Οι επιστήμονες γνωρίζουν τι είναι οι φυτικές χρωστικές ουσίες - πράσινες και μοβ, κίτρινες και κόκκινες. Οι φυτικές χρωστικές ονομάζονται οργανικά μόρια που βρίσκονται σε ιστούς, κύτταρα ενός φυτικού οργανισμού - χάρη σε τέτοια εγκλείσματα αποκτούν χρώμα. Στη φύση, η χλωροφύλλη βρίσκεται πιο συχνά από άλλες, η οποία υπάρχει στο σώμα οποιουδήποτε ανώτερου φυτού. Πορτοκαλί, κοκκινωπός τόνος, κιτρινωπές αποχρώσεις παρέχονται από τα καροτενοειδή.
Και περισσότερες λεπτομέρειες;
Οι φυτικές χρωστικές βρίσκονται σε χρωμο-, χλωροπλάστες. Συνολικά, η σύγχρονη επιστήμη γνωρίζει αρκετές εκατοντάδες ποικιλίες ενώσεων αυτού του τύπου. Ένα εντυπωσιακό ποσοστό όλων των μορίων που ανακαλύφθηκαν απαιτούνται για τη φωτοσύνθεση. Όπως έχουν δείξει οι δοκιμές, οι χρωστικές είναι πηγές ρετινόλης. Ροζ και κόκκινες αποχρώσεις, παραλλαγές καφέ και γαλαζωπών χρωμάτων παρέχονται από την παρουσία ανθοκυανινών. Τέτοιες χρωστικές παρατηρούνται στο χυμό των φυτικών κυττάρων. Όταν οι μέρες γίνονται μικρότερες κατά την κρύα εποχή,Οι χρωστικές αντιδρούν με άλλες ενώσεις που υπάρχουν στο σώμα του φυτού, προκαλώντας αλλαγή του χρώματος των προηγουμένως πράσινων μερών. Το φύλλωμα των δέντρων γίνεται φωτεινό και πολύχρωμο - το ίδιο φθινόπωρο που έχουμε συνηθίσει.
Το πιο διάσημο
Ίσως σχεδόν κάθε μαθητής γυμνασίου γνωρίζει τη χλωροφύλλη, μια φυτική χρωστική ουσία απαραίτητη για τη φωτοσύνθεση. Λόγω αυτής της ένωσης, ένας εκπρόσωπος του φυτικού κόσμου μπορεί να απορροφήσει το φως του ήλιου. Ωστόσο, στον πλανήτη μας, όχι μόνο τα φυτά δεν μπορούν να υπάρξουν χωρίς χλωροφύλλη. Όπως έχουν δείξει περαιτέρω μελέτες, αυτή η ένωση είναι απολύτως απαραίτητη για την ανθρωπότητα, καθώς παρέχει φυσική προστασία κατά των καρκινικών διεργασιών. Έχει αποδειχθεί ότι η χρωστική ουσία αναστέλλει τις καρκινογόνες ουσίες και εγγυάται την προστασία του DNA από μεταλλάξεις υπό την επίδραση τοξικών ενώσεων.
Η χλωροφύλλη είναι η πράσινη χρωστική ουσία των φυτών, που αντιπροσωπεύει χημικά ένα μόριο. Εντοπίζεται στους χλωροπλάστες. Σε ένα τέτοιο μόριο οφείλεται ότι αυτές οι περιοχές έχουν πράσινο χρώμα. Στη δομή του, το μόριο είναι ένας δακτύλιος πορφυρίνης. Λόγω αυτής της ιδιαιτερότητας, η χρωστική ουσία μοιάζει με την αίμη, η οποία είναι ένα δομικό στοιχείο της αιμοσφαιρίνης. Η βασική διαφορά βρίσκεται στο κεντρικό άτομο: στην αίμη, ο σίδηρος παίρνει τη θέση του· για τη χλωροφύλλη, το μαγνήσιο είναι το πιο σημαντικό. Οι επιστήμονες ανακάλυψαν για πρώτη φορά αυτό το γεγονός το 1930. Το συμβάν συνέβη 15 χρόνια αφότου ο Willstatter ανακάλυψε την ουσία.
