Forskare vet vad växtpigment är - grönt och lila, gult och rött. Växtpigment kallas organiska molekyler som finns i vävnader, celler i en växtorganism - det är tack vare sådana inneslutningar som de får färg. I naturen finns klorofyll oftare än andra, som finns i kroppen hos någon högre växt. Orange, rödaktig ton, gulaktiga nyanser tillhandahålls av karotenoider.
Och fler detaljer?
Växtpigment finns i kromo-, kloroplaster. Tot alt känner modern vetenskap till flera hundra varianter av föreningar av denna typ. En imponerande andel av alla upptäckta molekyler krävs för fotosyntes. Som tester har visat är pigment källor till retinol. Rosa och röda nyanser, variationer av bruna och blåaktiga färger tillhandahålls av närvaron av antocyaniner. Sådana pigment observeras i växtcellsav. När dagarna blir kortare under den kalla årstiden,pigment reagerar med andra föreningar som finns i växtkroppen, vilket gör att färgen på de tidigare gröna delarna ändras. Lövverket på träden blir ljust och färgglatt - samma höst som vi är vana vid.
Den mest kända
Kanske nästan alla gymnasieelever känner till klorofyll, ett växtpigment som är nödvändigt för fotosyntes. På grund av denna förening kan en representant för växtvärlden absorbera solens ljus. Men på vår planet kan inte bara växter existera utan klorofyll. Som ytterligare studier har visat är denna förening absolut oumbärlig för mänskligheten, eftersom den ger naturligt skydd mot cancerprocesser. Det har bevisats att pigmentet hämmar cancerframkallande ämnen och garanterar DNA-skydd mot mutationer under påverkan av giftiga föreningar.
Klorofyll är det gröna pigmentet hos växter, som kemiskt representerar en molekyl. Det är lokaliserat i kloroplaster. Det är på grund av en sådan molekyl som dessa områden färgas grönt. I sin struktur är molekylen en porfyrinring. På grund av denna specificitet liknar pigmentet hem, som är ett strukturellt element av hemoglobin. Den viktigaste skillnaden ligger i den centrala atomen: i hem tar järn dess plats; för klorofyll är magnesium den viktigaste. Forskare upptäckte detta faktum först 1930. Händelsen inträffade 15 år efter att Willstatter upptäckte ämnet.
Kemi och biologi
Först fann forskare att det gröna pigmentet i växter finns i två varianter, som fick namn för tvåde första bokstäverna i det latinska alfabetet. Skillnaden mellan sorterna, även om den är liten, finns fortfarande kvar, och är mest märkbar i analysen av sidokedjor. För den första sorten spelar CH3 sin roll, för den andra typen - CHO. Båda formerna av klorofyll tillhör klassen av aktiva fotoreceptorer. På grund av dem kan växten absorbera solstrålningens energikomponent. Därefter identifierades ytterligare tre typer av klorofyll.
Inom vetenskapen kallas det gröna pigmentet i växter för klorofyll. När man undersökte skillnaderna mellan de två huvudvarianterna av denna molekyl som är inneboende i högre vegetation, fann man att våglängderna som kan absorberas av pigmentet är något olika för typ A och B. I själva verket, enligt forskare, kompletterar sorterna effektivt varje annat, vilket ger växten förmågan att maximera absorbera den erforderliga mängden energi. Norm alt observeras den första typen av klorofyll vanligtvis i en tre gånger högre koncentration än den andra. Tillsammans bildar de ett grönt växtpigment. Tre andra typer finns bara i gamla former av vegetation.
Funktioner hos molekyler
När man studerade strukturen hos växtpigment, fann man att båda typerna av klorofyll är fettlösliga molekyler. Syntetiska sorter skapade i laboratorier löses upp i vatten, men deras absorption i kroppen är endast möjlig i närvaro av fettföreningar. Växter använder pigment för att ge energi för tillväxt. I människors kost används det i syfte att återhämta sig.
Klorofyll, typhemoglobin kan fungera norm alt och producera kolhydrater när det är kopplat till proteinkedjor. Visuellt verkar proteinet vara en formation utan ett tydligt system och struktur, men det är faktiskt korrekt, och det är därför klorofyll stabilt kan behålla sin optimala position.
Aktivitetsfunktioner
Forskare som studerade detta huvudpigment från högre växter fann att det finns i alla grönsaker: listan inkluderar grönsaker, alger, bakterier. Klorofyll är en helt naturlig förening. Av naturen har den egenskaperna hos en beskyddare och förhindrar transformation, mutation av DNA under påverkan av giftiga föreningar. Särskilt forskningsarbete organiserades i den indiska botaniska trädgården vid forskningsinstitutet. Som forskare har upptäckt kan klorofyll erhållet från färska örter skydda mot giftiga föreningar, patologiska bakterier och lugnar även inflammationsaktiviteten.
