Wetenschappers weten wat plantpigmenten zijn - groen en paars, geel en rood. Plantaardige pigmenten worden organische moleculen genoemd die worden aangetroffen in weefsels, cellen van een plantaardig organisme - dankzij dergelijke insluitsels krijgen ze kleur. In de natuur wordt chlorofyl vaker gevonden dan andere, dat aanwezig is in het lichaam van elke hogere plant. Oranje, roodachtige, gelige tinten worden geleverd door carotenoïden.
En meer details?
Plantpigmenten komen voor in chromo-, chloroplasten. In totaal kent de moderne wetenschap enkele honderden soorten verbindingen van dit type. Een indrukwekkend percentage van alle ontdekte moleculen is nodig voor fotosynthese. Zoals uit tests is gebleken, zijn pigmenten bronnen van retinol. Roze en rode tinten, variaties van bruine en blauwachtige kleuren worden geleverd door de aanwezigheid van anthocyanines. Dergelijke pigmenten worden waargenomen in plantencelsap. Wanneer de dagen korter worden tijdens het koude seizoen,pigmenten reageren met andere verbindingen die in het lichaam van de plant aanwezig zijn, waardoor de kleur van de voorheen groene delen verandert. Het gebladerte van de bomen wordt helder en kleurrijk - dezelfde herfst die we gewend zijn.
De meest bekende
Misschien kent bijna elke middelbare scholier chlorofyl, een plantenpigment dat nodig is voor fotosynthese. Door deze verbinding kan een vertegenwoordiger van de plantenwereld het licht van de zon absorberen. Op onze planeet kunnen echter niet alleen planten niet bestaan zonder chlorofyl. Zoals verdere studies hebben aangetoond, is deze verbinding absoluut onmisbaar voor de mensheid, omdat het een natuurlijke bescherming biedt tegen kankerprocessen. Het is bewezen dat het pigment kankerverwekkende stoffen remt en DNA-bescherming garandeert tegen mutaties onder invloed van giftige stoffen.
Chlorofyl is het groene pigment van planten, dat chemisch een molecuul vertegenwoordigt. Het is gelokaliseerd in chloroplasten. Door zo'n molecuul zijn deze gebieden groen gekleurd. In zijn structuur is het molecuul een porfyrinering. Vanwege deze specificiteit lijkt het pigment op heem, een structureel element van hemoglobine. Het belangrijkste verschil zit in het centrale atoom: in heem neemt ijzer zijn plaats in; voor chlorofyl is magnesium het belangrijkste. Wetenschappers ontdekten dit feit voor het eerst in 1930. De gebeurtenis vond plaats 15 jaar nadat Willstatter de stof ontdekte.
Chemie en Biologie
Ten eerste ontdekten wetenschappers dat het groene pigment in planten in twee varianten voorkomt, die namen kregen voor tweede eerste letters van het Latijnse alfabet. Het verschil tussen de variëteiten, hoewel klein, is er nog steeds en is het meest merkbaar in de analyse van zijketens. Voor het eerste ras speelt CH3 hun rol, voor het tweede type - CHO. Beide vormen van chlorofyl behoren tot de klasse van actieve fotoreceptoren. Dankzij hen kan de plant de energiecomponent van zonnestraling absorberen. Vervolgens werden nog drie soorten chlorofyl geïdentificeerd.
In de wetenschap wordt het groene pigment in planten chlorofyl genoemd. Bij het onderzoeken van de verschillen tussen de twee belangrijkste variëteiten van dit molecuul die inherent zijn aan hogere vegetatie, werd vastgesteld dat de golflengten die door het pigment kunnen worden geabsorbeerd, enigszins verschillen voor type A en B. Volgens wetenschappers vullen de variëteiten elkaar in feite effectief aan. andere, waardoor de plant de mogelijkheid krijgt om de benodigde hoeveelheid energie maximaal te absorberen. Normaal gesproken wordt het eerste type chlorofyl meestal waargenomen in een driemaal hogere concentratie dan het tweede. Samen vormen ze een groen plantenpigment. Drie andere soorten komen alleen voor in oude vegetatievormen.
Kenmerken van moleculen
Bij het bestuderen van de structuur van plantenpigmenten, werd ontdekt dat beide soorten chlorofyl in vet oplosbare moleculen zijn. Synthetische variëteiten die in laboratoria zijn gemaakt, lossen op in water, maar hun opname in het lichaam is alleen mogelijk in aanwezigheid van vetachtige verbindingen. Planten gebruiken pigment om energie te leveren voor groei. In de voeding van mensen wordt het gebruikt voor herstel.
