Alimlər bitki piqmentlərinin nə olduğunu bilirlər - yaşıl və bənövşəyi, sarı və qırmızı. Bitki piqmentlərinə bitki orqanizminin toxumalarında, hüceyrələrində olan üzvi molekullar deyilir - məhz bu cür daxilolmalar sayəsində rəng əldə edirlər. Təbiətdə xlorofil başqalarına nisbətən daha tez-tez olur ki, bu da hər hansı bir ali bitkinin bədənində mövcuddur. Narıncı, qırmızımtıl, sarımtıl çalarlar karotenoidlər tərəfindən təmin edilir.
Və daha ətraflı?
Bitki piqmentləri xromo-, xloroplastlarda olur. Ümumilikdə müasir elm bu tip birləşmələrin bir neçə yüz çeşidini bilir. Fotosintez üçün kəşf edilən bütün molekulların təsirli faizi tələb olunur. Testlər göstərdiyi kimi, piqmentlər retinolun mənbəyidir. Çəhrayı və qırmızı çalarlar, qəhvəyi və mavi rənglərin varyasyonları antosiyaninlərin olması ilə təmin edilir. Belə piqmentlər bitki hüceyrə şirəsində müşahidə olunur. Soyuq mövsümdə günlər qısaldıqda,piqmentlər bitkinin bədənində mövcud olan digər birləşmələrlə reaksiyaya girərək əvvəllər yaşıl olan hissələrin rənginin dəyişməsinə səbəb olur. Ağacların yarpaqları parlaq və rəngarəng olur - öyrəşdiyimiz eyni payız.
Ən məşhur
Ola bilsin ki, demək olar ki, hər bir orta məktəb şagirdi fotosintez üçün lazım olan bitki piqmenti olan xlorofil haqqında bilir. Bu birləşmə sayəsində bitki dünyasının nümayəndəsi günəş işığını qəbul edə bilir. Ancaq planetimizdə xlorofil olmadan nəinki bitkilər mövcud ola bilməz. Əlavə tədqiqatların göstərdiyi kimi, bu birləşmə bəşəriyyət üçün tamamilə əvəzolunmazdır, çünki xərçəng proseslərinə qarşı təbii qorunma təmin edir. Piqmentin kanserogenləri maneə törətdiyi və zəhərli birləşmələrin təsiri altında mutasiyalardan DNT-nin qorunmasına zəmanət verdiyi sübut edilmişdir.
Xlorofil bitkilərin yaşıl piqmentidir, kimyəvi cəhətdən molekulu təmsil edir. Xloroplastlarda lokallaşdırılmışdır. Məhz belə bir molekula görə bu sahələr yaşıl rəngdədir. Onun strukturunda molekul porfirin halqasıdır. Bu spesifikliyə görə piqment hemoglobinin struktur elementi olan hemə bənzəyir. Əsas fərq mərkəzi atomdadır: hemdə dəmir yerini alır; xlorofil üçün maqnezium ən əhəmiyyətlidir. Alimlər bu faktı ilk dəfə 1930-cu ildə aşkar ediblər. Hadisə Willstatter maddəni kəşf etdikdən 15 il sonra baş verdi.
Kimya və Biologiya
Birincisi, elm adamları bitkilərdəki yaşıl piqmentin iki növdə olduğunu və iki növə ad verildiyini müəyyən etdilər.latın əlifbasının ilk hərfləri. Çeşidlər arasındakı fərq, kiçik olsa da, hələ də mövcuddur və yan zəncirlərin təhlilində ən çox nəzərə çarpır. Birinci növ üçün CH3 öz rolunu oynayır, ikinci növ üçün - CHO. Xlorofilin hər iki forması aktiv fotoreseptorlar sinfinə aiddir. Onların hesabına bitki günəş radiasiyasının enerji komponentini mənimsəyə bilir. Sonradan daha üç növ xlorofil müəyyən edildi.
