Окумуштуулар өсүмдүк пигменттери эмне экенин билишет – жашыл жана кызгылт көк, сары жана кызыл. Өсүмдүк пигменттери ткандарда, өсүмдүк организминин клеткаларында кездешүүчү органикалык молекулалар деп аталат - дал ушундай кошулмалардын аркасында алар түскө ээ болушат. Табиятта хлорофилл башкаларга караганда көбүрөөк кездешет, ал ар кандай жогорку өсүмдүктүн организминде болот. Кызгылт сары, кызгылт, саргыч түстөрдү каротиноиддер камсыз кылат.
Жана көбүрөөк маалымат?
Өсүмдүк пигменттери хромо-, хлоропласттарда кездешет. Жалпысынан алганда, заманбап илим бул түрдөгү кошулмалардын бир нече жүз сортторун билет. Фотосинтез үчүн табылган бардык молекулалардын таасирдүү пайызы талап кылынат. Тесттер көрсөткөндөй, пигменттер ретинолдун булагы болуп саналат. Кызгылт жана кызыл түстөр, күрөң жана көк түстөрдүн вариациялары антоцианиндер менен камсыз кылынат. Мындай пигменттер өсүмдүк клеткасынын ширесинде байкалат. Суук мезгилде күн кыскарганда,пигменттер өсүмдүктүн денесинде болгон башка кошулмалар менен реакцияга кирип, мурда жашыл бөлүктөрүнүн түсүнүн өзгөрүшүнө алып келет. Бак-дарактардын жалбырактары жаркыраган жана түстүү болуп калат - биз көнүп калган күз.
Эң атактуу
Балким, дээрлик ар бир мектеп окуучусу фотосинтез үчүн керектүү өсүмдүк пигменти болгон хлорофилл жөнүндө билет. Бул кошулма менен өсүмдүктөр дүйнөсүнүн өкүлү күндүн нурун өзүнө сиңире алат. Бирок, биздин планетада хлорофиллсиз өсүмдүктөр гана жашай албайт. Андан аркы изилдөөлөр көрсөткөндөй, бул кошулма адам баласы үчүн өтө зарыл, анткени ал рак процесстеринен табигый коргоону камсыз кылат. Пигмент канцерогендерди бөгөттөп, ДНКны уулуу кошулмалардын таасиринен мутациялардан коргоону кепилдейт.
Хлорофилл - химиялык жактан молекуланы чагылдырган өсүмдүктөрдүн жашыл пигменти. Ал хлоропласттарда локализацияланган. Мындай молекуланын аркасында бул аймактар жашыл түскө ээ. Анын структурасында молекула порфирин шакеги болуп саналат. Мындай өзгөчөлүгүнөн улам пигмент гемоглобиндин структуралык элементи болгон гемге окшош. Негизги айырма борбордук атомдо: гемде темир анын ордун ээлейт; хлорофилл үчүн магний эң маанилүү. Окумуштуулар бул чындыкты биринчи жолу 1930-жылы ачышкан. Окуя Уиллстатер затты тапкандан 15 жыл өткөндөн кийин болгон.
Химия жана биология
Биринчиден, илимпоздор өсүмдүктөрдөгү жашыл пигменттин эки түргө бөлүнөрүн аныкташкан.латын алфавитинин биринчи тамгалары. Сорттордун ортосундагы айырма, кичине болсо да, дагы эле бар жана каптал чынжырларды талдоодо эң байкалат. Биринчи сорт үчүн CH3 өз ролун ойнойт, экинчи түрү үчүн - CHO. Хлорофиллдин эки формасы тең активдүү фоторецепторлор классына кирет. Алардын эсебинен завод күн радиациясынын энергетикалык компонентин өзүнө сиңире алат. Кийинчерээк хлорофиллдин дагы үч түрү аныкталган.
