ബയോളജിക്കൽ പിഗ്മെന്റ്

നിശ്ചിത നിറങ്ങൾ ആഗിരണം ചെയ്യുന്നതിന്റെ ഫലമായി ജീവജാലങ്ങൾ ഉൽ‌പാദിപ്പിക്കുന്ന നിറമുള്ള പദാർത്ഥങ്ങളാണ് പിഗ്മെന്റുകൾ അല്ലെങ്കിൽ ബയോക്രോംസ് എന്നും അറിയപ്പെടുന്ന ബയോളജിക്കൽ പിഗ്മെന്റുകൾ.  ബയോളജിക്കൽ പിഗ്മെന്റുകളിൽ സസ്യങ്ങളുടെ നിറങ്ങളും പുഷ്പങ്ങളുടെ നിറങ്ങളും ഉൾപ്പെടുന്നു. ചർമ്മം, കണ്ണുകൾ, തൂവലുകൾ, രോമങ്ങൾ, മുടി തുടങ്ങിയ പല ജീവശാസ്ത്ര ഘടനകളിലും ക്രോമാറ്റോഫോറസ് എന്ന പ്രത്യേക കോശങ്ങളിലെ മെലാനിൻ പോലുള്ള വർണ്ണവസ്തുക്കൾ അടങ്ങിയിട്ടുണ്ട്. ചില ജീവിവർഗ്ഗങ്ങളിൽ, ഒരു വ്യക്തിയുടെ ആയുസ്സിൽ വർണ്ണവസ്തുക്കൾ വളരെ നീണ്ട കാലയളവിൽ വരെ ഉണ്ടാകുന്നു.

നിറങ്ങളിലെ വർണ്ണവസ്തുക്കൾ ഘടനാപരമായി വ്യത്യസ്തമാണ്. ഇതിന്റെ എല്ലാ വീക്ഷണകോണുകളും തുല്യമാണ്. അതേസമയം ഘടനാപരമായ നിറം സാധാരണയായി വിവിധ പാളികളുടെ ഘടനകൾ കാരണം ഒരു നിശ്ചിത പ്രതിഫലനത്തിന്റെ അല്ലെങ്കിൽ ബഹുവർണ്ണങ്ങളുടെ പരിണാമമാണ്. ഉദാഹരണത്തിന്, ചിത്രശലഭത്തിന്റെ ചിറകുകളിൽ സാധാരണയായി ഘടനാപരമായ നിറം അടങ്ങിയിട്ടുണ്ട്. എന്നിരുന്നാലും പല ചിത്രശലഭങ്ങൾക്കും വർണ്ണവസ്തുക്കൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്ന കോശങ്ങളുണ്ട്.

 ബയോളജിക്കൽ പിഗ്മെന്റുകൾ 
തന്മാത്രകൾക്ക് പിഗ്മെന്റ് ഉണ്ടാകാൻ കാരണമാകുന്ന ഇലക്ട്രോൺ ബോണ്ട് രസതന്ത്രത്തിനായി സംയോജിത സംവിധാനം കാണുക.

 ഹീം/ പോർഫിറിൻ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ളത്: ക്ലോറോഫിൽ, ബിലിറൂബിൻ, ഹീമോസയാനിൻ, ഹീമോഗ്ലോബിൻ, മയോഗ്ലോബിൻ
 പ്രകാശം പുറപ്പെടുവിക്കുന്നത്: ലൂസിഫെറിൻ
 കരോട്ടിനോയ്ഡ് 
 ഹെമറ്റോക്രോംസ് (ആൽഗൽ പിഗ്മെന്റുകൾ, കരോട്ടിനോയിഡുകളുടെ മിശ്രിതവും അവയുടെ ഡെറിവേറ്റീവുകളും)
 കരോട്ടിനുകൾ: ആൽഫ കരോട്ടിനും ബീറ്റ കരോട്ടിനും, ലൈകോപീൻ, റോഡോപ്സിൻ 
 Xanthophyllസാന്തോഫിൽസ്: കാന്താക്സാന്തിൻ, സിയാക്സാന്തിൻ, ല്യൂട്ടിൻ 
 പ്രോട്ടീനേഷ്യസ്: ഫൈറ്റോക്രോം, ഫൈകോബിലിപ്രോട്ടീനുകൾ, 
 പോളീൻ എനോലേറ്റുകൾ: തത്തകൾക്ക് മാത്രമുള്ള ചുവന്ന വർണ്ണവസ്തുക്കളുടെ ഒരു ക്ലാസ്
 മറ്റുള്ളവ: മെലാനിൻ, യുറോക്രോം, ഫ്ലേവനോയ്ഡുകൾ

