Shkencëtarët e dinë se çfarë janë pigmentet bimore - jeshile dhe vjollcë, e verdhë dhe e kuqe. Pigmentet bimore quhen molekula organike që gjenden në indet, qelizat e një organizmi bimor - falë përfshirjeve të tilla ato marrin ngjyrë. Në natyrë, klorofili gjendet më shpesh se të tjerët, i cili është i pranishëm në trupin e çdo bime më të lartë. Portokalli, toni i kuqërremtë, nuancat e verdha ofrohen nga karotenoidet.
Dhe më shumë detaje?
Pigmentet bimore gjenden në kromo-, kloroplastet. Në total, shkenca moderne njeh disa qindra lloje të komponimeve të këtij lloji. Një përqindje mbresëlënëse e të gjitha molekulave të zbuluara kërkohet për fotosintezën. Siç kanë treguar testet, pigmentet janë burime të retinolit. Nuancat rozë dhe të kuqe, variacionet e ngjyrave kafe dhe k altërosh sigurohen nga prania e antocianineve. Pigmente të tilla vërehen në lëngun e qelizave bimore. Kur ditët bëhen më të shkurtra gjatë stinës së ftohtë,pigmentet reagojnë me përbërës të tjerë të pranishëm në trupin e bimës, duke shkaktuar ndryshimin e ngjyrës së pjesëve të gjelbra më parë. Gjethja e pemëve bëhet e ndritshme dhe shumëngjyrëshe - e njëjta vjeshtë që jemi mësuar.
Më i famshmi
Ndoshta pothuajse çdo nxënës i shkollës së mesme di për klorofilin, një pigment bimor i nevojshëm për fotosintezën. Për shkak të kësaj përbërje, një përfaqësues i botës bimore mund të thithë dritën e diellit. Sidoqoftë, në planetin tonë, jo vetëm bimët nuk mund të ekzistojnë pa klorofil. Siç kanë treguar studimet e mëtejshme, ky përbërës është absolutisht i domosdoshëm për njerëzimin, pasi siguron mbrojtje natyrale kundër proceseve të kancerit. Është vërtetuar se pigmenti pengon kancerogjenët dhe garanton mbrojtjen e ADN-së nga mutacionet nën ndikimin e përbërjeve toksike.
Klorofila është pigmenti jeshil i bimëve, që përfaqëson kimikisht një molekulë. Lokalizohet në kloroplaste. Kjo është për shkak të një molekule të tillë që këto zona janë me ngjyrë jeshile. Në strukturën e saj, molekula është një unazë porfirine. Për shkak të kësaj specifike, pigmenti i ngjan hemit, i cili është një element strukturor i hemoglobinës. Dallimi kryesor është në atomin qendror: në hem, hekuri zë vendin e tij; për klorofilin, magnezi është më i rëndësishmi. Shkencëtarët e zbuluan për herë të parë këtë fakt në vitin 1930. Ngjarja ndodhi 15 vjet pasi Willstatter zbuloi substancën.
Kimi dhe Biologji
Së pari, shkencëtarët zbuluan se pigmenti jeshil në bimë vjen në dy varietete, të cilave iu dhanë emra për dyshkronjat e para të alfabetit latin. Dallimi midis varieteteve, edhe pse i vogël, është ende aty, dhe është më i dukshëm në analizën e zinxhirëve anësor. Për varietetin e parë, CH3 luan rolin e tyre, për llojin e dytë - CHO. Të dyja format e klorofilit i përkasin klasës së fotoreceptorëve aktivë. Falë tyre, bima mund të thithë komponentin energjetik të rrezatimit diellor. Më pas, u identifikuan tre lloje të tjera të klorofilit.
