Bilim adamları bitki pigmentlerinin ne olduğunu biliyorlar - yeşil ve mor, sarı ve kırmızı. Bitki pigmentlerine, dokularda, bitki organizmasının hücrelerinde bulunan organik moleküller denir - bu tür kapanımlar sayesinde renk kazanırlar. Doğada, herhangi bir yüksek bitkinin vücudunda bulunan klorofil diğerlerinden daha sık bulunur. Turuncu, kırmızımsı ton, sarımsı tonlar karotenoidler tarafından sağlanır.
Ve daha fazla ayrıntı?
Bitki pigmentleri kromo-, kloroplastlarda bulunur. Toplamda, modern bilim bu türden birkaç yüz çeşit bileşik bilir. Fotosentez için keşfedilen tüm moleküllerin etkileyici bir yüzdesi gereklidir. Testlerin gösterdiği gibi, pigmentler retinol kaynaklarıdır. Pembe ve kırmızı tonları, kahverengi ve mavimsi renk çeşitleri, antosiyaninlerin varlığı ile sağlanır. Bu tür pigmentler bitki hücre özsuyunda gözlenir. Soğuk mevsimde günler kısaldığında,pigmentler bitkinin gövdesinde bulunan diğer bileşiklerle reaksiyona girerek daha önce yeşil olan kısımların renginin değişmesine neden olur. Ağaçların yaprakları parlak ve renkli hale geliyor - alışık olduğumuz sonbahar.
En ünlü
Belki de hemen hemen her lise öğrencisi, fotosentez için gerekli bir bitki pigmenti olan klorofil hakkında bilgi sahibidir. Bu bileşik sayesinde, bitki dünyasının bir temsilcisi güneş ışığını emebilir. Bununla birlikte, gezegenimizde klorofil olmadan sadece bitkiler var olamaz. Daha ileri çalışmaların gösterdiği gibi, bu bileşik kanser süreçlerine karşı doğal koruma sağladığı için insanlık için kesinlikle vazgeçilmezdir. Pigmentin kanserojenleri engellediği ve toksik bileşiklerin etkisi altındaki mutasyonlardan DNA korumasını garanti ettiği kanıtlanmıştır.
Klorofil, kimyasal olarak bir molekülü temsil eden bitkilerin yeşil pigmentidir. Kloroplastlarda lokalizedir. Böyle bir molekül sayesinde bu alanlar yeşil renktedir. Yapısında molekül bir porfirin halkasıdır. Bu özgüllük nedeniyle pigment, hemoglobinin yapısal bir unsuru olan heme benzer. Temel fark merkez atomdadır: hemde demir yerini alır; klorofil için magnezyum en önemlisidir. Bilim adamları bu gerçeği ilk olarak 1930'da keşfettiler. Olay, Willstatter'ın maddeyi keşfetmesinden 15 yıl sonra meydana geldi.
Kimya ve Biyoloji
İlk olarak, bilim adamları bitkilerdeki yeşil pigmentin iki çeşitte geldiğini buldular. Latin alfabesinin ilk harfleri. Çeşitler arasındaki fark, küçük olmasına rağmen hala oradadır ve en çok yan zincirlerin analizinde fark edilir. İlk çeşit için, CH3, ikinci tür için - CHO rolünü oynar. Her iki klorofil formu da aktif fotoreseptörler sınıfına aittir. Onlar sayesinde, bitki güneş radyasyonunun enerji bileşenini emebilir. Daha sonra, üç tip klorofil daha tanımlandı.
Bilimde bitkilerdeki yeşil pigmente klorofil denir. Daha yüksek bitki örtüsünde bulunan bu molekülün iki ana çeşidi arasındaki farklar araştırıldığında, pigment tarafından absorbe edilebilen dalga boylarının A ve B tipleri için biraz farklı olduğu bulundu. Aslında, bilim adamlarına göre çeşitler her birini etkili bir şekilde tamamlıyor. diğer, böylece bitkiye gerekli enerji miktarını maksimuma çıkarma yeteneği sağlar. Normalde, birinci tip klorofil genellikle ikincisinden üç kat daha yüksek konsantrasyonda gözlenir. Birlikte yeşil bir bitki pigmenti oluştururlar. Diğer üç tür, yalnızca eski bitki örtüsü formlarında bulunur.
Moleküllerin özellikleri
Bitki pigmentlerinin yapısı incelendiğinde, her iki klorofil türünün de yağda çözünen moleküller olduğu bulundu. Laboratuvarlarda oluşturulan sentetik çeşitler suda çözülür, ancak vücutta emilmeleri ancak yağlı bileşiklerin varlığında mümkündür. Bitkiler büyüme için enerji sağlamak için pigment kullanır. İnsanların beslenmesinde iyileşme amacı ile kullanılır.