 സസ്യങ്ങളിലെ വർണ്ണവസ്തുക്കൾ 
സസ്യങ്ങളിലെ വർണ്ണവസ്തുക്കളുടെ പ്രാഥമിക പ്രവർത്തനം ഫോട്ടോസിന്തസിസ് അഥവാ പ്രകാശസംശ്ലേഷണം ആണ്. ഇതിനായി പച്ച പിഗ്മെന്റ് ആയ ക്ലോറോഫിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നു. കൂടാതെ വർണ്ണാഭമായ വർണ്ണവസ്തുക്കൾ കഴിയുന്നത്ര പ്രകാശോർജ്ജം ആഗിരണം ചെയ്യുന്നു. പരാഗണത്തെ പ്രോത്സാഹിപ്പിക്കുന്നതിനായി പൂക്കളിലേക്ക് പ്രാണികളെ ആകർഷിക്കുന്നതിന് സസ്യങ്ങളിലെ വർണ്ണവസ്തുക്കൾ വളരെയധികം സഹായിക്കുന്നു.

സസ്യവർണ്ണവസ്തുക്കളിൽ പോർഫിറിൻ, കരോട്ടിനോയിഡുകൾ, ആന്തോസയാനിനുകൾ, ബെറ്റാലെയിനുകൾ തുടങ്ങി നിരവധി തന്മാത്രകൾ ഉൾപ്പെടുന്നു. എല്ലാ ബയോളജിക്കൽ വർണ്ണവസ്തുക്കളിലും പ്രത്യേക തരംഗദൈർഘ്യമുള്ള പ്രകാശം മാത്രം ആഗിരണം ചെയ്യുകയും മറ്റുള്ളവയെ പ്രതിഫലിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. Lee, DW (2007) Nature's palette - the science of plant color. University of Chicago Press
കാരണമാകുന്ന പ്രധാന വർണ്ണവസ്തുക്കൾ ഇവയാണ്:
 ഹരിതകം
സസ്യങ്ങളിലെ പ്രാഥമിക വർണ്ണവസ്തു ആണ് ഹരിതകം അഥവാ ക്ലോറോഫിൽ. ചെടികളുടെ ആഹാരനിർമ്മാണപ്രവർത്തനമായ പ്രകാശസംശ്ലേഷണത്തിന്റെ അടിസ്ഥാനഘടകമാണിത്. മഞ്ഞ, നീല തരംഗദൈർഘ്യമുള്ള പ്രകാശങ്ങളെ ആഗിരണം ചെയ്യുകയും ക്ലോറിന്റെ നിറമായ പച്ചയെ പ്രതിഫലിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ക്ലോറോഫില്ലിന്റെ സാന്നിധ്യവും ആധിക്യവും ആണ് സസ്യങ്ങൾക്ക് പച്ച നിറം നൽകുന്നത്. എല്ലാ കരസസ്യങ്ങൾക്കും പച്ച ആൽഗകൾക്കും ഈ വർണ്ണവസ്തുവിന്റെ രണ്ട് രൂപങ്ങളായ ക്ലോറോഫിൽ എ, ക്ലോറോഫിൽ ബി. എന്നിവ കാണപ്പെടുന്നു. കെൽ‌പ്സ്, ഡയറ്റോമുകൾ, മറ്റ് ഫോട്ടോസിന്തറ്റിക് ഹെറ്ററോകോണ്ടുകൾ എന്നിവയിൽ ക്ലോറോഫിൽ ബി.ക്ക് പകരം ക്ലോറോഫിൽ സി അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു. ചുവന്ന ആൽഗകൾക്ക് ക്ലോറോഫിൽ എ മാത്രമേ കാണപ്പെടുന്നുള്ളൂ. പ്രകാശസംശ്ലേഷണത്തിന് ആവശ്യമായ ഇന്ധനത്തിന് സസ്യങ്ങൾ പ്രകാശത്തെ ഉപയോഗപ്പെടുത്തുന്നതിനുള്ള പ്രാഥമിക മാർഗ്ഗമായി എല്ലാ ക്ലോറോഫില്ലുകളും പ്രവർത്തിക്കുന്നു.