Klorofyll är kortlivat. Dessa molekyler är mycket ömtåliga. Solens strålar leder till att pigmentet dör, men det gröna bladet kan generera nya och nya molekyler som ersätter de som har tjänat sina kamrater. Under höstsäsongen produceras inte klorofyll längre, så bladverket tappar sin färg. Andra pigment kommer fram, tidigare gömda för en extern observatörs ögon.
Det finns ingen gräns för variation
Mångfalden av växtpigment som är kända för moderna forskare är exceptionellt stor. Från år till år upptäcker forskare fler och fler nya molekyler. Relativt nyligen genomfördstudier har gjort det möjligt att lägga till ytterligare tre typer till de två ovan nämnda klorofyllvarianterna: C, C1, E. Typ A anses dock fortfarande vara den viktigaste. Men karotenoider är t.o.m. mer varierande. Denna klass av pigment är välkänd för vetenskapen - det är på grund av dem att morotsrötter, många grönsaker, citrusfrukter och andra gåvor från växtvärlden får nyanser. Ytterligare tester har visat att kanariefåglar har gula fjädrar på grund av karotenoider. De ger också färg till äggulan. På grund av överflöd av karotenoider har asiatiska invånare en speciell hudton.
Varken människan eller företrädare för djurvärlden har sådana egenskaper inom biokemi som skulle tillåta produktion av karotenoider. Dessa ämnen visas på basis av vitamin A. Detta bevisas av observationer på växtpigment: om kycklingen inte fick vegetation med mat, kommer äggulorna att ha en mycket svag nyans. Om en kanariefågel har matats med en stor mängd mat berikad med röda karotenoider, kommer dess fjädrar att få en ljus nyans av röd.
Kurious Features: Karotenoider
Det gula pigmentet i växter kallas karoten. Forskare har funnit att xantofyller ger en röd nyans. Antalet representanter för dessa två typer som är kända för det vetenskapliga samfundet ökar ständigt. 1947 visste forskare om sju dussin karotenoider, och 1970 fanns det redan mer än tvåhundra. Till viss del liknar detta kunskapens framsteg inom fysikområdet: först visste de om atomer, sedan elektroner och protoner, och avslöjade sedanännu mindre partiklar, för vilkas beteckning endast bokstäver används. Är det möjligt att tala om elementarpartiklar? Som fysikers tester har visat är det för tidigt att använda en sådan term – vetenskapen har ännu inte utvecklats i den utsträckning att det var möjligt att hitta dem, om några. En liknande situation har utvecklats med pigment - från år till år upptäcks nya arter och typer, och biologer är bara förvånade, oförmögna att förklara den mångsidiga naturen.
Om funktioner
Forskare som är involverade i pigmenten från högre växter kan ännu inte förklara varför och varför naturen har tillhandahållit så många olika pigmentmolekyler. Funktionaliteten hos vissa individuella sorter har avslöjats. Det har bevisats att karoten är nödvändigt för att säkerställa klorofyllmolekylernas säkerhet från oxidation. Skyddsmekanismen beror på egenskaperna hos singletsyre, som bildas under fotosyntesreaktionen som en extra produkt. Denna förening är mycket aggressiv.
En annan egenskap hos det gula pigmentet i växtceller är dess förmåga att öka det våglängdsintervall som krävs för fotosyntesprocessen. I nuläget har en sådan funktion inte bevisats exakt, men mycket forskning har gjorts som tyder på att det slutliga beviset för hypotesen inte är långt borta. De strålar som det gröna växtpigmentet inte kan absorbera absorberas av de gula pigmentmolekylerna. Energin leds sedan till klorofyll för vidare omvandling.
Pigment: så olika
Förutom någrasorter av karotenoider, pigment som kallas auroner, chalcones har en gul färg. Deras kemiska struktur liknar på många sätt flavoner. Sådana pigment förekommer inte särskilt ofta i naturen. De hittades i broschyrer, blomställningar av oxalis och snapdragons, de ger färgen på coreopsis. Sådana pigment tolererar inte tobaksrök. Om du röker en växt med en cigarett blir den omedelbart röd. Biologisk syntes som sker i växtceller med deltagande av kalkoner leder till generering av flavonoler, flavoner, auroner.