Χημεία και Βιολογία
Πρώτον, οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι η πράσινη χρωστική ουσία στα φυτά διατίθεται σε δύο ποικιλίες, στις οποίες ονομάστηκαν δύοτα πρώτα γράμματα του λατινικού αλφαβήτου. Η διαφορά μεταξύ των ποικιλιών, αν και μικρή, εξακολουθεί να υπάρχει και είναι πιο αισθητή στην ανάλυση των πλευρικών αλυσίδων. Για την πρώτη ποικιλία, το CH3 παίζει το ρόλο του, για τον δεύτερο τύπο - CHO. Και οι δύο μορφές χλωροφύλλης ανήκουν στην κατηγορία των ενεργών φωτοϋποδοχέων. Λόγω αυτών, το φυτό μπορεί να απορροφήσει το ενεργειακό συστατικό της ηλιακής ακτινοβολίας. Στη συνέχεια, εντοπίστηκαν τρεις ακόμη τύποι χλωροφύλλης.
Στην επιστήμη, η πράσινη χρωστική ουσία στα φυτά ονομάζεται χλωροφύλλη. Διερευνώντας τις διαφορές μεταξύ των δύο κύριων ποικιλιών αυτού του μορίου που είναι εγγενείς στην υψηλότερη βλάστηση, διαπιστώθηκε ότι τα μήκη κύματος που μπορούν να απορροφηθούν από τη χρωστική ουσία είναι κάπως διαφορετικά για τους τύπους Α και Β. Στην πραγματικότητα, σύμφωνα με τους επιστήμονες, οι ποικιλίες συμπληρώνουν αποτελεσματικά κάθε άλλο, παρέχοντας έτσι στο φυτό την ικανότητα να μεγιστοποιεί την απορρόφηση της απαιτούμενης ποσότητας ενέργειας. Κανονικά, ο πρώτος τύπος χλωροφύλλης παρατηρείται συνήθως σε τριπλάσια συγκέντρωση από τον δεύτερο. Μαζί σχηματίζουν μια πράσινη φυτική χρωστική ουσία. Τρεις άλλοι τύποι απαντώνται μόνο σε αρχαίες μορφές βλάστησης.
Χαρακτηριστικά των μορίων
Μελετώντας τη δομή των φυτικών χρωστικών, διαπιστώθηκε ότι και οι δύο τύποι χλωροφύλλης είναι λιποδιαλυτά μόρια. Οι συνθετικές ποικιλίες που δημιουργούνται σε εργαστήρια διαλύονται στο νερό, αλλά η απορρόφησή τους στον οργανισμό είναι δυνατή μόνο με την παρουσία λιπαρών ενώσεων. Τα φυτά χρησιμοποιούν χρωστική ουσία για να παρέχουν ενέργεια για την ανάπτυξη. Στη διατροφή των ανθρώπων χρησιμοποιείται για λόγους αποκατάστασης.
Χλωροφύλλη, όπωςΗ αιμοσφαιρίνη μπορεί να λειτουργεί κανονικά και να παράγει υδατάνθρακες όταν συνδέεται με πρωτεϊνικές αλυσίδες. Οπτικά, η πρωτεΐνη φαίνεται να είναι ένας σχηματισμός χωρίς σαφές σύστημα και δομή, αλλά είναι στην πραγματικότητα σωστή, και γι' αυτό η χλωροφύλλη μπορεί να διατηρήσει σταθερά τη βέλτιστη θέση της.
Λειτουργίες δραστηριότητας
Επιστήμονες, μελετώντας αυτή την κύρια χρωστική ουσία ανώτερων φυτών, διαπίστωσαν ότι βρίσκεται σε όλα τα χόρτα: ο κατάλογος περιλαμβάνει λαχανικά, φύκια, βακτήρια. Η χλωροφύλλη είναι μια απολύτως φυσική ένωση. Από τη φύση του, έχει τις ιδιότητες του προστάτη και αποτρέπει τον μετασχηματισμό, τη μετάλλαξη του DNA υπό την επίδραση τοξικών ενώσεων. Ειδική ερευνητική εργασία οργανώθηκε στον Ινδικό Βοτανικό Κήπο στο Ινστιτούτο Ερευνών. Όπως ανακάλυψαν οι επιστήμονες, η χλωροφύλλη που λαμβάνεται από φρέσκα βότανα μπορεί να προστατεύσει από τοξικές ενώσεις, παθολογικά βακτήρια και επίσης ηρεμεί τη δραστηριότητα της φλεγμονής.