Klorofil, gibihemoglobin, protein zincirlerine bağlandığında normal şekilde işlev görebilir ve karbonhidrat üretebilir. Görsel olarak, protein net bir sistem ve yapıya sahip olmayan bir oluşum gibi görünmektedir, ancak aslında doğrudur ve bu nedenle klorofil optimal konumunu istikrarlı bir şekilde koruyabilir.
Etkinlik Özellikleri
Yüksek bitkilerin bu ana pigmentini inceleyen bilim adamları, bunun tüm yeşilliklerde bulunduğunu keşfettiler: Listede sebzeler, algler ve bakteriler yer alıyor. Klorofil tamamen doğal bir bileşiktir. Doğası gereği koruyucu niteliklere sahiptir ve toksik bileşiklerin etkisi altında DNA'nın dönüşümünü, mutasyonunu önler. Araştırma Enstitüsü'ndeki Hint Botanik Bahçesi'nde özel araştırma çalışmaları düzenlendi. Bilim adamlarının keşfettiği gibi, taze bitkilerden elde edilen klorofil, toksik bileşiklere, patolojik bakterilere karşı koruma sağlayabilir ve ayrıca iltihaplanma aktivitesini sakinleştirir.
Klorofil kısa ömürlüdür. Bu moleküller çok kırılgandır. Güneş ışınları pigmentin ölümüne yol açar, ancak yeşil yaprak, yoldaşlarına hizmet edenlerin yerini alacak yeni ve yeni moleküller üretebilir. Sonbahar mevsiminde klorofil artık üretilmez, bu nedenle yapraklar rengini kaybeder. Daha önce dışarıdan bir gözlemcinin gözünden gizlenen diğer pigmentler öne çıkıyor.
Çeşitliliğin sınırı yoktur
Modern araştırmacıların bildiği bitki pigmentlerinin çeşitliliği son derece fazladır. Bilim adamları yıldan yıla daha fazla yeni molekül keşfediyor. Nispeten yakın zamanda yürütülenÇalışmalar, yukarıda bahsedilen iki klorofil çeşidine üç tip daha eklemeyi mümkün kılmıştır: C, C1, E. Bununla birlikte, A tipi hala en önemli olarak kabul edilmektedir. daha çeşitli. Bu pigment sınıfı bilim tarafından iyi bilinmektedir - havuç köklerinin, birçok sebzenin, narenciye meyvelerinin ve bitki dünyasının diğer hediyelerinin gölgeler alması nedeniyledir. Ek testler, kanaryaların karotenoidler nedeniyle sarı tüylere sahip olduğunu göstermiştir. Yumurta sarısına da renk verirler. Karotenoidlerin bolluğu nedeniyle Asyalı sakinlerin tuhaf bir cilt tonu vardır.
Ne insan ne de hayvan dünyasının temsilcileri, karotenoidlerin üretimine izin verecek biyokimya özelliklerine sahip değildir. Bu maddeler, A vitamini temelinde ortaya çıkar. Bu, bitki pigmentleri üzerindeki gözlemlerle kanıtlanmıştır: tavuk, yiyecekle bitki örtüsü almadıysa, yumurta sarısı çok zayıf bir gölgede olacaktır. Bir kanarya, kırmızı karotenoidlerle zenginleştirilmiş çok miktarda yemle beslenmişse, tüyleri parlak kırmızı bir ton alır.
İlginç Özellikler: Karotenoidler
Bitkilerdeki sarı pigmente karoten denir. Bilim adamları, ksantofillerin kırmızı bir renk tonu sağladığını bulmuşlardır. Bilim camiasında bilinen bu iki türün temsilcilerinin sayısı sürekli artmaktadır. 1947'de bilim adamları yaklaşık yedi düzine karotenoid biliyordu ve 1970'e kadar zaten iki yüzden fazla karotenoid vardı. Bu bir dereceye kadar fizik alanındaki bilginin ilerlemesine benziyor: önce atomları, sonra elektronları ve protonları biliyorlardı ve daha sonra ortaya çıktılar.sadece harflerin kullanıldığı atama için daha küçük parçacıklar. Temel parçacıklardan bahsetmek mümkün mü? Fizikçilerin testlerinin gösterdiği gibi, böyle bir terimi kullanmak için henüz çok erken - bilim, eğer varsa, onları bulmak mümkün olduğu ölçüde henüz gelişmedi. Pigmentlerle ilgili benzer bir durum gelişti - yıldan yıla yeni türler ve türler keşfediliyor ve biyologlar çok yönlü doğayı açıklayamadıkları için sadece şaşırıyorlar.