Elmdə bitkilərdəki yaşıl piqmentə xlorofil deyilir. Daha yüksək bitki örtüyünə xas olan bu molekulun iki əsas növü arasındakı fərqləri araşdırarkən müəyyən edilmişdir ki, piqment tərəfindən udula bilən dalğa uzunluqları A və B tipləri üçün bir qədər fərqlidir. Əslində, elm adamlarının fikrincə, sortlar hər birini effektiv şəkildə tamamlayır. digər, bununla da zavodun tələb olunan enerji miqdarını maksimum dərəcədə udmaq qabiliyyətini təmin edir. Normalda birinci növ xlorofil adətən ikincidən üç dəfə yüksək konsentrasiyada müşahidə olunur. Onlar birlikdə yaşıl bitki piqmentini əmələ gətirirlər. Digər üç növə yalnız qədim bitki örtüyü formalarında rast gəlinir.
Molekulların xüsusiyyətləri
Bitki piqmentlərinin strukturunu öyrənərkən məlum oldu ki, hər iki növ xlorofil yağda həll olunan molekullardır. Laboratoriyalarda yaradılmış sintetik növlər suda həll olunur, lakin onların orqanizmdə sorulması yalnız yağlı birləşmələrin iştirakı ilə mümkündür. Bitkilər böyümə üçün enerji təmin etmək üçün piqmentdən istifadə edirlər. İnsanların qida rasionunda sağalma məqsədi ilə istifadə edilir.
Xlorofil, kimihemoglobin normal fəaliyyət göstərə və protein zəncirlərinə qoşulduqda karbohidratlar istehsal edə bilər. Vizual olaraq, zülal aydın sistemi və quruluşu olmayan bir formalaşma kimi görünür, lakin əslində düzgündür və buna görə də xlorofil stabil olaraq optimal mövqeyini saxlaya bilir.
Fəaliyyət Xüsusiyyətləri
Alimlər ali bitkilərin bu əsas piqmentini tədqiq edərək onun bütün göyərtilərdə olduğunu aşkar ediblər: siyahıya tərəvəzlər, yosunlar, bakteriyalar daxildir. Xlorofil tamamilə təbii birləşmədir. Təbiətinə görə qoruyucu keyfiyyətlərə malikdir və zəhərli birləşmələrin təsiri altında DNT-nin çevrilməsinin, mutasiyasının qarşısını alır. Elmi-Tədqiqat İnstitutunda Hindistan Nəbatat Bağında xüsusi tədqiqat işi təşkil olunub. Alimlərin kəşf etdiyi kimi, təzə otlardan əldə edilən xlorofil zəhərli birləşmələrdən, patoloji bakteriyalardan qoruyur, həmçinin iltihabın fəaliyyətini sakitləşdirir.
Xlorofil qısamüddətlidir. Bu molekullar çox kövrəkdir. Günəş şüaları piqmentin ölümünə səbəb olur, lakin yaşıl yarpaq yoldaşlarına xidmət edənləri əvəz edən yeni və yeni molekullar yaratmağa qadirdir. Payız mövsümündə xlorofil artıq istehsal olunmur, buna görə də yarpaqlar rəngini itirir. Daha əvvəl kənar müşahidəçinin gözündən gizlədilmiş digər piqmentlər ön plana çıxır.
Müxtəlifliyə məhdudiyyət yoxdur
Müasir tədqiqatçılara məlum olan bitki piqmentlərinin çeşidi olduqca böyükdür. Elm adamları ildən-ilə daha çox yeni molekullar kəşf edirlər. Nisbətən yaxınlarda aparılmışdırtədqiqatlar yuxarıda qeyd olunan iki növ xlorofilin tərkibinə daha üç növ əlavə etməyə imkan verib: C, C1. Bununla belə, A növü hələ də ən vacib hesab olunur. Lakin karotenoidlər hətta daha müxtəlifdir. Bu piqmentlər sinfi elmə yaxşı məlumdur - onların sayəsində yerkökü kökləri, bir çox tərəvəz, sitrus meyvələri və bitki dünyasının digər hədiyyələri kölgələr əldə edir. Əlavə testlər göstərdi ki, kanareykalarda karotenoidlərə görə sarı tüklər var. Yumurta sarısına da rəng verirlər. Karotenoidlərin bolluğuna görə Asiya sakinlərinin özünəməxsus dəri rəngi var.