കരോട്ടിനോയ്ഡ്
ചുവപ്പ്, ഓറഞ്ച് അല്ലെങ്കിൽ മഞ്ഞ ടെട്രാറ്റെർപെനോയിഡുകൾ ആണ് കരോട്ടിനോയ്ഡുകൾ. പ്രകാശസംശ്ലേഷണ പ്രക്രിയയിൽ, ഫോട്ടോപ്രൊട്ടക്ഷൻ (സൂര്യപ്രകാശം മൂലമുണ്ടാകുന്ന തന്മാത്രാ നാശത്തെ നേരിടാൻ സസ്യങ്ങളെ സഹായിക്കുന്ന ബയോകെമിക്കൽ പ്രക്രിയയാണ് ഫോട്ടോപ്രോട്ടക്ഷൻ) വഴി സമൃദ്ധമായ പ്രകാശം (സൂര്യപ്രകാശം ആഗിരണം ചെയ്യുന്ന ആക്സസറി പിഗ്മെന്റുകളായി), ലഭിക്കാൻ സഹായിക്കുന്നു. കൂടാതെ പ്രോട്ടീന്റെ ഘടകങ്ങളായും ഇത് പ്രവർത്തിക്കുന്നു. സസ്യങ്ങളിൽ, അബ്സിസിക് ആസിഡ് എന്ന സസ്യഹോർമോണിന്റെ മുന്നോടിയായി ഇവ പ്രവർത്തിക്കുന്നു.