İşlevler Hakkında
Yüksek bitkilerin pigmentleriyle ilgilenen bilim adamları, doğanın neden ve neden bu kadar çok çeşitli pigment molekülleri sağladığını henüz açıklayamıyor. Bazı bireysel çeşitlerin işlevselliği ortaya çıktı. Klorofil moleküllerinin oksidasyona karşı güvenliğini sağlamak için karotenin gerekli olduğu kanıtlanmıştır. Koruma mekanizması, ek bir ürün olarak fotosentez reaksiyonu sırasında oluşan singlet oksijenin özelliklerinden kaynaklanmaktadır. Bu bileşik oldukça agresiftir.
Bitki hücrelerinde bulunan sarı pigmentin bir diğer özelliği de fotosentez işlemi için gerekli olan dalga boyu aralığını artırabilmesidir. Şu anda böyle bir işlev tam olarak kanıtlanmadı, ancak hipotezin nihai kanıtının çok uzak olmadığını önermek için birçok araştırma yapıldı. Yeşil bitki pigmentinin ememediği ışınlar, sarı pigment molekülleri tarafından emilir. Enerji daha sonra daha fazla dönüşüm için klorofile yönlendirilir.
Pigmentler: çok farklı
Bazıları hariçkarotenoid çeşitleri, auron adı verilen pigmentler, kalkonlar sarı bir renge sahiptir. Kimyasal yapıları birçok yönden flavonlara benzer. Bu tür pigmentler doğada çok sık görülmez. Broşürlerde, okzalis ve aslanağzı çiçek salkımlarında bulundular, koreopsisin rengini sağlıyorlar. Bu tür pigmentler tütün dumanını tolere etmez. Bir bitkiyi sigarayla dezenfekte ederseniz, hemen kırmızıya döner. Kalkonların katılımıyla bitki hücrelerinde meydana gelen biyolojik sentez, flavonoller, flavonlar, auronların oluşumuna yol açar.
Hem hayvanlarda hem bitkilerde melanin vardır. Bu pigment saça kahverengi bir ton verir, bu sayede bukleler siyaha dönebilir. Hücreler melanin içermiyorsa, hayvan dünyasının temsilcileri albino olur. Bitkilerde, pigment kırmızı üzümlerin kabuğunda ve taç yapraklarındaki bazı çiçek salkımlarında bulunur.
Mavi ve daha fazlası
Bitki örtüsü mavi rengini fitokrom sayesinde alır. Çiçeklenme kontrolünden sorumlu bir protein bitki pigmentidir. Tohum çimlenmesini düzenler. Fitokromun, bitki dünyasının bazı temsilcilerinin çiçeklenmesini hızlandırabildiği, diğerlerinin ise tam tersi bir yavaşlama sürecine sahip olduğu bilinmektedir. Bir dereceye kadar, bir saatle karşılaştırılabilir, ancak biyolojiktir. Şu anda, bilim adamları pigmentin etki mekanizmasının tüm özelliklerini henüz bilmiyorlar. Bu molekülün yapısının günün saatine ve ışığa göre ayarlandığı ve ortamdaki ışığın seviyesi hakkında bitkiye bilgi aktardığı bulundu.
Mavi pigmentbitkiler - antosiyanin. Ancak, birkaç çeşidi vardır. Antosiyaninler sadece mavi renk vermekle kalmaz aynı zamanda pembeyi de verirler, bazen koyu, zengin mor olan kırmızı ve lila renklerini de açıklarlar. Bitki hücrelerinde aktif antosiyanin üretimi, ortam sıcaklığı düştüğünde gözlenir, klorofil üretimi durur. Yaprakların rengi yeşilden kırmızıya, kırmızıya, maviye değişir. Antosiyaninler sayesinde güller ve haşhaşlar parlak kırmızı çiçeklere sahiptir. Aynı pigment, sardunya ve peygamber çiçeği salkımlarının tonlarını açıklar. Mavi antosiyanin çeşidi sayesinde, bluebell'ler narin bir renge sahiptir. Bu tip pigmentin bazı çeşitleri üzümde, kırmızı lahanada görülür. Antosiyaninler yaban eriği ve yaban eriğinin renklenmesini sağlar.
Parlak ve karanlık
Bilim adamlarının antoklor dediği bilinen sarı pigment. Çuha çiçeği yapraklarının derisinde bulundu. Antoklor, çuha çiçeği, koç salkımında bulunur. Sarı çeşitlerin ve dahliaların haşhaşları bakımından zengindirler. Bu pigment, karakurbağası çiçek salkımına, limon meyvelerine hoş bir renk verir. Diğer bazı bitkilerde tanımlanmıştır.
