Olimlar o'simlik pigmentlari nima ekanligini bilishadi - yashil va binafsha, sariq va qizil. O'simlik pigmentlari to'qimalarda, o'simlik organizmining hujayralarida joylashgan organik molekulalar deb ataladi - ular rangga ega bo'lgan bunday qo'shimchalar tufayli. Tabiatda xlorofill boshqalarga qaraganda tez-tez uchraydi, u har qanday yuqori o'simlikning tanasida mavjud. To'q sariq, qizg'ish, sarg'ish ranglar karotinoidlar bilan ta'minlangan.
Va boshqa tafsilotlar?
O'simlik pigmentlari xromo-, xloroplastlarda uchraydi. Umuman olganda, zamonaviy fan ushbu turdagi birikmalarning bir necha yuz turlarini biladi. Fotosintez uchun barcha kashf etilgan molekulalarning ta'sirchan foizi talab qilinadi. Sinovlar ko'rsatganidek, pigmentlar retinol manbai hisoblanadi. Pushti va qizil soyalar, jigarrang va mavimsi ranglarning o'zgarishi antosiyaninlarning mavjudligi bilan ta'minlanadi. Bunday pigmentlar o'simlik hujayralari shirasida kuzatiladi. Sovuq mavsumda kunlar qisqarganida,pigmentlar o'simlik tanasida mavjud bo'lgan boshqa birikmalar bilan reaksiyaga kirishib, ilgari yashil qismlarning rangi o'zgarishiga olib keladi. Daraxtlarning barglari yorqin va rang-barang bo'ladi - biz ko'nikkan kuz.
Eng mashhur
Ehtimol, deyarli har bir oʻrta maktab oʻquvchisi fotosintez uchun zarur boʻlgan oʻsimlik pigmenti xlorofill haqida biladi. Ushbu birikma tufayli o'simlik dunyosining vakili quyosh nurini o'zlashtira oladi. Biroq, bizning sayyoramizda nafaqat o'simliklar xlorofillsiz mavjud bo'lolmaydi. Keyingi tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, bu birikma insoniyat uchun mutlaqo ajralmas hisoblanadi, chunki u saraton jarayonlaridan tabiiy himoya qiladi. Pigment kanserogenlarni inhibe qilishi va toksik birikmalar ta'sirida DNKni mutatsiyalardan himoya qilishini kafolatlashi isbotlangan.
Xlorofil oʻsimliklarning yashil pigmenti boʻlib, kimyoviy jihatdan molekulani ifodalaydi. U xloroplastlarda lokalizatsiya qilingan. Aynan shunday molekula tufayli bu joylar yashil rangga bo'yalgan. Uning tuzilishida molekula porfirin halqasidir. Ushbu o'ziga xoslik tufayli pigment gemoglobinning tarkibiy elementi bo'lgan gemaga o'xshaydi. Asosiy farq markaziy atomda: gemda temir o'z o'rnini egallaydi; xlorofill uchun magniy eng muhim hisoblanadi. Olimlar bu haqiqatni birinchi marta 1930 yilda aniqladilar. Voqea Uilstatter moddani kashf qilganidan 15 yil o‘tib sodir bo‘lgan.
Kimyo va biologiya
Birinchidan, olimlar oʻsimliklardagi yashil pigment ikki xil boʻlishini aniqladilar va ularga ikkita nom berilgan.lotin alifbosining birinchi harflari. Turlar orasidagi farq kichik bo'lsa-da, hali ham mavjud va yon zanjirlarni tahlil qilishda eng sezilarli. Birinchi nav uchun CH3 o'z rolini o'ynaydi, ikkinchi tur uchun - CHO. Xlorofillning ikkala shakli ham faol fotoretseptorlar sinfiga kiradi. Ular tufayli o'simlik quyosh radiatsiyasining energiya komponentini o'zlashtira oladi. Keyinchalik xlorofillning yana uchta turi aniqlandi.