Илимде өсүмдүктөрдөгү жашыл пигмент хлорофилл деп аталат. Жогорку өсүмдүктөргө мүнөздүү бул молекуланын эки негизги сортунун ортосундагы айырмачылыктарды изилдеп, пигмент сиңире турган толкун узундуктары А жана В типтери үчүн бир аз башкачараак экени аныкталды. Чындыгында, окумуштуулардын айтымында, сорттор ар бирин натыйжалуу толуктап турат. башка, ошону менен өсүмдүктүн энергиянын керектүү көлөмүн максималдуу сиңирүү мүмкүнчүлүгүн камсыз кылат. Адатта, хлорофиллдин биринчи түрү экинчисине караганда үч эсе жогору концентрацияда байкалат. Алар чогуу жашыл өсүмдүк пигментин түзөт. Үч башка түрү өсүмдүктөрдүн байыркы формаларында гана кездешет.
Молекулалардын өзгөчөлүктөрү
Өсүмдүк пигменттеринин түзүлүшүн изилдеп, хлорофиллдин эки түрү тең майда эрүүчү молекулалар экени аныкталган. Лабораторияларда жасалган синтетикалык сорттор сууда эрийт, бирок алардын организмге сиңиши майлуу кошулмалардын катышуусунда гана мүмкүн. Өсүмдүктөр өсүү үчүн энергия менен камсыз кылуу үчүн пигмент колдонот. Адамдардын рационунда ал калыбына келтирүү максатында колдонулат.
Хлорофилл сыяктуугемоглобин нормалдуу иштеп, протеин чынжырларына туташып, углеводдорду өндүрө алат. Визуалдык жактан белок так системасы жана түзүлүшү жок бир форма сыяктуу көрүнөт, бирок чындыгында бул туура, ошондуктан хлорофилл өзүнүн оптималдуу абалын туруктуу кармай алат.
Аракет өзгөчөлүктөрү
Жогорку өсүмдүктөрдүн бул негизги пигментин изилдеген окумуштуулар ал бардык жашылчаларда бар экенин аныкташкан: тизмеге жашылчалар, балырлар, бактериялар кирет. Хлорофилл толугу менен табигый кошулма. Табиятынан коргоочу касиетке ээ жана уулуу кошулмалардын таасири астында ДНКнын өзгөрүшүнө, мутациясына жол бербейт. Илимий-изилдее институтунда Индиянын ботаникалык бакчасында атайын изилдөө иштери уюштурулган. Окумуштуулар аныктагандай, жаңы чөптөрдөн алынган хлорофилл уулуу кошулмалардан, патологиялык бактериялардан коргоп, ошондой эле сезгенүүнү басаңдата алат.
Хлорофилл кыска мөөнөттүү. Бул молекулалар абдан морт. Күндүн нурлары пигменттин өлүмүнө алып келет, бирок жашыл жалбырак өз жолдошторуна кызмат кылгандардын ордуна жаңы жана жаңы молекулаларды түзө алат. Күз мезгилинде хлорофилл өндүрүлбөй калгандыктан жалбырактар түсүн жоготот. Мурда тышкы байкоочунун көзүнө көрүнбөгөн башка пигменттер алдыңкы планга чыгат.
Түрдүүлүккө чек жок
Заманбап изилдөөчүлөргө белгилүү болгон өсүмдүк пигменттеринин ар түрдүүлүгү өзгөчө чоң. Жылдан-жылга илимпоздор жаңы молекулаларды ачып жатышат. Салыштырмалуу жакында өткөрүлдүИзилдөөлөр жогоруда айтылган хлорофиллдин эки сортуна дагы үч түрүн кошууга мүмкүндүк берди: C, C1. Бирок А түрү дагы эле эң маанилүү болуп эсептелет. Бирок каротиноиддер жуп дагы ар түрдүү. Пигменттердин бул классы илимге жакшы белгилүү - алардын аркасында сабиздин тамырлары, көптөгөн жашылчалар, цитрус жемиштери жана өсүмдүктөр дүйнөсүнүн башка белектери көлөкөлөрдү алышат. Кошумча текшерүүлөр канарейлердин каротиноиддердин эсебинен сары жүнү бар экенин көрсөттү. Алар жумуртканын сарысына да түс берет. Каротиноиддердин көптүгүнө байланыштуу азиялыктардын терисинин өңү өзгөчө.