സസ്യങ്ങളിൽ പൊതുവേ ആറ് കരോട്ടിനോയിഡുകൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു: നിയോക്സാന്തിൻ, വയലക്സാന്തിൻ, ആന്തെറാക്സാന്തിൻ, സിയാക്സാന്തിൻ, ല്യൂട്ടിൻ, β- കരോട്ടിൻ.Young AJ, Phillip D, Savill J. Carotenoids in higher plant photosynthesis. In: Pessaraki M, ed. Handbook of Photosynthesis, New York, Taylor and Francis, 1997: pp. 575-596.പഴങ്ങളിലും പച്ചക്കറികളിലും കാണപ്പെടുന്ന മഞ്ഞ വർണ്ണവസ്തുവാണ് ല്യൂട്ടിൻ. ഇത് സസ്യങ്ങളിൽ ധാരാളം അടങ്ങിയിരിക്കുന്ന കരോട്ടിനോയിഡാണ്. തക്കാളിയുടെ നിറത്തിന് കാരണമാകുന്ന ചുവന്ന വർണ്ണവസ്തുവാണ് ലൈകോപീൻ. സസ്യങ്ങളിൽ വളരെ കുറച്ചുമാത്രം കാണപ്പെടുന്ന മറ്റ് കരോട്ടിനോയിഡുകൾ ആണ് ല്യൂട്ടിൻ എപോക്സൈഡ് (പല വുഡി ഇനങ്ങളിലും), ലാക്റ്റുകാക്സാന്തിൻ (ചീരയിൽ കാണപ്പെടുന്നു), ആൽഫ കരോട്ടിൻ (കാരറ്റിൽ കാണപ്പെടുന്നു).García-Plazaola JI, Matsubara S, Osmond CB. The lutein epoxide cycle in higher plants: its relationships to other xanthophyll cycles and possible functions. Funct. Plant Biol. 2007; 34: 759-773.സയനോബാക്ടീരിയയിൽ, കാന്തക്സാന്തിൻ, മൈക്സോക്സാന്തോഫിൽ, സിനെകോക്സാന്തിൻ, എക്കിനെനോൺ തുടങ്ങി നിരവധി കരോട്ടിനോയിഡുകൾ കാണപ്പെടുന്നു. ഡൈനോഫ്ലാഗെലേറ്റുകൾ പോലുള്ള ആൽഗൽ ഫോട്ടോട്രോഫുകൾ സൂര്യപ്രകാശത്തിന്റെ ലഭ്യതയ്ക്ക് ആവശ്യമായ വർണ്ണവസ്തുവായി പെരിഡിനിൻ ഉപയോഗിക്കുന്നു. കരോട്ടിനോയിഡുകൾ പ്രകാശസംശേഷണ പ്രവർത്തനകേന്ദ്രങ്ങൾ, സമൃദ്ധമായി പ്രകാശം ലഭ്യമാക്കുന്ന സംയുക്തങ്ങൾ എന്നിവ പോലുള്ള ക്ലോറോഫിൽ-ബൈൻഡിംഗ് പ്രോട്ടീനുകളുമായി സംയുക്തമുണ്ടാക്കുന്നു. അവ സയനോബാക്ടീരിയയിലെ ഓറഞ്ച് കരോട്ടിനോയ്ഡ് പ്രോട്ടീൻ പോലുള്ള കരോട്ടിനോയ്ഡ് പ്രോട്ടീനുകളും കാണപ്പെടുന്നു. 
ആൻതോസയാനിൻ
പി‌എച്ച് അനുസരിച്ച് ചുവപ്പ് മുതൽ നീല വരെ കാണപ്പെടുന്ന വെള്ളത്തിൽ ലയിക്കുന്ന ഫ്ലേവനോയ്ഡ് പിഗ്മെന്റുകളാണ് ആൻതോസയാനിൻ. (യഥാർത്ഥത്തിൽ "ഫ്ലവർ ബ്ലൂ") എല്ലായ്പ്പോഴും ശ്രദ്ധിക്കേണ്ടത്ര അളവിൽ ഇല്ലെങ്കിലും സസ്യങ്ങളുടെ എല്ലാ ടിഷ്യൂകളിലും ഇലകൾ, ചെടികളുടെ തണ്ട്, വേരുകൾ, പൂക്കൾ, പഴങ്ങൾ എന്നിവയിൽ നിറം നൽകുന്നതിനായി ഇവ കാണപ്പെടുന്നു. പല ഇനങ്ങളുടെയും പൂക്കളുടെ ദളങ്ങളിലാണ് ആന്തോസയാനിനുകൾ കൂടുതലായി കാണപ്പെടുന്നത്.ബ്ലൂബെറി, റാസ്ബെറി, ബ്ലാക്ക് റൈസ്, ബ്ലാക്ക് സോയ്ബീൻ തുടങ്ങിയ സസ്യാഹാരങ്ങളിൽ ധാരാളമായി ആൻതോസയാനിൻ കാണപ്പെടുന്നു. ശരത്കാലത്ത് കാണപ്പെടുന്ന ഇലകളുടെ നിറത്തിന് കാരണം ആൻതോസയാനിൻ ആണ്.Davies, Kevin M. (2004). Plant pigments and their manipulation. Wiley-Blackwell. p. 6. ISBN 1-4051-1737-0.  Archetti, Marco; Döring, Thomas F.; Hagen, Snorre B.; et al. (2011). "Unravelling the evolution of autumn colours: an interdisciplinary approach". Trends in Ecology & Evolution. 24 (3): 166–73. doi:10.1016/j.tree.2008.10.006. PMID 19178979.
 ബെറ്റാലെയ്ൻ 
ചുവപ്പ് അല്ലെങ്കിൽ മഞ്ഞ പിഗ്മെന്റുകൾ ആണ് ബെറ്റാലെയ്ൻ. ആന്തോസയാനിനുകളെപ്പോലെ അവ വെള്ളത്തിൽ ലയിക്കുന്നവയാണ്, പക്ഷേ ആന്തോസയാനിനുകളിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്തമായി അവ ടൈറോസിനിൽ നിന്ന് സംശ്ലേഷണം ചെയ്യുന്നു. ഈ തരം പിഗ്മെന്റുകൾ കാരിയോഫില്ലേലുകളിൽ (കള്ളിച്ചെടിയും അമരാന്തും ഉൾപ്പെടെ) മാത്രമേ കാണപ്പെടുന്നുള്ളൂ, മാത്രമല്ല ആന്തോസയാനിനുകളുള്ള സസ്യങ്ങളിൽ ഇവ ഒരിക്കലും ഉണ്ടാകില്ല.ബീറ്റ്റൂട്ടിന്റെ ആഴത്തിലുള്ള ചുവന്ന നിറത്തിന് ബെറ്റാലൈനുകൾ കാരണമാകുന്നു. 