Anthofein doğada nispeten nadirdir. Bu koyu bir pigmenttir. Onun sayesinde bazı baklagillerin taçlarında belirli noktalar beliriyor.
Tüm parlak pigmentler, bitki dünyasının temsilcilerinin özel renklendirmeleri için doğa tarafından tasarlanmıştır. Bu renklendirme sayesinde bitki kuşları ve hayvanları kendine çeker. Bu, tohumların yayılmasını sağlar.
Hücreler ve yapı hakkında
Belirlemeye çalışmakBitkilerin renginin pigmentlere ne kadar güçlü bir şekilde bağlı olduğunu, bu moleküllerin nasıl düzenlendiğini, tüm pigmentasyon sürecinin neden gerekli olduğunu bilim adamları, bitki gövdesinde plastidlerin bulunduğunu keşfettiler. Renkli olabilen ama aynı zamanda renksiz olan küçük cisimlere verilen isimdir. Bu tür küçük bedenler sadece ve münhasıran bitki dünyasının temsilcileri arasındadır. Tüm plastidler, yeşil renk tonuna sahip kloroplastlara, kırmızı spektrumun farklı varyasyonlarında boyanmış kromoplastlara (sarı ve geçiş tonları dahil) ve lökoplastlara bölünmüştür. İkincisinin gölgesi yok.
Normalde, bir bitki hücresi bir çeşit plastid içerir. Deneyler, bu cisimlerin tipten tipe dönüşme kabiliyetini göstermiştir. Kloroplastlar tüm yeşil lekeli bitki organlarında bulunur. Lökoplastlar daha çok güneşin doğrudan ışınlarından gizlenmiş kısımlarda görülür. Köksaplarda birçoğu vardır, yumru köklerde, bazı bitki türlerinin elek parçacıklarında bulunurlar. Kromoplastlar, yapraklar, olgun meyveler için tipiktir. Tilakoid membranlar klorofil ve karotenoidler açısından zengindir. Lökoplastlar pigment molekülleri içermez, ancak sentez süreçleri, proteinler, nişasta, bazen yağlar gibi besin bileşiklerinin birikimi için bir yer olabilir.
Reaksiyonlar ve dönüşümler
Yüksek bitkilerin fotosentetik pigmentlerini inceleyen bilim adamları, karotenoidlerin varlığı nedeniyle kromoplastların kırmızı renkte olduğunu keşfettiler. Kromoplastların, plastidlerin gelişimindeki son adım olduğu genel olarak kabul edilir. Muhtemelen yaşlandıklarında löko-, kloroplastların dönüşümü sırasında ortaya çıkarlar. Büyük orandabu tür moleküllerin varlığı, sonbaharda yaprakların rengini ve ayrıca parlak, göze hoş gelen çiçek ve meyveleri belirler. Karotenoidler algler, bitki planktonları ve bitkiler tarafından üretilir. Bazı bakteriler, mantarlar tarafından üretilebilirler. Karotenoidler, bitki dünyasının yaşayan temsilcilerinin renginden sorumludur. Bazı hayvanlar, karotenoidlerin diğer moleküllere dönüştüğü biyokimya sistemlerine sahiptir. Böyle bir reaksiyon için besleme stoğu yiyeceklerden elde edilir.
Pembe flamingolarla ilgili gözlemlere göre, bu kuşlar sarı bir pigment elde etmek için spirulina ve diğer bazı algleri toplar ve filtrelerler ve bu pigmentten kantaksantin, astaksantin ortaya çıkar. Kuş tüylerine bu kadar güzel bir renk veren bu moleküllerdir. Birçok balık ve kuş, kerevit ve böcek, diyetten elde edilen karotenoidler nedeniyle parlak bir renge sahiptir. Beta-karoten, insan yararı için kullanılan bazı vitaminlere dönüştürülür - gözleri ultraviyole radyasyondan korurlar.
