Para saintis tahu apa itu pigmen tumbuhan - hijau dan ungu, kuning dan merah. Pigmen tumbuhan dipanggil molekul organik yang terdapat dalam tisu, sel organisma tumbuhan - ia adalah terima kasih kepada kemasukan sedemikian yang mereka memperoleh warna. Secara semula jadi, klorofil ditemui lebih kerap daripada yang lain, yang terdapat dalam badan mana-mana tumbuhan yang lebih tinggi. Oren, ton kemerahan, warna kekuningan disediakan oleh karotenoid.
Dan butiran lanjut?
Pigmen tumbuhan terdapat dalam kromo-, kloroplas. Secara keseluruhan, sains moden mengetahui beberapa ratus jenis sebatian jenis ini. Peratusan yang mengagumkan daripada semua molekul yang ditemui diperlukan untuk fotosintesis. Seperti yang ditunjukkan oleh ujian, pigmen adalah sumber retinol. Warna merah jambu dan merah, variasi warna coklat dan kebiruan disediakan oleh kehadiran antosianin. Pigmen sedemikian diperhatikan dalam sap sel tumbuhan. Apabila hari semakin pendek semasa musim sejuk,pigmen bertindak balas dengan sebatian lain yang terdapat dalam badan tumbuhan, menyebabkan warna bahagian yang sebelum ini hijau berubah. Dedaunan pokok menjadi cerah dan berwarna-warni - musim luruh yang sama seperti biasa kita lakukan.
Paling terkenal
Mungkin hampir setiap pelajar sekolah menengah mengetahui tentang klorofil, pigmen tumbuhan yang diperlukan untuk fotosintesis. Oleh kerana sebatian ini, wakil dunia tumbuhan boleh menyerap cahaya matahari. Walau bagaimanapun, di planet kita, bukan sahaja tumbuhan tidak boleh wujud tanpa klorofil. Seperti yang ditunjukkan oleh kajian lanjut, sebatian ini sangat diperlukan untuk manusia, kerana ia memberikan perlindungan semula jadi terhadap proses kanser. Telah terbukti bahawa pigmen menghalang karsinogen dan menjamin perlindungan DNA daripada mutasi di bawah pengaruh sebatian toksik.
Klorofil ialah pigmen hijau tumbuhan, secara kimia mewakili molekul. Ia disetempat dalam kloroplas. Ia disebabkan oleh molekul sedemikian bahawa kawasan ini berwarna hijau. Dalam strukturnya, molekul adalah cincin porfirin. Oleh kerana kekhususan ini, pigmen menyerupai heme, yang merupakan unsur struktur hemoglobin. Perbezaan utama adalah pada atom pusat: dalam heme, besi mengambil tempatnya; untuk klorofil, magnesium adalah yang paling ketara. Para saintis pertama kali menemui fakta ini pada tahun 1930. Peristiwa itu berlaku 15 tahun selepas Willstatter menemui bahan tersebut.
Kimia dan Biologi
Pertama, saintis mendapati bahawa pigmen hijau dalam tumbuhan terdapat dalam dua jenis, yang diberi nama untuk duahuruf pertama abjad Latin. Perbezaan antara varieti, walaupun kecil, masih ada, dan paling ketara dalam analisis rantai sisi. Untuk varieti pertama, CH3 memainkan peranannya, untuk jenis kedua - CHO. Kedua-dua bentuk klorofil tergolong dalam kelas fotoreseptor aktif. Disebabkan oleh mereka, tumbuhan boleh menyerap komponen tenaga sinaran suria. Selepas itu, tiga lagi jenis klorofil telah dikenal pasti.
Dalam sains, pigmen hijau dalam tumbuhan dipanggil klorofil. Menyiasat perbezaan antara dua jenis utama molekul ini yang wujud dalam tumbuh-tumbuhan yang lebih tinggi, didapati bahawa panjang gelombang yang boleh diserap oleh pigmen adalah agak berbeza untuk jenis A dan B. Malah, menurut saintis, varieti tersebut secara berkesan melengkapkan setiap yang lain, dengan itu memberikan kilang keupayaan untuk memaksimumkan penyerapan jumlah tenaga yang diperlukan. Biasanya, jenis klorofil pertama biasanya diperhatikan dalam kepekatan tiga kali lebih tinggi daripada yang kedua. Bersama-sama mereka membentuk pigmen tumbuhan hijau. Tiga jenis lain hanya terdapat dalam bentuk tumbuh-tumbuhan purba.
