Các nhà khoa học biết sắc tố thực vật là gì - xanh và tím, vàng và đỏ. Sắc tố thực vật được gọi là các phân tử hữu cơ được tìm thấy trong các mô, tế bào của sinh vật thực vật - chính nhờ những tạp chất đó mà chúng có được màu sắc. Trong tự nhiên, chất diệp lục được tìm thấy thường xuyên hơn những chất khác, chất này có trong cơ thể của bất kỳ loài thực vật bậc cao nào. Tông màu cam, đỏ, hơi vàng được cung cấp bởi các carotenoid.
Và thêm chi tiết?
Sắc tố thực vật được tìm thấy trong sắc tố, lục lạp. Tổng cộng, khoa học hiện đại biết hàng trăm loại hợp chất thuộc loại này. Một tỷ lệ ấn tượng của tất cả các phân tử được phát hiện là cần thiết cho quá trình quang hợp. Như các thử nghiệm đã chỉ ra, sắc tố là nguồn cung cấp retinol. Các sắc thái hồng và đỏ, các biến thể của màu nâu và hơi xanh được cung cấp bởi sự hiện diện của anthocyanins. Các sắc tố như vậy được quan sát thấy trong nhựa cây của tế bào thực vật. Khi ngày ngắn lại trong mùa lạnh,Các sắc tố phản ứng với các hợp chất khác có trong thân cây, làm cho màu của các bộ phận xanh trước đó bị thay đổi. Những tán cây trở nên tươi sáng và đầy màu sắc - giống như mùa thu mà chúng ta vẫn quen.
Nổi tiếng nhất
Có lẽ hầu hết mọi học sinh trung học đều biết về chất diệp lục, một sắc tố thực vật cần thiết cho quá trình quang hợp. Do hợp chất này, một đại diện của thế giới thực vật có thể hấp thụ ánh sáng của mặt trời. Tuy nhiên, trên hành tinh của chúng ta, không chỉ thực vật không thể tồn tại nếu không có chất diệp lục. Như các nghiên cứu sâu hơn đã chỉ ra, hợp chất này hoàn toàn không thể thiếu đối với con người, vì nó cung cấp khả năng bảo vệ tự nhiên chống lại các quá trình ung thư. Nó đã được chứng minh rằng sắc tố này ức chế các chất gây ung thư và đảm bảo bảo vệ DNA khỏi các đột biến dưới tác động của các hợp chất độc hại.
Chất diệp lục là sắc tố xanh của thực vật, đại diện về mặt hóa học cho một phân tử. Nó được bản địa hóa trong lục lạp. Đó là do một phân tử như vậy mà các khu vực này có màu xanh lá cây. Trong cấu trúc của nó, phân tử là một vòng porphyrin. Do tính đặc biệt này, sắc tố giống heme, là một yếu tố cấu trúc của hemoglobin. Sự khác biệt chính là ở nguyên tử trung tâm: trong heme, sắt chiếm vị trí của nó; đối với chất diệp lục, magiê là quan trọng nhất. Các nhà khoa học lần đầu tiên phát hiện ra sự thật này vào năm 1930. Sự kiện xảy ra 15 năm sau khi Willstatter phát hiện ra chất này.
Hóa học và Sinh học
Đầu tiên, các nhà khoa học phát hiện ra rằng sắc tố xanh trong thực vật có hai loại, chúng được đặt tên cho hai loạinhững chữ cái đầu tiên của bảng chữ cái Latinh. Sự khác biệt giữa các giống, mặc dù nhỏ, vẫn còn đó, và đáng chú ý nhất là trong phân tích các chuỗi bên. Đối với loại đầu tiên, CH3đóng vai trò của chúng, đối với loại thứ hai - CHO. Cả hai dạng diệp lục đều thuộc về lớp tế bào cảm thụ quang hoạt động. Nhờ chúng, cây có thể hấp thụ thành phần năng lượng của bức xạ mặt trời. Sau đó, ba loại chất diệp lục khác đã được xác định.
