Znanstvenici znaju što su biljni pigmenti - zeleni i ljubičasti, žuti i crveni. Biljni pigmenti nazivaju se organske molekule koje se nalaze u tkivima, stanicama biljnog organizma - zahvaljujući takvim inkluzijama dobivaju boju. U prirodi se češće od drugih nalazi klorofil, koji je prisutan u tijelu bilo koje više biljke. Narančasti, crvenkasti ton, žućkaste nijanse osiguravaju karotenoidi.
I više detalja?
Biljni pigmenti se nalaze u kromo-, kloroplastima. Ukupno, moderna znanost poznaje nekoliko stotina vrsta spojeva ove vrste. Impresivan postotak svih otkrivenih molekula potreban je za fotosintezu. Kao što su testovi pokazali, pigmenti su izvori retinola. Ružičaste i crvene nijanse, varijacije smeđe i plavkaste boje osiguravaju prisutnost antocijana. Takvi pigmenti se opažaju u soku biljnih stanica. Kad dani postanu kraći u hladnoj sezoni,pigmenti reagiraju s drugim spojevima prisutnim u tijelu biljke, uzrokujući promjenu boje prethodno zelenih dijelova. Lišće drveća postaje svijetlo i šareno - iste jeseni na koju smo navikli.
Najpoznatiji
Možda gotovo svaki srednjoškolac zna za klorofil, biljni pigment neophodan za fotosintezu. Zbog ovog spoja, predstavnik biljnog svijeta može apsorbirati sunčevu svjetlost. Međutim, na našem planetu ne mogu postojati samo biljke bez klorofila. Kako su pokazala daljnja istraživanja, ovaj spoj je apsolutno neophodan za čovječanstvo, jer pruža prirodnu zaštitu od procesa raka. Dokazano je da pigment inhibira karcinogene i jamči zaštitu DNK od mutacija pod utjecajem toksičnih spojeva.
Klorofil je zeleni pigment biljaka, kemijski predstavlja molekulu. Lokaliziran je u kloroplastima. Zbog takve molekule ta su područja obojena zeleno. U svojoj strukturi, molekula je porfirinski prsten. Zbog ove specifičnosti pigment nalikuje hemu, koji je strukturni element hemoglobina. Ključna razlika je u središnjem atomu: u hemu njegovo mjesto zauzima željezo; za klorofil je najvažniji magnezij. Znanstvenici su ovu činjenicu prvi otkrili 1930. godine. Događaj se dogodio 15 godina nakon što je Willstatter otkrio tvar.
kemija i biologija
Prvo, znanstvenici su otkrili da zeleni pigment u biljkama dolazi u dvije varijante, koje su dobile imena za dvijeprva slova latinske abecede. Razlika između sorti, iako mala, ipak postoji, a najuočljivija je u analizi bočnih lanaca. Za prvu sortu svoju ulogu igra CH3, za drugu vrstu - CHO. Oba oblika klorofila pripadaju klasi aktivnih fotoreceptora. Zahvaljujući njima, biljka može apsorbirati energetsku komponentu sunčevog zračenja. Nakon toga su identificirane još tri vrste klorofila.
U znanosti, zeleni pigment u biljkama naziva se klorofil. Istražujući razlike između dvije glavne vrste ove molekule svojstvene višoj vegetaciji, otkriveno je da su valne duljine koje pigment može apsorbirati donekle različite za tipove A i B. Zapravo, prema znanstvenicima, varijante učinkovito nadopunjuju svaki drugi, čime se biljci pruža mogućnost da maksimalno apsorbira potrebnu količinu energije. Normalno, prva vrsta klorofila obično se opaža u tri puta većoj koncentraciji od druge. Zajedno tvore zeleni biljni pigment. Tri druge vrste nalaze se samo u drevnim oblicima vegetacije.
