Oamenii de știință știu ce sunt pigmenții vegetali - verde și violet, galben și roșu. Pigmenții vegetali se numesc molecule organice care se găsesc în țesuturi, celule ale unui organism vegetal - datorită unor astfel de incluziuni capătă culoare. În natură, clorofila se găsește mai des decât altele, care este prezentă în corpul oricărei plante superioare. Nuanțele portocalii, roșiatice, nuanțele gălbui sunt furnizate de carotenoizi.
Și mai multe detalii?
Pigmenții vegetali se găsesc în cromo-, cloroplaste. În total, știința modernă cunoaște câteva sute de soiuri de compuși de acest tip. Un procent impresionant din toate moleculele descoperite sunt necesare pentru fotosinteză. După cum au arătat testele, pigmenții sunt surse de retinol. Nuanțele de roz și roșu, variațiile de culori maro și albăstrui sunt asigurate de prezența antocianilor. Astfel de pigmenți sunt observați în seva celulelor vegetale. Când zilele se scurtează în timpul sezonului rece,pigmenții reacționează cu alți compuși prezenți în corpul plantei, determinând schimbarea culorii părților anterior verzi. Frunzișul copacilor devine luminos și colorat - aceeași toamnă cu care suntem obișnuiți.
Cele mai faimoase
Poate că aproape fiecare elev de liceu știe despre clorofilă, un pigment vegetal necesar pentru fotosinteză. Datorită acestui compus, un reprezentant al lumii vegetale poate absorbi lumina soarelui. Cu toate acestea, pe planeta noastră, nu numai plantele nu pot exista fără clorofilă. După cum au arătat studiile ulterioare, acest compus este absolut indispensabil pentru umanitate, deoarece oferă protecție naturală împotriva proceselor canceroase. S-a dovedit că pigmentul inhibă agenții cancerigeni și garantează protecția ADN-ului împotriva mutațiilor sub influența compușilor toxici.
Clorofila este pigmentul verde al plantelor, reprezentând chimic o moleculă. Este localizat în cloroplaste. Datorită unei astfel de molecule, aceste zone sunt colorate în verde. În structura sa, molecula este un inel de porfirină. Datorită acestei specificități, pigmentul seamănă cu hem, care este un element structural al hemoglobinei. Diferența cheie este în atomul central: în hem, fierul îi ia locul; pentru clorofilă, magneziul este cel mai semnificativ. Oamenii de știință au descoperit pentru prima dată acest fapt în 1930. Evenimentul a avut loc la 15 ani după ce Willstatter a descoperit substanța.
Chimie și biologie
În primul rând, oamenii de știință au descoperit că pigmentul verde din plante vine în două soiuri, cărora li sa dat nume pentru douăprimele litere ale alfabetului latin. Diferența dintre soiuri, deși mică, este încă acolo și este cea mai vizibilă în analiza lanțurilor laterale. Pentru prima varietate, CH3 își joacă rolul, pentru al doilea tip - CHO. Ambele forme de clorofilă aparțin clasei fotoreceptorilor activi. Datorită acestora, planta poate absorbi componenta energetică a radiației solare. Ulterior, au fost identificate încă trei tipuri de clorofilă.
În știință, pigmentul verde din plante se numește clorofilă. Investigand diferențele dintre cele două soiuri principale ale acestei molecule inerente vegetației superioare, s-a constatat că lungimile de undă care pot fi absorbite de pigment sunt oarecum diferite pentru tipurile A și B. De fapt, conform oamenilor de știință, soiurile le completează efectiv pe fiecare. altele, oferind astfel plantei capacitatea de a absorbi la maximum cantitatea necesară de energie. În mod normal, primul tip de clorofilă se observă de obicei într-o concentrație de trei ori mai mare decât al doilea. Împreună formează un pigment de plantă verde. Alte trei tipuri se găsesc numai în formele antice de vegetație.