Адамда да, жаныбарлар дүйнөсүнүн өкүлдөрү да каротиноиддерди өндүрүүгө мүмкүндүк бере турган биохимиялык өзгөчөлүктөргө ээ эмес. Бул заттар А витамининин негизинде пайда болот. Бул өсүмдүк пигменттерине байкоолор менен далилденген: эгерде тоок тамак менен өсүмдүктөрдү албаса, жумуртканын сарысы өтө алсыз түстө болот. Эгер канарея кызыл каротиноиддер менен байытылган көп өлчөмдөгү тамак менен азыктандырылса, анын жүнү ачык кызыл түскө ээ болот.
Кызыктуу өзгөчөлүктөр: Каротиноиддер
Өсүмдүктөгү сары пигмент каротин деп аталат. Окумуштуулар ксантофиллдер кызыл түс берерин аныкташкан. Илимий коомчулукка белгилүү болгон бул эки түрдүн өкүлдөрүнүн саны тынымсыз көбөйүүдө. 1947-жылы окумуштуулар жети ондогон каротиноиддерди билишкен, ал эми 1970-жылга чейин эки жүздөн ашык болгон. Бул кандайдыр бир деңгээлде физика жаатындагы билимдин прогрессине окшош: адегенде атомдор, андан кийин электрондор жана протондор жөнүндө билишкен, андан кийин ачыкка чыгышкан.андан да кичинекей бөлүкчөлөр, аларды белгилөө үчүн тамгалар гана колдонулат. Элементардык бөлүкчөлөр жөнүндө айтууга болобу? Физиктердин сыноолору көрсөткөндөй, мындай терминди колдонууга али эрте – илим, эгер бар болсо, аларды табууга мүмкүн боло тургандай деңгээлде өнүгө элек. Ушундай эле кырдаал пигменттерде да түзүлдү – жылдан жылга жаңы түрлөр жана түрлөр ачылып, биологдор көп кырдуу табиятты түшүндүрө албай таң калышат.
Функциялар жөнүндө
Жогорку өсүмдүктөрдүн пигменттери менен алектенген илимпоздор жаратылыш эмне үчүн жана эмне үчүн мынчалык көп түрдүү пигмент молекулаларын бергенин түшүндүрө алышпайт. Кээ бир сорттордун функционалдуулугу ачылды. Каротиндин хлорофилл молекулаларынын кычкылдануудан коопсуздугун камсыз кылуу үчүн зарыл экендиги далилденген. Коргоо механизми кошумча продукт катары фотосинтез реакциясынын жүрүшүндө пайда болгон синглет кычкылтекинин өзгөчөлүктөрү менен шартталган. Бул кошулма өтө агрессивдүү.
Өсүмдүк клеткаларындагы сары пигменттин дагы бир өзгөчөлүгү – фотосинтез процесси үчүн талап кылынган толкун узундуктарынын аралыгын көбөйтүү жөндөмдүүлүгү. Азыркы учурда мындай функция так далилденген эмес, бирок гипотезанын акыркы далили алыс эмес деп айтуу үчүн көптөгөн изилдөөлөр жүргүзүлдү. Жашыл өсүмдүк пигменти сиңире албаган нурларды сары пигмент молекулалары сиңирип алышат. Андан кийин энергия андан ары трансформация үчүн хлорофиллге багытталат.
Пигменттер: абдан башкача
Айрымдарынан башкасыкаротиноиддердин сорттору, аурондор деп аталган пигменттер, халькондор сары түскө ээ. Алардын химиялык түзүлүшү көп жагынан флавондорго окшош. Мындай пигменттер жаратылышта көп кездешпейт. Алар жалбыракчаларда, оксалис жана snapdragon гүлдөрүндө табылган, алар coreopsis түсүн камсыз кылат. Мындай пигменттер тамеки түтүнүнө чыдабайт. Өсүмдүктү тамеки менен фумигацияласаңыз, ал дароо кызарып кетет. Өсүмдүк клеткаларында калькондордун катышуусу менен болгон биологиялык синтез флавонолдордун, флавондордун, аурондордун пайда болушуна алып келет.
Жаныбарларда да, өсүмдүктөрдө да меланин бар. Бул пигмент чачка күрөң түс берет, анын аркасында локондор кара болуп калышы мүмкүн. Эгерде клеткаларда меланин жок болсо, анда жаныбарлар дүйнөсүнүн өкүлдөрү альбинос болуп калышат. Өсүмдүктөрдө пигмент кызыл жүзүмдүн кабыгында жана айрым гүл гүлдөрүндө болот.