Nə insan, nə də heyvanlar aləminin nümayəndələri karotenoidlərin istehsalına imkan verəcək biokimya xüsusiyyətlərinə malik deyillər. Bu maddələr A vitamini əsasında meydana çıxır. Bu, bitki piqmentləri üzərində müşahidələrlə sübut olunur: toyuq qida ilə bitki almamışsa, yumurta sarısı çox zəif bir kölgə olacaqdır. Əgər kanareyka qırmızı karotenoidlərlə zənginləşdirilmiş böyük miqdarda qida ilə qidalanıbsa, onun tükləri qırmızının parlaq çalarlarını alacaq.
Maraqlı Xüsusiyyətlər: Karotenoidlər
Bitkilərdəki sarı piqmentə karoten deyilir. Elm adamları ksantofillərin qırmızı rəng verdiyini aşkar etdilər. Elmi ictimaiyyətə məlum olan bu iki növün nümayəndələrinin sayı durmadan artır. 1947-ci ildə elm adamları təxminən yeddi yüz karotenoid bilirdilər və 1970-ci ilə qədər artıq iki yüzdən çox idi. Müəyyən dərəcədə bu, fizika sahəsində biliklərin tərəqqisinə bənzəyir: onlar əvvəlcə atomları, sonra elektronları və protonları bilirdilər və sonra aşkar etdilər.daha kiçik hissəciklər, təyinatı üçün yalnız hərflərdən istifadə olunur. Elementar hissəciklər haqqında danışmaq olarmı? Fiziklərin sınaqları göstərdiyi kimi, belə bir termindən istifadə etmək hələ tezdir - elm hələ o dərəcədə inkişaf etməyib ki, əgər varsa, onları tapmaq mümkün olsun. Piqmentlərdə də oxşar vəziyyət yaranıb - ildən-ilə yeni növlər və növlər kəşf edilir və bioloqlar çoxtərəfli təbiəti izah edə bilməyib sadəcə təəccüblənirlər.
Funksiyalar haqqında
Ali bitkilərin piqmentləri ilə məşğul olan elm adamları təbiətin niyə və nə üçün bu qədər müxtəlif piqment molekulları təqdim etdiyini hələ izah edə bilmirlər. Bəzi fərdi növlərin funksionallığı aşkar edilmişdir. Xlorofil molekullarının oksidləşmədən təhlükəsizliyini təmin etmək üçün karotinin zəruri olduğu sübut edilmişdir. Qoruma mexanizmi əlavə məhsul kimi fotosintez reaksiyası zamanı əmələ gələn təkli oksigenin xüsusiyyətləri ilə bağlıdır. Bu birləşmə çox aqressivdir.
Bitki hüceyrələrindəki sarı piqmentin başqa bir xüsusiyyəti onun fotosintez prosesi üçün tələb olunan dalğa uzunluğu intervalını artırmaq qabiliyyətidir. Hal-hazırda belə bir funksiya tam olaraq sübut edilməmişdir, lakin fərziyyənin son sübutunun uzaqda olmadığını söyləmək üçün çoxlu araşdırmalar aparılmışdır. Yaşıl bitki piqmentinin qəbul edə bilmədiyi şüalar sarı piqment molekulları tərəfindən udulur. Daha sonra enerji sonrakı transformasiya üçün xlorofilə yönəldilir.
Piqmentlər: çox fərqli
Bəziləri istisna olmaqlakarotenoidlərin növləri, auronlar adlanan piqmentlər, xalkonlar sarı rəngə malikdir. Onların kimyəvi quruluşu bir çox cəhətdən flavonlara bənzəyir. Belə piqmentlər təbiətdə çox tez-tez baş vermir. Onlar vərəqələrdə, oxalis və snapdragons inflorescences aşkar edilmişdir, onlar coreopsis rəngini təmin edir. Belə piqmentlər tütün tüstüsünə dözmür. Bir bitkini siqaretlə tütsüləsəniz, dərhal qırmızıya çevriləcəkdir. Kalkonların iştirakı ilə bitki hüceyrələrində baş verən bioloji sintez flavonolların, flavonların, aronların əmələ gəlməsinə səbəb olur.