Η χλωροφύλλη είναι βραχύβια. Αυτά τα μόρια είναι πολύ εύθραυστα. Οι ακτίνες του ήλιου οδηγούν στο θάνατο της χρωστικής ουσίας, αλλά το πράσινο φύλλο είναι σε θέση να δημιουργήσει νέα και νέα μόρια που αντικαθιστούν εκείνα που έχουν υπηρετήσει τους συντρόφους τους. Την εποχή του φθινοπώρου, η χλωροφύλλη δεν παράγεται πλέον, με αποτέλεσμα το φύλλωμα να χάνει το χρώμα του. Άλλες χρωστικές έρχονται στο προσκήνιο, προηγουμένως κρυμμένες από τα μάτια ενός εξωτερικού παρατηρητή.
Δεν υπάρχει όριο στην ποικιλία
Η ποικιλία των φυτικών χρωστικών που είναι γνωστή στους σύγχρονους ερευνητές είναι εξαιρετικά μεγάλη. Από χρόνο σε χρόνο, οι επιστήμονες ανακαλύπτουν όλο και περισσότερα νέα μόρια. Διεξήχθη σχετικά πρόσφαταμελέτες κατέστησαν δυνατή την προσθήκη τριών ακόμη τύπων στις δύο ποικιλίες χλωροφύλλης που αναφέρθηκαν παραπάνω: C, C1, E. Ωστόσο, ο τύπος Α εξακολουθεί να θεωρείται ο πιο σημαντικός. Αλλά τα καροτενοειδή είναι ακόμη πιο διαφοροποιημένη. Αυτή η κατηγορία χρωστικών είναι πολύ γνωστή στην επιστήμη - σε αυτές οφείλεται ότι οι ρίζες καρότου, πολλά λαχανικά, εσπεριδοειδή και άλλα δώρα του φυτικού κόσμου αποκτούν αποχρώσεις. Πρόσθετες δοκιμές έδειξαν ότι τα καναρίνια έχουν κίτρινα φτερά λόγω των καροτενοειδών. Δίνουν χρώμα και στον κρόκο του αυγού. Λόγω της αφθονίας των καροτενοειδών, οι κάτοικοι της Ασίας έχουν έναν περίεργο τόνο δέρματος.
Ούτε ο άνθρωπος ούτε οι εκπρόσωποι του ζωικού κόσμου έχουν τέτοια χαρακτηριστικά βιοχημείας που θα επέτρεπαν την παραγωγή καροτενοειδών. Αυτές οι ουσίες εμφανίζονται με βάση τη βιταμίνη Α. Αυτό αποδεικνύεται από παρατηρήσεις σε φυτικές χρωστικές: εάν το κοτόπουλο δεν λάμβανε βλάστηση με το φαγητό, οι κρόκοι των αυγών θα έχουν πολύ αδύναμη απόχρωση. Εάν ένα καναρίνι έχει ταΐσει μεγάλη ποσότητα τροφής εμπλουτισμένη με κόκκινα καροτενοειδή, τα φτερά του θα αποκτήσουν μια έντονη απόχρωση του κόκκινου.