Në shkencë, pigmenti jeshil në bimë quhet klorofil. Duke hetuar ndryshimet midis dy varieteteve kryesore të kësaj molekule të natyrshme në vegjetacionin më të lartë, u zbulua se gjatësitë e valëve që mund të përthithen nga pigmenti janë disi të ndryshme për llojet A dhe B. Në fakt, sipas shkencëtarëve, varietetet në mënyrë efektive plotësojnë secilën të tjera, duke i siguruar bimës aftësinë për të maksimizuar thithjen e sasisë së kërkuar të energjisë. Normalisht, lloji i parë i klorofilit zakonisht vërehet në një përqendrim tre herë më të lartë se i dyti. Së bashku ata formojnë një pigment të gjelbër bimor. Tre lloje të tjera gjenden vetëm në format e lashta të vegjetacionit.
Veçoritë e molekulave
Duke studiuar strukturën e pigmenteve bimore, u zbulua se të dy llojet e klorofilit janë molekula të tretshme në yndyrë. Varietetet sintetike të krijuara në laboratorë treten në ujë, por thithja e tyre në trup është e mundur vetëm në prani të përbërjeve yndyrore. Bimët përdorin pigment për të siguruar energji për rritje. Në dietën e njerëzve përdoret për rikuperim.
Klorofil, sihemoglobina mund të funksionojë normalisht dhe të prodhojë karbohidrate kur lidhet me zinxhirët e proteinave. Vizualisht, proteina duket të jetë një formacion pa një sistem dhe strukturë të qartë, por në të vërtetë është e saktë, dhe kjo është arsyeja pse klorofili mund të ruajë në mënyrë të qëndrueshme pozicionin e saj optimal.
Veçoritë e aktivitetit
Shkencëtarët, duke studiuar këtë pigment kryesor të bimëve më të larta, zbuluan se ai gjendet në të gjitha zarzavatet: lista përfshin perime, algat, bakteret. Klorofili është një përbërës krejtësisht natyral. Nga natyra, ai ka cilësitë e një mbrojtësi dhe parandalon transformimin, mutacionin e ADN-së nën ndikimin e përbërjeve toksike. Puna e veçantë kërkimore u organizua në Kopshtin Botanik Indian në Institutin e Kërkimeve. Siç kanë zbuluar shkencëtarët, klorofili i marrë nga barishtet e freskëta mund të mbrojë kundër përbërjeve toksike, baktereve patologjike dhe gjithashtu qetëson aktivitetin e inflamacionit.
Klorofila është jetëshkurtër. Këto molekula janë shumë të brishta. Rrezet e diellit çojnë në vdekjen e pigmentit, por gjethja e gjelbër është në gjendje të gjenerojë molekula të reja dhe të reja që zëvendësojnë ato që u kanë shërbyer shokëve të tyre. Në stinën e vjeshtës, klorofili nuk prodhohet më, kështu që gjethja humbet ngjyrën e saj. Pigmente të tjera dalin në pah, të fshehura më parë nga sytë e një vëzhguesi të jashtëm.
Nuk ka kufi për shumëllojshmëri
Shumëllojshmëria e pigmenteve bimore të njohura për studiuesit modernë është jashtëzakonisht e madhe. Nga viti në vit, shkencëtarët zbulojnë gjithnjë e më shumë molekula të reja. I kryer relativisht kohët e funditstudimet kanë bërë të mundur shtimin e tre llojeve të tjera në dy varietetet e klorofilit të përmendur më sipër: C, C1, E. Megjithatë, lloji A konsiderohet ende më i rëndësishmi. Por karotenoidet janë të njëtrajtshme më të larmishme. Kjo klasë pigmentesh është e njohur për shkencën - falë tyre, rrënjët e karotës, shumë perime, agrume dhe dhurata të tjera të botës bimore marrin hije. Testet shtesë kanë treguar se kanarinat kanë pendë të verdha për shkak të karotenoideve. I japin ngjyrë edhe të verdhës së vezës. Për shkak të bollëkut të karotenoideve, banorët aziatikë kanë një ngjyrë të veçantë të lëkurës.