Həm heyvanlarda, həm də bitkilərdə melanin var. Bu piqment saça qəhvəyi bir rəng verir, bunun sayəsində qıvrımlar qara rəngə çevrilə bilər. Hüceyrələrdə melanin yoxdursa, heyvanlar aləminin nümayəndələri albinos olurlar. Bitkilərdə piqment qırmızı üzümün qabığında və ləçəklərindəki bəzi çiçəklərdə olur.
Mavi və daha çox
Bitki örtüyü fitoxrom sayəsində mavi rəng alır. Çiçəklənməyə nəzarət etməkdən məsul olan bir protein bitki piqmentidir. Toxumların cücərməsini tənzimləyir. Məlumdur ki, fitoxrom bitki dünyasının bəzi nümayəndələrinin çiçəklənməsini sürətləndirə bilər, digərlərində isə əksinə yavaşlama prosesi var. Müəyyən dərəcədə onu saatla müqayisə etmək olar, amma bioloji. Hal-hazırda elm adamları piqmentin təsir mexanizminin bütün xüsusiyyətlərini hələ bilmirlər. Məlum olub ki, bu molekulun strukturu günün və işığın vaxtı ilə tənzimlənir, ətrafdakı işığın səviyyəsi haqqında məlumatı bitkiyə ötürür.
Mavi piqmentbitkilər - antosiyanin. Bununla belə, bir neçə növ var. Antosiyaninlər yalnız mavi rəng deyil, həm də çəhrayı rəng verir, qırmızı və yasəmən rənglərini, bəzən tünd, zəngin bənövşəyi rəngləri də izah edirlər. Bitki hüceyrələrində antosiyaninlərin aktiv generasiyası ətraf mühitin temperaturu aşağı düşdükdə, xlorofilin əmələ gəlməsi dayandıqda müşahidə olunur. Yarpaqların rəngi yaşıldan qırmızıya, qırmızıya, maviyə dəyişir. Antosiyaninlər sayəsində qızılgüllər və haşhaşlar parlaq qırmızı çiçəklərə malikdir. Eyni piqment geranium və zoğalı çiçəklərinin çalarlarını izah edir. Antosiyaninin mavi müxtəlifliyi sayəsində bluebells incə rəngə malikdir. Bu növ piqmentin müəyyən növləri üzümdə, qırmızı kələmdə müşahidə olunur. Antosiyaninlər göbələklərin, gavalıların rənglənməsini təmin edir.
Parlaq və qaranlıq
Alimlərin antoxlor adlandırdıqları məlum sarı piqment. Prirose ləçəklərinin dərisində tapıldı. Antoxlor primrozlarda, qoç inflorescences-də olur. Onlar sarı sortların haşhaşları və dahliaslarla zəngindir. Bu piqment toadflorescences, limon meyvələrinə xoş rəng verir. Bəzi digər bitkilərdə də müəyyən edilib.
Antofein təbiətdə nisbətən nadirdir. Bu qaranlıq bir piqmentdir. Onun sayəsində bəzi paxlalı bitkilərin tacında xüsusi ləkələr əmələ gəlir.
Bütün parlaq piqmentlər təbiət tərəfindən bitki dünyasının nümayəndələrinin xüsusi rənglənməsi üçün nəzərdə tutulub. Bu rəngləmə sayəsində bitki quşları və heyvanları cəlb edir. Bu, toxumların yayılmasını təmin edir.
Hüceyrələr və quruluş haqqında
Müəyyən etməyə çalışırbitkilərin rənginin piqmentlərdən nə qədər güclü asılı olduğunu, bu molekulların necə düzüldüyünü, bütün piqmentasiya prosesinin nə üçün zəruri olduğunu, elm adamları plastidlərin bitki bədənində olduğunu kəşf etdilər. Bu, rəngli ola bilən, lakin rəngsiz olan kiçik bədənlərə verilən addır. Belə kiçik bədənlər yalnız və yalnız bitki dünyasının nümayəndələri arasındadır. Bütün plastidlər yaşıl rəngli xloroplastlara, qırmızı spektrin müxtəlif variasiyalarında (sarı və keçid çalarları daxil olmaqla) boyanmış xromoplastlara və leykoplastlara bölündü. Sonuncunun heç bir kölgəsi yoxdur.
