य के साथ प्रतिक्रिया करता है, विभिन्न वर्णक होते हैं जो अधिक प्रकाश को कैप्चर करने की अनुमति देते हैं (फोटॉनों)।

विशेषताएँ

जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, प्रकाश संश्लेषक वर्णक रासायनिक तत्व हैं जो प्रकाश संश्लेषण प्रक्रिया के लिए आवश्यक प्रकाश को अवशोषित करने के लिए जिम्मेदार हैं। प्रकाश संश्लेषण के माध्यम से, सूर्य से ऊर्जा को रासायनिक ऊर्जा और शर्करा में परिवर्तित किया जाता है।

सूर्य का प्रकाश विभिन्न तरंग दैर्ध्य से बना होता है, जिसमें विभिन्न रंग और ऊर्जा स्तर होते हैं। प्रकाश संश्लेषण में सभी तरंग दैर्ध्य समान रूप से उपयोग नहीं किए जाते हैं, यही वजह है कि विभिन्न प्रकार के प्रकाश संश्लेषक वर्णक हैं।

प्रकाश संश्लेषक जीवों में वर्णक होते हैं जो केवल दृश्य प्रकाश की तरंग दैर्ध्य को अवशोषित करते हैं और दूसरों को प्रतिबिंबित करते हैं। वर्णक द्वारा अवशोषित तरंग दैर्ध्य का सेट इसका अवशोषण स्पेक्ट्रम है।

एक वर्णक कुछ तरंग दैर्ध्य को अवशोषित करता है, और जो इसे अवशोषित नहीं करते हैं वे परिलक्षित होते हैं; रंग बस रंजक द्वारा परावर्तित प्रकाश है। उदाहरण के लिए, पौधे हरे दिखाई देते हैं क्योंकि उनमें कई क्लोरोफिल अणु होते हैं और बी, जो हरे प्रकाश को दर्शाते हैं।

प्रकाश संश्लेषक वर्णक के प्रकार

प्रकाश संश्लेषक पिगमेंट को तीन प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है: क्लोरोफिल, कैरोटेनॉयड्स और फ़ाइकोबिलिन।

chlorophylls

क्लोरोफिल हरे प्रकाश संश्लेषक रंगद्रव्य होते हैं जिनमें उनकी संरचना में एक पोर्फिरीन अंगूठी होती है। वे स्थिर वलय के आकार के अणु होते हैं जिनके चारों ओर इलेक्ट्रॉन प्रवास करने के लिए स्वतंत्र होते हैं।

क्योंकि इलेक्ट्रॉन स्वतंत्र रूप से चलते हैं, अंगूठी में इलेक्ट्रॉनों को आसानी से प्राप्त करने या खोने की क्षमता होती है, और इसलिए अन्य अणुओं को सक्रिय इलेक्ट्रॉनों को प्रदान करने की क्षमता होती है। यह मूलभूत प्रक्रिया है जिसके द्वारा क्लोरोफिल सूर्य के प्रकाश से "ऊर्जा" पकड़ता है।

क्लोरोफिल के प्रकार

कई प्रकार के क्लोरोफिल हैं: ए, बी, सी, डी, और ई। इनमें से केवल दो उच्च पौधों के क्लोरोप्लास्ट में पाए जाते हैं: क्लोरोफिल ए और क्लोरोफिल बी। सबसे महत्वपूर्ण क्लोरोफिल "ए" है, क्योंकि यह पौधों, शैवाल और प्रकाश संश्लेषक साइनोबैक्टीरिया में मौजूद है।

क्लोरोफिल "ए" अपने सक्रिय इलेक्ट्रॉनों को अन्य अणुओं में स्थानांतरित करके प्रकाश संश्लेषण संभव बनाता है जो शर्करा बना देगा।

क्लोरोफिल का एक दूसरा प्रकार क्लोरोफिल "बी" है, जो केवल तथाकथित हरे शैवाल और पौधों में पाया जाता है। इसके भाग के लिए, क्लोरोफिल "सी" केवल क्रोमिस्टा समूह के प्रकाश संश्लेषक सदस्यों में पाया जाता है, जैसे कि डाइनोफ्लैगलेट्स।

इन प्रमुख समूहों में क्लोरोफिल के बीच का अंतर पहले संकेतों में से एक था कि वे पहले के विचार के जितना निकट से संबंधित नहीं थे।