Trong khoa học, sắc tố xanh trong thực vật được gọi là diệp lục. Điều tra sự khác biệt giữa hai giống chính của phân tử này vốn có trong thảm thực vật bậc cao, người ta thấy rằng các bước sóng có thể được hấp thụ bởi sắc tố có phần khác nhau đối với loại A và B. Trên thực tế, theo các nhà khoa học, các giống bổ sung hiệu quả cho mỗi loại khác, do đó cung cấp cho cây trồng khả năng hấp thụ tối đa lượng năng lượng cần thiết. Thông thường, loại chất diệp lục đầu tiên thường được quan sát ở nồng độ cao hơn ba lần so với loại thứ hai. Chúng kết hợp với nhau tạo thành một sắc tố thực vật màu xanh lá cây. Ba loại khác chỉ được tìm thấy trong các dạng thảm thực vật cổ đại.
Đặc điểm của phân tử
Nghiên cứu cấu trúc của sắc tố thực vật, người ta thấy rằng cả hai loại diệp lục đều là phân tử tan trong chất béo. Các giống tổng hợp được tạo ra trong phòng thí nghiệm hòa tan trong nước, nhưng sự hấp thụ của chúng trong cơ thể chỉ có thể xảy ra khi có các hợp chất béo. Thực vật sử dụng sắc tố để cung cấp năng lượng cho sự phát triển. Trong chế độ ăn uống của con người, nó được sử dụng với mục đích phục hồi.
Chất diệp lục, nhưhemoglobin có thể hoạt động bình thường và tạo ra carbohydrate khi kết nối với chuỗi protein. Nhìn bề ngoài, protein có vẻ là một dạng không có hệ thống và cấu trúc rõ ràng, nhưng thực tế nó đúng, và đó là lý do tại sao chất diệp lục có thể duy trì ổn định vị trí tối ưu của nó.
Tính năng hoạt động
Các nhà khoa học khi nghiên cứu sắc tố chính này của thực vật bậc cao, đã phát hiện ra rằng nó được tìm thấy trong tất cả các loại rau xanh: danh sách bao gồm rau, tảo, vi khuẩn. Chất diệp lục là một hợp chất hoàn toàn tự nhiên. Về bản chất, nó có những phẩm chất của một người bảo vệ và ngăn chặn sự biến đổi, đột biến của DNA dưới tác động của các hợp chất độc hại. Công việc nghiên cứu đặc biệt đã được tổ chức trong Vườn Bách thảo Ấn Độ tại Viện Nghiên cứu. Như các nhà khoa học đã phát hiện ra, chất diệp lục thu được từ các loại thảo mộc tươi có thể bảo vệ chống lại các hợp chất độc hại, vi khuẩn bệnh lý và cũng làm dịu hoạt động của chứng viêm.
diệp lục có tuổi thọ ngắn. Các phân tử này rất dễ vỡ. Tia nắng mặt trời dẫn đến cái chết của sắc tố, nhưng chiếc lá xanh có thể tạo ra các phân tử mới và mới thay thế những người đã phục vụ đồng đội của họ. Vào mùa thu, diệp lục không còn nữa nên tán lá mất màu. Các sắc tố khác xuất hiện ở phía trước, trước đây bị che khuất khỏi con mắt của người quan sát bên ngoài.
Không có giới hạn cho sự đa dạng
Sự đa dạng của các sắc tố thực vật được các nhà nghiên cứu hiện đại biết đến là rất lớn. Từ năm này qua năm khác, các nhà khoa học ngày càng phát hiện ra nhiều phân tử mới. Được tiến hành tương đối gần đâycác nghiên cứu đã cho thấy có thể bổ sung thêm ba loại nữa vào hai loại chất diệp lục được đề cập ở trên: C, C1, E. Tuy nhiên, loại A vẫn được coi là quan trọng nhất. Đa dạng hơn. Loại sắc tố này được khoa học biết đến nhiều - nhờ chúng mà rễ cà rốt, nhiều loại rau, trái cây họ cam quýt và các món quà khác của thế giới thực vật có được sắc thái. Các thử nghiệm bổ sung đã chỉ ra rằng loài chim hoàng yến có lông màu vàng do chứa chất carotenoid. Chúng cũng tạo màu cho lòng đỏ trứng. Do lượng carotenoid dồi dào, cư dân châu Á có màu da đặc biệt.