Ciri molekul
Mengkaji struktur pigmen tumbuhan, didapati kedua-dua jenis klorofil adalah molekul larut lemak. Varieti sintetik yang dicipta di makmal larut dalam air, tetapi penyerapannya dalam badan hanya mungkin dengan kehadiran sebatian lemak. Tumbuhan menggunakan pigmen untuk membekalkan tenaga untuk pertumbuhan. Dalam diet orang, ia digunakan untuk tujuan pemulihan.
Klorofil, sepertihemoglobin boleh berfungsi secara normal dan menghasilkan karbohidrat apabila disambungkan kepada rantai protein. Secara visual, protein kelihatan seperti pembentukan tanpa sistem dan struktur yang jelas, tetapi ia sebenarnya betul, dan itulah sebabnya klorofil dapat mengekalkan kedudukan optimumnya secara stabil.
Ciri Aktiviti
Para saintis, mengkaji pigmen utama tumbuhan yang lebih tinggi ini, mendapati ia terdapat dalam semua sayur-sayuran: senarai itu termasuk sayur-sayuran, alga, bakteria. Klorofil adalah sebatian semula jadi sepenuhnya. Secara semula jadi, ia mempunyai kualiti pelindung dan menghalang transformasi, mutasi DNA di bawah pengaruh sebatian toksik. Kerja penyelidikan khas telah dianjurkan di Taman Botani India di Institut Penyelidikan. Seperti yang ditemui saintis, klorofil yang diperoleh daripada herba segar boleh melindungi daripada sebatian toksik, bakteria patologi, dan juga menenangkan aktiviti keradangan.
Klorofil adalah jangka pendek. Molekul-molekul ini sangat rapuh. Sinaran matahari membawa kepada kematian pigmen, tetapi daun hijau mampu menghasilkan molekul baru dan baru yang menggantikan mereka yang telah berkhidmat kepada rakan seperjuangan mereka. Pada musim luruh, klorofil tidak lagi dihasilkan, jadi dedaunan kehilangan warnanya. Pigmen lain muncul di hadapan, sebelum ini tersembunyi daripada mata pemerhati luar.
Tiada had untuk variasi
Pelbagai pigmen tumbuhan yang diketahui oleh penyelidik moden sangat besar. Dari tahun ke tahun, saintis menemui lebih banyak molekul baharu. Agak baru-baru ini dijalankankajian telah memungkinkan untuk menambah tiga lagi jenis kepada dua jenis klorofil yang disebutkan di atas: C, C1, E. Walau bagaimanapun, jenis A masih dianggap paling penting. Tetapi karotenoid adalah sekata lebih pelbagai. Kelas pigmen ini terkenal dengan sains - ia disebabkan oleh mereka bahawa akar lobak merah, banyak sayur-sayuran, buah sitrus, dan hadiah lain dari dunia tumbuhan memperoleh warna. Ujian tambahan telah menunjukkan bahawa burung kenari mempunyai bulu kuning kerana karotenoid. Mereka juga memberi warna kepada kuning telur. Oleh kerana karotenoid yang banyak, penduduk Asia mempunyai warna kulit yang pelik.
Baik manusia mahupun wakil dunia haiwan tidak mempunyai ciri-ciri biokimia sedemikian yang membolehkan pengeluaran karotenoid. Bahan-bahan ini muncul berdasarkan vitamin A. Ini dibuktikan dengan pemerhatian pada pigmen tumbuhan: jika ayam tidak menerima tumbuh-tumbuhan dengan makanan, kuning telur akan menjadi warna yang sangat lemah. Jika burung kenari telah diberi sejumlah besar makanan yang diperkaya dengan karotenoid merah, bulunya akan mendapat warna merah terang.
Ciri Ingin tahu: Karotenoid
Pigmen kuning dalam tumbuhan dipanggil karotena. Para saintis telah mendapati bahawa xanthophylls memberikan warna merah. Bilangan wakil kedua-dua jenis ini yang diketahui oleh komuniti saintifik sentiasa meningkat. Pada tahun 1947, saintis mengetahui kira-kira tujuh dozen karotenoid, dan pada tahun 1970 sudah ada lebih daripada dua ratus. Sedikit sebanyak, ini serupa dengan kemajuan pengetahuan dalam bidang fizik: mula-mula mereka tahu tentang atom, kemudian elektron dan proton, dan kemudiannya mendedahkanzarah-zarah yang lebih kecil, untuk sebutan yang hanya huruf digunakan. Adakah mungkin untuk bercakap tentang zarah asas? Seperti yang ditunjukkan oleh ujian ahli fizik, masih terlalu awal untuk menggunakan istilah sedemikian - sains masih belum dibangunkan setakat yang mungkin untuk mencarinya, jika ada. Situasi yang sama telah berkembang dengan pigmen - dari tahun ke tahun spesies dan jenis baru ditemui, dan ahli biologi hanya terkejut, tidak dapat menjelaskan sifat banyak sisi.
