Forskere vet hva plantepigmenter er - grønt og lilla, gult og rødt. Plantepigmenter kalles organiske molekyler som finnes i vev, celler i en planteorganisme - det er takket være slike inneslutninger at de får farge. I naturen finnes klorofyll oftere enn andre, som finnes i kroppen til en høyere plante. Oransje, rødlig tone, gulaktige nyanser leveres av karotenoider.
Og flere detaljer?
Plantepigmenter finnes i kromo-, kloroplaster. Tot alt kjenner moderne vitenskap flere hundre varianter av forbindelser av denne typen. En imponerende prosentandel av alle oppdagede molekyler er nødvendig for fotosyntese. Som tester har vist, er pigmenter kilder til retinol. Rosa og røde nyanser, variasjoner av brune og blålige farger er gitt av tilstedeværelsen av antocyaniner. Slike pigmenter observeres i plantecellesaft. Når dagene blir kortere i den kalde årstiden,pigmenter reagerer med andre forbindelser som er tilstede i plantens kropp, noe som fører til at fargen på de tidligere grønne delene endres. Bladverket på trærne blir lyst og fargerikt - samme høst som vi er vant til.
Den mest kjente
Kanskje nesten alle videregående elever vet om klorofyll, et plantepigment som er nødvendig for fotosyntese. På grunn av denne forbindelsen kan en representant for planteverdenen absorbere solens lys. Men på planeten vår kan ikke bare planter eksistere uten klorofyll. Som ytterligere studier har vist, er denne forbindelsen helt uunnværlig for menneskeheten, siden den gir naturlig beskyttelse mot kreftprosesser. Det er bevist at pigmentet hemmer kreftfremkallende stoffer og garanterer DNA-beskyttelse mot mutasjoner under påvirkning av giftige forbindelser.
Klorofyll er det grønne pigmentet til planter, som kjemisk representerer et molekyl. Det er lokalisert i kloroplaster. Det er på grunn av et slikt molekyl at disse områdene er farget grønne. I sin struktur er molekylet en porfyrinring. På grunn av denne spesifisiteten ligner pigmentet hem, som er et strukturelt element i hemoglobin. Nøkkelforskjellen ligger i det sentrale atomet: i hem tar jern sin plass; for klorofyll er magnesium det viktigste. Forskere oppdaget først dette faktum i 1930. Hendelsen skjedde 15 år etter at Willstatter oppdaget stoffet.
kjemi og biologi
For det første fant forskerne at det grønne pigmentet i planter kommer i to varianter, som ble gitt navn for tode første bokstavene i det latinske alfabetet. Forskjellen mellom variantene, selv om den er liten, er der fortsatt, og er mest merkbar i analysen av sidekjeder. For den første sorten spiller CH3 sin rolle, for den andre typen - CHO. Begge former for klorofyll tilhører klassen aktive fotoreseptorer. På grunn av dem kan planten absorbere energikomponenten i solstråling. Deretter ble ytterligere tre typer klorofyll identifisert.
I vitenskapen kalles det grønne pigmentet i planter klorofyll. Ved å undersøke forskjellene mellom de to hovedvariantene av dette molekylet som er iboende i høyere vegetasjon, ble det funnet at bølgelengdene som kan absorberes av pigmentet er noe forskjellige for type A og B. Faktisk, ifølge forskere, utfyller variantene effektivt hver andre, og dermed gi planten muligheten til å maksimere absorbere den nødvendige mengden energi. Norm alt er den første typen klorofyll vanligvis observert i en tre ganger høyere konsentrasjon enn den andre. Sammen danner de et grønt plantepigment. Tre andre typer finnes bare i eldgamle former for vegetasjon.
Funksjoner ved molekyler
Ved å studere strukturen til plantepigmenter, ble det funnet at begge typer klorofyll er fettløselige molekyler. Syntetiske varianter opprettet i laboratorier løses opp i vann, men deres absorpsjon i kroppen er bare mulig i nærvær av fettstoffer. Planter bruker pigment for å gi energi til vekst. I kostholdet til mennesker brukes det for å bli frisk.
Klorofyll, liksomhemoglobin kan fungere norm alt og produsere karbohydrater når det er koblet til proteinkjeder. Visuelt ser proteinet ut til å være en formasjon uten tydelig system og struktur, men det er faktisk riktig, og det er derfor klorofyll stabilt kan opprettholde sin optimale posisjon.
Aktivitetsfunksjoner
Forskere som studerte dette hovedpigmentet til høyere planter, fant ut at det finnes i alle greener: listen inkluderer grønnsaker, alger, bakterier. Klorofyll er en helt naturlig forbindelse. Av natur har den egenskapene til en beskytter og forhindrer transformasjon, mutasjon av DNA under påvirkning av giftige forbindelser. Spesielt forskningsarbeid ble organisert i den indiske botaniske hagen ved Forskningsinstituttet. Som forskere har oppdaget, kan klorofyll oppnådd fra friske urter beskytte mot giftige forbindelser, patologiske bakterier, og også roe ned betennelsesaktiviteten.