Περίεργα χαρακτηριστικά: Καροτενοειδή
Η κίτρινη χρωστική ουσία στα φυτά ονομάζεται καροτίνη. Οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι οι ξανθοφύλλες παρέχουν μια κόκκινη απόχρωση. Ο αριθμός των εκπροσώπων αυτών των δύο τύπων που είναι γνωστοί στην επιστημονική κοινότητα αυξάνεται συνεχώς. Το 1947, οι επιστήμονες γνώριζαν περίπου επτά ντουζίνες καροτενοειδή και μέχρι το 1970 υπήρχαν ήδη περισσότερα από διακόσια. Σε κάποιο βαθμό, αυτό μοιάζει με την πρόοδο της γνώσης στον τομέα της φυσικής: πρώτα γνώριζαν για τα άτομα, μετά τα ηλεκτρόνια και τα πρωτόνια και στη συνέχεια αποκάλυψανακόμη μικρότερα σωματίδια, για τον χαρακτηρισμό των οποίων χρησιμοποιούνται μόνο γράμματα. Είναι δυνατόν να μιλήσουμε για στοιχειώδη σωματίδια; Όπως έδειξαν οι δοκιμές των φυσικών, είναι πολύ νωρίς για να χρησιμοποιηθεί ένας τέτοιος όρος - η επιστήμη δεν έχει ακόμη αναπτυχθεί στο βαθμό που ήταν δυνατό να βρεθούν, εάν υπάρχουν. Μια παρόμοια κατάσταση έχει αναπτυχθεί με τις χρωστικές ουσίες - από χρόνο σε χρόνο ανακαλύπτονται νέα είδη και τύποι, και οι βιολόγοι εκπλήσσονται μόνο, ανίκανοι να εξηγήσουν την πολύπλευρη φύση.
Σχετικά με τις Λειτουργίες
Επιστήμονες που ασχολούνται με τις χρωστικές των ανώτερων φυτών δεν μπορούν ακόμη να εξηγήσουν γιατί και γιατί η φύση έχει παράσχει μια τόσο μεγάλη ποικιλία μορίων χρωστικής ουσίας. Η λειτουργικότητα ορισμένων μεμονωμένων ποικιλιών έχει αποκαλυφθεί. Έχει αποδειχτεί ότι η καροτίνη είναι απαραίτητη για την ασφάλεια των μορίων της χλωροφύλλης από την οξείδωση. Ο μηχανισμός προστασίας οφείλεται στα χαρακτηριστικά του απλού οξυγόνου, το οποίο σχηματίζεται κατά την αντίδραση της φωτοσύνθεσης ως πρόσθετο προϊόν. Αυτή η ένωση είναι εξαιρετικά επιθετική.
Ένα άλλο χαρακτηριστικό της κίτρινης χρωστικής στα φυτικά κύτταρα είναι η ικανότητά της να αυξάνει το διάστημα μήκους κύματος που απαιτείται για τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης. Προς το παρόν, μια τέτοια συνάρτηση δεν έχει αποδειχθεί ακριβώς, αλλά πολλές έρευνες έχουν γίνει για να υποδείξουν ότι η τελική απόδειξη της υπόθεσης δεν απέχει πολύ. Οι ακτίνες που η πράσινη φυτική χρωστική δεν μπορεί να απορροφήσει απορροφώνται από τα μόρια της κίτρινης χρωστικής. Η ενέργεια στη συνέχεια κατευθύνεται στη χλωροφύλλη για περαιτέρω μετασχηματισμό.
Χρωστικές ουσίες: τόσο διαφορετικές
Εκτός ορισμένωνποικιλίες καροτενοειδών, χρωστικές που ονομάζονται aurones, chalcones έχουν κίτρινο χρώμα. Η χημική τους δομή είναι από πολλές απόψεις παρόμοια με τις φλαβόνες. Τέτοιες χρωστικές δεν απαντώνται πολύ συχνά στη φύση. Βρέθηκαν σε φυλλαράκια, ταξιανθίες οξαλίδας και snapdragons, δίνουν το χρώμα της coreopsis. Τέτοιες χρωστικές δεν ανέχονται τον καπνό του τσιγάρου. Εάν υποκαπνίσετε ένα φυτό με ένα τσιγάρο, θα γίνει αμέσως κόκκινο. Η βιολογική σύνθεση που συμβαίνει στα φυτικά κύτταρα με τη συμμετοχή των χαλκόνων οδηγεί στη δημιουργία φλαβονολών, φλαβονών, αυρονίων.