Obilježja molekula
Proučavajući strukturu biljnih pigmenata, ustanovljeno je da su obje vrste klorofila molekule topljive u mastima. Sintetičke sorte stvorene u laboratorijima otapaju se u vodi, ali njihova apsorpcija u tijelu moguća je samo u prisutnosti masnih spojeva. Biljke koriste pigment kako bi osigurale energiju za rast. U prehrani ljudi koristi se u svrhu oporavka.
Klorofil, kaohemoglobin može normalno funkcionirati i proizvoditi ugljikohidrate kada je povezan s proteinskim lancima. Vizualno se čini da je protein tvorba bez jasnog sustava i strukture, ali je zapravo ispravna i zato klorofil može stabilno održavati svoju optimalnu poziciju.
Značajke aktivnosti
Znanstvenici, proučavajući ovaj glavni pigment viših biljaka, otkrili su da se nalazi u svim zelenilom: popis uključuje povrće, alge, bakterije. Klorofil je potpuno prirodan spoj. Po prirodi ima svojstva zaštitnika i sprječava transformaciju, mutaciju DNK pod utjecajem toksičnih spojeva. Poseban istraživački rad organiziran je u Indijskom botaničkom vrtu pri Istraživačkom institutu. Kako su znanstvenici otkrili, klorofil dobiven iz svježeg bilja može zaštititi od otrovnih spojeva, patoloških bakterija, a također smiruje aktivnost upale.
Klorofil je kratkotrajan. Ove molekule su vrlo krhke. Sunčeve zrake dovode do smrti pigmenta, ali zeleni list je u stanju generirati nove i nove molekule koje zamjenjuju one koji su služili svojim suborcima. U jesen se više ne proizvodi klorofil, pa lišće gubi boju. Drugi pigmenti dolaze do izražaja, prethodno skriveni od očiju vanjskog promatrača.
Nema ograničenja za raznolikost
Različitost biljnih pigmenata poznatih suvremenim istraživačima iznimno je velika. Iz godine u godinu znanstvenici otkrivaju sve više novih molekula. Relativno nedavno provedenostudije su omogućile dodavanje još tri vrste dvjema gore spomenutim varijantama klorofila: C, C1, E. Ipak, tip A se i dalje smatra najvažnijim. Ali karotenoidi su čak raznovrsniji. Ova klasa pigmenata dobro je poznata znanosti - zahvaljujući njima korijenje mrkve, mnogo povrća, agruma i drugih darova biljnog svijeta dobivaju nijanse. Dodatna ispitivanja su pokazala da kanarinci imaju žuto perje zbog karotenoida. Oni također daju boju žumanjku. Zbog obilja karotenoida, stanovnici Azije imaju osebujan ton kože.
Ni čovjek ni predstavnici životinjskog svijeta nemaju takve značajke biokemije koje bi omogućile proizvodnju karotenoida. Te se tvari pojavljuju na bazi vitamina A. To dokazuju opažanja na biljnim pigmentima: ako piletina nije dobila vegetaciju s hranom, žumanjci će biti vrlo slabe nijanse. Ako je kanarinac hranjen velikom količinom hrane obogaćene crvenim karotenoidima, njegovo će perje poprimiti svijetlu nijansu crvene.
Zanimljive značajke: karotenoidi
Žuti pigment u biljkama naziva se karoten. Znanstvenici su otkrili da ksantofili daju crvenu nijansu. Broj predstavnika ove dvije vrste poznatih znanstvenoj zajednici stalno se povećava. Godine 1947. znanstvenici su znali oko sedam desetaka karotenoida, a do 1970. bilo ih je već više od dvije stotine. Donekle, to je slično napretku znanja na području fizike: prvo su znali za atome, zatim elektrone i protone, a zatim su otkriličak i manje čestice, za čije se označavanje koriste samo slova. Može li se govoriti o elementarnim česticama? Kao što su testovi fizičara pokazali, prerano je koristiti takav izraz - znanost još nije razvijena u mjeri u kojoj bi ih bilo moguće pronaći, ako ih je bilo. Slična se situacija razvila i s pigmentima - iz godine u godinu otkrivaju se nove vrste i tipovi, a biolozi su samo iznenađeni, nesposobni objasniti mnogostranost prirode.
