Pigment (bioloogia)
Pigment ehk biokroom tähendab bioloogia mõistes looduslikku orgaanilist ühendit, mis neelab nähtavat elektromagnetkiirgust ning tänu sellele omab värvi ise ja muudab värviliseks ka rakud või bioloogilised vedelikud, milles vastav ühend paikneb. Pigmendid esinevad paljudes organismides – nt vetikate kloroplastides, õistaimede kroonlehtedes, lindude sulestikus, imetajate nahas.[1][2][3]
Pigmentide olemasolust tingitud värvus vastandub füüsikaliselt nn struktuursele värvusele, mis on tingitud värvilisena paistva materjali (nt soomuste, sulgede vms) mikroskoopilisest struktuurist, mis käitub difraktsioonivõrena. Vaatleja seisukohalt saab pigmendipõhist ning struktuurset värvust eristada eeskätt selle alusel, kas objekti värv muutub, kui muutub vaatleja asukoht objekti suhtes (pigmendipõhine värvus ei muutu, samas struktuurne värvus paistab teistsugusena, kuna silma satub teise lainepikkusega valgus). Samas esineb mitmetes looduslikes objektides nii pigmendipõhise kui struktuurse värvingu kombinatsioon.[4]
Pigmentide evolutsionaarsed rollid ja kasutusalad
muudaPigmentidel on mitmeid funktsioone: näiteks klorofüll võimaldab organismidel teostada fotosünteesi neelatud päikesekiirguse energia arvelt[6] ning melaniin kaitseb organisme UV-kiirguse eest[7]. Mitmed taimede õites ja viljades leiduvad pigmendid omavad ligimeelitavat funktsiooni, et kindlustada tolmeldamist või seemnete levikut.[8][9] Mõnede loomaliikide puhul on pigmendid olulised sotsiaalse suhtluse ja hierarhia kontekstis (näiteks lõhe soomuste või lõvi lakka tumedam värv kindlustab isendi domineerivat positsiooni).[10][11] Mõnede pigmentide osavõtul moodustunud mustrite täpne roll või rollide kogum ei ole teada: näiteks sebrade vöötide funktsioon on seni ebaselge, kuigi valitsevaks hüpoteesiks on kaitse putukahammustuste vastu.[12]
Mitmed pigmendid (sh antotsüaniinid, karotenoidid) käituvad antioksüdantidena, reageerides hapnikuga ning kaitstes seega teisi komponente rakus või muus süsteemis oksüdeerumise eest. See võimaldab kasutada pigmente näiteks toidu- ja kosmeetikatööstuses mitte ainult värvi andvate, vaid ka toote säilitamisel stabiilsust tagavate komponentidena.[13][14]
Tuntud pigmentide näited
muuda- Antotsüaniinid – flavonoidide hulka kuuluvad veeslahustuvad orgaanilised molekulid, mis leiduvad paljudes taimedes ning annavad nendele punast, sinist või lillat värvust.[15]
- Fükoerütriin – rohevetikates ja punavetikates leiduv valguline pigment, mis omab punast värvust ning tugevaid fluorestseeruvaid omadusi.[16]
- Karotenoidid – arhedes, bakterites, seentes ja taimedes leiduv pigmentide rühm, mis omakorda jaguneb karoteenideks (sisaldavad ainult süsinikku ja vesinikku) ja ksantofüllideks (sisaldavad lisaks ka hapnikku). Karotenoidide molekulidel on iseloomulik paljudest konjugeeritud kaksiksidemetest koosnev keemiline struktuur, mis tingib nende hüdrofoobsust ning kollakat, oranži või punakat värvust.[17]
- Klorofüll – fotosünteesivates organismides leiduv pigmentide perekond, mis neelavad nähtava spektri sinises ja punases osas, omandades seega rohelist värvust. Valguse neeldumise eest vastutav molekuli osa on klorofüllides üsna sarnane, sisaldades alati tetrapürroolset kompleksühendit magneesiumiiooniga (kloriini); muus osas on eri organismide klorofüllide struktuur (st kloriini ümbritsevad valgulised domeenid) suhteliselt erinev.[18]