Τόσο τα ζώα όσο και τα φυτά έχουν μελανίνη. Αυτή η χρωστική ουσία παρέχει μια καφέ απόχρωση στα μαλλιά, χάρη σε αυτήν οι μπούκλες μπορούν να μαυρίσουν. Εάν τα κύτταρα δεν περιέχουν μελανίνη, οι εκπρόσωποι του ζωικού κόσμου γίνονται αλμπίνοι. Στα φυτά, η χρωστική ουσία βρίσκεται στη φλούδα των κόκκινων σταφυλιών και σε ορισμένες ταξιανθίες στα πέταλα.
Μπλε και άλλα
Η βλάστηση αποκτά την μπλε απόχρωση της χάρη στο φυτόχρωμα. Είναι μια πρωτεϊνική φυτική χρωστική που είναι υπεύθυνη για τον έλεγχο της ανθοφορίας. Ρυθμίζει τη βλάστηση των σπόρων. Είναι γνωστό ότι το φυτόχρωμα μπορεί να επιταχύνει την ανθοφορία ορισμένων εκπροσώπων του φυτικού κόσμου, ενώ άλλοι έχουν την αντίθετη διαδικασία επιβράδυνσης. Σε κάποιο βαθμό, μπορεί να συγκριθεί με ένα ρολόι, αλλά βιολογικό. Προς το παρόν, οι επιστήμονες δεν γνωρίζουν ακόμη όλες τις ιδιαιτερότητες του μηχανισμού δράσης της χρωστικής. Διαπιστώθηκε ότι η δομή αυτού του μορίου προσαρμόζεται ανάλογα με την ώρα της ημέρας και το φως, μεταδίδοντας πληροφορίες για το επίπεδο φωτός στο περιβάλλον στο φυτό.
Μπλε χρωστική σεφυτά - ανθοκυανίνη. Ωστόσο, υπάρχουν αρκετές ποικιλίες. Οι ανθοκυανίνες δεν δίνουν μόνο μπλε χρώμα, αλλά και ροζ, εξηγούν επίσης το κόκκινο και λιλά χρώματα, μερικές φορές σκούρο, πλούσιο μωβ. Η ενεργή παραγωγή ανθοκυανινών στα φυτικά κύτταρα παρατηρείται όταν πέφτει η θερμοκρασία περιβάλλοντος, σταματά η παραγωγή χλωροφύλλης. Το χρώμα του φυλλώματος αλλάζει από πράσινο σε κόκκινο, κόκκινο, μπλε. Χάρη στις ανθοκυανίνες, τα τριαντάφυλλα και οι παπαρούνες έχουν φωτεινά κόκκινα άνθη. Η ίδια χρωστική ουσία εξηγεί τις αποχρώσεις των ταξιανθιών γερανιού και αραβοσίτου. Χάρη στη μπλε ποικιλία της ανθοκυανίνης, τα bluebells έχουν το λεπτό χρώμα τους. Ορισμένες ποικιλίες αυτού του τύπου χρωστικής παρατηρούνται στα σταφύλια, στο κόκκινο λάχανο. Οι ανθοκυανίνες παρέχουν χρωματισμό στα δαμάσκηνα.
Φωτεινό και σκοτάδι
Γνωστή κίτρινη χρωστική ουσία, την οποία οι επιστήμονες ονόμασαν ανθόχλωρο. Βρέθηκε στο δέρμα των πετάλων primrose. Το ανθοχλώριο βρίσκεται σε primroses, ταξιανθίες κριαριού. Είναι πλούσια σε παπαρούνες κίτρινων ποικιλιών και ντάλιες. Αυτή η χρωστική ουσία δίνει ένα ευχάριστο χρώμα στις ταξιανθίες του λιναριού φρύνου, στους καρπούς της λεμονιάς. Έχει εντοπιστεί σε ορισμένα άλλα φυτά.
Η ανθοφεΐνη είναι σχετικά σπάνια στη φύση. Αυτή είναι μια σκούρα χρωστική ουσία. Χάρη σε αυτόν, εμφανίζονται συγκεκριμένες κηλίδες στο στέμμα ορισμένων οσπρίων.