Көк жана башкалар
Өсүмдүктөр фитохромдун аркасында көк түскө ээ. Бул гүлдөгөн контролдоо үчүн жооптуу протеин өсүмдүк пигмент болуп саналат. Ал үрөндүн өнүп чыгышын жөнгө салат. Белгилүү болгондой, фитохром өсүмдүктөр дүйнөсүнүн кээ бир өкүлдөрүнүн гүлдөшүн тездете алат, ал эми башкаларында тескерисинче жайлоо процесси бар. Кандайдыр бир деңгээлде аны саат менен салыштырууга болот, бирок биологиялык. Учурда окумуштуулар пигменттин аракет механизминин бардык өзгөчөлүктөрүн биле элек. Бул молекуланын структурасы күндүн жана жарыктын убактысына жараша жөнгө салынып, айлана-чөйрөдөгү жарыктын деңгээли тууралуу маалыматты өсүмдүккө жеткирери аныкталды.
Көк пигмент ичиндеөсүмдүктөр - антоцианин. Бирок, бир нече сорттору бар. Антоцианиндер бир гана көк түс бербестен, кызгылт түстө да, алар кызыл жана сирень түстөрүн, кээде кара, бай кызгылт көк түстөрдү да түшүндүрүшөт. Өсүмдүк клеткаларында антоцианиндердин активдүү генерацияланышы айлана-чөйрөнүн температурасы төмөндөгөндө, хлорофиллдин генерациясы токтогондо байкалат. Жалбырактардын түсү жашылдан кызылга, кызылга, көккө чейин өзгөрөт. Антоцианиндер урматында роза жана апийим ачык кызыл гүлгө ээ. Ошол эле пигмент герань жана жүгөрү гүлдөрүнүн көлөкөлөрүн түшүндүрөт. Антоцианиндин көк түрдүүлүгүнүн аркасында көк коңгуроолор назик түскө ээ. Пигменттин бул түрүнүн айрым түрлөрү жүзүмдө, кызыл капустада байкалат. Антоцианиндер жалбырактардын, кара өрүктүн түсүн камсыз кылат.
Ачык жана караңгы
Белгилүү сары пигмент, окумуштуулар аны антохлор деп аташкан. Ал примула гүлдөрүнүн терисинде табылган. Антохлор примулаларда, кочкор гүлдөрүндө кездешет. Алар сары сорттогу апийимдерге жана георгинияга бай. Бул пигмент лимондун жемиштерине, бака гүлдөрүнө жагымдуу түс берет. Ал кээ бир башка өсүмдүктөрдө аныкталган.
Антофейн табиятта салыштырмалуу сейрек кездешет. Бул караңгы пигмент. Анын аркасында кээ бир буурчак өсүмдүктөрүнүн короллаларында өзгөчө тактар пайда болот.
Бардык жаркыраган пигменттер табияттан өсүмдүктөр дүйнөсүнүн өкүлдөрүнүн өзгөчө түсү үчүн иштелип чыккан. Бул боёктун аркасында өсүмдүк канаттууларды жана жаныбарларды өзүнө тартат. Бул үрөндөрдүн жайылышын камсыздайт.
Клеткалар жана түзүлүш жөнүндө
Аныктоого аракет кылуудаӨсүмдүктөрдүн түсү пигменттерден канчалык көз каранды, бул молекулалар кантип тизилген, пигментациянын бүт процесси эмне үчүн зарыл, илимпоздор өсүмдүк денесинде пластиддердин бар экенин аныкташкан. Бул түстүү, бирок түссүз болгон кичинекей денелерге берилген ат. Мындай кичинекей денелер өсүмдүктөр дүйнөсүнүн өкүлдөрүнүн арасында гана. Бардык пластиддер жашыл түстөгү хлоропласттарга, кызыл спектрдин ар кандай вариацияларында боёлгон хромопласттарга (анын ичинде сары жана өтмө көлөкөлөр) жана лейкопластарга бөлүнгөн. Акыркысынын эч кандай көлөкөлөрү жок.
