TẾ BÀO SẮC TỐ: NHÓM, CHỨC NĂNG VÀ ỨNG DỤNG - SINH HỌC - 2026

Các tế bào sắc tố là các phần tử của nguyên tử, một phân tử chịu trách nhiệm về màu sắc. Về mặt này, chúng là những hạt mang các điện tử khác nhau, một khi được kích thích bởi năng lượng của ánh sáng khả kiến, chúng sẽ phản chiếu dải màu.

Ở cấp độ hóa học, chất mang màu chịu trách nhiệm thiết lập sự chuyển đổi điện tử của dải phổ hấp thụ của một chất. Trong hóa sinh, chúng có nhiệm vụ hấp thụ năng lượng ánh sáng tham gia vào các phản ứng quang hóa.

Màu sắc Nền đầy màu sắc Hình nền

Màu sắc cảm nhận được qua mắt người tương ứng với các bước sóng không bị hấp thụ. Theo cách này, màu sắc là hệ quả của bức xạ điện từ truyền qua.

Trong bối cảnh này, mang màu đại diện cho một phần của phân tử chịu trách nhiệm cho việc hấp thụ các bước sóng trong phạm vi khả kiến. Điều gì ảnh hưởng đến bước sóng phản xạ và do đó màu sắc của phần tử.

Sự hấp thụ bức xạ UV được thực hiện dựa trên bước sóng nhận được bởi sự biến thiên mức năng lượng của các electron và trạng thái tiếp nhận: kích thích hay cơ bản. Thật vậy, phân tử thu được một màu nhất định khi nó bắt hoặc truyền một số bước sóng nhìn thấy được.

Nhóm nhiễm sắc thể

Tế bào sắc tố được tổ chức thành các nhóm chức năng chịu trách nhiệm cho việc hấp thụ ánh sáng nhìn thấy. Chromophores thường được tạo thành từ liên kết đôi và ba cacbon-cacbon (-C = C-): chẳng hạn như nhóm cacbonyl, nhóm thiocacbonyl, nhóm etylen (-C = C-), nhóm imino (C = N), nhóm nitro, nhóm nitroso (-N = O), nhóm azo (-N = N-), nhóm diazo (N = N), nhóm azoxy (N = NO), nhóm azomethine, nhóm disulfide (-S = S-), và vòng thơm như paraquinone và orthoquinone.

Các nhóm mang màu phổ biến nhất là:

• Các tế bào mang sắc tố etylenic: Ar- (CH = CH) n -Ar; (n≥4)
• Tế bào sắc tố azo: -RN = NR
• Tế bào sắc tố thơm:
  • Các dẫn xuất của Triphenylmethane:
  • Các dẫn xuất của Anthraquinon
  • Phthalocyanines
  • Các chất dẫn xuất dị thơm

Nhóm nhiễm sắc thể hiện các electron cộng hưởng ở một tần số nhất định, chúng liên tục bắt hoặc bức xạ ánh sáng. Sau khi được gắn vào vòng benzen, naphthalene hoặc anthracene, chúng sẽ tăng cường sự hấp thụ bức xạ.

Tuy nhiên, những chất này đòi hỏi sự kết hợp của các phân tử thuộc nhóm auxochromic, để củng cố màu sắc, cố định và tăng cường vai trò của tế bào sắc tố.

Cơ chế và chức năng

Ở cấp độ nguyên tử, bức xạ điện từ bị hấp thụ khi xảy ra sự biến đổi điện tử giữa hai obitan có mức năng lượng khác nhau.

Khi ở trạng thái nghỉ, các electron ở một quỹ đạo nhất định, khi chúng hấp thụ năng lượng, các electron đi lên một quỹ đạo cao hơn và phân tử chuyển sang trạng thái kích thích.

Trong quá trình này có một sự khác biệt về năng lượng giữa các obitan, biểu thị các bước sóng được hấp thụ. Do đó, năng lượng được hấp thụ trong quá trình này được giải phóng và electron chuyển từ trạng thái kích thích về dạng ban đầu ở trạng thái nghỉ.

Kết quả là, năng lượng này được giải phóng theo nhiều cách khác nhau, phổ biến nhất là dưới dạng nhiệt, hoặc bằng cách giải phóng năng lượng thông qua sự khuếch tán bức xạ điện từ.

Hiện tượng phát quang này thường gặp trong quá trình lân quang và huỳnh quang, khi một phân tử phát sáng và thu nhận năng lượng điện từ, chuyển sang trạng thái kích thích; Khi trở lại trạng thái cơ bản, năng lượng được giải phóng thông qua sự phát xạ của các photon, tức là bức xạ ánh sáng.

Auxochromes

Chức năng của tế bào sắc tố được liên kết với các auxochromes. Auxochrome tạo thành một nhóm các nguyên tử, cùng với chất mang màu, thay đổi bước sóng và cường độ hấp thụ, ảnh hưởng đến cách thức mà chất mang màu đó hấp thụ ánh sáng.