- Melaniin – polümeerset struktuuri omav vähelahustuvate pigmentide rühm, mis esineb paljudes organismides (bakterites, seentes, loomades) ning mida sünteesitakse aminohappe türosiini oksüdeerimise teel. Melaniinid neelavad nähtavat valgust sinises spektriosas rohkem kui punases, kuid laia neeldumismaksimumi tõttu omavad need pigem musta või pruunikat kui punast värvust. Samuti neelavad melaniinid tugevalt UV-kiirgust, kaitstes organismi DNA-d ioniseeriva kiirguse eest – mis ongi melaniinide põhiliseks funktsiooniks eri organismides.[19] Samas kasutavad mõned organismid melaniinide tugevat tumedat värvust ka teisiti – nii on melaniin värviliseks komponendiks kaheksajalgade tindis.[20]
Põhimõtteliselt saab pigmentide hulka liigitada ka keelikloomade punaverelibledes leiduvat hemoglobiini ning molluskite veres leiduvat hemotsüaniini, kuigi nende valkude põhiline ülesanne on seotud hapnikutranspordiga organismis ning heemi olemasolust tingitud värvus (vastavalt punane või sinine) on pigem kaasuv nähtus.[21][22]
Viited
muuda- ↑ Fox, Denis L. (1976). Animal Biochromes and Structural Colours, Second Edition: Physical, Chemical, and Distributional and Physiological Features of Coloured Bodies in the Animal World (DGO - Digital original, 1 trükk). University of California Press.
- ↑ Begazo, Alfredo (27. juuni 2023). "The Science Behind Bird Feather Colors". Avian Report (Ameerika inglise). Vaadatud 23. oktoobril 2024.
- ↑ van Staden, Jacobus (Koos) Frederick (1. juuli 2015). "Application of phthalocyanines in flow- and sequential-injection analysis and microfluidics systems: A review". Talanta. 139: 75–88. DOI:10.1016/j.talanta.2015.02.026. ISSN 0039-9140.
- ↑ Sun, Jiyu; Bhushan, Bharat; Tong, Jin (12. august 2013). "Structural coloration in nature". RSC Advances (inglise). 3 (35): 14862–14889. DOI:10.1039/C3RA41096J. ISSN 2046-2069.
- ↑ "Why are Flamingos Pink? And Other Flamingo Facts". Smithsonian's National Zoo and Conservation Biology Institute (inglise). 29. juuni 2021. Vaadatud 23. oktoobril 2024.
- ↑ Post, Adele; Larkum, A. W. D. (1. aprill 1993). "UV-absorbing pigments, photosynthesis and UV exposure in Antarctica: comparison of terrestrial and marine algae". Aquatic Botany. 45 (2): 231–243. DOI:10.1016/0304-3770(93)90023-P. ISSN 0304-3770.
- ↑ Solano, Francisco (27. märts 2020). "Photoprotection and Skin Pigmentation: Melanin-Related Molecules and Some Other New Agents Obtained from Natural Sources". Molecules (Basel, Switzerland). 25 (7): 1537. DOI:10.3390/molecules25071537. ISSN 1420-3049. PMC 7180973. PMID 32230973.
- ↑ Shen, Yuxiao; Rao, Yufei; Ma, Mengni; Li, Yajun; He, Yanhong; Wang, Zheng; Liang, Mei; Ning, Guogui (6. veebruar 2024). "Coordination among flower pigments, scents and pollinators in ornamental plants". Horticulture Advances (inglise). 2 (1): 6. DOI:10.1007/s44281-024-00029-4. ISSN 2948-1104.
- ↑ Cazzonelli, Christopher I. (2011). "Carotenoids in nature: insights from plants and beyond". Functional plant biology: FPB. 38 (11): 833–847. DOI:10.1071/FP11192. ISSN 1445-4416. PMID 32480941.
- ↑ Kittilsen, Silje; Johansen, Ida Beitnes; Braastad, Bjarne Olai; Øverli, Øyvind (2012). "Pigments, parasites and personalitiy: towards a unifying role for steroid hormones?". PloS One. 7 (4): e34281. DOI:10.1371/journal.pone.0034281. ISSN 1932-6203. PMC 3320900. PMID 22493685.