Cả con người và các đại diện của thế giới động vật đều không có các đặc điểm hóa sinh như vậy có thể cho phép sản xuất carotenoid. Những chất này xuất hiện trên cơ sở vitamin A. Điều này được chứng minh bằng quan sát trên sắc tố thực vật: nếu gà không nhận được thực vật bằng thức ăn, lòng đỏ trứng sẽ có bóng râm rất yếu. Nếu một con chim hoàng yến đã được cho ăn một lượng lớn thức ăn được làm giàu carotenoid màu đỏ, lông của nó sẽ có màu đỏ tươi.
Tính năng tò mò: Carotenoids
Sắc tố màu vàng trong thực vật được gọi là caroten. Các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng xanthophylls cung cấp một màu đỏ. Số lượng đại diện của hai loại này được giới khoa học biết đến không ngừng tăng lên. Năm 1947, các nhà khoa học biết khoảng bảy tá carotenoid, và đến năm 1970 thì đã có hơn hai trăm loại. Ở một mức độ nào đó, điều này giống với sự tiến bộ của kiến thức trong lĩnh vực vật lý: đầu tiên họ biết về nguyên tử, sau đó là electron và proton, và sau đó tiết lộthậm chí là các hạt nhỏ hơn, để chỉ các chữ cái được sử dụng. Có thể nói về các hạt cơ bản? Như các thử nghiệm của các nhà vật lý đã chỉ ra, còn quá sớm để sử dụng một thuật ngữ như vậy - khoa học vẫn chưa được phát triển đến mức có thể tìm ra chúng, nếu có. Tình trạng tương tự đã xảy ra với các sắc tố - từ năm này sang năm khác, các loài và chủng loại mới được phát hiện, và các nhà sinh vật học chỉ ngạc nhiên, không thể giải thích bản chất nhiều mặt.
Giới thiệu về Chức năng
Các nhà khoa học liên quan đến sắc tố của thực vật bậc cao vẫn chưa thể giải thích tại sao và tại sao thiên nhiên lại cung cấp nhiều loại phân tử sắc tố như vậy. Chức năng của một số giống riêng lẻ đã được tiết lộ. Người ta đã chứng minh rằng carotene cần thiết để đảm bảo sự an toàn của các phân tử diệp lục khỏi quá trình oxy hóa. Cơ chế bảo vệ là do các tính năng của oxy đơn, được hình thành trong phản ứng quang hợp như một sản phẩm bổ sung. Hợp chất này rất mạnh.
Một đặc điểm khác của sắc tố vàng trong tế bào thực vật là khả năng tăng khoảng bước sóng cần thiết cho quá trình quang hợp. Hiện tại, một chức năng như vậy vẫn chưa được chứng minh chính xác, nhưng rất nhiều nghiên cứu đã được thực hiện để đưa ra bằng chứng cuối cùng của giả thuyết không còn xa. Các tia mà sắc tố cây xanh không hấp thụ được sẽ bị phân tử sắc tố vàng hấp thụ. Sau đó, năng lượng được chuyển đến chất diệp lục để chuyển hóa thêm.
Sắc tố: rất khác biệt
Ngoại trừ một sốcác loại carotenoid, sắc tố gọi là aurones, chalcones có màu vàng. Cấu trúc hóa học của chúng theo nhiều cách tương tự như flavon. Các sắc tố như vậy không thường xuyên xảy ra trong tự nhiên. Chúng được tìm thấy trong các lá chét, chùm hoa của oxalis và snapdragons, chúng cung cấp màu sắc của cây huyết dụ. Các chất màu như vậy không chịu được khói thuốc lá. Nếu bạn hun trùng cây bằng điếu thuốc, nó sẽ ngay lập tức chuyển sang màu đỏ. Quá trình tổng hợp sinh học xảy ra trong tế bào thực vật với sự tham gia của chalcones dẫn đến việc tạo ra flavonols, flavon, aurones.
Cả động vật và thực vật đều có sắc tố melanin. Sắc tố này cung cấp màu nâu cho tóc, nhờ nó mà các lọn tóc có thể chuyển sang màu đen. Nếu các tế bào không chứa melanin, các đại diện của thế giới động vật sẽ trở thành bạch tạng. Ở thực vật, sắc tố này được tìm thấy trong vỏ của nho đỏ và trong một số chùm hoa ở cánh hoa.