ബെറ്റാലെയ്ൻ ജലത്തിൽ ലയിക്കുന്ന നൈട്രജൻ അടങ്ങിയ വർണ്ണവസ്തുക്കൾ ആണ്. കാരിയോഫില്ലേലെസ് നിരയിൽപ്പെട്ട സസ്യങ്ങളിൽ ഘടനാപരമായ രണ്ടുകൂട്ടങ്ങളായിട്ടാണ് ഇത് കാണപ്പെടുന്നത്. ഇൻഡോൾ ഘടനയുള്ള ചുവപ്പ്-വയലറ്റ് ബെറ്റാസയാനിനും മഞ്ഞ-ഓറഞ്ച് ബെറ്റാക്സാൻതിനും ആണ് ഈ വർണ്ണവസ്തുക്കൾ. കാരിയോഫില്ലേലെസിന്റെ ചില സസ്യങ്ങളിൽ ബെറ്റാലെയിനിന് പകരം ആൻതോസയാനിൻ വർണ്ണവസ്തുക്കൾ പുനഃസ്ഥാപിക്കപ്പെടുന്നു. ഉയർന്ന നിരയിൽപ്പെട്ട ഫംഗസുകളിലും ബെറ്റാലെയ്ൻ കാണപ്പെടുന്നു. Strack D, Vogt T, Schliemann W (February 2003). "Recent advances in betalain research". Phytochemistry. 62 (3): 247–69. doi:10.1016/S0031-9422(02)00564-2. PMID 12620337. ഏറ്റവും കൂടുതൽ ഇവ ശ്രദ്ധിക്കപ്പെടുന്നത് പൂവിന്റെ ഇതളുകളിലാണ്. എന്നാൽ ചിലപ്പോൾ സസ്യങ്ങളുടെ ഇലകൾ, തണ്ടുകൾ, പഴങ്ങൾ, വേരുകൾ എന്നിവയിലും ഈ വർണ്ണവസ്തുക്കൾ കാണപ്പെടുന്നു.