Både djur och växter har melanin. Detta pigment ger en brun nyans till håret, det är tack vare det som lockarna kan bli svarta. Om cellerna inte innehåller melanin blir representanter för djurvärlden albinos. Hos växter finns pigmentet i skalet på röda druvor och i vissa blomställningar i kronbladen.
Blå och mer
Vegetation får sin blå nyans tack vare fytokrom. Det är ett proteinväxtpigment som ansvarar för att kontrollera blomningen. Det reglerar fröns groning. Det är känt att fytokrom kan påskynda blomningen av vissa representanter för växtvärlden, medan andra har den motsatta processen att sakta ner. Till viss del kan den jämföras med en klocka, men biologisk. För närvarande vet forskarna ännu inte alla detaljer om pigmentets verkningsmekanism. Det visade sig att strukturen hos denna molekyl justeras efter tid på dygnet och ljus, vilket överför information om ljusnivån i miljön till växten.
Blå pigment iväxter - antocyanin. Det finns dock flera varianter. Antocyaniner ger inte bara en blå färg, utan också rosa, de förklarar också de röda och lila färgerna, ibland mörk, rik lila. Aktiv generering av antocyaniner i växtceller observeras när omgivningstemperaturen sjunker, genereringen av klorofyll upphör. Färgen på bladverket ändras från grönt till rött, rött, blått. Tack vare antocyaniner har rosor och vallmo ljusa scharlakansröda blommor. Samma pigment förklarar nyanserna av pelargon- och blåklintblomställningar. Tack vare den blå varianten av antocyanin har blåklockor sin känsliga färg. Vissa sorter av denna typ av pigment observeras i druvor, rödkål. Antocyaniner ger färgning av slånskor, plommon.
Ljust och mörkt
Känt gult pigment, som forskare kallade antoklor. Det hittades i huden på primula kronblad. Antoklor finns i primörer, baggeblomställningar. De är rika på vallmo av gula sorter och dahlior. Detta pigment ger en behaglig färg till paddlinsblomställningar, citronfrukter. Den har identifierats i några andra växter.
Anthofein är relativt sällsynt i naturen. Detta är ett mörkt pigment. Tack vare honom uppstår specifika fläckar på kronbladen på vissa baljväxter.
Alla ljusa pigment är skapade av naturen för den specifika färgningen av representanter för växtvärlden. Tack vare denna färg lockar växten fåglar och djur. Detta säkerställer spridningen av frön.
Om celler och struktur
Försöker fastställahur starkt färgen på växter beror på pigment, hur dessa molekyler är ordnade, varför hela processen med pigmentering är nödvändig, har forskare upptäckt att plastider finns i växtkroppen. Detta är namnet på små kroppar som kan vara färgade, men som också är färglösa. Sådana små kroppar är endast och uteslutande bland representanter för växtvärlden. Alla plastider delades in i kloroplaster med en grön nyans, kromoplaster färgade i olika varianter av det röda spektrumet (inklusive gula och övergångsnyanser) och leukoplaster. De senare har inga nyanser.
Norm alt innehåller en växtcell en mängd plastider. Experiment har visat förmågan hos dessa kroppar att förvandlas från typ till typ. Kloroplaster finns i alla grönfärgade växtorgan. Leukoplaster observeras oftare i delar dolda från solens direkta strålar. Det finns många av dem i rhizomer, de finns i knölar, siktar partiklar av vissa typer av växter. Kromoplaster är typiska för kronblad, mogna frukter. Tylakoidmembran är berikade med klorofyll och karotenoider. Leukoplaster innehåller inga pigmentmolekyler, men kan vara en plats för syntesprocesser, ackumulering av näringsämnen - proteiner, stärkelse, ibland fetter.
Reaktioner och transformationer
Forskare har studerat fotosyntetiska pigment från högre växter och funnit att kromoplaster är röda på grund av förekomsten av karotenoider. Det är allmänt accepterat att kromoplaster är det sista steget i utvecklingen av plastider. De uppstår troligen under omvandlingen av leuko-, kloroplaster när de åldras. I stora dragnärvaron av sådana molekyler bestämmer färgen på lövverk på hösten, såväl som ljusa, tilltalande blommor och frukter. Karotenoider produceras av alger, växtplankton och växter. De kan genereras av vissa bakterier, svampar. Karotenoider är ansvariga för färgen på levande representanter för växtvärlden. Vissa djur har system för biokemi, på grund av vilka karotenoider omvandlas till andra molekyler. Råvaran för en sådan reaktion erhålls från livsmedel.