Fanda oʻsimliklardagi yashil pigment xlorofill deb ataladi. Yuqori o'simliklarga xos bo'lgan ushbu molekulaning ikkita asosiy navi o'rtasidagi farqlarni o'rganib chiqib, pigment tomonidan so'rilishi mumkin bo'lgan to'lqin uzunliklari A va B turlari uchun biroz farq qilishi aniqlandi. Aslida, olimlarning fikriga ko'ra, navlar har birini samarali ravishda to'ldiradi. boshqasi, shu bilan o'simlikni kerakli energiya miqdorini maksimal darajada o'zlashtirish qobiliyatini ta'minlaydi. Odatda, birinchi turdagi xlorofill odatda ikkinchisiga qaraganda uch baravar yuqori konsentratsiyada kuzatiladi. Ular birgalikda yashil o'simlik pigmentini hosil qiladi. Yana uchta tur faqat oʻsimliklarning qadimgi shakllarida uchraydi.
Molekulalarning xususiyatlari
O'simlik pigmentlarining tuzilishini o'rganib, xlorofillning ikkala turi ham yog'da eriydigan molekulalar ekanligi aniqlandi. Laboratoriyalarda yaratilgan sintetik navlar suvda eriydi, ammo ularning organizmda so'rilishi faqat yog'li birikmalar mavjudligida mumkin. O'simliklar o'sish uchun energiya berish uchun pigmentdan foydalanadilar. Odamlarning ratsionida u tiklanish maqsadida ishlatiladi.
Xlorofil, masalangemoglobin normal ishlashi va oqsil zanjirlari bilan bog'langanda uglevodlar ishlab chiqarishi mumkin. Vizual ravishda, oqsil aniq tizim va tuzilishga ega bo'lmagan shakllanishga o'xshaydi, lekin aslida u to'g'ri va shuning uchun xlorofill o'zining optimal holatini barqaror ushlab turishi mumkin.
Faoliyat xususiyatlari
Yuksak oʻsimliklarning ushbu asosiy pigmentini oʻrgangan olimlar, u barcha koʻkatlarda borligini aniqladilar: roʻyxatga sabzavotlar, suv oʻtlari, bakteriyalar kiradi. Xlorofil butunlay tabiiy birikma. Tabiatan u himoya qiluvchi fazilatlarga ega va toksik birikmalar ta'sirida DNKning o'zgarishini, mutatsiyasini oldini oladi. Ilmiy-tadqiqot institutida Hindiston botanika bog'ida maxsus tadqiqot ishlari tashkil etilgan. Olimlar kashf qilganidek, yangi o'tlardan olingan xlorofill zaharli birikmalar, patologik bakteriyalardan himoya qiladi, shuningdek, yallig'lanish faolligini tinchitadi.
Xlorofil qisqa umrga ega. Bu molekulalar juda mo'rt. Quyosh nurlari pigmentning o'limiga olib keladi, ammo yashil barg o'z o'rtoqlariga xizmat qilganlarning o'rnini bosadigan yangi va yangi molekulalarni yaratishga qodir. Kuz mavsumida xlorofill ishlab chiqarilmaydi, shuning uchun barglar o'z rangini yo'qotadi. Oldindan tashqi kuzatuvchining ko'zidan yashiringan boshqa pigmentlar oldinga chiqadi.
Har-xillikda cheklov yo'q
Zamonaviy tadqiqotchilarga ma'lum bo'lgan o'simlik pigmentlarining xilma-xilligi juda katta. Yildan yilga olimlar ko'proq va ko'proq yangi molekulalarni kashf etishmoqda. Nisbatan yaqinda o'tkazilganTadqiqotlar yuqorida tilga olingan ikki xil xlorofillga yana uchta turni qo‘shish imkonini berdi: C, C1, E. Biroq, A turi hamon eng muhimi hisoblanadi, ammo karotenoidlar bir xilda. yanada xilma-xil. Ushbu pigmentlar sinfi fanga yaxshi ma'lum - ular tufayli sabzi ildizlari, ko'plab sabzavotlar, tsitrus mevalari va o'simlik dunyosining boshqa sovg'alari soyalarga ega bo'ladi. Qo'shimcha testlar shuni ko'rsatdiki, kanareykalarda karotinoidlar tufayli sariq patlar bor. Ular tuxum sarig'iga ham rang beradi. Karotinoidlarning ko'pligi tufayli Osiyo aholisining teri rangi o'ziga xosdir.