Perihal Fungsi
Para saintis yang terlibat dalam pigmen tumbuhan yang lebih tinggi masih belum dapat menjelaskan mengapa dan mengapa alam semula jadi menyediakan pelbagai jenis molekul pigmen. Kefungsian beberapa jenis individu telah didedahkan. Telah terbukti bahawa karotena diperlukan untuk memastikan keselamatan molekul klorofil daripada pengoksidaan. Mekanisme perlindungan adalah disebabkan oleh ciri-ciri oksigen singlet, yang terbentuk semasa tindak balas fotosintesis sebagai produk tambahan. Kompaun ini sangat agresif.
Ciri lain pigmen kuning dalam sel tumbuhan ialah keupayaannya untuk meningkatkan selang panjang gelombang yang diperlukan untuk proses fotosintesis. Pada masa ini, fungsi sedemikian belum dibuktikan dengan tepat, tetapi banyak penyelidikan telah dilakukan untuk mencadangkan bahawa bukti akhir hipotesis tidak jauh. Sinaran yang tidak dapat diserap oleh pigmen tumbuhan hijau diserap oleh molekul pigmen kuning. Tenaga kemudiannya diarahkan ke klorofil untuk transformasi selanjutnya.
Pigmen: sangat berbeza
Kecuali beberapajenis karotenoid, pigmen yang dipanggil aurones, kalkon mempunyai warna kuning. Struktur kimia mereka dalam banyak cara serupa dengan flavon. Pigmen sedemikian tidak sering berlaku di alam semula jadi. Mereka ditemui dalam risalah, perbungaan oxalis dan snapdragon, mereka memberikan warna coreopsis. Pigmen sedemikian tidak bertolak ansur dengan asap tembakau. Jika anda mengasapi tumbuhan dengan rokok, ia akan menjadi merah serta-merta. Sintesis biologi yang berlaku dalam sel tumbuhan dengan penyertaan chalcones membawa kepada penjanaan flavonol, flavon, aurones.
Kedua-dua haiwan dan tumbuhan mempunyai melanin. Pigmen ini memberikan warna coklat kepada rambut, ia adalah terima kasih kepadanya bahawa keriting boleh menjadi hitam. Jika sel tidak mengandungi melanin, wakil dunia haiwan menjadi albino. Dalam tumbuhan, pigmen terdapat pada kulit anggur merah dan dalam beberapa perbungaan pada kelopak.
Biru dan banyak lagi
Tumbuhan mendapat warna biru berkat fitochrome. Ia adalah pigmen tumbuhan protein yang bertanggungjawab untuk mengawal pembungaan. Ia mengawal percambahan benih. Adalah diketahui bahawa phytochrome dapat mempercepat pembungaan beberapa wakil dunia tumbuhan, sementara yang lain mempunyai proses yang bertentangan dengan melambatkan. Pada tahap tertentu, ia boleh dibandingkan dengan jam, tetapi biologi. Pada masa ini, saintis belum mengetahui semua spesifik mekanisme tindakan pigmen. Didapati bahawa struktur molekul ini diselaraskan mengikut masa siang dan cahaya, menghantar maklumat tentang tahap cahaya dalam persekitaran kepada tumbuhan.
Pigmen biru masuktumbuhan - antosianin. Walau bagaimanapun, terdapat beberapa jenis. Anthocyanin bukan sahaja memberikan warna biru, tetapi juga merah jambu, mereka juga menerangkan warna merah dan ungu, kadang-kadang gelap, ungu kaya. Penjanaan aktif anthocyanin dalam sel tumbuhan diperhatikan apabila suhu ambien menurun, penjanaan klorofil berhenti. Warna dedaunan berubah dari hijau kepada merah, merah, biru. Terima kasih kepada anthocyanin, mawar dan popia mempunyai bunga merah terang. Pigmen yang sama menerangkan warna perbungaan geranium dan bunga jagung. Terima kasih kepada pelbagai antosianin biru, loceng biru mempunyai warna yang halus. Jenis tertentu pigmen jenis ini diperhatikan dalam anggur, kubis merah. Antosianin menyediakan pewarna sloe, plum.