Chlorofyl, zoalshemoglobine kan normaal functioneren en koolhydraten produceren wanneer het is verbonden met eiwitketens. Visueel lijkt het eiwit een formatie te zijn zonder een duidelijk systeem en structuur, maar in werkelijkheid is het correct, en daarom kan chlorofyl stabiel zijn optimale positie behouden.
Activiteitskenmerken
Wetenschappers die dit hoofdpigment van hogere planten bestudeerden, ontdekten dat het in alle groenten voorkomt: de lijst omvat groenten, algen en bacteriën. Chlorofyl is een volledig natuurlijke verbinding. Van nature heeft het de eigenschappen van een beschermer en voorkomt het de transformatie, mutatie van DNA onder invloed van giftige verbindingen. Bijzonder onderzoekswerk werd georganiseerd in de Indiase Botanische Tuin van het Onderzoeksinstituut. Zoals wetenschappers hebben ontdekt, kan chlorofyl, verkregen uit verse kruiden, beschermen tegen giftige stoffen en pathologische bacteriën, en het kalmeert ook de activiteit van ontstekingen.
Chlorofyl is van korte duur. Deze moleculen zijn erg kwetsbaar. De zonnestralen leiden tot de dood van het pigment, maar het groene blad kan nieuwe en nieuwe moleculen genereren die degenen vervangen die hun kameraden hebben gediend. In het herfstseizoen wordt er geen chlorofyl meer geproduceerd, waardoor het blad zijn kleur verliest. Andere pigmenten komen naar voren, voorheen verborgen voor de ogen van een externe waarnemer.
Er is geen limiet aan variatie
De verscheidenheid aan plantenpigmenten die moderne onderzoekers kennen, is uitzonderlijk groot. Van jaar tot jaar ontdekken wetenschappers steeds meer nieuwe moleculen. Relatief recent uitgevoerdstudies hebben het mogelijk gemaakt om nog drie soorten toe te voegen aan de twee hierboven genoemde chlorofyl-variëteiten: C, C1, E. Type A wordt echter nog steeds als de belangrijkste beschouwd. Maar carotenoïden zijn zelfs diverser. Deze klasse van pigmenten is goed bekend bij de wetenschap - het is dankzij hen dat wortelwortels, veel groenten, citrusvruchten en andere geschenken van de plantenwereld tinten krijgen. Aanvullende tests hebben aangetoond dat kanaries gele veren hebben vanwege carotenoïden. Ze geven ook kleur aan het eigeel. Vanwege de overvloed aan carotenoïden hebben Aziatische inwoners een eigenaardige huidskleur.
Noch de mens, noch vertegenwoordigers van de dierenwereld hebben zulke eigenschappen van biochemie dat de productie van carotenoïden mogelijk zou zijn. Deze stoffen verschijnen op basis van vitamine A. Dit wordt bewezen door waarnemingen aan plantpigmenten: als de kip geen vegetatie met voedsel krijgt, zullen de eidooiers een zeer zwakke tint hebben. Als een kanarie een grote hoeveelheid voedsel heeft gekregen dat is verrijkt met rode carotenoïden, zullen zijn veren een felle rode tint krijgen.
Nieuwsgierige eigenschappen: Carotenoïden
Het gele pigment in planten wordt caroteen genoemd. Wetenschappers hebben ontdekt dat xanthofylen een rode tint geven. Het aantal vertegenwoordigers van deze twee typen dat bekend is bij de wetenschappelijke gemeenschap neemt voortdurend toe. In 1947 wisten wetenschappers ongeveer zeven dozijn carotenoïden en in 1970 waren er al meer dan tweehonderd. Tot op zekere hoogte is dit verwant aan de vooruitgang van de kennis op het gebied van natuurkunde: eerst wisten ze van atomen, toen van elektronen en protonen, en vervolgens onthuldennog kleinere deeltjes, voor de aanduiding waarvan alleen letters worden gebruikt. Is het mogelijk om over elementaire deeltjes te spreken? Zoals de tests van natuurkundigen hebben aangetoond, is het te vroeg om zo'n term te gebruiken - de wetenschap is nog niet zo ontwikkeld dat het mogelijk was ze te vinden, als die er al was. Een vergelijkbare situatie heeft zich ontwikkeld met pigmenten - van jaar tot jaar worden nieuwe soorten en typen ontdekt, en biologen zijn alleen maar verbaasd, niet in staat om de veelzijdige aard te verklaren.
