Jakie barwniki występują w chromatoforach złotowiciowców?

Do królestwa roślin należą organizmy z reguły fotoautotroficzne (fotosyntetyzujące), zawierające w plastydach barwniki asymilacyjne-chlorofil i towarzyszące mu karoten i ksantofil. Występujące w tej grupie stosunkowo nieliczne heterotrofy, zarówno sporofity (roztocza), jak i pasożyty, wtórnie utraciły barwniki asymilacyjne.
Do królestwa tego zaliczamy: glony (Phycophyta=Algae), mszaki (Bryophyta), paprotniki (Pteridophyta) i rośliny nasienne (Spermatophyta). Glony są grupą zbiorczą, w skład, której wchodzi kilka gromad, pozostałe taksony są w randze gromad.
Glony możemy określić jako zabarwione w ogromnej większości fotoautotroficzne rośliny jedno- i wielokomórkowe, bardzo prymitywne, związane z reguły ze środowiskiem wodnym. Zaliczamy do nich następujące gromady:
Eugleniny (Euglenophyta)
Dinofity (Dinophyta)
Chryzofity (Chrysophyta)
-złotowiciowce (Chrysophyceae)
-różnowiciowce (Xanthophyceae)
-okrzemki (Bacillariophyceae)
Zielenice (Chlorophyta)
Brunatnice (Phaeophyta)
Krasnorosty (Rhodophyta)
Niektórzy uczeni zaliczają do glonów sinice (Cyanophyta). Ze względu na prokariotyczną budowę komórki, odbiegają zasadniczo od pozostałych grup glonów, jednak pod względem sposobu życia, miejsca występowania i udziału w biocenozach wodnych wykazują wiele cech z nimi wspólnych. Pod względem taksonomicznym są, więc grupą zupełnie odrębną, natomiast pod względem biologiczno-ekologicznym wykazują cechy glonów.
Chryzofity (Chrysophyta)-ta duża, bo licząca około 12 000 gatunków, gromada obejmuje glony o różnym stopniu organizacji, z chromatoforami o barwie od zielonej po złocistą i brązową. Formy pływkowe opatrzone są dwiema nierównej wielkości wiciami i czerwoną plamką. Ściana komórkowa często wykazuje strukturę dwudzielną.
Rozmnażanie odbywa się przez podział komórki i (rzadziej) płciowo. Często bywają tworzone formy przetrwalnikowe.
Chryzofity to w ogromnej większości organizmy fotoautotroficzne, żyjące w wodach słodkich i morzach.
Do chryzofitów zaliczamy:złotowiciowce, różnowiciowce i okrzemki.
Złotowiciowce (Chrysophyceae)-do złotowiciowców zaliczamy około 1000 gatunków drobnych glonów o różnym stopniu organizacji-od pełzaków i postaci pływkowych po różne formy kolonijne i nitkowate. Charakteryzują się występowaniem 1-2 chromatoforów zawierających chlorofil, a także karotenoidów brunatnych i żółtych, oraz złocistożółtą fikochryzynę. Materiałem zapasowym jest tłuszcz w postaci oleistych kropli oraz chryzolamina.
Niższe formy nie tworzą ściany komórkowej, ciało mają zmienne w kształcie, wytwarzają nibynóżki na przednim biegunie mają zazwyczaj dwie wici. Wyżej uorganizowane formy zatracają zdolność ruchu i mają ścianę komórkową zbudowaną z pektyn.
Charakterystyczna dla złotowiciowców jest zdolność wytwarzania form przetrwalnikowych zwanych cystami. Rozmnażają się prawie wyłącznie wegetatywnie przez podział podłużny lub przez tworzenie ruchomych pływek (rozmnażanie wegetatywne).
Niektóre złotowiciowce, a także spokrewnione z nimi kokolitoforynowce (Coccolithophorinae) i Sillicoflagellatae mogą wytwarzać częściowo je okrywające szkieleciki. W przypadku Sillicoflagellatae są one zbudowane z krzemionki, u złotowiciowców i kokolitoforynowców- z węglanu wapnia i połączone są z galaretowatą substancją otaczającą komórkę.
Złotowiciowce zawierają barwniki w chromatoforach, takie jak:
o Chlorofil
o Karotenoidy (karoteny i ksantofile)
Chlorofil- zielony barwnik biorący udział w procesie fotosyntezy u roślin fotoautotroficznych (autotrofy), zlokalizowany w chloroplastach. Energia świetlna pochłaniana przez chlorofil warunkuje fotosyntezę.
U roślin wyższych chlorofil występuje w dwóch odmianach: niebieskozielony chlorofil a, absorbujący głównie światło fioletowe i czerwone, oraz żółtozielony chlorofil b, absorbujący głównie światło niebieskie i pomarańczowe.
Chlorofil jest kompleksem magnezu z czterema pierścieniami pirolowymi, połączonymi z sobą w pozycjach 2 i 5 mostkami metinowymi (=CH-), tworzącymi układ porfiryny. Występujące w cząsteczce chlorofilu dwie grupy kwasowe są zestryfikowane odpowiednio alkoholem metylowym i fitolem (C20H39OH).
W stanie naturalnym występują dwie odmiany chlorofilu: α i β. Odmiana (C55H72O5N4Mg) różni się od odmiany (C55H70O6N4Mg) obecnością grupy metylowej (-CH3) przy jednym z pierścieni pirolowych - zamiast grupy formylowej (-CHO).
Chlorofil pełni rolę grupy prostetycznej chromoproteidu (białka) zwanego chloroplastyną. Analogiczną strukturę cząsteczki posiada hemoglobina.
Karotenoidy-węglowodory nienasycone spokrewnione z terpenami, a także ich pochodne. Pomarańczowoczerwone i żółte barwniki roślinne, nierozpuszczalne w wodzie, a rozpuszczalne w tłuszczach. Karotenoidy dzielimy na: karoteny i ksantofile.
Karoteny, pomarańczowoczerwone barwniki roślinne z grupy karotenoidów, będące nienasyconymi węglowodorami o wzorze sumarycznym C40H56. -karoten jest prowitaminą witaminy A.
Występują w chloroplastach (razem z chlorofilem) i chromoplastach, nadają barwę pędom, liściom, niekiedy kwiatom (pełnik), owocom (pomidor) i korzeniom (marchew). Zalicza się tu czerwone i pomarańczowe karoteny oraz żółtawe lub brunatne ksantofile.
Karotenoidy odpowiedzialne są np. za jesienne żółte zabarwienie liści (barwy czerwone powodują antocyjany zawarte w soku komórkowym).
Są prekursorami witaminy A. Stosowane do barwienia produktów żywnościowych, szczególnie margaryny. Badania nad karotenoidami prowadzili P. Karrer, R. Kuhn.
Ksantofile, żółte i brunatne barwniki roślinne z grupy karotenoidów, pochodne karotenów, lecz różniące się od nich obecnością tlenu w cząsteczce, o wzorze sumarycznym C40H56O2, szeroko rozpowszechnione zarówno u roślin niższych (np. fukoksantyna u brunatnic), jak i u wyższych (np. wiolaksantyna nadająca barwę kwiatom bratków).
Teraz napiszę nieco o barwnikach wykorzystywanych w przemyśle, które są pochodzenia roślinnego. Barwniki, substancje naturalne lub syntetyczne, używane do barwienia różnorodnych materiałów (tkanin, papieru, skór, drewna, tworzyw sztucznych, żywności, kosmetyków).
W cząsteczkach barwników znajdują się ugrupowania chromoforowe, dzięki którym związki te selektywnie absorbują promieniowanie elektromagnetyczne w zakresie widzialnym, oraz auksochromy, nadające barwnikom powinowactwo do materiałów barwionych.
Ze względu na metodę wykonania barwienia barwniki dzieli się na: bezpośrednie, kwasowe, zasadowe, lodowe, kadziowe, zaprawowe.