Klorofyll er kortvarig. Disse molekylene er veldig skjøre. Solens stråler fører til at pigmentet dør, men det grønne bladet er i stand til å generere nye og nye molekyler som erstatter de som har tjent sine kamerater. I høstsesongen produseres det ikke lenger klorofyll, så løvet mister fargen. Andre pigmenter kommer frem, tidligere skjult for øynene til en ekstern observatør.
Det er ingen grense for variasjon
Utvalget av plantepigmenter kjent for moderne forskere er eksepsjonelt stort. Fra år til år oppdager forskere flere og flere nye molekyler. Relativt nylig utførtstudier har gjort det mulig å legge til ytterligere tre typer til de to variantene av klorofyll som er nevnt ovenfor: C, C1, E. Type A regnes imidlertid fortsatt som den viktigste. Men karotenoider er jevne. mer mangfoldig. Denne klassen av pigmenter er velkjent for vitenskapen - det er på grunn av dem at gulrotrøtter, mange grønnsaker, sitrusfrukter og andre gaver fra planteverdenen får nyanser. Ytterligere tester har vist at kanarifugler har gule fjær på grunn av karotenoider. De gir også farge til eggeplommen. På grunn av overflod av karotenoider har asiatiske innbyggere en særegen hudtone.
Verken mennesker eller representanter for dyreverdenen har slike trekk ved biokjemi som tillater produksjon av karotenoider. Disse stoffene vises på grunnlag av vitamin A. Dette er bevist av observasjoner på plantepigmenter: hvis kyllingen ikke mottok vegetasjon med mat, vil eggeplommene ha en veldig svak nyanse. Hvis en kanarifugl har fått en stor mengde mat beriket med røde karotenoider, vil fjærene få en lys rød nyanse.
Nysgjerrige funksjoner: Karotenoider
Det gule pigmentet i planter kalles karoten. Forskere har funnet ut at xantofyll gir en rød fargetone. Antallet representanter for disse to typene kjent for det vitenskapelige miljøet øker stadig. I 1947 visste forskerne om syv dusin karotenoider, og i 1970 var det allerede mer enn to hundre. Til en viss grad er dette beslektet med kunnskapsutviklingen innen fysikk: først visste de om atomer, deretter elektroner og protoner, og avslørte deretterenda mindre partikler, for betegnelsen som bare bokstaver brukes. Er det mulig å snakke om elementærpartikler? Som testene til fysikere har vist, er det for tidlig å bruke et slikt begrep – vitenskapen er ennå ikke utviklet i den grad det var mulig å finne dem, om noen. En lignende situasjon har utviklet seg med pigmenter - fra år til år oppdages nye arter og typer, og biologer blir bare overrasket, ute av stand til å forklare den mangesidige naturen.
Om funksjoner
Forskere involvert i pigmentene til høyere planter kan ennå ikke forklare hvorfor og hvorfor naturen har gitt et så bredt utvalg av pigmentmolekyler. Funksjonaliteten til enkelte individuelle varianter har blitt avslørt. Det er bevist at karoten er nødvendig for å sikre sikkerheten til klorofyllmolekyler mot oksidasjon. Beskyttelsesmekanismen skyldes egenskapene til singlett oksygen, som dannes under fotosyntesereaksjonen som et tilleggsprodukt. Denne forbindelsen er svært aggressiv.
Et annet trekk ved det gule pigmentet i planteceller er dets evne til å øke bølgelengdeintervallet som kreves for fotosynteseprosessen. For øyeblikket er ikke en slik funksjon bevist nøyaktig, men det er gjort mye forskning som tyder på at det endelige beviset på hypotesen ikke er langt unna. Strålene som det grønne plantepigmentet ikke kan absorbere, absorberes av de gule pigmentmolekylene. Energien ledes deretter til klorofyll for videre transformasjon.
Pigmenter: så forskjellige
Bortsett fra noenvarianter av karotenoider, pigmenter k alt auroner, chalcones har en gul farge. Deres kjemiske struktur er på mange måter lik flavoner. Slike pigmenter forekommer ikke veldig ofte i naturen. De ble funnet i brosjyrer, blomsterstander av oxalis og snapdragons, de gir fargen på coreopsis. Slike pigmenter tåler ikke tobakksrøyk. Hvis du desinficerer en plante med en sigarett, blir den umiddelbart rød. Biologisk syntese som skjer i planteceller med deltagelse av chalcones fører til generering av flavonoler, flavoner, auroner.