Όλες οι φωτεινές χρωστικές έχουν σχεδιαστεί από τη φύση για τον συγκεκριμένο χρωματισμό των εκπροσώπων του φυτικού κόσμου. Χάρη σε αυτόν τον χρωματισμό, το φυτό προσελκύει πουλιά και ζώα. Αυτό εξασφαλίζει την εξάπλωση των σπόρων.
Σχετικά με τα κύτταρα και τη δομή
Προσπαθώ να προσδιορίσωπόσο έντονα εξαρτάται το χρώμα των φυτών από τις χρωστικές ουσίες, πώς είναι διατεταγμένα αυτά τα μόρια, γιατί είναι απαραίτητη η όλη διαδικασία της μελάγχρωσης, οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι τα πλαστίδια υπάρχουν στο σώμα του φυτού. Αυτό είναι το όνομα που δίνουν τα μικρά σώματα που μπορεί να είναι χρωματιστά, αλλά είναι και άχρωμα. Τέτοια μικρά σώματα είναι μόνο και αποκλειστικά μεταξύ των εκπροσώπων του φυτικού κόσμου. Όλα τα πλαστίδια χωρίστηκαν σε χλωροπλάστες με πράσινη απόχρωση, σε χρωμοπλάστες βαμμένους σε διαφορετικές παραλλαγές του κόκκινου φάσματος (συμπεριλαμβανομένων των κίτρινων και μεταβατικών αποχρώσεων) και σε λευκοπλάστες. Τα τελευταία δεν έχουν αποχρώσεις.
Κανονικά, ένα φυτικό κύτταρο περιέχει μία ποικιλία πλαστιδίων. Πειράματα έδειξαν την ικανότητα αυτών των σωμάτων να μετασχηματίζονται από τύπο σε τύπο. Οι χλωροπλάστες βρίσκονται σε όλα τα φυτικά όργανα που έχουν χρωματιστεί με πράσινο χρώμα. Οι λευκοπλάστες παρατηρούνται συχνότερα σε μέρη που κρύβονται από τις άμεσες ακτίνες του ήλιου. Υπάρχουν πολλά από αυτά σε ριζώματα, βρίσκονται σε κονδύλους, κόσκινα σωματίδια ορισμένων τύπων φυτών. Οι χρωμοπλάστες είναι τυπικοί για πέταλα, ώριμα φρούτα. Οι θυλακοειδείς μεμβράνες είναι εμπλουτισμένες σε χλωροφύλλη και καροτενοειδή. Οι λευκοπλάστες δεν περιέχουν μόρια χρωστικής ουσίας, αλλά μπορούν να είναι μια τοποθεσία για διαδικασίες σύνθεσης, συσσώρευση θρεπτικών ενώσεων - πρωτεΐνες, άμυλο, περιστασιακά λίπη.
Αντιδράσεις και μετασχηματισμοί
Μελετώντας τις φωτοσυνθετικές χρωστικές των ανώτερων φυτών, οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι οι χρωμοπλάστες έχουν κόκκινο χρώμα, λόγω της παρουσίας καροτενοειδών. Είναι γενικά αποδεκτό ότι οι χρωμοπλάστες είναι το τελευταίο βήμα στην ανάπτυξη των πλαστιδίων. Πιθανότατα εμφανίζονται κατά τον μετασχηματισμό των λευκο-, χλωροπλαστών όταν γερνούν. Σε μεγάλο βαθμόΗ παρουσία τέτοιων μορίων καθορίζει το χρώμα του φυλλώματος το φθινόπωρο, καθώς και φωτεινά, ευχάριστα λουλούδια και φρούτα. Τα καροτενοειδή παράγονται από φύκια, φυτικό πλαγκτόν και φυτά. Μπορούν να δημιουργηθούν από κάποια βακτήρια, μύκητες. Τα καροτενοειδή είναι υπεύθυνα για το χρώμα των ζωντανών εκπροσώπων του φυτικού κόσμου. Μερικά ζώα έχουν συστήματα βιοχημείας, λόγω των οποίων τα καροτενοειδή μετατρέπονται σε άλλα μόρια. Η πρώτη ύλη για μια τέτοια αντίδραση λαμβάνεται από τα τρόφιμα.