Over functies
Wetenschappers die betrokken zijn bij de pigmenten van hogere planten kunnen nog niet verklaren waarom en waarom de natuur zo'n grote verscheidenheid aan pigmentmoleculen heeft opgeleverd. De functionaliteit van enkele individuele variëteiten is onthuld. Het is bewezen dat caroteen nodig is om de veiligheid van chlorofylmoleculen tegen oxidatie te waarborgen. Het beschermingsmechanisme is te danken aan de eigenschappen van singlet-zuurstof, dat tijdens de fotosynthesereactie als een extra product wordt gevormd. Deze verbinding is zeer agressief.
Een ander kenmerk van het gele pigment in plantencellen is het vermogen om het golflengte-interval dat nodig is voor het fotosyntheseproces te vergroten. Op dit moment is een dergelijke functie niet precies bewezen, maar er is veel onderzoek gedaan om te suggereren dat het definitieve bewijs van de hypothese niet ver weg is. De stralen die het groene plantenpigment niet kan absorberen worden geabsorbeerd door de gele pigmentmoleculen. De energie wordt vervolgens naar chlorofyl geleid voor verdere transformatie.
Pigmenten: zo anders
Behalve voor sommigenvariëteiten van carotenoïden, pigmenten genaamd auronen, chalconen hebben een gele kleur. Hun chemische structuur is in veel opzichten vergelijkbaar met flavonen. Dergelijke pigmenten komen in de natuur niet vaak voor. Ze werden gevonden in folders, bloeiwijzen van oxalis en leeuwebekken, ze geven de kleur van coreopsis. Dergelijke pigmenten verdragen geen tabaksrook. Als je een plant uitrookt met een sigaret, wordt deze meteen rood. Biologische synthese die plaatsvindt in plantencellen met de deelname van chalconen leidt tot de vorming van flavonolen, flavonen, auronen.
Zowel dieren als planten hebben melanine. Dit pigment geeft een bruine tint aan het haar, het is dankzij dit dat de krullen zwart kunnen worden. Als de cellen geen melanine bevatten, worden vertegenwoordigers van de dierenwereld albino's. In planten wordt het pigment gevonden in de schil van rode druiven en in sommige bloeiwijzen in de bloembladen.
Blauw en meer
Vegetatie krijgt zijn blauwe tint dankzij fytochroom. Het is een eiwitplantpigment dat verantwoordelijk is voor het beheersen van de bloei. Het reguleert de ontkieming van zaden. Het is bekend dat fytochroom de bloei van sommige vertegenwoordigers van de plantenwereld kan versnellen, terwijl anderen het tegenovergestelde proces van vertraging hebben. Tot op zekere hoogte is het te vergelijken met een klok, maar dan biologisch. Op dit moment kennen wetenschappers nog niet alle details van het werkingsmechanisme van het pigment. Het bleek dat de structuur van dit molecuul wordt aangepast door het tijdstip van de dag en het licht, waardoor informatie over het lichtniveau in de omgeving wordt doorgegeven aan de plant.
Blauw pigment inplanten - anthocyanine. Er zijn echter meerdere varianten. Anthocyanen geven niet alleen een blauwe kleur, maar ook roze, ze verklaren ook de rode en lila kleuren, soms donker, rijk paars. Actieve vorming van anthocyanines in plantencellen wordt waargenomen wanneer de omgevingstemperatuur da alt, de vorming van chlorofyl stopt. De kleur van het blad verandert van groen naar rood, rood, blauw. Dankzij anthocyanen hebben rozen en klaprozen heldere scharlakenrode bloemen. Hetzelfde pigment verklaart de tinten van geranium- en korenbloembloeiwijzen. Dankzij de blauwe variant van anthocyanine hebben boshyacinten hun delicate kleur. Bepaalde variëteiten van dit type pigment worden waargenomen in druiven, rode kool. Anthocyanen zorgen voor kleuring van sleepruimen, pruimen.