Både dyr og planter har melanin. Dette pigmentet gir en brun fargetone til håret, det er takket være det at krøllene kan bli svarte. Hvis cellene ikke inneholder melanin, blir representanter for dyreverdenen albinoer. Hos planter finnes pigmentet i skallet på røde druer og i enkelte blomsterstander i kronbladene.
Blå og mer
Vegetasjon får sin blå farge takket være fytokrom. Det er et protein plantepigment som er ansvarlig for å kontrollere blomstring. Det regulerer frøspiring. Det er kjent at fytokrom kan akselerere blomstringen til noen representanter for planteverdenen, mens andre har den motsatte prosessen med å bremse. Til en viss grad kan det sammenlignes med en klokke, men biologisk. For øyeblikket vet forskerne ennå ikke alle detaljene om pigmentets virkningsmekanisme. Det ble funnet at strukturen til dette molekylet er justert etter tid på døgnet og lys, og overfører informasjon om lysnivået i miljøet til planten.
Blå pigment iplanter - antocyanin. Det finnes imidlertid flere varianter. Antocyaniner gir ikke bare en blå farge, men også rosa, de forklarer også de røde og lilla fargene, noen ganger mørk, rik lilla. Aktiv generering av antocyaniner i planteceller observeres når omgivelsestemperaturen synker, dannelsen av klorofyll stopper. Fargen på løvet endres fra grønt til rødt, rødt, blått. Takket være antocyaniner har roser og valmuer lyse skarlagensrøde blomster. Det samme pigmentet forklarer nyanser av geranium- og kornblomstblomsterstander. Takket være den blå varianten av antocyanin, har blåklokker sin delikate farge. Visse varianter av denne typen pigment er observert i druer, rødkål. Antocyaniner gir farging av slope, plommer.
Lyst og mørkt
Kjent gult pigment, som forskerne k alte antoklor. Det ble funnet i huden på primula kronblader. Anthochlor finnes i primula, ramblomsterstander. De er rike på valmuer av gule varianter og georginer. Dette pigmentet gir en behagelig farge til toadflax-blomsterstander, sitronfrukter. Den har blitt identifisert i noen andre planter.
Anthofein er relativt sjelden i naturen. Dette er et mørkt pigment. Takket være ham vises spesifikke flekker på kronen på noen belgfrukter.
Alle lyse pigmenter er unnfanget av naturen for den spesifikke fargingen av representanter for planteverdenen. Takket være denne fargen tiltrekker planten fugler og dyr. Dette sikrer spredning av frø.
Om celler og struktur
Prøver å bestemmehvor sterkt fargen på planter avhenger av pigmenter, hvordan disse molekylene er ordnet, hvorfor hele prosessen med pigmentering er nødvendig, har forskere oppdaget at plastider er tilstede i plantekroppen. Dette er navnet som gis til små kropper som kan være farget, men som også er fargeløse. Slike små kropper er bare og utelukkende blant representanter for planteverdenen. Alle plastider ble delt inn i kloroplaster med en grønn fargetone, kromoplaster farget i forskjellige variasjoner av det røde spekteret (inkludert gule og overgangsnyanser), og leukoplaster. Sistnevnte har ingen nyanser.
Norm alt inneholder en plantecelle én rekke plastider. Eksperimenter har vist evnen til disse kroppene til å forvandle seg fra type til type. Kloroplaster finnes i alle grønnfargede planteorganer. Leukoplaster observeres oftere i deler skjult for direkte solstråler. Det er mange av dem i jordstengler, de finnes i knoller, silpartikler av noen typer planter. Kromoplaster er typiske for kronblader, modne frukter. Tylakoidmembraner er beriket på klorofyll og karotenoider. Leukoplaster inneholder ikke pigmentmolekyler, men kan være et sted for synteseprosesser, akkumulering av næringsforbindelser - proteiner, stivelse, av og til fett.
Reaksjoner og transformasjoner
Ved å studere de fotosyntetiske pigmentene til høyere planter har forskere funnet ut at kromoplaster er farget røde på grunn av tilstedeværelsen av karotenoider. Det er generelt akseptert at kromoplaster er det siste trinnet i utviklingen av plastider. De vises sannsynligvis under transformasjonen av leuko-, kloroplaster når de eldes. I stor gradtilstedeværelsen av slike molekyler bestemmer fargen på løvverk om høsten, så vel som lyse, tiltalende blomster og frukter. Karotenoider produseres av alger, planteplankton og planter. De kan genereres av noen bakterier, sopp. Karotenoider er ansvarlige for fargen på levende representanter for planteverdenen. Noen dyr har biokjemisystemer, på grunn av hvilke karotenoider omdannes til andre molekyler. Råstoffet for en slik reaksjon er hentet fra mat.