Σύμφωνα με παρατηρήσεις των ροζ φλαμίνγκο, αυτά τα πουλιά συλλέγουν και φιλτράρουν τη σπιρουλίνα και κάποια άλλα φύκια για να λάβουν μια κίτρινη χρωστική ουσία, από την οποία στη συνέχεια εμφανίζεται η κανθαξανθίνη, η ασταξανθίνη. Αυτά τα μόρια είναι που δίνουν στο φτέρωμα των πουλιών ένα τόσο όμορφο χρώμα. Πολλά ψάρια και πουλιά, καραβίδες και έντομα έχουν λαμπερό χρώμα λόγω των καροτενοειδών, τα οποία λαμβάνονται από τη διατροφή. Η βήτα-καροτίνη μετατρέπεται σε ορισμένες βιταμίνες που χρησιμοποιούνται για το ανθρώπινο όφελος - προστατεύουν τα μάτια από την υπεριώδη ακτινοβολία.
Κόκκινο και πράσινο
Μιλώντας για τις φωτοσυνθετικές χρωστικές των ανώτερων φυτών, πρέπει να σημειωθεί ότι μπορούν να απορροφήσουν φωτόνια των κυμάτων φωτός. Σημειώνεται ότι αυτό ισχύει μόνο για το τμήμα του φάσματος που είναι ορατό με το ανθρώπινο μάτι, δηλαδή για μήκος κύματος στην περιοχή 400-700 nm. Τα φυτικά σωματίδια μπορούν να απορροφήσουν μόνο κβάντα που έχουν επαρκή αποθέματα ενέργειας για την αντίδραση φωτοσύνθεσης. Η απορρόφηση είναι αποκλειστικά ευθύνη των χρωστικών. Οι επιστήμονες μελέτησαν τις παλαιότερες μορφές ζωής στον φυτικό κόσμο - βακτήρια, φύκια. Έχει διαπιστωθεί ότι περιέχουν διαφορετικές ενώσεις που μπορούν να δεχτούν φως στο ορατό φάσμα. Ορισμένες ποικιλίες μπορούν να λάβουν ελαφρά κύματα ακτινοβολίας που δεν γίνονται αντιληπτά από το ανθρώπινο μάτι - από ένα μπλοκ κοντά στο υπέρυθρο. Εκτός από τις χλωροφύλλες, μια τέτοια λειτουργικότητα αποδίδεται από τη φύση στη βακτηριοροδοψίνη, τις βακτηριοχλωροφύλλες. Μελέτες έχουν δείξει τη σημασία για τις αντιδράσεις της σύνθεσης φυκοβιλινών, καροτενοειδών.
Η ποικιλία των φυτικών φωτοσυνθετικών χρωστικών διαφέρει από ομάδα σε ομάδα. Πολλά καθορίζονται από τις συνθήκες υπό τις οποίες ζει η μορφή της ζωής. Οι εκπρόσωποι του ανώτερου φυτικού κόσμου έχουν μικρότερη ποικιλία χρωστικών από τις εξελικτικά αρχαίες ποικιλίες.
Τι πρόκειται;
Μελετώντας τις φωτοσυνθετικές χρωστικές των φυτών, διαπιστώσαμε ότι οι ανώτερες φυτικές μορφές έχουν μόνο δύο ποικιλίες χλωροφύλλης (αναφέρθηκε νωρίτερα Α, Β). Και οι δύο αυτοί τύποι είναι πορφυρίνες που έχουν άτομο μαγνησίου. Περιλαμβάνονται κυρίως σε σύμπλοκα συλλογής φωτός που απορροφούν φωτεινή ενέργεια και την κατευθύνουν στα κέντρα αντίδρασης. Τα κέντρα περιέχουν ένα σχετικά μικρό ποσοστό της συνολικής χλωροφύλλης τύπου 1 που υπάρχει στο φυτό. Εδώ λαμβάνουν χώρα οι πρωταρχικές αλληλεπιδράσεις που είναι χαρακτηριστικές της φωτοσύνθεσης. Η χλωροφύλλη συνοδεύεται από καροτενοειδή: όπως έχουν διαπιστώσει οι επιστήμονες, υπάρχουν συνήθως πέντε ποικιλίες από αυτά, όχι περισσότερες. Αυτά τα στοιχεία συλλέγουν επίσης φως.