O funkcijama
Znanstvenici uključeni u pigmente viših biljaka još ne mogu objasniti zašto i zašto je priroda dala tako široku paletu molekula pigmenta. Otkrivena je funkcionalnost nekih pojedinačnih sorti. Dokazano je da je karoten neophodan kako bi se osigurala sigurnost molekula klorofila od oksidacije. Zaštitni mehanizam nastaje zbog osobina singletnog kisika, koji nastaje tijekom reakcije fotosinteze kao dodatni produkt. Ovaj spoj je vrlo agresivan.
Još jedna značajka žutog pigmenta u biljnim stanicama je njegova sposobnost povećanja intervala valnih duljina potrebnih za proces fotosinteze. Trenutno takva funkcija nije točno dokazana, ali je provedeno mnogo istraživanja koja sugeriraju da konačni dokaz hipoteze nije daleko. Zrake koje zeleni biljni pigment ne može apsorbirati apsorbiraju molekule žutog pigmenta. Energija se zatim usmjerava u klorofil za daljnju transformaciju.
Pigmenti: tako različiti
Osim nekihsorte karotenoida, pigmenti zvani auroni, halkoni imaju žutu boju. Njihova je kemijska struktura u mnogočemu slična flavonima. Takvi pigmenti se u prirodi ne javljaju baš često. Pronađeni su u letcima, cvatovima oksalisa i zmajeva, daju boju koreopsisa. Takvi pigmenti ne podnose duhanski dim. Ako biljku fumigirate cigaretom, ona će odmah pocrvenjeti. Biološka sinteza koja se odvija u biljnim stanicama uz sudjelovanje halkona dovodi do stvaranja flavonola, flavona, aurona.
I životinje i biljke imaju melanin. Ovaj pigment daje smeđu nijansu kosi, zahvaljujući tome kovrče mogu pocrniti. Ako stanice ne sadrže melanin, predstavnici životinjskog svijeta postaju albinosi. U biljkama se pigment nalazi u kožici crvenog grožđa iu nekim cvatovima u laticama.
Plava i više
Vegetacija dobiva svoju plavu nijansu zahvaljujući fitohromu. To je proteinski biljni pigment odgovoran za kontrolu cvjetanja. Regulira klijanje sjemena. Poznato je da fitokrom može ubrzati cvjetanje nekih predstavnika biljnog svijeta, dok drugi imaju suprotan proces usporavanja. Donekle se može usporediti sa satom, ali biološkim. U ovom trenutku znanstvenici još ne znaju sve specifičnosti mehanizma djelovanja pigmenta. Utvrđeno je da je struktura ove molekule prilagođena dobu dana i svjetlosti, prenoseći biljci informacije o razini svjetlosti u okolišu.
Plavi pigment unutrabiljke - antocijanin. Međutim, postoji nekoliko varijanti. Antocijani ne daju samo plavu boju, već i ružičastu, oni također objašnjavaju crvenu i lila boje, ponekad tamnu, bogato ljubičastu. Aktivno stvaranje antocijana u biljnim stanicama opaža se kada temperatura okoline padne, prestaje stvaranje klorofila. Boja lišća mijenja se od zelene do crvene, crvene, plave. Zahvaljujući antocijanima, ruže i makovi imaju svijetlo grimizno cvijeće. Isti pigment objašnjava nijanse cvatova geranija i različka. Zahvaljujući plavoj raznolikosti antocijana, zvončići imaju svoju nježnu boju. Određene sorte ove vrste pigmenta uočene su u grožđu, crvenom kupusu. Antocijanini daju bojanje trnulja, šljiva.
Svijetlo i tamno
Poznati žuti pigment, koji su znanstvenici nazvali antoklor. Nađen je u koži latica jaglaca. Antoklor se nalazi u jaglacima, ovnovskim cvatovima. Bogate su makom žutih sorti i dalijama. Ovaj pigment daje ugodnu boju cvatovima krastače, plodovima limuna. Identificiran je u nekim drugim biljkama.