Klasyfikacja chemiczna oparta jest na rodzaju ugrupowania chromoforowego. Rozróżnia się (w nawiasie podano chromofor i przykład barwnika danej grupy):
- barwniki azowe (-N=N-, oranż metylowy),
- barwniki chinoidowe (O=C6H4=O, alizaryna),
- barwniki dwufenylometanowe ((Ar) 2C=N, oranż akrydynowy NO),
- barwniki iminochinoidowe (N=C6H4=O lub N=C6H4=N, błękit indofenolowy),
- barwniki azynowe (błękit metylenowy),
- indygoidy (indygotyna),
- barwniki nitrowe (-NO2, kwas pikrynowy),
- barwniki nitrozowe (-NO, trwała zieleń O),
- barwniki polienowe ((-C=C-)n, żółcień chinolinowa),
- barwniki pironowe (pyronina G),
- barwniki trójfenylometanowe ((Ar)2C=Ar, zieleń malachitowa).

) Pigmenty, substancje barwne, w stanie rozdrobnienia stosowane do wyrobu farb oraz barwienia tworzyw sztucznych, włókien syntetycznych, wyrobów ceramicznych, gumy, papieru.
Pigmenty nieorganiczne, zwane mineralnymi, dzieli się na naturalne (farby ziemne) i sztuczne (sole i tlenki metali otrzymywane sztucznie). Do pigmentów nieorganicznych zalicza się także pigmenty otrzymywane z metali nieżelaznych np. glinu, miedzi i ich stopów.
Pigmenty organiczne, również dzieli się na naturalne i syntetyczne. Naturalne występują w organizmach żywych, np. chlorofil, hemina, sepia, indygo. Natomiast syntetyczne (stanowiące najliczniejszą i najważniejszą grupę pigmentów ze względu na zastosowanie) są najczęściej nierozpuszczalnymi barwnikami: azowymi, antrachinowymi, lakami barwnymi.
Do najważniejszych pigmentów nieorganicznych należą:
Pigmenty białe: biel cynkowa (ZnO), biel ołowiana, biel tytanowa.
Pigmenty czarne: sadze.
Pigmenty żółte: żółcień kadmowa (CdS+BaSO4), żółcień chromowa (PbCrO4), żółcień cynkowa (ZnCrO4⋅Zn(OH)2).
Pigmenty czerwone: czerwień kadmowa (CdS+CdSe), cynober, glejta ołowiana, minia ołowiana, czerwień żelazowa (Fe2O3).
Pigmenty zielone: zieleń chromowa (Cr2O3),
zieleń szwajnfurcka (3Cu(AsO2)⋅ Cu(CH3COO)2).
Pigmenty brunatne: ochra, umbra. Pigmentów błękitnych: ultramaryna, lazur miedziowy (2CuCO3⋅Cu(OH)2).
Niektóre pigmenty oprócz właściwości barwienia substancji wykazują także inne cechy: świecenie - pigmenty świecące (luminofory) lub zmianę barwy wraz ze zmianą temperatury - pigmenty termoczułe. Mają zastosowanie do produkcji farb świecących i termometrycznych.

Poniższe rysunki przedstawiają przykłady złotowiciowców. Pamiętajmy, że w przyrodzie mają one złotawy kolor.


Bibliografia:
A. Batko, W. Kofta, M. Kukier-Wyrwicka, H. Werblan-Jakubiec, M. Wrzosek
„Botanika i biologia komórki” Prószyński i S-ka Warszawa 1999 430 str.
M. Podbielkowska, Z. Podbielkowski „Biologia” WsiP Warszawa 1998 351 str.