Caracteristicile moleculelor
Studiind structura pigmenților vegetali, s-a constatat că ambele tipuri de clorofilă sunt molecule solubile în grăsimi. Soiurile sintetice create în laboratoare se dizolvă în apă, dar absorbția lor în organism este posibilă numai în prezența compușilor grași. Plantele folosesc pigment pentru a furniza energie pentru creștere. În dieta oamenilor, este folosit în scopul recuperării.
Clorofilă, cum ar fihemoglobina poate funcționa normal și poate produce carbohidrați atunci când este conectată la lanțuri proteice. Din punct de vedere vizual, proteina pare a fi o formațiune fără un sistem și o structură clare, dar este de fapt corectă și de aceea clorofila își poate menține stabil poziția optimă.
Funcții de activitate
Oamenii de știință, studiind acest pigment principal al plantelor superioare, au descoperit că se găsește în toate verdețurile: lista include legume, alge, bacterii. Clorofila este un compus complet natural. Prin natura, are calitati de protector si previne transformarea, mutatia ADN-ului sub influenta compusilor toxici. Lucrări speciale de cercetare au fost organizate în Grădina Botanică Indiană de la Institutul de Cercetare. După cum au descoperit oamenii de știință, clorofila obținută din ierburi proaspete poate proteja împotriva compușilor toxici, bacteriilor patologice și, de asemenea, calmează activitatea inflamației.
Clorofila este de scurtă durată. Aceste molecule sunt foarte fragile. Razele soarelui duc la moartea pigmentului, dar frunza verde este capabilă să genereze noi și noi molecule care îi înlocuiesc pe cei care și-au servit camarazii. În sezonul de toamnă nu se mai produce clorofilă, astfel că frunzișul își pierde culoarea. Alți pigmenți ies în prim-plan, ascunși anterior de ochii unui observator extern.
Nu există limită pentru varietate
Varietatea pigmenților vegetali cunoscută cercetătorilor moderni este excepțional de mare. De la an la an, oamenii de știință descoperă din ce în ce mai multe molecule noi. Realizat relativ recentstudiile au făcut posibilă adăugarea altor trei tipuri la cele două varietăți de clorofilă menționate mai sus: C, C1, E. Cu toate acestea, tipul A este considerat în continuare cel mai important. Dar carotenoizii sunt chiar și mai diverse. Această clasă de pigmenți este bine cunoscută științei - datorită lor, rădăcinile de morcov, multe legume, citrice și alte daruri ale lumii vegetale capătă nuanțe. Teste suplimentare au arătat că canarii au pene galbene din cauza carotenoizilor. Ele dau culoare si galbenusului de ou. Datorită abundenței de carotenoide, locuitorii din Asia au un nuanță deosebită a pielii.
Nici omul și nici reprezentanții lumii animale nu au asemenea trăsături ale biochimiei care să permită producerea de carotenoizi. Aceste substanțe apar pe baza vitaminei A. Acest lucru este dovedit de observațiile asupra pigmenților vegetali: dacă puiul nu a primit vegetație cu hrană, gălbenușurile de ou vor avea o nuanță foarte slabă. Dacă un canar a fost hrănit cu o cantitate mare de hrană îmbogățită cu carotenoizi roșii, penele sale vor căpăta o nuanță strălucitoare de roșu.
Caracteristici curioase: carotenoizi
Pigmentul galben din plante se numește caroten. Oamenii de știință au descoperit că xantofilele oferă o nuanță roșie. Numărul reprezentanților acestor două tipuri cunoscuți comunității științifice este în continuă creștere. În 1947, oamenii de știință cunoșteau aproximativ șapte duzini de carotenoizi, iar până în 1970 erau deja peste două sute. Într-o oarecare măsură, acest lucru este asemănător cu progresul cunoștințelor în domeniul fizicii: mai întâi au știut despre atomi, apoi despre electroni și protoni, iar ulterior au dezvăluitparticule chiar mai mici, pentru desemnarea cărora sunt folosite doar litere. Este posibil să vorbim despre particule elementare? După cum au arătat testele fizicienilor, este prea devreme să folosim un astfel de termen - știința nu a fost încă dezvoltată în măsura în care a fost posibil să le găsești, dacă există. O situație similară s-a dezvoltat cu pigmenții - de la an la an se descoperă noi specii și tipuri, iar biologii sunt doar surprinși, incapabili să explice natura cu mai multe fețe.