Normalda bir bitki hüceyrəsi bir növ plastiddən ibarətdir. Təcrübələr bu orqanların tipdən tipə çevrilmə qabiliyyətini göstərdi. Xloroplastlar yaşıl rəngə boyanmış bütün bitki orqanlarında olur. Leykoplastlar daha çox günəşin birbaşa şüalarından gizlənən hissələrdə müşahidə olunur. Onların bir çoxu rizomlarda olur, kök yumrularında, bəzi növ bitkilərin ələk hissəciklərində olur. Xromoplastlar ləçəklər, yetişmiş meyvələr üçün xarakterikdir. Tilakoid membranlar xlorofil və karotenoidlərlə zəngindir. Leykoplastlarda piqment molekulları yoxdur, lakin sintez prosesləri, qida birləşmələrinin - zülalların, nişastanın, bəzən yağların toplanması üçün yer ola bilər.
Reaksiyalar və çevrilmələr
Ali bitkilərin fotosintetik piqmentlərini tədqiq edən elm adamları, karotenoidlərin olması səbəbindən xromoplastların qırmızı rəngdə olduğunu müəyyən etdilər. Xromoplastların plastidlərin inkişafında son mərhələ olduğu ümumiyyətlə qəbul edilir. Çox güman ki, onlar qocalanda leyko-, xloroplastların çevrilməsi zamanı meydana çıxırlar. Genişbelə molekulların olması payızda yarpaqların, eləcə də parlaq, gözə xoş gələn çiçəklərin və meyvələrin rəngini müəyyən edir. Karotenoidlər yosunlar, bitki planktonları və bitkilər tərəfindən istehsal olunur. Onlar bəzi bakteriyalar, göbələklər tərəfindən yaradıla bilər. Karotenoidlər bitki dünyasının canlı nümayəndələrinin rəngindən məsuldur. Bəzi heyvanların biokimya sistemləri var, bunun sayəsində karotenoidlər digər molekullara çevrilir. Belə reaksiya üçün xammal qidadan əldə edilir.
Çəhrayı flaminqoların müşahidələrinə görə, bu quşlar spirulina və bəzi digər yosunları toplayıb süzərək sarı bir piqment əldə edir, ondan sonra kantaksantin, astaksantin görünür. Quşların tüklərinə belə gözəl rəng verən də məhz bu molekullardır. Bir çox balıq və quşlar, xərçəngkimilər və həşəratlar pəhrizdən alınan karotenoidlər sayəsində parlaq rəngə malikdir. Beta-karotin bəzi vitaminlərə çevrilir ki, onlar insan üçün istifadə olunur - onlar gözləri ultrabənövşəyi şüalardan qoruyur.
Qırmızı və yaşıl
Ali bitkilərin fotosintetik piqmentlərindən danışarkən qeyd etmək lazımdır ki, onlar işıq dalğalarının fotonlarını udur. Qeyd olunur ki, bu, spektrin yalnız insan gözünə görünən hissəsinə, yəni 400-700 nm diapazonunda dalğa uzunluğuna aiddir. Bitki hissəcikləri yalnız fotosintez reaksiyası üçün kifayət qədər enerji ehtiyatına malik olan kvantları qəbul edə bilər. Absorbsiya yalnız piqmentlərin üzərinə düşür. Alimlər bitki aləmində həyatın ən qədim formalarını - bakteriyaları, yosunları tədqiq ediblər. Onların tərkibində görünən spektrdə işığı qəbul edə bilən müxtəlif birləşmələrin olduğu müəyyən edilmişdir. Bəzi növlər insan gözü tərəfindən qəbul edilməyən yüngül radiasiya dalğalarını qəbul edə bilər - infraqırmızı yaxınlığında bir blokdan. Xlorofillərə əlavə olaraq, bu cür funksionallıq təbiət tərəfindən bakteriorhodopsin, bakterioklorofillərə verilir. Tədqiqatlar fikobilinlərin, karotenoidlərin sintezinin reaksiyalarının əhəmiyyətini göstərmişdir.