Na odamda, na hayvonot olami vakillarida karotinoidlarni ishlab chiqarishga imkon beradigan biokimyoviy xususiyatlar mavjud emas. Bu moddalar A vitamini asosida paydo bo'ladi. Bu o'simlik pigmentlari bo'yicha kuzatuvlar bilan tasdiqlangan: agar tovuq oziq-ovqat bilan o'simliklarni olmagan bo'lsa, tuxum sarig'i juda zaif soyada bo'ladi. Agar kanareyka qizil karotenoidlar bilan boyitilgan ko'p miqdorda oziq-ovqat bilan oziqlangan bo'lsa, uning patlari yorqin qizil rangga ega bo'ladi.
Qiziqarli xususiyatlar: karotenoidlar
O'simliklardagi sariq pigment karotin deb ataladi. Olimlar ksantofillar qizil rang berishini aniqladilar. Ilmiy hamjamiyatga ma'lum bo'lgan bu ikki turdagi vakillarning soni doimiy ravishda ortib bormoqda. 1947 yilda olimlar yetti o'nga yaqin karotenoidlarni bilishgan va 1970 yilga kelib ular ikki yuzdan ortiq edi. Bu qaysidir ma'noda fizika sohasidagi bilimlarning rivojlanishiga o'xshaydi: avval ular atomlar, keyin elektronlar va protonlar haqida bilishgan va keyin ularni aniqlaganlar.hatto kichikroq zarralar, ularni belgilash uchun faqat harflar ishlatiladi. Elementar zarralar haqida gapirish mumkinmi? Fiziklarning sinovlari shuni ko'rsatdiki, bunday atamani qo'llashga hali erta - fan, agar mavjud bo'lsa, ularni topish mumkin bo'lgan darajada rivojlanmagan. Pigmentlar bilan ham xuddi shunday holat yuzaga keldi - yildan-yilga yangi turlar va turlar kashf etilmoqda va biologlar ko'p qirrali tabiatni tushuntirib bera olmay, hayratda qolishadi.
Funksiyalar haqida
Yuksak oʻsimliklarning pigmentlari bilan shugʻullanuvchi olimlar nima uchun va nima uchun tabiat bunchalik xilma-xil pigment molekulalarini taqdim etganini hali tushuntirib bera olmaydi. Ayrim individual navlarning funksionalligi aniqlandi. Karotin xlorofill molekulalarining oksidlanishdan xavfsizligini ta'minlash uchun zarur ekanligi isbotlangan. Himoya mexanizmi qo'shimcha mahsulot sifatida fotosintez reaktsiyasi paytida hosil bo'lgan yagona kislorodning xususiyatlariga bog'liq. Bu birikma juda agressiv.
O'simlik hujayralaridagi sariq pigmentning yana bir xususiyati uning fotosintez jarayoni uchun zarur bo'lgan to'lqin uzunligi oralig'ini oshirish qobiliyatidir. Hozirda bunday funktsiya aniq isbotlanmagan, ammo gipotezaning yakuniy isboti uzoq emasligini ko'rsatish uchun ko'plab tadqiqotlar olib borildi. Yashil o'simlik pigmenti singdira olmaydigan nurlar sariq pigment molekulalari tomonidan so'riladi. Keyin energiya keyingi o'zgarish uchun xlorofillga yo'n altiriladi.
Pigmentlar: juda boshqacha
Ba'zilaridan tashqarikarotinoidlarning navlari, auronlar deb ataladigan pigmentlar, xalkonlar sariq rangga ega. Ularning kimyoviy tuzilishi ko'p jihatdan flavonlarga o'xshaydi. Bunday pigmentlar tabiatda tez-tez uchramaydi. Ular varaqalar, oxalis va snapdragonsning inflorescences topilgan, ular coreopsis rangini beradi. Bunday pigmentlar tamaki tutuniga toqat qilmaydi. Agar siz o'simlikni sigaret bilan fumigatsiya qilsangiz, u darhol qizarib ketadi. O'simlik hujayralarida kalkonlar ishtirokida sodir bo'ladigan biologik sintez flavonollar, flavonlar, auronlar hosil bo'lishiga olib keladi.