As njeriu dhe as përfaqësuesit e botës shtazore nuk kanë karakteristika të tilla biokimike që do të lejonin prodhimin e karotenoideve. Këto substanca shfaqen në bazë të vitaminës A. Kjo vërtetohet nga vëzhgimet mbi pigmentet bimore: nëse pula nuk merrte bimësi me ushqim, të verdhat e vezëve do të kenë një nuancë shumë të dobët. Nëse një kanarine është ushqyer me një sasi të madhe ushqimi të pasuruar me karotenoidë të kuq, pendët e saj do të marrin një nuancë të ndritshme të kuqe.
Veçori kurioze: karotenoidet
Pigmenti i verdhë në bimë quhet karoten. Shkencëtarët kanë zbuluar se ksantofilet japin një nuancë të kuqe. Numri i përfaqësuesve të këtyre dy llojeve të njohur për komunitetin shkencor është vazhdimisht në rritje. Në vitin 1947, shkencëtarët dinin rreth shtatë duzina karotenoide, dhe deri në vitin 1970 kishte tashmë më shumë se dyqind. Në një farë mase, kjo është e ngjashme me përparimin e njohurive në fushën e fizikës: së pari ata dinin për atomet, pastaj elektronet dhe protonet, dhe më pas zbuluangrimca edhe më të vogla, për përcaktimin e të cilave përdoren vetëm shkronjat. A është e mundur të flitet për grimcat elementare? Siç kanë treguar testet e fizikantëve, është shumë herët për të përdorur një term të tillë - shkenca ende nuk është zhvilluar në atë masë sa të ishte e mundur t'i gjente ato, nëse ka. Një situatë e ngjashme është krijuar me pigmentet - nga viti në vit zbulohen lloje dhe lloje të reja, dhe biologët janë të befasuar, të paaftë për të shpjeguar natyrën e shumëanshme.
Rreth Funksioneve
Shkencëtarët e përfshirë në pigmentet e bimëve më të larta nuk mund të shpjegojnë ende pse dhe pse natyra ka ofruar një shumëllojshmëri kaq të gjerë të molekulave të pigmentit. Është zbuluar funksionaliteti i disa varieteteve individuale. Është vërtetuar se karotina është e nevojshme për të siguruar sigurinë e molekulave të klorofilit nga oksidimi. Mekanizmi i mbrojtjes është për shkak të veçorive të oksigjenit të vetëm, i cili formohet gjatë reaksionit të fotosintezës si një produkt shtesë. Ky përbërës është shumë agresiv.
Një tipar tjetër i pigmentit të verdhë në qelizat bimore është aftësia e tij për të rritur intervalin e gjatësisë valore të kërkuar për procesin e fotosintezës. Për momentin, një funksion i tillë nuk është vërtetuar saktësisht, por janë bërë shumë kërkime për të sugjeruar se prova përfundimtare e hipotezës nuk është larg. Rrezet që pigmenti i gjelbër i bimës nuk mund t'i thithë thithen nga molekulat e pigmentit të verdhë. Energjia më pas drejtohet te klorofili për transformim të mëtejshëm.
Pigmente: kaq të ndryshme
Me përjashtim të disavevarietetet e karotenoideve, pigmentet e quajtura aurone, kalkonet kanë një ngjyrë të verdhë. Struktura e tyre kimike është në shumë mënyra e ngjashme me flavonet. Pigmente të tilla nuk ndodhin shumë shpesh në natyrë. Ato u gjetën në fletëpalosje, lulëzime të oksalis dhe snapdragons, ato japin ngjyrën e coreopsis. Pigmente të tilla nuk e tolerojnë tymin e duhanit. Nëse tymosni një bimë me një cigare, ajo menjëherë do të bëhet e kuqe. Sinteza biologjike që ndodh në qelizat bimore me pjesëmarrjen e kalkoneve çon në gjenerimin e flavonoleve, flavoneve, auroneve.