Helder en donker
Bekend geel pigment, dat wetenschappers anthochloor noemden. Het werd gevonden in de huid van sleutelbloemblaadjes. Anthochloor wordt gevonden in sleutelbloemen, bloeiwijzen van ram. Ze zijn rijk aan klaprozen van gele variëteiten en dahlia's. Dit pigment geeft een aangename kleur aan paddenvlas bloeiwijzen, citroenvruchten. Het is geïdentificeerd in een aantal andere planten.
Anthofein is relatief zeldzaam in de natuur. Dit is een donker pigment. Dankzij hem verschijnen er specifieke vlekken op de bloemkroon van sommige peulvruchten.
Alle heldere pigmenten zijn door de natuur bedacht voor de specifieke kleuring van vertegenwoordigers van de plantenwereld. Dankzij deze kleuring trekt de plant vogels en dieren aan. Dit zorgt voor de verspreiding van zaden.
Over cellen en structuur
Proberen te bepalenhoe sterk de kleur van planten afhangt van pigmenten, hoe deze moleculen zijn gerangschikt, waarom het hele proces van pigmentatie nodig is, hebben wetenschappers ontdekt dat plastiden aanwezig zijn in het plantenlichaam. Dit is de naam die wordt gegeven aan kleine lichamen die gekleurd kunnen zijn, maar ook kleurloos zijn. Zulke kleine lichamen zijn alleen en uitsluitend onder vertegenwoordigers van de plantenwereld. Alle plastiden werden onderverdeeld in chloroplasten met een groene tint, chromoplasten gekleurd in verschillende variaties van het rode spectrum (inclusief gele en overgangstinten) en leukoplasten. De laatste hebben geen tinten.
Normaal gesproken bevat een plantencel één variëteit aan plastiden. Experimenten hebben het vermogen van deze lichamen aangetoond om van type naar type te transformeren. Chloroplasten zijn te vinden in alle groengekleurde plantenorganen. Leukoplasten worden vaker waargenomen in delen die verborgen zijn voor de directe zonnestralen. Er zijn er veel in wortelstokken, ze worden gevonden in knollen, zeefdeeltjes van sommige soorten planten. Chromoplasten zijn typisch voor bloemblaadjes, rijp fruit. Thylakoïde membranen zijn verrijkt met chlorofyl en carotenoïden. Leukoplasten bevatten geen pigmentmoleculen, maar kunnen een locatie zijn voor syntheseprocessen, ophoping van voedingsstoffen - eiwitten, zetmeel, soms vetten.
Reacties en transformaties
Door de fotosynthetische pigmenten van hogere planten te bestuderen, hebben wetenschappers ontdekt dat chromoplasten rood gekleurd zijn vanwege de aanwezigheid van carotenoïden. Het is algemeen aanvaard dat chromoplasten de laatste stap zijn in de ontwikkeling van plastiden. Ze verschijnen waarschijnlijk tijdens de transformatie van leuko-, chloroplasten wanneer ze ouder worden. Grotendeelsde aanwezigheid van dergelijke moleculen bepa alt de kleur van het gebladerte in de herfst, evenals heldere, oogstrelende bloemen en vruchten. Carotenoïden worden geproduceerd door algen, plantaardig plankton en planten. Ze kunnen worden gegenereerd door sommige bacteriën, schimmels. Carotenoïden zijn verantwoordelijk voor de kleur van levende vertegenwoordigers van de plantenwereld. Sommige dieren hebben systemen van biochemie, waardoor carotenoïden worden omgezet in andere moleculen. De grondstof voor een dergelijke reactie wordt verkregen uit voedsel.
Volgens waarnemingen van roze flamingo's verzamelen en filteren deze vogels spirulina en enkele andere algen om een geel pigment te verkrijgen, waaruit vervolgens canthaxanthine en astaxanthine verschijnen. Het zijn deze moleculen die het verenkleed van vogels zo'n mooie kleur geven. Veel vissen en vogels, rivierkreeften en insecten hebben een felle kleur door carotenoïden, die uit de voeding worden gehaald. Bètacaroteen wordt omgezet in sommige vitamines die voor menselijk welzijn worden gebruikt - ze beschermen de ogen tegen ultraviolette straling.