Hayvonlarda ham, oʻsimliklarda ham melanin bor. Ushbu pigment sochlarga jigarrang rang beradi, buning natijasida jingalaklar qorayishi mumkin. Hujayralarda melanin bo'lmasa, hayvonlar dunyosining vakillari albinosga aylanadi. O'simliklarda pigment qizil uzumning po'stida va gulbarglaridagi ba'zi to'pgullarda uchraydi.
Moviy va boshqalar
Oʻsimliklar oʻzining koʻk rangini fitoxrom tufayli oladi. Bu gullashni nazorat qilish uchun mas'ul bo'lgan oqsil o'simlik pigmentidir. U urug'larning unib chiqishini tartibga soladi. Ma'lumki, fitoxrom o'simlik dunyosining ba'zi vakillarining gullashini tezlashtirishi mumkin, boshqalari esa aksincha sekinlashuv jarayoniga ega. Qaysidir darajada uni soat bilan solishtirish mumkin, ammo biologik. Hozirgi vaqtda olimlar pigmentning ta'sir qilish mexanizmining barcha o'ziga xos xususiyatlarini hali bilishmaydi. Aniqlanishicha, bu molekulaning strukturasi kun va yorug‘lik vaqtiga qarab sozlanadi, atrof-muhitdagi yorug‘lik darajasi haqidagi ma’lumotni o‘simlikka uzatadi.
Koʻk pigmento'simliklar - antosiyanin. Biroq, bir nechta navlar mavjud. Antosiyaninlar nafaqat ko'k rangni, balki pushti rangni ham beradi, ular qizil va lilak ranglarini, ba'zan quyuq, boy binafsha rangni ham tushuntiradi. O'simlik hujayralarida antosiyaninlarning faol generatsiyasi atrof-muhit harorati pasayganda kuzatiladi, xlorofill generatsiyasi to'xtaydi. Barglarning rangi yashildan qizil, qizil, ko'k ranggacha o'zgaradi. Antosiyaninlar tufayli atirgullar va haşhaşlar yorqin qizil gullarga ega. Xuddi shu pigment geranium va makkajo'xori inflorescences soyalarini tushuntiradi. Antosiyaninning ko'k xilma-xilligi tufayli ko'k rangli qo'ng'iroqlar o'zlarining nozik rangiga ega. Ushbu turdagi pigmentning ma'lum navlari uzumda, qizil karamda kuzatiladi. Antosiyaninlar o'rik va olxo'rining rangini beradi.
Yorqin va qorong'i
Ma'lum sariq pigment, olimlar uni antoxlor deb atashgan. U primrose barglari terisida topilgan. Anthoxlor primrolarda, qo'chqor to'pgullarida uchraydi. Ular sariq navlarning ko'knori va dahliaslarga boy. Ushbu pigment toadflax inflorescences, limon mevalariga yoqimli rang beradi. U baʼzi boshqa zavodlarda ham aniqlangan.
Antofein tabiatda nisbatan kam uchraydi. Bu quyuq pigment. Uning sharofati bilan ba'zi dukkaklilarning gul tojida o'ziga xos dog'lar paydo bo'ladi.
Barcha yorqin pigmentlar tabiat tomonidan o'simlik dunyosi vakillarining o'ziga xos rangi uchun yaratilgan. Ushbu rang berish tufayli o'simlik qushlar va hayvonlarni o'ziga jalb qiladi. Bu urug'larning tarqalishini ta'minlaydi.
Hujayralar va tuzilish haqida
Aniqlashga urinmoqdao'simliklarning rangi pigmentlarga qanchalik kuchli bog'liqligi, bu molekulalar qanday joylashtirilganligi, pigmentatsiyaning butun jarayoni nima uchun zarur, olimlar o'simlik tanasida plastidlar mavjudligini aniqladilar. Bu rangli bo'lishi mumkin bo'lgan, ammo rangsiz bo'lgan kichik jismlarga berilgan nom. Bunday kichik jismlar faqat va faqat o'simlik dunyosi vakillari orasida. Barcha plastidlar yashil rangga ega xloroplastlarga, qizil spektrning turli xil o'zgarishlarida bo'yalgan xromoplastlarga (shu jumladan sariq va o'tish soyalari) va leykoplastlarga bo'lingan. Ikkinchisida hech qanday soya yo'q.