Anthofein je relativno rijedak u prirodi. Ovo je tamni pigment. Zahvaljujući njemu na vjenčiću nekih mahunarki pojavljuju se specifične mrlje.
Sve svijetle pigmente je priroda osmislila za specifične boje predstavnika biljnog svijeta. Zahvaljujući ovoj boji, biljka privlači ptice i životinje. To osigurava širenje sjemena.
O stanicama i strukturi
Pokušavam utvrditikoliko jako boja biljaka ovisi o pigmentima, kako su te molekule raspoređene, zašto je nužan cijeli proces pigmentacije, znanstvenici su otkrili da su plastidi prisutni u biljnom tijelu. Ovo je naziv za mala tijela koja mogu biti obojena, ali su i bezbojna. Takva tijela su samo i isključivo među predstavnicima biljnog svijeta. Svi plastidi su podijeljeni na kloroplaste zelene boje, kromoplaste obojene u različitim varijacijama crvenog spektra (uključujući žute i prijelazne nijanse) i leukoplaste. Potonji nemaju nikakve nijanse.
Normalno, biljna stanica sadrži jednu vrstu plastida. Eksperimenti su pokazali sposobnost ovih tijela da se transformiraju iz vrste u tip. Kloroplasti se nalaze u svim zeleno obojenim biljnim organima. Leukoplasti se češće opažaju u dijelovima skrivenim od izravnih sunčevih zraka. Ima ih mnogo u rizomima, nalaze se u gomoljima, česticama sita nekih vrsta biljaka. Kromoplasti su tipični za latice, zrele plodove. Tilakoidne membrane obogaćene su klorofilom i karotenoidima. Leukoplasti ne sadrže pigmentne molekule, ali mogu biti mjesto za procese sinteze, nakupljanja hranjivih spojeva - proteina, škroba, povremeno masti.
Reakcije i transformacije
Proučavajući fotosintetske pigmente viših biljaka, znanstvenici su otkrili da su kromoplasti obojeni crveno, zbog prisutnosti karotenoida. Općenito je prihvaćeno da su kromoplasti posljednji korak u razvoju plastida. Vjerojatno se pojavljuju tijekom preobrazbe leuko-, kloroplasta kada stare. Uvelikeprisutnost takvih molekula određuje boju lišća u jesen, kao i svijetlo, oku ugodno cvijeće i plodove. Karotenoide proizvode alge, biljni plankton i biljke. Mogu ih stvoriti neke bakterije, gljivice. Karotenoidi su odgovorni za boju živih predstavnika biljnog svijeta. Neke životinje imaju biokemijski sustav, zahvaljujući kojem se karotenoidi pretvaraju u druge molekule. Sirovina za takvu reakciju dobiva se iz hrane.
Prema opažanjima ružičastih flaminga, ove ptice skupljaju i filtriraju spirulinu i neke druge alge kako bi dobile žuti pigment iz kojeg se potom pojavljuju kantaksantin, astaksantin. Upravo te molekule daju perju ptica tako lijepu boju. Mnoge ribe i ptice, rakovi i kukci imaju svijetlu boju zbog karotenoida, koji se dobivaju hranom. Beta-karoten se pretvara u neke vitamine koji se koriste za dobrobit ljudi - štite oči od ultraljubičastog zračenja.