Si kafshët dhe bimët kanë melaninë. Ky pigment i jep flokëve një nuancë kafe, falë tij kaçurrelat mund të bëhen të zeza. Nëse qelizat nuk përmbajnë melaninë, përfaqësuesit e botës shtazore bëhen albinos. Në bimë, pigmenti gjendet në lëkurën e rrushit të kuq dhe në disa tufë lulesh në petalet.
Blu dhe më shumë
Bimësia merr ngjyrën e saj blu falë fitokromit. Është një pigment bimor proteinik përgjegjës për kontrollin e lulëzimit. Rregullon mbirjen e farës. Dihet se fitokromi mund të përshpejtojë lulëzimin e disa përfaqësuesve të botës bimore, ndërsa të tjerët kanë procesin e kundërt të ngadalësimit. Në një farë mase, mund të krahasohet me një orë, por biologjike. Për momentin, shkencëtarët nuk i dinë ende të gjitha specifikat e mekanizmit të veprimit të pigmentit. U zbulua se struktura e kësaj molekule rregullohet sipas orës së ditës dhe dritës, duke transmetuar informacione për nivelin e dritës në mjedis në bimë.
Pigment blu nëbimët - antocianin. Megjithatë, ka disa varietete. Anthocyanins jo vetëm që japin një ngjyrë blu, por edhe rozë, ato gjithashtu shpjegojnë ngjyrat e kuqe dhe jargavan, ndonjëherë të errët, vjollcë të pasur. Gjenerimi aktiv i antocianineve në qelizat bimore vërehet kur temperatura e ambientit bie, prodhimi i klorofilit ndalon. Ngjyra e gjetheve ndryshon nga jeshile në të kuqe, të kuqe, blu. Falë antocianinës, trëndafilat dhe lulëkuqet kanë lule të ndezura të kuqe flakë. I njëjti pigment shpjegon nuancat e tufë lulesh barbarozë dhe lule misri. Falë shumëllojshmërisë blu të antocianinës, zilet e k altër kanë ngjyrën e tyre delikate. Disa varietete të këtij lloji pigmenti vërehen te rrushi, lakra e kuqe. Antocianinet sigurojnë ngjyrosjen e kumbullave.
Ndriçim dhe errësirë
Pigmenti i verdhë i njohur, të cilin shkencëtarët e quajtën anthoklor. U gjet në lëkurën e petaleve të aguliçes. Anthoklori gjendet tek aguliçet, lulet e dashit. Ato janë të pasura me lulëkuqe të varieteteve të verdha dhe dahlias. Ky pigment i jep një ngjyrë të këndshme lulëzimit të lirit, frutave të limonit. Është identifikuar në disa bimë të tjera.
Anthofeina është relativisht e rrallë në natyrë. Ky është një pigment i errët. Falë tij shfaqen njolla specifike në korollën e disa bishtajore.
Të gjithë pigmentet e ndritshme janë konceptuar nga natyra për ngjyrosjen specifike të përfaqësuesve të botës bimore. Falë kësaj ngjyrosjeje, bima tërheq zogjtë dhe kafshët. Kjo siguron përhapjen e farave.
Rreth qelizave dhe strukturës
Përpjekja për të përcaktuarsa fort varet ngjyra e bimëve nga pigmentet, si janë të renditura këto molekula, pse i gjithë procesi i pigmentimit është i nevojshëm, shkencëtarët kanë zbuluar se plastidet janë të pranishme në trupin e bimës. Ky është emri i trupave të vegjël që mund të jenë me ngjyrë, por janë gjithashtu të pangjyrë. Trupa të tillë të vegjël janë vetëm dhe ekskluzivisht midis përfaqësuesve të botës bimore. Të gjitha plastidet u ndanë në kloroplaste me një nuancë të gjelbër, kromoplaste të ngjyrosura në variacione të ndryshme të spektrit të kuq (përfshirë nuancat e verdha dhe kalimtare) dhe leukoplaste. Këto të fundit nuk kanë asnjë nuancë.