क्लोरोफिल "बी" की मात्रा कुल क्लोरोफिल सामग्री का एक चौथाई है। इसके भाग के लिए, क्लोरोफिल "ए" सभी प्रकाश संश्लेषक पौधों में पाया जाता है, यही कारण है कि इसे सार्वभौमिक प्रकाश संश्लेषक वर्णक कहा जाता है। इसे प्राथमिक प्रकाश संश्लेषक वर्णक भी कहा जाता है क्योंकि यह प्रकाश संश्लेषण की प्राथमिक प्रतिक्रिया करता है।

प्रकाश संश्लेषण में भाग लेने वाले सभी पिगमेंट में से, क्लोरोफिल एक मौलिक भूमिका निभाता है। इस कारण से, शेष प्रकाश संश्लेषक वर्णक को गौण वर्णक के रूप में जाना जाता है।

गौण पिगमेंट के उपयोग से तरंग दैर्ध्य की एक विस्तृत श्रृंखला को अवशोषित करना संभव हो जाता है और इस प्रकार सूर्य के प्रकाश से अधिक ऊर्जा प्राप्त होती है।

कैरोटीनॉयड

कैरोटीनॉइड प्रकाश संश्लेषक रंजक का एक और महत्वपूर्ण समूह है। ये बैंगनी और नीले-हरे प्रकाश को अवशोषित करते हैं।

कैरोटेनॉयड्स उज्ज्वल रंग प्रदान करते हैं जो फल पेश करते हैं; उदाहरण के लिए, टमाटर में लाल लाइकोपीन की उपस्थिति के कारण होता है, मकई के बीजों में पीला ज़ेक्सांथिन के कारण होता है, और नारंगी के छिलकों में नारंगी β-कैरोटीन के कारण होता है।

ये सभी कैरोटीनॉयड जानवरों को आकर्षित करने और पौधे के बीजों के फैलाव को बढ़ावा देने में महत्वपूर्ण हैं।

सभी प्रकाश संश्लेषक पिगमेंट की तरह, कैरोटीनॉयड प्रकाश को पकड़ने में मदद करते हैं लेकिन वे एक अन्य महत्वपूर्ण कार्य भी करते हैं: सूर्य से अतिरिक्त ऊर्जा को समाप्त करना।

इस प्रकार, यदि एक पत्ती को बड़ी मात्रा में ऊर्जा प्राप्त होती है और इस ऊर्जा का उपयोग नहीं किया जा रहा है, तो यह अतिरिक्त प्रकाश संश्लेषक परिसर के अणुओं को नुकसान पहुंचा सकता है। कैरोटीनॉयड अतिरिक्त ऊर्जा को अवशोषित करने और गर्मी के रूप में इसे नष्ट करने में मदद करने में शामिल हैं।

कैरोटेनॉयड्स आमतौर पर लाल, नारंगी या पीले रंग के रंजक होते हैं, और इसमें प्रसिद्ध यौगिक कैरोटीन शामिल होता है, जो गाजर को अपना रंग देता है। ये यौगिक कार्बन परमाणुओं की एक "श्रृंखला" से जुड़े दो छोटे छह-कार्बन के छल्ले से बने होते हैं।

उनकी आणविक संरचना के परिणामस्वरूप, वे पानी में भंग नहीं करते हैं, बल्कि कोशिका के भीतर झिल्लियों को बांधते हैं।

कैरोटीनॉयड प्रकाश संश्लेषण के लिए प्रकाश की ऊर्जा का सीधे उपयोग नहीं कर सकता है, लेकिन अवशोषित ऊर्जा को क्लोरोफिल में स्थानांतरित करना चाहिए। इस कारण से, उन्हें गौण वर्णक माना जाता है। एक उच्च दृश्यमान गौण वर्णक का एक और उदाहरण फूकोक्सैन्थिन है, जो समुद्री शैवाल देता है और उनके भूरे रंग का चित्रण करता है।

कैरोटीनॉयड को दो समूहों में वर्गीकृत किया जा सकता है: कैरोटीन और ज़ेंथोफिल।

कैरोटीनों

कैरोटीन कार्बनिक यौगिक हैं जिन्हें पौधों और जानवरों में वर्णक के रूप में व्यापक रूप से वितरित किया जाता है। उनका सामान्य सूत्र C40H56 है और उनमें ऑक्सीजन नहीं है। ये वर्णक असंतृप्त हाइड्रोकार्बन हैं; यही है, उनके पास कई दोहरे बंधन हैं और आइसोप्रेनॉइड श्रृंखला के हैं।