Odatda o'simlik xujayrasi bir xil plastidlarni o'z ichiga oladi. Tajribalar bu jismlarning turdan turga o'tish qobiliyatini ko'rsatdi. Xloroplastlar yashil rangga bo'yalgan barcha o'simlik organlarida mavjud. Leykoplastlar ko'proq quyoshning to'g'ridan-to'g'ri nurlaridan yashiringan qismlarda kuzatiladi. Ularning ko'pchiligi ildizpoyalarda mavjud bo'lib, ular ba'zi turdagi o'simliklarning ildiz zarralarida, elak zarralarida uchraydi. Xromoplastlar gulbarglari, pishgan mevalari uchun xosdir. Tilakoid membranalar xlorofill va karotinoidlar bilan boyitilgan. Leykoplastlarda pigment molekulalari mavjud emas, lekin sintez jarayonlari, ozuqa moddalari birikmalari - oqsillar, kraxmal, ba'zan yog'lar to'planishi uchun joy bo'lishi mumkin.
Reaksiyalar va transformatsiyalar
Yuksak oʻsimliklarning fotosintetik pigmentlarini oʻrganar ekan, olimlar xromoplastlarda karotinoidlar mavjudligi sababli qizil rangga boʻyalganligini aniqlashdi. Xromoplastlar plastidlar rivojlanishining yakuniy bosqichi ekanligi odatda qabul qilinadi. Ehtimol, ular qariganda leyko-, xloroplastlarning o'zgarishi paytida paydo bo'ladi. Asosanbunday molekulalarning mavjudligi kuzda barglarning rangini, shuningdek, yorqin, ko'zni quvontiradigan gullar va mevalarni aniqlaydi. Karotinoidlar suv o'tlari, o'simlik planktonlari va o'simliklar tomonidan ishlab chiqariladi. Ular ba'zi bakteriyalar, zamburug'lar tomonidan ishlab chiqarilishi mumkin. Karotenoidlar o'simlik dunyosining tirik vakillarining rangi uchun javobgardir. Ba'zi hayvonlarda biokimyoviy tizimlar mavjud bo'lib, ular tufayli karotinoidlar boshqa molekulalarga aylanadi. Bunday reaksiya uchun xom ashyo oziq-ovqatdan olinadi.
Pushti flamingolarning kuzatishlariga ko'ra, bu qushlar spirulina va boshqa suv o'tlarini to'playdi va filtrlaydi va sariq pigment olish uchun undan kantaksantin, astaksantin paydo bo'ladi. Aynan mana shu molekulalar qushlarning patlariga shunday chiroyli rang beradi. Ko'pgina baliq va qushlar, kerevit va hasharotlar ratsiondan olinadigan karotenoidlar tufayli yorqin rangga ega. Beta-karotin inson manfaatlari uchun ishlatiladigan ba'zi vitaminlarga aylanadi - ular ko'zni ultrabinafsha nurlanishidan himoya qiladi.
Qizil va yashil
Yuksak oʻsimliklarning fotosintetik pigmentlari haqida gapirganda, ular yorugʻlik toʻlqinlarining fotonlarini oʻzlashtira olishini taʼkidlash lozim. Qayd etilishicha, bu faqat spektrning inson ko‘ziga ko‘rinadigan qismiga, ya’ni 400-700 nm oralig‘idagi to‘lqin uzunligiga tegishli. O'simlik zarralari faqat fotosintez reaktsiyasi uchun etarli energiya zaxirasiga ega bo'lgan kvantlarni o'zlashtira oladi. Emilim faqat pigmentlarning zimmasida. Olimlar o'simlik dunyosidagi hayotning eng qadimgi shakllari - bakteriyalar, suv o'tlarini o'rganishdi. Ularda ko'rinadigan spektrda yorug'likni qabul qila oladigan turli xil birikmalar mavjudligi aniqlandi. Ba'zi navlar inson ko'zi tomonidan sezilmaydigan nurlanishning yorug'lik to'lqinlarini - infraqizil yaqinidagi blokdan olishlari mumkin. Xlorofillardan tashqari, bunday funksionallik tabiatan bakteriorhodopsin, bakterioxlorofillarga beriladi. Tadqiqotlar fikobilinlar, karotenoidlar sintezi reaktsiyalari uchun muhimligini ko'rsatdi.
