Pigment (Biologie)

Änderung der Struktur und der Farbe des Hämoglobins durch die Aufnahme von Sauerstoff (Oxygenation) bzw. die Abgabe von Sauerstoff (Desoxygenation). (Komplexbildungsreaktion)

Der Begriff Pigment (vom lateinischen pigmentum Farbe, Färbestoff) bezeichnet in der Biologie die farbgebenden Substanzen in pflanzlichen, tierischen und menschlichen Zellen, besonders der Haut, sowie Oberflächenbildungen wie Haaren, Federn, Schuppen (z. B. auf dem Schmetterlingsflügel), Schalen oder Cuticula. Sie können der Energiegewinnung (Photosynthese bei Pflanzen), dem Sauerstofftransport, der visuellen Wahrnehmung im Auge, der Tarnung, als Signal oder dem Schutz vor UV-Strahlung dienen.

Pigmente in Pflanzen

Die wichtigsten in Pflanzen und Algen enthaltenen Pigmente, die bei Embryophyten und Grünalgen auch für die Grünfärbung verantwortlich sind, sind Chlorophylle. Alle Pflanzen (Reich Archaeplastida = Plantae) und Algen enthalten Chlorophyll a. Die Archaeplastida werden, neben morphologischen Unterschieden, nach der Art der zusätzlich enthaltenen Pigmente in drei Untergruppen unterschieden, abhängig davon, ob zusätzlich Chlorophyll b, Xanthophylle und/oder Phycobiline enthalten sind.^[1][2][3]

Algen mit komplexen Plastiden, die einer Endosymbiose mit einer Rotalge entstammen, enthalten anstelle von Chlorophyll b, meist Chlorophyll c.

Die Phycobilisomen, die Lichtsammelkomplexe der Cyanobakterien, Rotalgen, Glaucocystophyceen und der thekaten Amöbe Paulinella chromatophora bestehen aus Biliproteinen. Während Phycocyanin und Allophycocyanin in allen Phycobilisomen vorhanden sind, wird Phycoerythrin nur in Rotalgen und Cyanobakterien - jedoch nicht in allen - gebildet. Cryptophyceae enthalten anstelle von Phycobilisomen nur ein einziges stark modifiziertes Phycoerythrin als Lichtsammelkomplex.^[1]

Ebenfalls zu den Pigmenten werden die im Zellsaft gelösten Anthocyane und Flavone gezählt, ebenso die Phlobaphene, die in den Wänden toter Zellen eingelagert sind.^[2][4]

Pigmente in Tieren

Bei Tieren stellen die Melanine, Karotinoide, Guanin, sowie die Gallenfarbstoffe die wichtigsten Pigmente dar. Die Pigmente befinden sich unter anderem in Haut, Haaren, Schuppen, Federn oder Chitinpanzern. Tierische Pigmente können in Pigmentzellen (Chromatophoren) konzentriert oder in Körperflüssigkeiten gelöst sein.^[5]

Schmetterlinge erzeugen zusätzliche Farbeffekte durch Interferenz an den Schuppen. Skelette und Schalen aus Calciumcarbonat (Kalk), wie sie etwa bei Schwämmen, Muscheln oder Schnecken vorkommen, können anorganische Pigmente enthalten.^[5]

Die Hautfarbe der Säugetiere entsteht vorwiegend durch Melanine. Hämoglobin, die farbgebende Substanz des Blutes von Wirbeltieren, ändert durch Aufnahme und Abgabe von molekularem Sauerstoff die Farbe des Eisen-Hämoglobin-Komplexes von rot bis rotviolett. Ursache ist eine Strukturänderung bei gleich bleibender Oxidationszahl von +II des Eisenatoms im Häm.

Nutzung

Einige wirtschaftlich genutzte organische Pigmente, wie das farbkräftige Indischgelb aus Urin von Kühen, wurden direkt aus Pflanzen- oder Tierprodukten hergestellt. Sie verloren jedoch durch die seit Ende des 19. Jahrhunderts zur Verfügung stehenden synthetischen organischen Pigmente immer mehr an Bedeutung.

wirtschaftlich genutzte Pigmente

Pigment	Herkunft	Farbe
Indischgelb	Kuh-Urin	gelb
Crocin	Safran	gelb
Purpur	Purpurschnecke	purpur-rot
Alizarin	Wurzel des Färberkrapps	türkischrot
Karmin	Cochenilleschildlaus	rot
Kermes	Kermesschildlaus	rotbraun
Kermes	Kermesbeeren	rotbraun
Indigo	indische Indigopflanze	blau
Indigo	Blätter des Färberwaid	blau

Siehe auch

• Hypopigmentierung
• Hyperpigmentierung

Einzelnachweise

1. ↑ ^{a b} Graham LE, Graham JM, Wilcox LW (2009) Algae, 2. Ausgabe. Verlag Benjamin Cummings (Pearson), San Francisco, CA. ISBN 978-0-321-55965-4
2. ↑ ^{a b} Raven PH, Evert RF, Eichhorn SE (2006) Biologie der Pflanzen. 4. Auflage. Verlag de Gruyter, Berlin. ISBN 978-3-11-018531-7
3. ↑ Adl SM, Simpson AGB, Farmer MA, Andersen RA, Anderson OR, Barta JR, Bowser SS, Brugerolle G, Fensome RA, Fredericq S, James TY, Karpov S, Kugrens P, Krug J, Lane CE, Lewis LA, Lodge J, Lynn DH, Mann DG, McCourt RM, Mendoza L, Moestrup O, Mozley-Standridge SE, Nerad TA, Shearer CA, Smirnov AV, Spiegel FW, Taylor MFJR (2005) The new higher level classification of eukaryotes with emphasis on the taxonomy of protists. Journal of Eukaryotic Microbiology 52: 399-451
4. ↑ Phlobaphene biosynthesis in maize
5. ↑ ^{a b} Meyers großes Taschenlexikon; Band 17; 3. Auflage; Bibliographisches Institut & F.A. Brockhaus AG; Mannheim 1990; ISBN 3-411-11173-9