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:
Ř Eugleniny (Euglenophyta)
Ř Dinofity (Dinophyta)
Ř Chryzofity (Chrysophyta)
-złotowiciowce (Chrysophyceae)
-różnowiciowce (Xanthophyceae)
-okrzemki (Bacillariophyceae)
Ř Zielenice (Chlorophyta)
Ř Brunatnice (Phaeophyta)
Ř 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. ß-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.