Normalisht, një qelizë bimore përmban një shumëllojshmëri të plastideve. Eksperimentet kanë treguar aftësinë e këtyre trupave për t'u transformuar nga lloji në lloj. Kloroplastet gjenden në të gjitha organet e bimëve me njolla jeshile. Leukoplastet vërehen më shpesh në pjesë të fshehura nga rrezet e drejtpërdrejta të diellit. Ka shumë prej tyre në rizoma, ato gjenden në zhardhokët, grimcat sitë të disa llojeve të bimëve. Kromoplastet janë tipike për petalet, frutat e pjekura. Membranat tilakoid janë të pasuruara me klorofil dhe karotenoidë. Leukoplastet nuk përmbajnë molekula pigmenti, por mund të jenë një vend për proceset e sintezës, akumulimin e përbërësve ushqyes - proteina, niseshte, herë pas here yndyrna.
Reaksionet dhe transformimet
Duke studiuar pigmentet fotosintetike të bimëve më të larta, shkencëtarët kanë zbuluar se kromoplastet kanë ngjyrë të kuqe, për shkak të pranisë së karotenoideve. Në përgjithësi pranohet se kromoplastet janë hapi i fundit në zhvillimin e plastideve. Me siguri shfaqen gjatë transformimit të leuko-, kloroplasteve kur ato plaken. Kryesishtprania e molekulave të tilla përcakton ngjyrën e gjethit në vjeshtë, si dhe lulet dhe frutat e ndritshme, të këndshme për syrin. Karotenoidet prodhohen nga algat, planktoni i bimëve dhe bimët. Ato mund të krijohen nga disa baktere, kërpudha. Karotenoidet janë përgjegjëse për ngjyrën e përfaqësuesve të gjallë të botës bimore. Disa kafshë kanë sisteme biokimike, për shkak të të cilave karotenoidet shndërrohen në molekula të tjera. Lënda e parë për një reagim të tillë merret nga ushqimi.
Sipas vëzhgimeve të flamingove rozë, këta zogj mbledhin dhe filtrojnë spirulinën dhe disa alga të tjera për të marrë një pigment të verdhë, nga i cili më pas shfaqet kantaksantina, astaksantina. Janë këto molekula që i japin pendës së shpendëve një ngjyrë kaq të bukur. Shumë peshq dhe zogj, karavidhe dhe insekte kanë një ngjyrë të ndritshme për shkak të karotenoideve, të cilat merren nga dieta. Beta-karoteni shndërrohet në disa vitamina që përdoren për përfitimin e njeriut - ato mbrojnë sytë nga rrezatimi ultravjollcë.
E kuqe dhe jeshile
Duke folur për pigmentet fotosintetike të bimëve më të larta, duhet theksuar se ato mund të thithin fotonet e valëve të dritës. Vihet re se kjo vlen vetëm për pjesën e spektrit të dukshëm për syrin e njeriut, domethënë për një gjatësi vale në intervalin 400-700 nm. Grimcat e bimëve mund të thithin vetëm kuante që kanë rezerva të mjaftueshme energjie për reaksionin e fotosintezës. Thithja është vetëm përgjegjësi e pigmenteve. Shkencëtarët kanë studiuar format më të vjetra të jetës në botën bimore - bakteret, algat. Është vërtetuar se ato përmbajnë komponime të ndryshme që mund të pranojnë dritën në spektrin e dukshëm. Disa varietete mund të marrin valë të lehta rrezatimi që nuk perceptohen nga syri i njeriut - nga një bllok afër infra të kuqe. Përveç klorofileve, një funksionalitet i tillë i caktohet nga natyra bakteriorodopsinës, bakteroklorofileve. Studimet kanë treguar rëndësinë e reaksioneve të sintezës së fikobilinave, karotenoideve.