Enligt observationer av rosa flamingos samlar dessa fåglar och filtrerar spirulina och några andra alger för att få ett gult pigment, från vilket canthaxanthin, astaxanthin sedan uppstår. Det är dessa molekyler som ger fågelfjäderdräkten en så vacker färg. Många fiskar och fåglar, kräftor och insekter har en ljus färg på grund av karotenoider, som erhålls från kosten. Betakaroten omvandlas till vissa vitaminer som används för mänsklig nytta - de skyddar ögonen från ultraviolett strålning.
Rött och grönt
Apropå de fotosyntetiska pigmenten från högre växter, bör det noteras att de kan absorbera fotoner av ljusvågor. Det noteras att detta endast gäller den del av spektrumet som är synligt för det mänskliga ögat, det vill säga för en våglängd i intervallet 400-700 nm. Växtpartiklar kan endast absorbera kvanta som har tillräckliga energireserver för fotosyntesreaktionen. Absorptionen är enbart pigmentens ansvar. Forskare har studerat de äldsta livsformerna i växtvärlden - bakterier, alger. Det har konstaterats att de innehåller olika föreningar som kan ta emot ljus i det synliga spektrumet. Vissa sorter kan ta emot ljusvågor av strålning som inte uppfattas av det mänskliga ögat - från ett block nära infrarött. Förutom klorofyller tilldelas sådan funktionalitet av naturen bakterorodopsin, bakterioklorofyller. Studier har visat betydelsen för reaktionerna vid syntes av fykobiliner, karotenoider.
Mångfalden av växtfotosyntetiska pigment skiljer sig från grupp till grupp. Mycket bestäms av de förhållanden som livsformen lever under. Representanter för den högre växtvärlden har en mindre variation av pigment än evolutionärt uråldriga sorter.
Vad handlar det om?
Vi studerade växters fotosyntetiska pigment och fann att högre växtformer bara har två sorter av klorofyll (nämnt tidigare A, B). Båda dessa typer är porfyriner som har en magnesiumatom. De ingår övervägande i ljusskördande komplex som absorberar ljusenergi och riktar den till reaktionscentra. Centren innehåller en relativt liten andel av den totala typ 1-klorofyll som finns i växten. Här sker de primära interaktionerna som är karakteristiska för fotosyntesen. Klorofyll åtföljs av karotenoider: som forskare har funnit finns det vanligtvis fem varianter av dem, inte fler. Dessa element samlar också ljus.
Klorofyler, karotenoider är upplösta växtpigment som har smala ljusabsorptionsband som är ganska långt ifrån varandra. Klorofyll har förmågan att mest effektivtabsorberar blå vågor, de kan fungera med röda, men de fångar grönt ljus mycket svagt. Spektrumexpansion och överlappning tillhandahålls av kloroplaster isolerade från växtens blad utan större svårighet. Kloroplastmembran skiljer sig från lösningar, eftersom de färgande komponenterna kombineras med proteiner, fetter, reagerar med varandra och energi migrerar mellan samlare och ackumuleringscentra. Om vi betraktar ett blads ljusabsorptionsspektrum kommer det att visa sig vara ännu mer komplext, utjämnat än en enskild kloroplast.
Reflektion och absorption
När man studerar pigmenten i ett växtblad har forskare funnit att en viss procentandel av ljuset som träffar bladet reflekteras. Detta fenomen var uppdelat i två varianter: spegel, diffus. De säger om den första om ytan är glänsande, slät. Reflexionen av arket bildas övervägande av den andra typen. Ljus sipprar in i tjockleken, sprids, ändrar riktning, eftersom det både i det yttre lagret och inuti arket finns separerande ytor med olika brytningsindex. Liknande effekter observeras när ljus passerar genom celler. Det finns ingen stark absorption, den optiska vägen är mycket större än tjockleken på arket, mätt geometriskt, och arket kan absorbera mer ljus än pigmentet som extraheras från det. Blad absorberar också mycket mer energi än kloroplaster som studerats separat.
Eftersom det finns olika växtpigment - rött, grönt och så vidare - är absorptionsfenomenet ojämnt. Arket kan uppfatta ljus med olika våglängder, men effektiviteten i processen är utmärkt. Den högsta absorptionsförmågan hos grönt blad är inneboende i det violetta blocket i spektrumet, rött, blått och blått. Absorptionsstyrkan bestäms praktiskt taget inte av hur koncentrerade klorofyllerna är. Detta beror på att mediet har en hög spridningskraft. Om pigment observeras i hög koncentration sker absorption nära ytan.