Despre funcții
Oamenii de știință implicați în pigmenții plantelor superioare nu pot explica încă de ce și de ce natura a furnizat o varietate atât de mare de molecule de pigment. Funcționalitatea unor soiuri individuale a fost dezvăluită. S-a dovedit că carotenul este necesar pentru a asigura siguranța moleculelor de clorofilă față de oxidare. Mecanismul de protecție se datorează caracteristicilor oxigenului singlet, care se formează în timpul reacției de fotosinteză ca produs suplimentar. Acest compus este foarte agresiv.
O altă caracteristică a pigmentului galben din celulele vegetale este capacitatea sa de a crește intervalul de lungime de undă necesar procesului de fotosinteză. În momentul de față, o astfel de funcție nu a fost dovedită cu exactitate, dar s-au făcut multe cercetări pentru a sugera că proba finală a ipotezei nu este departe. Razele pe care pigmentul vegetal verde nu le poate absorbi sunt absorbite de moleculele de pigment galben. Energia este apoi direcționată către clorofilă pentru transformare ulterioară.
Pigmenti: atât de diferiți
Cu excepția unorasoiurile de carotenoide, pigmenți numiți aurone, calconi au o culoare galbenă. Structura lor chimică este în multe privințe similară cu flavonele. Astfel de pigmenți nu apar foarte des în natură. Au fost găsite în pliante, inflorescențe de oxalis și snapdragons, ele oferă culoarea coreopsis. Astfel de pigmenți nu tolerează fumul de tutun. Dacă fumigezi o plantă cu o țigară, aceasta se va înroși imediat. Sinteza biologică care are loc în celulele vegetale cu participarea calconilor duce la generarea de flavonoli, flavone, aurone.
Atât animalele, cât și plantele au melanină. Acest pigment oferă părului o tentă maronie, datorită lui buclele pot deveni negre. Dacă celulele nu conțin melanină, reprezentanții lumii animale devin albinoși. La plante, pigmentul se găsește în pielea strugurilor roșii și în unele inflorescențe din petale.
Albastru și mai mult
Vegetația capătă o nuanță albastră datorită fitocromului. Este un pigment vegetal proteic responsabil de controlul înfloririi. Reglează germinarea semințelor. Se știe că fitocromul poate accelera înflorirea unor reprezentanți ai lumii plantelor, în timp ce alții au procesul opus de încetinire. Într-o oarecare măsură, poate fi comparat cu un ceas, dar biologic. În prezent, oamenii de știință nu cunosc încă toate detaliile mecanismului de acțiune al pigmentului. S-a constatat că structura acestei molecule este ajustată în funcție de ora din zi și de lumină, transmițând informații despre nivelul de lumină din mediu către plantă.
Pigment albastru înplante - antociani. Cu toate acestea, există mai multe soiuri. Antocianinele nu numai că dau o culoare albastră, ci și roz, ele explică și culorile roșu și liliac, uneori mov închis, bogat. Generarea activă de antociani în celulele plantei se observă atunci când temperatura ambiantă scade, generarea de clorofilă se oprește. Culoarea frunzișului se schimbă de la verde la roșu, roșu, albastru. Datorită antocianilor, trandafirii și macii au flori stacojii strălucitoare. Acelasi pigment explica nuantele inflorescentelor de muscata si floarea de colt. Datorită varietății albastre de antociani, clopoțeii au culoarea lor delicată. Anumite soiuri ale acestui tip de pigment sunt observate la struguri, varza rosie. Antocianinele oferă colorarea slops, prunelor.