Diversiteti i pigmenteve fotosintetike bimore ndryshon nga grupi në grup. Shumë përcaktohet nga kushtet në të cilat jeton forma e jetës. Përfaqësuesit e botës më të lartë të bimëve kanë një larmi më të vogël pigmentesh sesa varietetet e lashta evolucionare.
Për çfarë bëhet fjalë?
Duke studiuar pigmentet fotosintetike të bimëve, zbuluam se format më të larta të bimëve kanë vetëm dy lloje të klorofilit (përmendur më parë A, B). Të dyja këto lloje janë porfirina që kanë një atom magnezi. Ato përfshihen kryesisht në komplekset e korrjes së dritës që thithin energjinë e dritës dhe e drejtojnë atë në qendrat e reagimit. Qendrat përmbajnë një përqindje relativisht të vogël të klorofilit total të tipit 1 të pranishëm në bimë. Këtu ndodhin ndërveprimet kryesore karakteristike të fotosintezës. Klorofili shoqërohet nga karotenoidet: siç kanë zbuluar shkencëtarët, zakonisht ekzistojnë pesë lloje të tyre, jo më shumë. Këta elementë mbledhin gjithashtu dritë.
Të tretur, klorofilet, karotenoidet janë pigmente bimore që kanë breza të ngushtë thithës të dritës që janë mjaft larg njëri-tjetrit. Klorofili ka aftësinë që në mënyrë më efektivethithin valët blu, mund të punojnë me ato të kuqe, por kapin dritën jeshile shumë dobët. Zgjerimi dhe mbivendosja e spektrit sigurohet nga kloroplastet e izoluara nga gjethet e bimës pa shumë vështirësi. Membranat e kloroplastit ndryshojnë nga tretësirat, pasi përbërësit e ngjyrosjes kombinohen me proteina, yndyrna, reagojnë me njëra-tjetrën dhe energjia migron midis kolektorëve dhe qendrave të akumulimit. Nëse marrim parasysh spektrin e absorbimit të dritës së një gjetheje, do të rezultojë të jetë edhe më kompleks, i lëmuar se një kloroplast i vetëm.
Reflektimi dhe absorbimi
Duke studiuar pigmentet e një gjetheje bimore, shkencëtarët kanë zbuluar se një përqindje e caktuar e dritës që godet gjethen reflektohet. Ky fenomen u nda në dy lloje: pasqyrë, difuze. Ata thonë për të parën nëse sipërfaqja është me shkëlqim, e lëmuar. Pasqyrimi i fletës formohet kryesisht nga lloji i dytë. Drita depërton në trashësi, shpërndahet, ndryshon drejtimin, pasi si në shtresën e jashtme ashtu edhe brenda fletës ka sipërfaqe ndarëse me indekse të ndryshme thyese. Efekte të ngjashme vërehen kur drita kalon nëpër qeliza. Nuk ka thithje të fortë, rruga optike është shumë më e madhe se trashësia e fletës, e matur gjeometrikisht, dhe fleta është në gjendje të thithë më shumë dritë sesa pigmenti i nxjerrë prej saj. Gjethet gjithashtu thithin shumë më tepër energji sesa kloroplastet e studiuara veçmas.
Për shkak se ka pigmente të ndryshme bimore - të kuqe, jeshile dhe kështu me radhë - respektivisht, fenomeni i përthithjes është i pabarabartë. Fleta është në gjendje të perceptojë dritën me gjatësi vale të ndryshme, por efikasiteti i procesit është i shkëlqyeshëm. Kapaciteti më i lartë absorbues i gjethit jeshil është i natyrshëm në bllokun vjollcë të spektrit, të kuqe, blu dhe blu. Forca e përthithjes praktikisht nuk përcaktohet nga sa e përqendruar janë klorofilet. Kjo për faktin se mediumi ka një fuqi të lartë shpërndarjeje. Nëse pigmentet vërehen në përqendrim të lartë, thithja ndodh pranë sipërfaqes.