Crvena i zelena
Kad govorimo o fotosintetskim pigmentima viših biljaka, treba napomenuti da oni mogu apsorbirati fotone svjetlosnih valova. Napominje se da se to odnosi samo na dio spektra vidljiv ljudskom oku, odnosno za valnu duljinu u rasponu od 400-700 nm. Biljne čestice mogu apsorbirati samo kvante koji imaju dovoljne rezerve energije za reakciju fotosinteze. Za apsorpciju su odgovorni isključivo pigmenti. Znanstvenici su proučavali najstarije oblike života u biljnom svijetu – bakterije, alge. Utvrđeno je da sadrže različite spojeve koji mogu prihvatiti svjetlost u vidljivom spektru. Neke sorte mogu primiti svjetlosne valove zračenja koje ljudsko oko ne percipira - iz bloka blizu infracrvenog zračenja. Osim klorofila, takva je funkcionalnost po prirodi dodijeljena bakteriorhodopsinu, bakterioklorofilima. Istraživanja su pokazala važnost za reakcije sinteze fikobilina, karotenoida.
Različitost biljnih fotosintetskih pigmenata razlikuje se od skupine do skupine. Mnogo toga određuju uvjeti u kojima živi oblik života. Predstavnici višeg biljnog svijeta imaju manju raznolikost pigmenata od evolucijski drevnih sorti.
O čemu se radi?
Proučavajući fotosintetske pigmente biljaka, otkrili smo da viši biljni oblici imaju samo dvije varijante klorofila (spomenut ranije A, B). Obje ove vrste su porfirini koji imaju atom magnezija. Oni su pretežno uključeni u komplekse za prikupljanje svjetlosti koji apsorbiraju svjetlosnu energiju i usmjeravaju je u reakcijske centre. Centri sadrže relativno mali postotak ukupnog klorofila tipa 1 prisutnog u biljci. Ovdje se odvijaju primarne interakcije karakteristične za fotosintezu. Klorofil je popraćen karotenoidima: kako su znanstvenici utvrdili, obično ih ima pet vrsta, ne više. Ovi elementi također prikupljaju svjetlost.
Otopljeni, klorofili, karotenoidi su biljni pigmenti koji imaju uske vrpce apsorpcije svjetlosti koje su prilično udaljene jedna od druge. Klorofil ima sposobnost da najučinkovitijeapsorbiraju plave valove, mogu raditi s crvenim, ali vrlo slabo hvataju zeleno svjetlo. Širenje i preklapanje spektra osiguravaju kloroplasti izolirani iz lišća biljke bez većih poteškoća. Membrane kloroplasta razlikuju se od otopina jer se komponente boje kombiniraju s proteinima, mastima, međusobno reagiraju, a energija migrira između kolektora i akumulacijskih centara. Ako uzmemo u obzir spektar apsorpcije svjetlosti lista, ispostavit će se da je još složeniji, zaglađeniji od jednog kloroplasta.
Odraz i apsorpcija
Proučavajući pigmente biljnog lista, znanstvenici su otkrili da se određeni postotak svjetlosti koja pada na list reflektira. Ovaj fenomen je podijeljen u dvije varijante: zrcalo, difuzno. O prvom kažu ako je površina sjajna, glatka. Odraz lima pretežno formira drugi tip. Svjetlost prodire u debljinu, raspršuje se, mijenja smjer, jer i u vanjskom sloju i unutar lima postoje razdjelne površine s različitim indeksima loma. Slični učinci se opažaju kada svjetlost prolazi kroz stanice. Nema jake apsorpcije, optički put je mnogo veći od debljine lima, mjereno geometrijski, a list je u stanju apsorbirati više svjetla od pigmenta koji se iz njega izdvaja. Lišće također apsorbira mnogo više energije od kloroplasta koji se proučava odvojeno.
Budući da postoje različiti biljni pigmenti - crveni, zeleni i tako dalje - respektivno, fenomen apsorpcije je neujednačen. List je u stanju percipirati svjetlost različitih valnih duljina, ali učinkovitost procesa je izvrsna. Najveći kapacitet apsorpcije zelenog lišća svojstven je ljubičastom bloku spektra, crvenoj, plavoj i plavoj. Jačina apsorpcije praktički nije određena koliko su koncentrirani klorofili. To je zbog činjenice da medij ima veliku moć raspršenja. Ako se pigmenti promatraju u visokoj koncentraciji, apsorpcija se događa blizu površine.