Адатта, өсүмдүк клеткасында пластиддердин бир түрү болот. Эксперимент бул денелердин типтен түргө өтүү жөндөмдүүлүгүн көрсөттү. Хлоропласттар өсүмдүктүн бардык жашыл түстүү органдарында кездешет. Лейкопласттар көбүнчө күндүн түз нурларынан жашырылган бөлүктөрүндө байкалат. Алар тамыр тамырларда көп, алар өсүмдүктөрдүн кээ бир түрлөрүнүн түйүндөрүндө, электен бөлүкчөлөрүндө кездешет. Хромопласттар желекчелерге, бышкан мөмөлөргө мүнөздүү. Тилакоиддик мембраналар хлорофиллге жана каротиноиддерге байыган. Лейкопласттарда пигменттик молекулалар жок, бирок синтез процесстери, аш болумдуу кошулмалардын - белоктордун, крахмалдын, кээде майлардын топтолушу үчүн орун боло алат.
Реакциялар жана трансформациялар
Жогорку өсүмдүктөрдүн фотосинтездик пигменттерин изилдеп, илимпоздор хромопласттар каротиноиддердин болушунан улам кызыл түскө болорун аныкташкан. Жалпысынан хромопласттар пластиддердин өнүгүүсүндөгү акыркы кадам болуп саналат деп кабыл алынган. Алар, кыязы, карыганда лейко-, хлоропласттардын трансформациясы учурунда пайда болот. Негизиненмындай молекулалардын болушу күзгү жалбырактардын түсүн, ошондой эле жаркыраган, көзгө жагымдуу гүлдөрдүн жана жемиштердин түсүн аныктайт. Каротиноиддерди балырлар, өсүмдүк планктондору жана өсүмдүктөр өндүрөт. Алар кээ бир бактериялар, козу карындар тарабынан пайда болушу мүмкүн. Каротиноиддер өсүмдүктөр дүйнөсүнүн тирүү өкүлдөрүнүн түсү үчүн жооптуу. Кээ бир жаныбарлардын биохимиялык системалары бар, анын аркасында каротиноиддер башка молекулаларга айланат. Мындай реакциянын чийки заты тамактан алынат.
Кызгылт фламинголордун байкоолоруна ылайык, бул канаттуулар спирулинаны жана башка балырларды чогултуп, чыпкалап, сары пигментке ээ болушат, андан кантаксантин, астаксантин пайда болот. Дал ушул молекулалар канаттуулардын жүнүнө мынчалык кооз түс берет. Көптөгөн балыктар жана канаттуулар, рак жана курт-кумурскалар диетадан алынган каротиноиддердин эсебинен ачык түскө ээ. Бета-каротин кээ бир витаминдерге айланат, алар адамдын пайдасы үчүн колдонулат – алар көздү ультрафиолет нурлануусунан коргойт.
Кызыл жана жашыл
Жогорку өсүмдүктөрдүн фотосинтездик пигменттери жөнүндө сөз кылып жатып, алар жарык толкундарынын фотондорун сиңире аларын белгилей кетүү керек. Бул спектрдин адамдын көзүнө көрүнгөн бөлүгүнө, башкача айтканда, 400-700 нм диапазонундагы толкун узундугуна гана тиешелүү экени белгиленген. Өсүмдүк бөлүкчөлөрү фотосинтез реакциясы үчүн жетиштүү энергия запасы бар кванттарды гана сиңире алат. Абсорбция пигменттердин гана жоопкерчилигинде. Окумуштуулар өсүмдүктөр дүйнөсүндөгү жашоонун эң байыркы формаларын – бактерияларды, балырларды изилдешти. Аларда көзгө көрүнгөн спектрде жарыкты кабыл ала турган түрдүү кошулмалар бар экени аныкталган. Кээ бир сорттор адамдын көзү менен кабыл алынбаган нурлануунун жарык толкундарын ала алышат - инфракызылга жакын блоктон. Хлорофиллдерден тышкары, мындай функция табиятынан бактериорходопсинге, бактериохлорофиллдерге берилген. Изилдөөлөр фикобилиндердин, каротиноиддердин синтезинин реакцияларынын маанилүүлүгүн көрсөттү.
