الأصباغ البيولوجية

2015 علوم القرن الـ21 الكيمياء

براون بير

KFAS

الأصباغ البيولوجية البيولوجيا وعلوم الحياة

الجزيئات الأساسية في كل التفاعلات الكيميائية الحيوية المدفوعة بالضوء هي الأصباغ البيولوجية, والتي تأسر الطاقة الضوئية عندما تعزز الفوتونات الواردة الإلكترونات في بعض صبغة ذرات الجزيء إلى مستوى طاقة أعلى.

الصبغة الأساسية هي الكلوروفيل, وهي بورفورين لديها أيون مغنسيوم  في مركزها.

العديد من السلاسل ذات الأوجه الصغيرة , والتي ترتبط خارج حلقة البورفيرين, تغير الخصائص الامتصاصية في أنواع عديدة من الكلوروفيل.

والبورفيرينات هي مشتقات من البورفين, مركب قرمزي أبسط (يشتق الاسم بورفيرين من الكلمة اللاتينية أرجواني purple).

فهي تتكون من حلقات البيرول , متصلة بحلقة أكبر بواسطة مجموعات الميثيلين (-CH=).

تفقد البورفيرينات بسهولة ذرات الهيدروجين المركزية لتأخذ شحنة سالبة. تتعادل الشحنة بذرات الفلز المشحونة بشحنة موجبة مثل الحديد , الماغنيسيوم , والكوبالت , والتي تناسب مركز جزيء البورفيرين.

ومن ضمن البورفيرينات الأخرى المعروفة الهيموجلوبين مثلاً , وهو البروتين الذي يحمل الأكسجين في الدم (والذي يحتوي على ذرة حديد  في مركزه ) , وفيتامين ب١٢, والذي يلعب الدور الأساسي للوظيفة الطبيعية للمخ والجهاز العصبي, وفي تكوين الدم (يحوي ذرة  في مركزه).

يمتص الكلوروفيل طاقة الضوء في المنطقة الحمراء والزرقاء للطيف المرئي, ثم تظهر خضراء. أثناء التحليل الضوئي, تنقل الطاقة الضوئية هذه إلى طاقة كيميائية.

ويحدث هذا عندما تثير فوتونات الضوء التي تمتص بواسطة الكلوروفيل الإلكترونات في أيونات الماغنسيوم.

بعد ذلك يتم توجيها لإلكترونات بعيداً من خلال نظام الرابطة الكربونية لحلقة البورفيرين لدعم التحليل الضوئي.