- ↑ "Mane Research | College of Biological Sciences". cbs.umn.edu. Vaadatud 23. oktoobril 2024.
- ↑ Lee, Jane J. (9.02.2012). "Mystery of Zebra's Stripes Finally Solved?". science.org. Vaadatud 23.10.2024.
- ↑ Lu, Wang; Shi, Yuan; Wang, Rui; Su, Deding; Tang, Mingfeng; Liu, Yudong; Li, Zhengguo (6. mai 2021). "Antioxidant Activity and Healthy Benefits of Natural Pigments in Fruits: A Review". International Journal of Molecular Sciences. 22 (9): 4945. DOI:10.3390/ijms22094945. ISSN 1422-0067. PMC 8125642. PMID 34066601.
- ↑ Hussain, Shehzad; Sharma, Minaxi; Jarg, Tatsiana; Aav, Riina; Bhat, Rajeev (1. jaanuar 2023). "Natural pigments (anthocyanins and chlorophyll) and antioxidants profiling of European red and green gooseberry (Ribes uva-crispa L.) extracted using green techniques (UAE-citric acid-mediated extraction)". Current Research in Food Science. 7: 100629. DOI:10.1016/j.crfs.2023.100629. ISSN 2665-9271.
- ↑ Khan, Rameez Ahmad; Abbas, Nazia (15. detsember 2023). "Role of epigenetic and post-translational modifications in anthocyanin biosynthesis: A review". Gene. 887: 147694. DOI:10.1016/j.gene.2023.147694. ISSN 0378-1119.
- ↑ Leney, Aneika C.; Tschanz, Aline; Heck, Albert J. R. (2018). "Connecting color with assembly in the fluorescent B-phycoerythrin protein complex". The FEBS journal. 285 (1): 178–187. DOI:10.1111/febs.14331. ISSN 1742-4658. PMID 29148254.
- ↑ Wurtzel, Eleanore T. (2019). "Changing Form and Function through Carotenoids and Synthetic Biology". Plant Physiology. 179 (3): 830–843. DOI:10.1104/pp.18.01122. ISSN 1532-2548. PMC 6393808. PMID 30361256.
- ↑ Tamiaki, Hitoshi; Kichishima, Saki (2024). "Chlorophyll Pigments and Their Synthetic Analogs". Plant & Cell Physiology: pcae094. DOI:10.1093/pcp/pcae094. ISSN 1471-9053. PMID 39172630.
{{ajakirjaviide}}
: kontrolli parameetri|pmid=
väärtust (juhend) - ↑ Cao, Wei; Zhou, Xuhao; McCallum, Naneki C.; Hu, Ziying; Ni, Qing Zhe; Kapoor, Utkarsh; Heil, Christian M.; Cay, Kristine S.; Zand, Tara; Mantanona, Alex J.; Jayaraman, Arthi; Dhinojwala, Ali; Deheyn, Dimitri D.; Shawkey, Matthew D.; Burkart, Michael D. (24. veebruar 2021). "Unraveling the Structure and Function of Melanin through Synthesis". Journal of the American Chemical Society (inglise). 143 (7): 2622–2637. DOI:10.1021/jacs.0c12322. ISSN 0002-7863.
- ↑ Derby, Charles D. (12. mai 2014). "Cephalopod ink: production, chemistry, functions and applications". Marine Drugs. 12 (5): 2700–2730. DOI:10.3390/md12052700. ISSN 1660-3397. PMC 4052311. PMID 24824020.
- ↑ Bonaventura, Joseph; Bonaventura, Celia; Sullivan, Bolling (1975). "Hemoglobins and hemocyanins: Comparative aspects of structure and function". Journal of Experimental Zoology (inglise). 194 (1): 155–174. DOI:10.1002/jez.1401940110. ISSN 0022-104X.
- ↑ Lutz, Diana (2016). "The many colors of blood" (PDF). American Chemical Society. Vaadatud 23.10.2024.