Өсүмдүктөрдүн фотосинтездик пигменттеринин көп түрдүүлүгү топтордон топко айырмаланат. Көп нерсе жашоонун формасы жашаган шарттар менен аныкталат. Жогорку өсүмдүктөр дүйнөсүнүн өкүлдөрү эволюциялык жактан байыркы сортторго караганда азыраак пигменттерге ээ.
Бул эмне жөнүндө?
Өсүмдүктөрдүн фотосинтездик пигменттерин изилдеп, биз жогорку өсүмдүк формаларында хлорофиллдин эки гана түрү бар экенин аныктадык (мурда айтылган A, B). Бул эки түр тең магний атому бар порфириндер. Алар негизинен жарык энергиясын өзүнө сиңирип, реакция борборлоруна багыттоочу жарык жыйноочу комплекстерге кирет. Борборлор өсүмдүктө бар жалпы типтеги 1 хлорофиллдин салыштырмалуу аз пайызын камтыйт. Бул жерде фотосинтезге мүнөздүү болгон биринчи өз ара аракеттешүү ишке ашат. Хлорофилл каротиноиддер менен коштолот: окумуштуулар аныктагандай, алардын көбүнчө беш түрү бар, андан көп эмес. Бул элементтер жарыкты да чогултат.
Эриген хлорофиллдер, каротиноиддер бири-биринен кыйла алыс жайгашкан тар жарык жутуу тилкелери бар өсүмдүк пигменттери. Хлорофилл эң эффективдүү жөндөмдүүлүккө ээкөк толкундарды сиңирип алышат, алар кызыл менен иштей алышат, бирок жашыл жарыкты өтө начар кармашат. Спектрдин кеңейиши жана капталышы өсүмдүктүн жалбырактарынан бөлүнүп алынган хлоропласттар тарабынан эч кыйынчылыксыз камсыздалат. Хлоропласт мембраналары эритмелерден айырмаланат, анткени түс берүүчү компоненттер белоктор, майлар менен биригип, бири-бири менен реакцияга кирип, энергия коллекторлор менен топтоо борборлорунун ортосунда өтөт. Жалбырактын жарыкты сиңирүү спектрин карай турган болсок, ал бир хлоропласттан да татаал, жылмакай болуп чыгат.
Рефлексия жана сиңирүү
Өсүмдүк жалбырагынын пигменттерин изилдеп, илимпоздор жалбыракка тийген жарыктын белгилүү бир пайызы чагылыша турганын аныкташкан. Бул көрүнүш эки түргө бөлүндү: күзгү, диффузиялык. Алар бети жалтырак, жылмакай болсо, биринчи жөнүндө айтышат. Барактын чагылдырылышы негизинен экинчи түрү менен түзүлөт. Жарык калыңдыкка кирип, чачырап, багытын өзгөртөт, анткени сырткы катмарда да, барактын ичинде да ар кандай сынуу көрсөткүчтөрү бар бөлүүчү беттер бар. Ушундай эле эффекттер жарык клеткалардан өткөндө байкалат. Күчтүү абсорбция жок, оптикалык жол барактын калыңдыгынан алда канча чоң, геометриялык түрдө өлчөнөт жана барак андан алынган пигментке караганда жарыкты көбүрөөк сиңире алат. Жалбырактар да өзүнчө изилденген хлоропласттарга караганда алда канча көп энергияны сиңирип алышат.
Өсүмдүк пигменттери ар кандай болгондуктан - кызыл, жашыл жана башкалар - тиешелүүлүгүнө жараша сиңирүү көрүнүшү бирдей эмес. Барак ар кандай толкун узундуктарындагы жарыкты кабылдай алат, бирок процесстин эффективдүүлүгү эң сонун. Жашыл жалбырактардын эң жогорку сиңирүү жөндөмдүүлүгү спектрдин кызгылт көк, кызыл, көк жана көк блокторуна мүнөздүү. Абсорбциянын күчү хлорофиллдердин канчалык концентрацияланганы менен иш жүзүндө аныкталбайт. Бул орто чачуу күчү жогору болгондугу менен байланыштуу. Эгерде пигменттер жогорку концентрацияда байкалса, сиңүү жер бетине жакын жерде болот.