पौधों में, कैरोटीन पीले, नारंगी या लाल रंग के फूल (कैलेंडुला), फल (कद्दू), और जड़ (गाजर) प्रदान करते हैं। जानवरों में वे वसा (मक्खन), अंडे की जर्दी, पंख (कैनरी) और गोले (झींगा मछली) में दिखाई देते हैं।

सबसे आम कैरोटीन β-कैरोटीन है, जो विटामिन ए का अग्रदूत है और जानवरों के लिए बहुत महत्वपूर्ण माना जाता है।

Xanthophylls

ज़ेंथोफिल्स पीले रंग के रंगद्रव्य होते हैं जिनकी आणविक संरचना कैरोटीन के समान होती है, लेकिन इस अंतर के साथ कि उनमें ऑक्सीजन के परमाणु होते हैं। कुछ उदाहरण हैं: C40H56O (क्रिप्टोक्सेंथिन), C40H56O2 (ल्यूटिन, ज़ेक्सैन्थिन) और C40H56O6, जो ऊपर उल्लिखित भूरे रंग के शैवाल की विशेषता फूकोक्सैथिन है।

कैरोटीन आमतौर पर xanthophylls की तुलना में अधिक नारंगी रंग के होते हैं। दोनों कैरोटीन और ज़ेंथोफिल, कार्बनिक सॉल्वैंट्स जैसे कि क्लोरोफॉर्म, एथिल ईथर, अन्य में घुलनशील हैं। कैरोटीन ज़ेन्थोफिल की तुलना में कार्बन डाइसल्फ़ाइड में अधिक घुलनशील होता है।

कैरोटीनॉयड के कार्य

- गौण वर्णक के रूप में कैरोटीनॉइड फ़ंक्शन। वे दृश्य स्पेक्ट्रम के मध्य क्षेत्र में उज्ज्वल ऊर्जा को अवशोषित करते हैं और इसे क्लोरोफिल में स्थानांतरित करते हैं।

- वे पानी के फोटोलिसिस के दौरान उत्पन्न और जारी ऑक्सीजन से क्लोरोप्लास्ट घटकों की रक्षा करते हैं। कैरोटेनॉयड्स अपने दोहरे बांड के माध्यम से इस ऑक्सीजन को उठाते हैं और अपनी आणविक संरचना को कम ऊर्जा (हानिरहित) स्थिति में बदलते हैं।

- क्लोरोफिल की उत्तेजित अवस्था आणविक ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करके एक अत्यधिक हानिकारक ऑक्सीजन राज्य बनाती है जिसे सिंगलेट ऑक्सीजन कहा जाता है। क्लोरोफिल की उत्तेजित अवस्था को बंद करके कैरोटेनॉयड्स इसे रोकते हैं।

- तीन xanthophylls (वाइलोक्सैन्थिन, एथेरोक्सेंथिन और ज़ेक्सैंथिन) गर्मी में परिवर्तित होकर अतिरिक्त ऊर्जा के अपव्यय में भाग लेते हैं।

- उनके रंग के कारण, कैरोटेनॉइड फूलों और फलों को जानवरों द्वारा परागण और फैलाव के लिए दिखाई देते हैं।

Phycobilins

Phycobilins पानी में घुलनशील वर्णक होते हैं और इसलिए क्लोरोप्लास्ट के साइटोप्लाज्म या स्ट्रोमा में पाए जाते हैं। वे केवल साइनोबैक्टीरिया और लाल शैवाल (रोडोफ़ाइटा) में होते हैं।

Phycobilins न केवल जीवों के लिए महत्वपूर्ण हैं जो उन्हें प्रकाश से ऊर्जा को अवशोषित करने के लिए उपयोग करते हैं, बल्कि अनुसंधान उपकरण के रूप में भी उपयोग किया जाता है।

जब pycocyanin और phycoerythrin जैसे यौगिकों को तीव्र प्रकाश के संपर्क में लाया जाता है, तो वे प्रकाश की ऊर्जा को अवशोषित करते हैं और तरंग दैर्ध्य की एक बहुत ही संकीर्ण रेंज में प्रतिदीप्ति उत्सर्जित करके इसे छोड़ते हैं।

इस प्रतिदीप्ति से उत्पन्न प्रकाश इतना विशिष्ट और विश्वसनीय होता है कि फ़ाइकोबिलिन का उपयोग "टैग" के रूप में किया जा सकता है। इन तकनीकों का व्यापक रूप से कैंसर अनुसंधान में ट्यूमर कोशिकाओं को "टैग" करने के लिए उपयोग किया जाता है।

संदर्भ

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