സസ്യങ്ങളിലെ പിഗ്മെന്റേഷൻ പ്രത്യേകിച്ചും പ്രകടമാകുന്നത് ശരത്കാല ഇലയുടെ നിറത്തിലാണ്. ഇത് പല ഇലപൊഴിയും മരങ്ങളുടെയും കുറ്റിച്ചെടികളുടെയും പച്ച ഇലകളെ ബാധിക്കുന്ന ഒരു പ്രതിഭാസമാണ്. ശരത്കാല സീസണിൽ ഏതാനും ആഴ്ചകളിൽ, ചുവപ്പ്, മഞ്ഞ, പർപ്പിൾ, തവിട്ട് എന്നീ നിറങ്ങളുടെ വിവിധ ഷേഡുകളിൽ കാണപ്പെടുന്നു.ക്ലോറോഫില്ലുകൾ വിഘടിച്ച് നിറമില്ലാത്ത ടെട്രാപ്രോളുകളായി മാറുന്നതിനെ നോൺഫ്ലൂറസെന്റ് ക്ലോറോഫിൽ കാറ്റബോളൈറ്റ്സ് (NCCs) എന്നറിയപ്പെടുന്നു. പ്രബലമായ ക്ലോറോഫില്ലുകൾ വിഘടിക്കുമ്പോൾ, മഞ്ഞ സാന്തോഫില്ലുകളുടെയും ഓറഞ്ച് ബീറ്റാ കരോട്ടിന്റെയും മറഞ്ഞിരിക്കുന്ന പിഗ്മെന്റുകളും പ്രകടമാകുന്നു. ഈ പിഗ്മെന്റുകൾ വർഷം മുഴുവനും കാണപ്പെടുന്നു. പക്ഷേ ചുവന്ന പിഗ്മെന്റുകളായ ആന്തോസയാനിനുകൾ ഡി നോവോ സിന്തസിസ് വഴി ക്ലോറോഫില്ലിന്റെ പകുതിയോളം വിഘടിക്കുന്നു. സമൃദ്ധമായ സൂര്യപ്രകാശം ലഭ്യമാക്കാൻ സഹായിക്കുന്ന സംയുക്തങ്ങളുടെ അപചയത്തിൽ നിന്ന് പുറത്തുവിടുന്ന അമിനോ ആസിഡുകൾ വൃക്ഷത്തിന്റെ വേരുകൾ, ശാഖകൾ, കാണ്ഡം, തായ്‌ത്തടി എന്നിവയിൽ അടുത്ത വസന്തകാലം വരെ സംഭരിക്കപ്പെടുന്നു.
 മൃഗങ്ങളിലെ പിഗ്മെന്റുകൾ 
പല ജീവികളും സംരക്ഷണത്തിനായി, മറയ്ക്കൽ, അനുകരണം അല്ലെങ്കിൽ നീറങ്ങളുപയോഗിച്ചുള്ള മുന്നറിയിപ്പ് എന്നിവയ്ക്കായി പിഗ്മെന്റേഷൻ ഉപയോഗിക്കുന്നു. മത്സ്യം, ഉഭയജീവികൾ, സെഫലോപോഡുകൾ എന്നിവയുൾപ്പെടെ ചില ജീവികൾ പിഗ്മെന്റഡ് ക്രോമാറ്റോഫോറുകൾ ഉപയോഗിച്ച് പശ്ചാത്തലവുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്ന വ്യത്യാസങ്ങളിൽ ശത്രുവിനെ വഞ്ചിക്കാനുള്ള കപടതന്ത്രം ഉപയോഗിച്ച് സ്വയം രക്ഷ നേടുന്നു.

പ്രണയവും പ്രത്യുൽപാദനവും പോലുള്ള അവസരങ്ങളിൽ ജീവികൾ അടയാളത്തിനായി പിഗ്മെന്റേഷൻ ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന്, ചില സെഫലോപോഡുകൾ ആശയവിനിമയം നടത്താൻ അവയുടെ ക്രോമാറ്റോഫോറുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു.

പ്രകാശത്തെക്കുറിച്ചുള്ള ഫോട്ടോപിഗ്മെന്റ് റോഡോപ്സിൻ കാഴ്ചയുടെ ആദ്യ ഘട്ടമായി പ്രകാശത്തെ നിയന്ത്രിക്കുന്നു.

മെലാനിൻ പോലുള്ള ചർമ്മ പിഗ്മെന്റുകൾ ശരീരകലകളെ സൂര്യതാപത്തിൽ നിന്നും അൾട്രാവയലറ്റ് വികിരണങ്ങളിൽ നിന്നും  സംരക്ഷിക്കുന്നു.

എന്നിരുന്നാലും, രക്തത്തിലെ ഓക്സിജൻ വഹിക്കാൻ സഹായിക്കുന്ന ഹീം ഗ്രൂപ്പുകൾ പോലുള്ള ജീവികളിലെ ചില ജൈവ ഘടനകൾ നിറമുള്ളവയാണ്. അവയുടെ നിറത്തിന് ഒരു സംരക്ഷിത അല്ലെങ്കിൽ സിഗ്നലിംഗ് പ്രവർത്തനം കാണപ്പെടുന്നില്ല.

 ഉപയോഗങ്ങൾ
വർണ്ണവസ്തുക്കൾ വേർതിരിച്ചെടുത്ത് ചായങ്ങളായി ഉപയോഗിക്കാം.

വർണ്ണവസ്തുക്കൾ (അസ്റ്റാക്സാന്തിൻ, ലൈക്കോപീൻ എന്നിവ) ഭക്ഷണപദാർത്ഥങ്ങളായി ഉപയോഗിക്കുന്നു.
 അവലംബം

 പുറം കണ്ണികൾ 



വർഗ്ഗം:ജൈവ പ്രക്രിയകൾ