Xanh lam và hơn thế nữa
Thảm thực vật có được sắc xanh nhờ phytochrome. Nó là một sắc tố thực vật protein chịu trách nhiệm kiểm soát sự ra hoa. Nó điều chỉnh sự nảy mầm của hạt. Người ta biết rằng phytochrome có thể đẩy nhanh quá trình ra hoa của một số đại diện của thế giới thực vật, trong khi một số đại diện khác lại có quá trình làm chậm lại. Ở một mức độ nào đó, nó có thể được so sánh với một chiếc đồng hồ, nhưng là sinh học. Hiện tại, các nhà khoa học vẫn chưa biết tất cả các chi tiết cụ thể về cơ chế hoạt động của sắc tố. Người ta phát hiện ra rằng cấu trúc của phân tử này được điều chỉnh theo thời gian trong ngày và ánh sáng, truyền thông tin về mức độ ánh sáng trong môi trường đến cây trồng.
Sắc tố xanh trongthực vật - anthocyanin. Tuy nhiên, có một số giống. Anthocyanins không chỉ tạo ra màu xanh mà còn có màu hồng, chúng còn giải thích cho màu đỏ và màu hoa cà, đôi khi là màu tím đậm, đậm đà. Hoạt động tạo ra anthocyanin trong tế bào thực vật được quan sát khi nhiệt độ môi trường giảm xuống, quá trình tạo diệp lục dừng lại. Màu sắc của tán lá chuyển từ xanh sang đỏ, đỏ, xanh lam. Nhờ anthocyanins, hoa hồng và anh túc có hoa màu đỏ tươi. Sắc tố tương tự giải thích sắc thái của chùm hoa phong lữ và hoa ngô. Nhờ chứa nhiều anthocyanin màu xanh lam, những quả tạ xanh có màu sắc tinh tế. Một số giống nhất định của loại sắc tố này được quan sát thấy trong nho, bắp cải đỏ. Anthocyanins cung cấp màu của lười, mận.
Sáng và tối
Sắc tố vàng được biết đến, mà các nhà khoa học gọi là anthochlor. Nó được tìm thấy trong vỏ của cánh hoa anh thảo. Anthochlor được tìm thấy trong các loài linh trưởng, cụm hoa ram. Họ có rất nhiều hoa anh túc thuộc các giống màu vàng và dahlias. Sắc tố này tạo màu sắc dễ chịu cho chùm hoa cóc, quả chanh. Nó đã được xác định trong một số loài thực vật khác.
Anthofein tương đối hiếm trong tự nhiên. Đây là một loại hắc sắc tố. Nhờ anh ấy, các đốm cụ thể xuất hiện trên tràng hoa của một số cây họ đậu.
Tất cả các sắc tố sáng được tạo hóa bởi thiên nhiên để tạo màu cụ thể cho các đại diện của thế giới thực vật. Nhờ màu sắc này, cây thu hút các loài chim và động vật. Điều này đảm bảo sự lây lan của hạt giống.
Giới thiệu về tế bào và cấu trúc
Đang cố gắng xác địnhMàu sắc của thực vật phụ thuộc mạnh mẽ như thế nào vào các sắc tố, cách sắp xếp các phân tử này, tại sao toàn bộ quá trình tạo sắc tố là cần thiết, các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng plastids có trong cơ thể thực vật. Đây là tên được đặt cho các cơ thể nhỏ có thể có màu, nhưng cũng không có màu. Những cơ thể nhỏ bé như vậy là duy nhất và duy nhất trong số các đại diện của thế giới thực vật. Tất cả các plastids được chia thành lục lạp có màu xanh lục, các tế bào sắc tố được nhuộm màu theo các biến thể khác nhau của quang phổ màu đỏ (bao gồm màu vàng và các sắc thái chuyển tiếp), và bạch cầu. Cái sau không có bất kỳ sắc thái nào.
Thông thường, một tế bào thực vật chứa nhiều loại plastids. Các thí nghiệm đã cho thấy khả năng biến đổi từ loại này sang loại khác. Lục lạp có trong tất cả các cơ quan thực vật có màu xanh lục. Các bạch sản thường được quan sát thấy nhiều hơn ở những phần bị che khuất khỏi các tia trực tiếp của mặt trời. Trong thân rễ có nhiều, chúng có trong củ, hạt rây của một số loại cây. Tế bào sắc tố đặc trưng cho cánh hoa, quả chín. Màng thylakoid được làm giàu chất diệp lục và carotenoid. Leucoplasts không chứa các phân tử sắc tố, nhưng có thể là vị trí cho các quá trình tổng hợp, tích tụ các hợp chất dinh dưỡng - protein, tinh bột, đôi khi là chất béo.