I følge observasjoner av rosa flamingoer samler og filtrerer disse fuglene spirulina og noen andre alger for å få et gult pigment, som canthaxanthin, astaxanthin deretter kommer fra. Det er disse molekylene som gir fuglefjærdrakt en så vakker farge. Mange fisker og fugler, kreps og insekter har en lys farge på grunn av karotenoider, som er hentet fra kosten. Betakaroten omdannes til noen vitaminer som brukes til fordel for mennesker - de beskytter øynene mot ultrafiolett stråling.
Rød og grønn
Når vi snakker om de fotosyntetiske pigmentene til høyere planter, bør det bemerkes at de kan absorbere fotoner av lysbølger. Det bemerkes at dette bare gjelder den delen av spekteret som er synlig for det menneskelige øyet, det vil si for en bølgelengde i området 400-700 nm. Plantepartikler kan bare absorbere kvanter som har tilstrekkelige energireserver for fotosyntesereaksjonen. Absorpsjonen er utelukkende pigmentenes ansvar. Forskere har studert de eldste livsformene i planteverdenen - bakterier, alger. Det er fastslått at de inneholder forskjellige forbindelser som kan akseptere lys i det synlige spekteret. Noen varianter kan motta lysbølger av stråling som ikke oppfattes av det menneskelige øyet - fra en blokk nær infrarød. I tillegg til klorofyll, er slik funksjonalitet tildelt av naturen til bakterorodopsin, bakterioklorofyll. Studier har vist betydningen for reaksjonene ved syntese av fykobiliner, karotenoider.
Mangfoldet av plantefotosyntetiske pigmenter er forskjellig fra gruppe til gruppe. Mye avgjøres av forholdene livsformen lever under. Representanter for den høyere planteverden har et mindre utvalg av pigmenter enn evolusjonært eldgamle varianter.
Hva handler det om?
Ved å studere de fotosyntetiske pigmentene til planter fant vi at høyere planteformer bare har to varianter av klorofyll (nevnt tidligere A, B). Begge disse typene er porfyriner som har et magnesiumatom. De er hovedsakelig inkludert i lys-høstende komplekser som absorberer lysenergi og leder den til reaksjonssentre. Sentrene inneholder en relativt liten prosentandel av tot alt type 1 klorofyll som finnes i planten. Her finner de primære interaksjonene som er karakteristiske for fotosyntesen sted. Klorofyll er ledsaget av karotenoider: som forskere har funnet, er det vanligvis fem varianter av dem, ikke flere. Disse elementene samler også opp lys.
I oppløsning, klorofyller, karotenoider er plantepigmenter som har smale lysabsorpsjonsbånd som er ganske langt fra hverandre. Klorofyll har evnen til å mest effektivtabsorberer blå bølger, de kan fungere med røde, men de fanger grønt lys veldig svakt. Spektrumutvidelse og overlapping leveres av kloroplaster isolert fra plantens blader uten store problemer. Kloroplastmembraner skiller seg fra løsninger, siden fargekomponentene er kombinert med proteiner, fett, reagerer med hverandre og energi migrerer mellom samlere og akkumuleringssentre. Hvis vi vurderer lysabsorpsjonsspekteret til et blad, vil det vise seg å være enda mer komplekst, jevnet ut enn en enkelt kloroplast.
Refleksjon og absorpsjon
Ved å studere pigmentene til et planteblad har forskere funnet ut at en viss prosentandel av lyset som treffer bladet reflekteres. Dette fenomenet ble delt inn i to varianter: speil, diffus. De sier om den første hvis overflaten er skinnende, glatt. Refleksjonen av arket er hovedsakelig dannet av den andre typen. Lys siver inn i tykkelsen, sprer seg, endrer retning, siden det både i det ytre laget og inne i arket er skilleflater med forskjellige brytningsindekser. Lignende effekter observeres når lys passerer gjennom celler. Det er ingen sterk absorpsjon, den optiske banen er mye større enn tykkelsen på arket, målt geometrisk, og arket er i stand til å absorbere mer lys enn pigmentet som trekkes ut fra det. Blader absorberer også mye mer energi enn kloroplaster studert separat.
Fordi det er forskjellige plantepigmenter - henholdsvis rødt, grønt og så videre - er absorpsjonsfenomenet ujevnt. Arket er i stand til å oppfatte lys med forskjellige bølgelengder, men effektiviteten til prosessen er utmerket. Den høyeste absorpsjonskapasiteten til grønt løvverk er iboende i den fiolette blokken av spekteret, rød, blå og blå. Absorpsjonsstyrken bestemmes praktisk t alt ikke av hvor konsentrert klorofyllene er. Dette skyldes at mediet har høy spredningskraft. Hvis pigmenter observeres i høy konsentrasjon, skjer absorpsjon nær overflaten.