Kırmızı ve yeşil
Yüksek bitkilerin fotosentetik pigmentlerinden bahsetmişken, ışık dalgalarının fotonlarını emebildikleri unutulmamalıdır. Bunun sadece spektrumun insan gözüyle görülebilen kısmı için, yani 400-700 nm aralığındaki bir dalga boyu için geçerli olduğu not edilmelidir. Bitki parçacıkları sadece fotosentez reaksiyonu için yeterli enerji rezervine sahip kuantaları emebilir. Emilim yalnızca pigmentlerin sorumluluğundadır. Bilim adamları, bitki dünyasındaki en eski yaşam biçimlerini incelediler - bakteri, alg. Görünür spektrumda ışığı kabul edebilen farklı bileşikler içerdikleri tespit edilmiştir. Bazı çeşitler, kızılötesine yakın bir bloktan insan gözü tarafından algılanmayan hafif radyasyon dalgaları alabilir. Klorofillere ek olarak, bu tür işlevsellik doğa tarafından bakteriorhodopsin, bakteriyoklorofillere atanır. Çalışmalar, fikobilinlerin, karotenoidlerin sentez reaksiyonları için önemini göstermiştir.
Bitki fotosentetik pigmentlerinin çeşitliliği gruptan gruba farklılık gösterir. Çoğu, yaşam biçiminin içinde yaşadığı koşullar tarafından belirlenir. Daha yüksek bitki dünyasının temsilcileri, evrimsel olarak eski çeşitlerden daha küçük pigment çeşitliliğine sahiptir.
Ne hakkında?
Bitkilerin fotosentetik pigmentlerini inceleyerek, daha yüksek bitki formlarının sadece iki çeşit klorofil içerdiğini bulduk (daha önce A, B'den bahsedildi). Bu tiplerin her ikisi de bir magnezyum atomuna sahip porfirinlerdir. Ağırlıklı olarak ışık enerjisini emen ve onu reaksiyon merkezlerine yönlendiren hafif hasat komplekslerine dahil edilirler. Merkezler, bitkide bulunan toplam tip 1 klorofilin nispeten küçük bir yüzdesini içerir. Burada fotosentezin özelliği olan birincil etkileşimler gerçekleşir. Klorofile karotenoidler eşlik eder: bilim adamlarının bulduğu gibi, genellikle beş çeşidi vardır, artık yok. Bu öğeler aynı zamanda ışığı da toplar.
Çözünürken klorofiller, karotenoidler, birbirinden oldukça uzak dar ışık absorpsiyon bantlarına sahip bitki pigmentleridir. Klorofil, en etkili şekildemavi dalgaları emerler, kırmızı olanlarla çalışabilirler, ancak yeşil ışığı çok zayıf yakalarlar. Spektrum genişlemesi ve örtüşmesi, bitkinin yapraklarından izole edilen kloroplastlar tarafından fazla zorlanmadan sağlanır. Kloroplast membranlar çözeltilerden farklıdır, çünkü renklendirici bileşenler proteinler, yağlar ile birleşir, birbirleriyle reaksiyona girer ve toplayıcılar ile biriktirme merkezleri arasında enerji göç eder. Bir yaprağın ışık absorpsiyon spektrumunu göz önüne alırsak, tek bir kloroplasttan daha da karmaşık, pürüzsüz olduğu ortaya çıkacaktır.
Yansıma ve soğurma
Bir bitki yaprağının pigmentlerini inceleyen bilim adamları, yaprağa çarpan ışığın belirli bir yüzdesinin yansıdığını buldular. Bu fenomen iki çeşide ayrıldı: ayna, dağınık. Yüzey parlak, pürüzsüz ise ilki hakkında derler. Tabakanın yansıması ağırlıklı olarak ikinci tip tarafından oluşturulur. Işık kalınlığa sızar, saçılır, yön değiştirir, çünkü hem dış katmanda hem de levhanın içinde farklı kırılma indislerine sahip ayırıcı yüzeyler vardır. Işık hücrelerden geçtiğinde de benzer etkiler gözlenir. Güçlü bir absorpsiyon yoktur, optik yol, geometrik olarak ölçülen tabakanın kalınlığından çok daha büyüktür ve tabaka, ondan çıkarılan pigmentten daha fazla ışık emebilir. Yapraklar ayrıca ayrı ayrı incelenen kloroplastlardan çok daha fazla enerji emer.
Sırasıyla farklı bitki pigmentleri (kırmızı, yeşil vb.) olduğundan, emilim olgusu eşit değildir. Levha, farklı dalga boylarındaki ışığı algılayabilir, ancak işlemin verimliliği mükemmeldir. Yeşil yaprakların en yüksek emme kapasitesi, kırmızı, mavi ve mavi tayfın menekşe bloğunda bulunur. Absorpsiyon gücü pratikte klorofillerin ne kadar konsantre olduğu ile belirlenmez. Bunun nedeni, ortamın yüksek bir saçılma gücüne sahip olmasıdır. Pigmentler yüksek konsantrasyonda gözlenirse, yüzeye yakın bir yerde emilim gerçekleşir.