Luminos și întunecat
Pigment galben cunoscut, pe care oamenii de știință l-au numit antoclor. S-a găsit în pielea petalelor de primulă. Antoclor se găsește în primule, inflorescențe de berbec. Sunt bogați în maci de soiuri galbene și dalii. Acest pigment dă o culoare plăcută inflorescențelor de infloresc, fructe de lămâie. A fost identificat în alte plante.
Anthofein este relativ rar în natură. Acesta este un pigment întunecat. Datorită lui, pe corola unor leguminoase apar pete specifice.
Toți pigmenții strălucitori sunt concepuți de natură pentru colorarea specifică a reprezentanților lumii vegetale. Datorită acestei colorări, planta atrage păsările și animalele. Acest lucru asigură răspândirea semințelor.
Despre celule și structură
Încerc să determincât de puternic depinde culoarea plantelor de pigmenți, cum sunt aranjate aceste molecule, de ce este necesar întregul proces de pigmentare, oamenii de știință au descoperit că plastidele sunt prezente în corpul plantei. Acesta este numele dat corpurilor mici care pot fi colorate, dar sunt și incolore. Astfel de corpuri mici sunt numai și exclusiv printre reprezentanții lumii plantelor. Toate plastidele au fost împărțite în cloroplaste cu o nuanță verde, cromoplaste colorate în diferite variații ale spectrului roșu (inclusiv nuanțe galbene și de tranziție) și leucoplaste. Acestea din urmă nu au nicio nuanță.
În mod normal, o celulă vegetală conține o varietate de plastide. Experimentele au arătat capacitatea acestor corpuri de a se transforma de la tip la tip. Cloroplastele se găsesc în toate organele plantelor colorate cu verde. Leucoplastele sunt observate mai des în părțile ascunse de razele directe ale soarelui. Sunt multe în rizomi, se găsesc în tuberculi, particule de sită ale unor tipuri de plante. Cromoplastele sunt tipice pentru petale, fructe coapte. Membranele tilacoide sunt îmbogățite în clorofilă și carotenoide. Leucoplastele nu conțin molecule de pigment, dar pot fi o locație pentru procese de sinteză, acumulare de compuși nutritivi - proteine, amidon, ocazional grăsimi.
Reacții și transformări
Studiind pigmenții fotosintetici ai plantelor superioare, oamenii de știință au descoperit că cromoplastele sunt colorate în roșu, din cauza prezenței carotenoizilor. Este în general acceptat că cromoplastele reprezintă etapa finală în dezvoltarea plastidelor. Ele apar probabil în timpul transformării leuco-, cloroplastelor când îmbătrânesc. în mare măsurăprezența unor astfel de molecule determină culoarea frunzișului toamna, precum și florile și fructele strălucitoare, plăcute pentru ochi. Carotenoidele sunt produse de alge, plancton vegetal și plante. Ele pot fi generate de unele bacterii, ciuperci. Carotenoidele sunt responsabile pentru culoarea reprezentanților vii ai lumii plantelor. Unele animale au sisteme de biochimie, datorită cărora carotenoizii sunt transformați în alte molecule. Materia primă pentru o astfel de reacție este obținută din alimente.
Conform observațiilor la flamingo roz, aceste păsări colectează și filtrează spirulina și alte câteva alge pentru a obține un pigment galben, din care apar apoi cantaxantina, astaxantina. Aceste molecule sunt cele care dau penajului păsărilor o culoare atât de frumoasă. Mulți pești și păsări, raci și insecte au o culoare strălucitoare datorită carotenoidelor, care se obțin din dietă. Beta-carotenul este transformat în unele vitamine care sunt folosite în beneficiul uman - protejează ochii de radiațiile ultraviolete.