O’simlik fotosintetik pigmentlarining xilma-xilligi guruhdan guruhga farq qiladi. Ko'p narsa hayot shaklining yashash sharoitlari bilan belgilanadi. Yuqori oʻsimlik dunyosi vakillarining pigmentlar turi evolyutsion qadimiy navlarga qaraganda kamroq.
Bu nima haqida?
O'simliklarning fotosintetik pigmentlarini o'rganib, biz yuqori o'simlik shakllarida faqat ikkita turdagi xlorofill borligini aniqladik (avval A, B zikr qilingan). Bu ikkala tur ham magniy atomiga ega bo'lgan porfirinlardir. Ular asosan yorug'lik energiyasini o'zlashtiradigan va uni reaktsiya markazlariga yo'n altiradigan yorug'lik yig'ish komplekslariga kiradi. Markazlar o'simlikda mavjud bo'lgan umumiy 1 turdagi xlorofillning nisbatan kichik foizini o'z ichiga oladi. Bu erda fotosintezga xos bo'lgan birlamchi o'zaro ta'sirlar sodir bo'ladi. Xlorofilga karotinoidlar hamroh bo'ladi: olimlar aniqlaganidek, ularning odatda beshta navi bor, ko'pi yo'q. Bu elementlar yorug‘likni ham to‘playdi.
Xlorofillar, karotinoidlar erigan holda o'simlik pigmentlari bo'lib, ular bir-biridan ancha uzoqda joylashgan tor yorug'likni yutuvchi chiziqlarga ega. Xlorofil eng samarali qobiliyatga egako'k to'lqinlarni o'zlashtiradi, ular qizil bilan ishlashlari mumkin, lekin ular yashil nurni juda zaif ushlaydi. Spektrning kengayishi va bir-birining ustiga chiqishi juda qiyinchiliksiz o'simlik barglaridan ajratilgan xloroplastlar tomonidan ta'minlanadi. Xloroplast membranalari eritmalardan farq qiladi, chunki rang beruvchi komponentlar oqsillar, yog'lar bilan birlashadi, bir-biri bilan reaksiyaga kirishadi va energiya kollektorlar va to'plash markazlari o'rtasida o'tadi. Agar bargning yorug'likni yutish spektrini hisobga oladigan bo'lsak, u bitta xloroplastdan ham murakkabroq, silliqroq bo'lib chiqadi.
Koʻzgu va yutilish
Oʻsimlik bargi pigmentlarini oʻrganar ekan, olimlar bargga tushgan yorugʻlikning maʼlum foizi aks etishini aniqlashdi. Bu hodisa ikki turga bo'lingan: oyna, diffuz. Agar sirt porloq, silliq bo'lsa, birinchisi haqida aytishadi. Varaqning aksi asosan ikkinchi tur tomonidan shakllanadi. Yorug'lik qalinlikka kiradi, tarqaladi, yo'nalishini o'zgartiradi, chunki tashqi qatlamda ham, varaqning ichida ham turli xil sinishi ko'rsatkichlari bo'lgan ajratuvchi yuzalar mavjud. Xuddi shunday ta'sirlar yorug'lik hujayralar orqali o'tganda ham kuzatiladi. Kuchli assimilyatsiya yo'q, optik yo'l varaqning qalinligidan ancha katta, geometrik tarzda o'lchanadi va varaq undan olingan pigmentga qaraganda ko'proq yorug'likni o'zlashtira oladi. Barglar alohida oʻrganilgan xloroplastlarga qaraganda koʻproq energiyani oʻzlashtiradi.
Har xil o'simlik pigmentlari mavjud bo'lgani uchun - mos ravishda qizil, yashil va boshqalar - so'rilish hodisasi notekis. Plitalar turli to'lqin uzunliklaridagi yorug'likni idrok eta oladi, ammo jarayonning samaradorligi juda yaxshi. Yashil barglarning eng yuqori singdirish qobiliyati spektrning binafsha blokiga xosdir, qizil, ko'k va ko'k. So'rilish kuchi deyarli xlorofilllarning konsentratsiyasi bilan aniqlanmaydi. Buning sababi, vosita yuqori tarqalish kuchiga ega. Agar pigmentlar yuqori konsentratsiyada kuzatilsa, so'rilish sirt yaqinida sodir bo'ladi.
