الأصباغ الثانوية هي مركبات ممتصة للضوء ، موجودة في الكائنات العضوية الضوئية ، وتعمل مع
الكلوروفيل
أ، وهي تشمل أشكالًا أخرى من هذا الصباغ ، مثل الكلوروفيل ب في
الطحالب
الخضراء وهوائيات النباتات العليا ، بينما قد تحتوي الطحالب الأخرى على الكلوروفيل ج أو د، بالإضافة إلى ذلك ، هناك العديد من الأصباغ غير الكلوروفيل ، مثل الكاروتينات أو البروتينات ، والتي تمتص أيضًا الضوء وتنقل تلك الطاقة الضوئية إلى نظام الكلوروفيل الضوئي، وبعض هذه الأصباغ الثانوية ، وخاصة الكاروتينات ، تعمل أيضًا على امتصاص وتبديد الطاقة الضوئية الزائدة ، أو العمل كمضادات للأكسدة، ويشار أحيانًا إلى المجموعة الكبيرة المصاحبة جسديًا من الكلوروفيل والأصباغ الأخرى الثانوية على أنها طبقة صبغات .
أصباغ الكلوروفيل
تحتوي أصباغ الكلوروفيل المختلفة وغير الكلوروفيل المرتبطة بالنظم الضوئية على أطياف امتصاص مختلفة ، إما لأن أطياف أصباغ الكلوروفيل المختلفة يتم تعديلها بواسطة بيئتها البروتينية المحلية، أو لأن الأصباغ التبعية لها اختلافات هيكلية جوهرية، والنتيجة هي أنه في الجسم الحي ، يتم توسيع طيف الامتصاص المركب لجميع هذه الأصباغ وتسويتها بحيث تمتص مجموعة واسعة من الإشعاعات المرئية، والأشعة تحت الحمراء بواسطة النباتات والطحالب .
ولا تمتص معظم الكائنات الضوئية الضوء الأخضر جيدًا ، وبالتالي فإن معظم الضوء المتبقي تحت مظلات الأوراق في الغابات أو تحت الماء مع العوالق الوفيرة أخضر ، وهو تأثير طيفي يسمى “النافذة الخضراء”، و
الكائنات الحية
مثل بعض البكتيريا الزرقاء والطحالب الحمراء تحتوي على بروتينات phycobiliproteins تمتص الضوء الأخضر الذي يصل إلى هذه الموائل .
النظم الأيكولوجية المائية
في النظم الإيكولوجية المائية ، من المحتمل أن يحدد طيف امتصاص الماء ، إلى جانب الجلفين والتريبتون (المادة العضوية الذائبة والجزيئية ، على التوالي) ، التمايز في مكان التغذية الضوئي، وتتوافق الأكتاف الستة في امتصاص الماء الخفيف ما بين أطوال موجية 400 و 1100 نانومتر مع قيعان الامتصاص الجماعي لعشرين نوعًا على الأقل من
البكتيريا
الضوئية، تأثير آخر هو بسبب الاتجاه العام للمياه لامتصاص الترددات المنخفضة ، في حين أن الجلفين والتريبتون تمتص الترددات الأعلى، وهذا هو السبب في أن المحيط المفتوح يبدو أزرقًا ويدعم الأنواع الصفراء مثل Prochlorococcus ، والذي يحتوي على الديفينيل – كلوروفيل أ و ب، سينكوكوكوس ، اللون الأحمر مع الفيكويثرين ، يتم تكييفه مع الأجسام الساحلية ، في حين أن الفيكوسيانين يسمح للسيانوبكتيريا بالازدهار في المياه الداخلية الداكنة .
أصناف الأصباغ الرئيسية
تحدث ثلاثة أصناف رئيسية من أصباغ التمثيل الضوئي بين الطحالب: الكلوروفيل والكاروتينات (الكاروتينات و إكسانثوفيلز و الفيكوبلينز)، والأصباغ هي سمة لبعض مجموعات الطحالب ، الكلوروفيل والكاروتينات عادة ما تكون جزيئات قابلة للذوبان في الدهون ويمكن استخلاصها من أغشية الثايلاكويد بمذيبات عضوية مثل الأسيتون أو
الميثانول
أو DMSO وعلى النقيض من ذلك ، فإن الفيكوبيلين والبيريدينين قابلان للذوبان في الماء ويمكن استخراجهما من أنسجة الطحالب بعد الاستخلاص بالمذيبات العضوية للكلوروفيل في تلك الأنسجة .
الأساس المنطقي وراء تقنيات الاستخراج هو تعطيل سلامة الخلية قدر الإمكان ، وبالتالي إزالة جزيئات الصباغ من بروتينات الأغشية الداخلية، إن تجميد الأنسجة باستخدام النيتروجين السائل وطحن الأنسجة التي لا تزال مجمدة باستخدام الهاون والمدقة أو الخلاط ، يتغلب على بعض مشكلات العمل مع المواد التي تنتج كميات كبيرة من السكريات اللزجة، ويحطم نسيج “ذوبان التجميد” أيضًا الأغشية الخلوية ، ولكنه قد يحرر المزيد من
السكريات
، ويمكن بعد ذلك تجانس الأنسجة المطحونة جيدًا في مذيب عضوي لزيادة تعطيل الأغشية الخلوية ، وتحرير جزيئات الصباغ من مجمعات بروتين الصباغ الخفيفة .
استخلاص الأصباغ
بمجرد استخلاص الأصباغ إلى مذيبات مناسبة ، يمكن فصلها كروماتوغرافيا بواسطة TLC أو HPLC لتحليلها وتحديدها، ويمكن تقدير تركيزات الصبغة في المذيبات الهيدروكربونية ؛ ومع ذلك ، فإن هذه الصيغ تنبؤية ، وقد تبالغ في تقدير بعض تركيزات الصباغ، ويمكن للأصباغ غير المفككة من بروتينات ربط الصباغ أن تغير أنماط امتصاص الأصباغ ، مما يؤدي إلى تحولات في الحد الأقصى من 10 إلى 50 نانومتر ، بالمقارنة مع الأطياف المقاسة للأنسجة السليمة .
كيف يمكن استخراج الصبغات
يمكن استخراج الصبغات من
الأعشاب البحرية
من خلال مجموعة متنوعة من التقنيات على الرغم من أنه في كثير من الأحيان ، يتم العثور على تقنية فعالة لأنواع معينة فقط من خلال التجربة والخطأ، والطحالب التي تنتج كميات كبيرة من السكاريد يمكن أن يكون من الصعب للغاية العمل معها، ومن المهم أن نلاحظ أن الضوء والحرارة وأقصى درجة الحموضة والأكسجين تسبب تدمير مستخلصات الصباغ، ويجب أن تبقى المستخلصات باردة وملفوفة بالرقائق ، وتعمل مع أقل إضاءة ممكنة خلال العملية.
استخراج الأسيتون
يمكن استخدام هذه التقنية في الطحالب الخضراء والبنية والحمراء وكذلك الأعشاب البحرية، قد تكون بعض الخضر والأعشاب البحرية قابلة للاستخراج دون طحن النيتروجين السائل ؛ للطحالب البني والأحمر قد يكون من الضروري اتخاذ تدابير أكثر تطرفًا.