Một mình auxochrom không thể tạo ra màu sắc, nhưng được gắn vào một nhóm mang màu, nó có khả năng tăng cường màu sắc. Trong tự nhiên, các auxochromes phổ biến nhất là nhóm hydroxyl (-OH), nhóm aldehyde (-CHO), nhóm amin (-NH2), nhóm metyl mercaptan (-SCH3) và halogen (-F, -Cl, -Br, -TÔI).

Nhóm chức năng của auxochromes có một hoặc nhiều cặp electron có sẵn, khi gắn vào một nhóm mang màu, sẽ thay đổi sự hấp thụ của bước sóng.

Khi các nhóm chức năng liên hợp trực tiếp với hệ thống Pi của chất mang màu, sự hấp thụ được tăng cường khi bước sóng bắt ánh sáng tăng lên.

Làm thế nào là màu sắc được thay đổi?

Một phân tử có màu sắc phụ thuộc vào tần số của bước sóng được hấp thụ hoặc phát ra. Tất cả các phần tử có một tần số đặc trưng được gọi là tần số riêng.

Khi bước sóng có tần số tương tự với tần số riêng của một vật, nó sẽ dễ bị hấp thụ hơn. Về mặt này, quá trình này được gọi là sự cộng hưởng.

Đây là hiện tượng mà qua đó một phân tử bắt bức xạ có tần số tương tự như tần số chuyển động của các electron trong phân tử của chính nó.

Trong trường hợp này, mang màu xen vào, một phần tử thu nhận sự chênh lệch năng lượng giữa các obitan phân tử khác nhau nằm trong quang phổ ánh sáng, theo cách đó, phân tử có màu vì nó bắt được một số màu nhất định của ánh sáng nhìn thấy.

Sự can thiệp của các auxochromes làm biến đổi tần số tự nhiên của chất mang màu nên màu sắc bị biến đổi, nhiều trường hợp màu đậm hơn.

Mỗi auxochromium tạo ra những ảnh hưởng nhất định đến các tế bào sắc tố, làm thay đổi tần số hấp thụ các bước sóng từ các phần khác nhau của quang phổ.

Ứng dụng

Do khả năng truyền màu cho các phân tử, tế bào sắc tố có nhiều ứng dụng khác nhau trong sản xuất chất tạo màu cho ngành thực phẩm và dệt may.

Thật vậy, chất màu có một hoặc nhiều nhóm sắc tố xác định màu sắc. Tương tự như vậy, nó phải có các nhóm auxochromic cho phép tiềm năng và cố định màu trên các phần tử được tô màu.

Ngành công nghiệp sản xuất phẩm màu phát triển các sản phẩm cụ thể trên cơ sở các thông số kỹ thuật cụ thể. Vô số chất tạo màu công nghiệp đặc biệt đã được tạo ra cho mọi vấn đề. Chịu được các phương pháp điều trị khác nhau, bao gồm cả việc tiếp xúc liên tục với ánh nắng và rửa trong thời gian dài hoặc điều kiện môi trường khắc nghiệt.

Do đó, các nhà sản xuất và nhà công nghiệp chơi với sự kết hợp của tế bào sắc tố và auxochromes để thiết kế các tổ hợp cung cấp chất màu có cường độ cao hơn và khả năng chống chịu với chi phí thấp.

Người giới thiệu

1. Chromophore (2017) IUPAC Compendium of Chemical Terminology - Sách Vàng. Đã khôi phục tại: goldbook.iupac.org
2. Santiago V. Luis Lafuente, María Isabel Burguete Azcárate, Belén Altava Benito (1997) Giới thiệu về Hóa học hữu cơ. Universitat Jaume IDL ed. IV. Tiêu đề. V. Dòng 547. ISBN 84-8021-160-1
3. Sanz Tejedor Ascensión (2015) Ngành công nghiệp thuốc nhuộm và bột màu. Hóa hữu cơ công nghiệp. Trường Kỹ thuật Công nghiệp Valladolid. Đã khôi phục tại: eii.uva.es
4. Shapley Patricia (2012) Hấp thụ ánh sáng bằng các phân tử hữu cơ. Hóa học 104 Chỉ số. Đại học Illinois. Đã khôi phục tại: chem.uiuc.edu
5. Peñafiel Sandra (2011) Ảnh hưởng của việc làm mềm bằng gốc axit béo đến sự thay đổi màu sắc của vải 100% cotton được nhuộm bằng thuốc nhuộm hoạt tính thấp. Kho kỹ thuật số. Đại học Kỹ thuật Miền Bắc. (Luận văn).
6. Reusch William (2013) Kính hiển vi nhìn thấy và tia cực tím. Tổ chức Quốc tế IOCD về Khoa học Hóa học đang Phát triển. Đã khôi phục tại: chemistry.msu.edu