Rood en groen
Over de fotosynthetische pigmenten van hogere planten gesproken, moet worden opgemerkt dat ze fotonen van lichtgolven kunnen absorberen. Opgemerkt wordt dat dit alleen geldt voor het deel van het spectrum dat zichtbaar is voor het menselijk oog, dat wil zeggen voor een golflengte in het bereik van 400-700 nm. Plantendeeltjes kunnen alleen quanta opnemen die voldoende energiereserves hebben voor de fotosynthesereactie. De absorptie is uitsluitend de verantwoordelijkheid van de pigmenten. Wetenschappers hebben de oudste levensvormen in de plantenwereld bestudeerd - bacteriën, algen. Er is vastgesteld dat ze verschillende verbindingen bevatten die licht in het zichtbare spectrum kunnen opnemen. Sommige soorten kunnen lichtgolven van straling ontvangen die niet door het menselijk oog worden waargenomen - van een blok nabij-infrarood. Naast chlorofylen wordt een dergelijke functionaliteit door de natuur toegewezen aan bacteriorodopsine, bacteriochlorophylls. Studies hebben het belang aangetoond voor de synthesereacties van phycobilins, carotenoïden.
De diversiteit aan fotosynthetische pigmenten van planten verschilt van groep tot groep. Veel wordt bepaald door de omstandigheden waarin de levensvorm leeft. Vertegenwoordigers van de hogere plantenwereld hebben een kleinere variëteit aan pigmenten dan evolutionair oude variëteiten.
Waar gaat het over?
Bij het bestuderen van de fotosynthetische pigmenten van planten, ontdekten we dat hogere plantvormen slechts twee variëteiten van chlorofyl hebben (eerder genoemd A, B). Beide typen zijn porfyrines met een magnesiumatoom. Ze zijn voornamelijk aanwezig in lichtoogstcomplexen die lichtenergie absorberen en naar reactiecentra sturen. De centra bevatten een relatief klein percentage van het totale type 1 chlorofyl dat in de plant aanwezig is. Hier vinden de primaire interacties plaats die kenmerkend zijn voor fotosynthese. Chlorofyl gaat gepaard met carotenoïden: zoals wetenschappers hebben ontdekt, zijn er meestal vijf varianten van, niet meer. Deze elementen verzamelen ook licht.
Opgelost zijn chlorofylen en carotenoïden plantpigmenten met smalle lichtabsorptiebanden die vrij ver uit elkaar liggen. Chlorofyl heeft het vermogen om het meest effectiefabsorberen blauwe golven, ze kunnen werken met rode, maar ze vangen groen licht heel zwak op. Spectrumexpansie en overlap wordt geleverd door chloroplasten die zonder veel moeite uit de bladeren van de plant worden geïsoleerd. Chloroplastmembranen verschillen van oplossingen, omdat de kleurcomponenten worden gecombineerd met eiwitten, vetten, met elkaar reageren en energie migreert tussen collectoren en accumulatiecentra. Als we kijken naar het lichtabsorptiespectrum van een blad, blijkt het nog complexer en gladder te zijn dan een enkele chloroplast.
Reflectie en absorptie
Bij het bestuderen van de pigmenten van een plantenblad hebben wetenschappers ontdekt dat een bepaald percentage van het licht dat op het blad v alt, wordt gereflecteerd. Dit fenomeen was verdeeld in twee varianten: spiegel, diffuus. Ze zeggen over de eerste als het oppervlak glanzend, glad is. De reflectie van de plaat wordt voornamelijk gevormd door de tweede soort. Licht sijpelt in de dikte, verstrooit, verandert van richting, omdat er zowel in de buitenste laag als in de plaat scheidingsvlakken zijn met verschillende brekingsindices. Soortgelijke effecten worden waargenomen wanneer licht door cellen gaat. Er is geen sterke absorptie, het optische pad is veel groter dan de dikte van de plaat, geometrisch gemeten, en de plaat kan meer licht absorberen dan het pigment dat eruit wordt gehaald. Bladeren absorberen ook veel meer energie dan afzonderlijk bestudeerde chloroplasten.
Omdat er verschillende plantenpigmenten zijn - respectievelijk rood, groen enzovoort - is het absorptieverschijnsel ongelijk. De plaat kan licht van verschillende golflengten waarnemen, maar de efficiëntie van het proces is uitstekend. Het hoogste absorptievermogen van groen blad is inherent aan het violette blok van het spectrum, rood, blauw en blauw. De sterkte van de absorptie wordt praktisch niet bepaald door de concentratie van de chlorofylen. Dit komt door het feit dat het medium een hoog verstrooiingsvermogen heeft. Als pigmenten in hoge concentraties worden waargenomen, vindt absorptie plaats nabij het oppervlak.