Roșu și verde
Vorbind despre pigmenții fotosintetici ai plantelor superioare, trebuie remarcat faptul că aceștia pot absorbi fotonii undelor de lumină. Se observă că acest lucru se aplică numai părții din spectrul vizibilă pentru ochiul uman, adică pentru o lungime de undă în intervalul 400-700 nm. Particulele de plante pot absorbi numai cuante care au suficiente rezerve de energie pentru reacția de fotosinteză. Absorbția este responsabilitatea exclusivă a pigmenților. Oamenii de știință au studiat cele mai vechi forme de viață din lumea plantelor - bacterii, alge. S-a stabilit că acestea conțin diferiți compuși care pot accepta lumina în spectrul vizibil. Unele soiuri pot primi unde luminoase de radiații care nu sunt percepute de ochiul uman - dintr-un bloc apropiat de infraroșu. În plus față de clorofile, o astfel de funcționalitate este atribuită de natură bacteriorhodopsinei, bacterioclorofilelor. Studiile au arătat importanța pentru reacțiile de sinteză a ficobilinelor, carotenoidelor.
Diversitatea pigmenților fotosintetici ai plantelor diferă de la grup la grup. Multe sunt determinate de condițiile în care trăiește forma de viață. Reprezentanții lumii vegetale superioare au o varietate mai mică de pigmenți decât soiurile antice din punct de vedere evolutiv.
Despre ce este vorba?
Studiind pigmenții fotosintetici ai plantelor, am constatat că formele superioare de plante au doar două soiuri de clorofilă (menționate mai devreme A, B). Ambele tipuri sunt porfirine care au un atom de magneziu. Sunt incluși în mod predominant în complexele de captare a luminii care absorb energia luminii și o direcționează către centrele de reacție. Centrele conțin un procent relativ mic din totalul clorofilei de tip 1 prezentă în plantă. Aici au loc interacțiunile primare caracteristice fotosintezei. Clorofila este însoțită de carotenoide: după cum au descoperit oamenii de știință, există de obicei cinci soiuri, nu mai mult. Aceste elemente colectează și lumină.
Fiind dizolvate, clorofilele, carotenoizii sunt pigmenți vegetali care au benzi înguste de absorbție a luminii care sunt destul de îndepărtate unele de altele. Clorofila are capacitatea de a fi cel mai eficientabsorb undele albastre, pot lucra cu cele roșii, dar captează foarte slab lumina verde. Extinderea și suprapunerea spectrului este asigurată de cloroplastele izolate din frunzele plantei fără prea multe dificultăți. Membranele de cloroplast diferă de soluții, deoarece componentele colorante sunt combinate cu proteine, grăsimi, reacționează între ele, iar energia migrează între colectori și centrele de acumulare. Dacă luăm în considerare spectrul de absorbție a luminii al unei frunze, aceasta se va dovedi a fi și mai complexă, netezită decât un singur cloroplast.
Reflexie și absorbție
Studiind pigmenții frunzei unei plante, oamenii de știință au descoperit că un anumit procent din lumina care lovește frunza este reflectată. Acest fenomen a fost împărțit în două soiuri: oglindă, difuză. Se spune despre primul dacă suprafața este lucioasă, netedă. Reflexia foii este formată predominant de al doilea tip. Lumina se infiltrează în grosime, se împrăștie, își schimbă direcția, deoarece atât în stratul exterior, cât și în interiorul foii există suprafețe separatoare cu indici de refracție diferiți. Efecte similare sunt observate atunci când lumina trece prin celule. Nu există o absorbție puternică, calea optică este mult mai mare decât grosimea foii, măsurată geometric, iar foaia este capabilă să absoarbă mai multă lumină decât pigmentul extras din ea. De asemenea, frunzele absorb mult mai multă energie decât cloroplastele studiate separat.
Deoarece există diferiți pigmenți de plante - roșu, verde și așa mai departe -, respectiv, fenomenul de absorbție este inegal. Foaia este capabilă să perceapă lumina de diferite lungimi de undă, dar eficiența procesului este excelentă. Cea mai mare capacitate de absorbție a frunzișului verde este inerentă blocului violet al spectrului, roșu, albastru și albastru. Puterea de absorbție nu este practic determinată de cât de concentrată sunt clorofilele. Acest lucru se datorează faptului că mediul are o putere mare de împrăștiere. Dacă pigmenții sunt observați în concentrație mare, absorbția are loc în apropierea suprafeței.