Bitkilərin fotosintetik piqmentlərinin müxtəlifliyi qrupdan qrupa fərqlənir. Çox şey həyat formasının yaşadığı şərtlərlə müəyyən edilir. Ali bitki dünyasının nümayəndələri təkamül yolu ilə qədim növlərə nisbətən daha kiçik piqment çeşidinə malikdirlər.
Nə haqqındadır?
Bitkilərin fotosintetik piqmentlərini tədqiq edərək, daha yüksək bitki formalarında yalnız iki növ xlorofilin olduğunu aşkar etdik (əvvəllər A, B qeyd olundu). Bu növlərin hər ikisi maqnezium atomu olan porfirinlərdir. Onlar əsasən işıq enerjisini udan və reaksiya mərkəzlərinə yönəldən işıq yığan komplekslərə daxildir. Mərkəzlər bitkidə mövcud olan ümumi tip 1 xlorofilin nisbətən kiçik faizini ehtiva edir. Burada fotosintez üçün xarakterik olan ilkin qarşılıqlı təsirlər baş verir. Xlorofil karotenoidlərlə müşayiət olunur: elm adamlarının tapdığı kimi, onların adətən beş çeşidi var, daha çox deyil. Bu elementlər də işıq toplayır.
Həll halında olan xlorofillər, karotenoidlər bir-birindən olduqca uzaq olan dar işıq udma zolaqlarına malik bitki piqmentləridir. Xlorofil ən təsirli xüsusiyyətə malikdirmavi dalğaları udurlar, qırmızılarla işləyə bilirlər, lakin yaşıl işığı çox zəif tuturlar. Spektrin genişlənməsi və üst-üstə düşməsi çox çətinlik çəkmədən bitkinin yarpaqlarından təcrid olunmuş xloroplastlar tərəfindən təmin edilir. Xloroplast membranları məhlullardan fərqlənir, çünki rəngləmə komponentləri zülallar, yağlarla birləşir, bir-biri ilə reaksiya verir və enerji kollektorlar və toplama mərkəzləri arasında miqrasiya edir. Bir yarpağın işığı udma spektrini nəzərə alsaq, o, tək bir xloroplastdan daha mürəkkəb, hamarlaşacaq.
Refeksiya və udma
Bitki yarpağının piqmentlərini tədqiq edən alimlər müəyyən ediblər ki, yarpağa dəyən işığın müəyyən faizi əks olunur. Bu fenomen iki növə bölündü: güzgü, diffuz. Səthi parlaq, hamar olarsa, birincisi haqqında deyirlər. Vərəqin əksi əsasən ikinci tip tərəfindən formalaşır. İşıq qalınlığa sızır, səpələnir, istiqamətini dəyişir, çünki həm xarici təbəqədə, həm də təbəqənin içərisində müxtəlif qırılma göstəriciləri olan ayırıcı səthlər var. Bənzər təsirlər işıq hüceyrələrdən keçəndə müşahidə olunur. Güclü udma yoxdur, optik yol təbəqənin qalınlığından çox böyükdür, həndəsi olaraq ölçülür və təbəqə ondan çıxarılan piqmentdən daha çox işığı udmaq qabiliyyətinə malikdir. Yarpaqlar ayrıca tədqiq edilən xloroplastlardan daha çox enerji udur.
Müxtəlif bitki piqmentləri olduğuna görə - müvafiq olaraq qırmızı, yaşıl və s - udma fenomeni qeyri-bərabərdir. Vərəq müxtəlif dalğa uzunluqlarının işığını qəbul edə bilir, lakin prosesin səmərəliliyi əladır. Yaşıl yarpaqların ən yüksək udma qabiliyyəti qırmızı, mavi və mavi spektrin bənövşəyi blokuna xasdır. Udulma gücü praktiki olaraq xlorofillərin nə qədər konsentrasiyası ilə müəyyən edilmir. Bu, mühitin yüksək səpilmə gücünə malik olması ilə bağlıdır. Piqmentlər yüksək konsentrasiyada müşahidə olunarsa, udma səthin yaxınlığında baş verir.