Terang dan gelap
Pigmen kuning yang dikenali, yang dipanggil oleh saintis anthochlor. Ia ditemui dalam kulit kelopak primrose. Anthochlor terdapat dalam primroses, perbungaan ram. Mereka kaya dengan bunga popi jenis kuning dan dahlia. Pigmen ini memberikan warna yang menyenangkan kepada perbungaan toadflax, buah lemon. Ia telah dikenal pasti dalam beberapa tumbuhan lain.
Anthofein agak jarang berlaku. Ini adalah pigmen gelap. Terima kasih kepadanya, bintik-bintik tertentu muncul pada mahkota beberapa kekacang.
Semua pigmen terang diilhamkan oleh alam semula jadi untuk pewarna khusus wakil-wakil dunia tumbuhan. Terima kasih kepada pewarna ini, tumbuhan itu menarik burung dan haiwan. Ini memastikan penyebaran benih.
Mengenai sel dan struktur
Cuba untuk menentukanbetapa kuatnya warna tumbuhan bergantung pada pigmen, bagaimana molekul ini disusun, mengapa keseluruhan proses pigmentasi diperlukan, saintis telah menemui bahawa plastid terdapat dalam badan tumbuhan. Ini adalah nama yang diberikan kepada badan kecil yang mungkin berwarna, tetapi juga tidak berwarna. Badan-badan kecil sedemikian hanya dan eksklusif di kalangan wakil-wakil dunia tumbuhan. Semua plastid dibahagikan kepada kloroplas dengan warna hijau, kromoplast diwarnakan dalam variasi berbeza spektrum merah (termasuk warna kuning dan peralihan), dan leucoplasts. Yang terakhir tidak mempunyai sebarang warna.
Biasanya, sel tumbuhan mengandungi satu jenis plastid. Eksperimen telah menunjukkan keupayaan badan ini untuk berubah dari jenis ke jenis. Kloroplas terdapat dalam semua organ tumbuhan bernoda hijau. Leukoplas lebih kerap diperhatikan di bahagian yang tersembunyi daripada sinaran langsung matahari. Terdapat banyak daripada mereka dalam rizom, ia terdapat dalam ubi, zarah penapis beberapa jenis tumbuhan. Kromoplast adalah tipikal untuk kelopak, buah masak. Membran tilakoid diperkaya dengan klorofil dan karotenoid. Leucoplasts tidak mengandungi molekul pigmen, tetapi boleh menjadi lokasi untuk proses sintesis, pengumpulan sebatian nutrien - protein, kanji, kadang-kadang lemak.
Reaksi dan transformasi
Mengkaji pigmen fotosintesis tumbuhan yang lebih tinggi, saintis mendapati bahawa kromoplast berwarna merah, disebabkan oleh kehadiran karotenoid. Umumnya diterima bahawa kromoplast adalah langkah terakhir dalam pembangunan plastid. Mereka mungkin muncul semasa transformasi leuko-, kloroplas apabila mereka berumur. sebahagian besarnyakehadiran molekul sedemikian menentukan warna dedaunan pada musim luruh, serta bunga dan buah-buahan yang cerah dan menyenangkan mata. Karotenoid dihasilkan oleh alga, plankton tumbuhan, dan tumbuhan. Mereka boleh dihasilkan oleh beberapa bakteria, kulat. Karotenoid bertanggungjawab untuk warna wakil hidup dunia tumbuhan. Sesetengah haiwan mempunyai sistem biokimia, kerana karotenoid diubah menjadi molekul lain. Bahan suapan untuk tindak balas sedemikian diperoleh daripada makanan.
Menurut pemerhatian terhadap flamingo merah jambu, burung-burung ini mengumpul dan menapis spirulina dan beberapa alga lain untuk mendapatkan pigmen kuning, dari mana canthaxanthin, astaxanthin kemudian muncul. Molekul inilah yang memberikan warna bulu burung yang begitu indah. Banyak ikan dan burung, udang karang dan serangga mempunyai warna cerah kerana karotenoid, yang diperoleh daripada diet. Beta-karotena diubah menjadi beberapa vitamin yang digunakan untuk faedah manusia - ia melindungi mata daripada sinaran ultraungu.