Οι χλωροφύλλες, τα καροτενοειδή είναι διαλυμένες φυτικές χρωστικές ουσίες που έχουν στενές λωρίδες απορρόφησης φωτός που απέχουν αρκετά μεταξύ τους. Η χλωροφύλλη έχει την ικανότητα πιο αποτελεσματικάαπορροφούν τα μπλε κύματα, μπορούν να δουλέψουν με κόκκινα, αλλά συλλαμβάνουν το πράσινο φως πολύ αδύναμα. Η επέκταση του φάσματος και η επικάλυψη παρέχεται από χλωροπλάστες που απομονώνονται από τα φύλλα του φυτού χωρίς ιδιαίτερη δυσκολία. Οι μεμβράνες χλωροπλάστη διαφέρουν από τα διαλύματα, καθώς τα χρωστικά συστατικά συνδυάζονται με πρωτεΐνες, λίπη, αντιδρούν μεταξύ τους και η ενέργεια μεταναστεύει μεταξύ των συλλεκτών και των κέντρων συσσώρευσης. Αν λάβουμε υπόψη το φάσμα απορρόφησης φωτός ενός φύλλου, θα αποδειχτεί ότι είναι ακόμα πιο περίπλοκο, λειασμένο από έναν απλό χλωροπλάστη.
Αντανάκλαση και απορρόφηση
Μελετώντας τις χρωστικές ενός φύλλου φυτού, οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι ένα ορισμένο ποσοστό του φωτός που προσπίπτει στο φύλλο ανακλάται. Αυτό το φαινόμενο χωρίστηκε σε δύο ποικιλίες: καθρέφτη, διάχυτη. Λένε για το πρώτο αν η επιφάνεια είναι γυαλιστερή, λεία. Η αντανάκλαση του φύλλου σχηματίζεται κυρίως από τον δεύτερο τύπο. Το φως εισχωρεί στο πάχος, διασκορπίζεται, αλλάζει κατεύθυνση, αφού τόσο στο εξωτερικό στρώμα όσο και στο εσωτερικό του φύλλου υπάρχουν διαχωριστικές επιφάνειες με διαφορετικούς δείκτες διάθλασης. Παρόμοια αποτελέσματα παρατηρούνται όταν το φως περνά μέσα από τα κύτταρα. Δεν υπάρχει ισχυρή απορρόφηση, η οπτική διαδρομή είναι πολύ μεγαλύτερη από το πάχος του φύλλου, μετρημένο γεωμετρικά, και το φύλλο μπορεί να απορροφήσει περισσότερο φως από τη χρωστική που εξάγεται από αυτό. Τα φύλλα απορροφούν επίσης πολύ περισσότερη ενέργεια από ό,τι οι χλωροπλάστες που μελετήθηκαν ξεχωριστά.
Επειδή υπάρχουν διαφορετικές φυτικές χρωστικές - κόκκινες, πράσινες και ούτω καθεξής - αντίστοιχα, το φαινόμενο της απορρόφησης είναι ανομοιόμορφο. Το φύλλο είναι σε θέση να αντιλαμβάνεται φως διαφορετικών μηκών κύματος, αλλά η αποτελεσματικότητα της διαδικασίας είναι εξαιρετική. Η υψηλότερη ικανότητα απορρόφησης του πράσινου φυλλώματος είναι εγγενής στο ιώδες μπλοκ του φάσματος, κόκκινο, μπλε και μπλε. Η ισχύς απορρόφησης πρακτικά δεν καθορίζεται από το πόσο συγκεντρωμένες είναι οι χλωροφύλλες. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι το μέσο έχει υψηλή ισχύ σκέδασης. Εάν παρατηρηθούν χρωστικές σε υψηλή συγκέντρωση, η απορρόφηση γίνεται κοντά στην επιφάνεια.