Merah dan hijau
Bercakap tentang pigmen fotosintesis tumbuhan yang lebih tinggi, perlu diingatkan bahawa ia boleh menyerap foton gelombang cahaya. Adalah diperhatikan bahawa ini hanya terpakai kepada bahagian spektrum yang boleh dilihat oleh mata manusia, iaitu, untuk panjang gelombang dalam julat 400-700 nm. Zarah tumbuhan boleh menyerap hanya kuanta yang mempunyai rizab tenaga yang mencukupi untuk tindak balas fotosintesis. Penyerapan adalah tanggungjawab pigmen semata-mata. Para saintis telah mengkaji bentuk kehidupan tertua di dunia tumbuhan - bakteria, alga. Ia telah ditetapkan bahawa ia mengandungi sebatian berbeza yang boleh menerima cahaya dalam spektrum yang boleh dilihat. Sesetengah jenis boleh menerima gelombang cahaya sinaran yang tidak dapat dilihat oleh mata manusia - dari blok berhampiran inframerah. Sebagai tambahan kepada klorofil, fungsi sedemikian diberikan secara semula jadi kepada bacteriorhodopsin, bacteriochlorophylls. Kajian telah menunjukkan kepentingan untuk tindak balas sintesis phycobilins, karotenoid.
Kepelbagaian pigmen fotosintesis tumbuhan berbeza dari kumpulan ke kumpulan. Banyak ditentukan oleh keadaan di mana bentuk kehidupan itu hidup. Wakil-wakil dunia tumbuhan yang lebih tinggi mempunyai pelbagai pigmen yang lebih kecil daripada varieti purba evolusioner.
Mengenai apa?
Mengkaji pigmen fotosintesis tumbuhan, kami mendapati bahawa bentuk tumbuhan yang lebih tinggi hanya mempunyai dua jenis klorofil (disebutkan sebelum ini A, B). Kedua-dua jenis ini adalah porfirin yang mempunyai atom magnesium. Mereka sebahagian besarnya termasuk dalam kompleks penuaian cahaya yang menyerap tenaga cahaya dan mengarahkannya ke pusat tindak balas. Pusatnya mengandungi peratusan yang agak kecil daripada jumlah klorofil jenis 1 yang terdapat dalam tumbuhan. Di sini ciri interaksi utama fotosintesis berlaku. Klorofil disertai dengan karotenoid: seperti yang ditemui saintis, biasanya terdapat lima jenis daripadanya, tidak lebih. Unsur ini juga mengumpul cahaya.
Terlarut, klorofil, karotenoid ialah pigmen tumbuhan yang mempunyai jalur penyerapan cahaya sempit yang agak jauh antara satu sama lain. Klorofil mempunyai keupayaan untuk paling berkesanmenyerap gelombang biru, ia boleh bekerja dengan gelombang merah, tetapi ia menangkap cahaya hijau dengan sangat lemah. Pengembangan dan pertindihan spektrum disediakan oleh kloroplas yang diasingkan daripada daun tumbuhan tanpa banyak kesukaran. Membran kloroplas berbeza daripada larutan, kerana komponen pewarna digabungkan dengan protein, lemak, bertindak balas antara satu sama lain, dan tenaga berhijrah antara pengumpul dan pusat pengumpulan. Jika kita menganggap spektrum penyerapan cahaya daun, ia akan menjadi lebih kompleks, terlicin daripada satu kloroplas.
Refleksi dan penyerapan
Mengkaji pigmen daun tumbuhan, saintis telah mendapati bahawa peratusan tertentu cahaya yang mengenai daun dipantulkan. Fenomena ini dibahagikan kepada dua jenis: cermin, meresap. Mereka berkata tentang yang pertama jika permukaannya berkilat, licin. Pantulan helaian kebanyakannya dibentuk oleh jenis kedua. Cahaya meresap ke dalam ketebalan, berselerak, menukar arah, kerana kedua-dua lapisan luar dan dalam helaian terdapat permukaan pemisah dengan indeks biasan yang berbeza. Kesan yang sama diperhatikan apabila cahaya melalui sel. Tiada penyerapan yang kuat, laluan optik jauh lebih besar daripada ketebalan helaian, diukur secara geometri, dan kepingan itu mampu menyerap lebih banyak cahaya daripada pigmen yang diekstrak daripadanya. Daun juga menyerap lebih banyak tenaga daripada kloroplas yang dikaji secara berasingan.
Oleh kerana terdapat pigmen tumbuhan yang berbeza - merah, hijau dan sebagainya - masing-masing, fenomena penyerapan adalah tidak sekata. Lembaran itu dapat melihat cahaya dengan panjang gelombang yang berbeza, tetapi kecekapan prosesnya sangat baik. Kapasiti penyerapan tertinggi dedaunan hijau adalah wujud dalam blok ungu spektrum, merah, biru dan biru. Kekuatan penyerapan boleh dikatakan tidak ditentukan oleh kepekatan klorofil. Ini disebabkan oleh fakta bahawa medium mempunyai kuasa serakan yang tinggi. Jika pigmen diperhatikan dalam kepekatan tinggi, penyerapan berlaku berhampiran permukaan.