Phản ứng và biến đổi
Nghiên cứu các sắc tố quang hợp của thực vật bậc cao, các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng tế bào sắc tố có màu đỏ, do sự hiện diện của carotenoit. Người ta thường chấp nhận rằng tế bào sắc tố là bước cuối cùng trong sự phát triển của plastids. Chúng có thể xuất hiện trong quá trình biến đổi của leuko-, lục lạp khi chúng già đi. Lớn hơnSự hiện diện của các phân tử như vậy quyết định màu sắc của tán lá vào mùa thu, cũng như hoa và quả tươi sáng, bắt mắt. Carotenoid được tạo ra bởi tảo, sinh vật phù du và thực vật. Chúng có thể được tạo ra bởi một số vi khuẩn, nấm. Carotenoid chịu trách nhiệm về màu sắc của các đại diện sống của thế giới thực vật. Một số động vật có hệ thống hóa sinh, nhờ đó carotenoit được biến đổi thành các phân tử khác. Nguyên liệu cho phản ứng như vậy được lấy từ thực phẩm.
Theo quan sát của những con hồng hạc, những con chim này thu thập và lọc tảo xoắn và một số loại tảo khác để thu được sắc tố màu vàng, từ đó canthaxanthin, astaxanthin sẽ xuất hiện. Chính những phân tử này đã tạo cho bộ lông chim có màu sắc đẹp như vậy. Nhiều loài cá và chim, tôm càng và côn trùng có màu sắc tươi sáng do các chất carotenoid, được lấy từ chế độ ăn uống. Beta-carotene được chuyển hóa thành một số vitamin được sử dụng vì lợi ích của con người - chúng bảo vệ mắt khỏi bức xạ tia cực tím.
Đỏ và xanh lá cây
Nói đến sắc tố quang hợp của thực vật bậc cao, cần lưu ý rằng chúng có thể hấp thụ photon của sóng ánh sáng. Cần lưu ý rằng điều này chỉ áp dụng cho phần quang phổ có thể nhìn thấy bằng mắt người, nghĩa là đối với bước sóng trong khoảng 400-700 nm. Các hạt thực vật chỉ có thể hấp thụ những lượng tử có đủ năng lượng dự trữ cho phản ứng quang hợp. Sự hấp thụ hoàn toàn là trách nhiệm của các sắc tố. Các nhà khoa học đã nghiên cứu những dạng sống lâu đời nhất trong thế giới thực vật - vi khuẩn, tảo. Người ta đã xác định được rằng chúng chứa các hợp chất khác nhau có thể chấp nhận ánh sáng trong quang phổ khả kiến. Một số giống có thể nhận được các sóng bức xạ ánh sáng mà mắt người không cảm nhận được - từ một khối gần tia hồng ngoại. Ngoài chất diệp lục, chức năng như vậy được tự nhiên gán cho vi khuẩn bacteriorhodopsin, vi khuẩn chlorophylls. Các nghiên cứu đã chỉ ra tầm quan trọng đối với các phản ứng tổng hợp phycobilin, carotenoid.
Sự đa dạng của sắc tố quang hợp thực vật khác nhau giữa các nhóm. Phần lớn được xác định bởi các điều kiện mà hình thức sống tồn tại. Các đại diện của thế giới thực vật bậc cao có nhiều loại sắc tố nhỏ hơn các giống cổ tiến hóa.
Nó nói về cái gì?
Nghiên cứu các sắc tố quang hợp của thực vật, chúng tôi nhận thấy rằng các dạng thực vật bậc cao chỉ có hai loại diệp lục (đã đề cập trước đó là A, B). Cả hai loại này đều là porphyrin có một nguyên tử magiê. Chúng chủ yếu được bao gồm trong các phức hợp thu ánh sáng, hấp thụ năng lượng ánh sáng và hướng nó đến các trung tâm phản ứng. Các trung tâm chứa một tỷ lệ tương đối nhỏ trong tổng số chất diệp lục loại 1 có trong cây. Tại đây diễn ra các tương tác cơ bản đặc trưng của quang hợp. Chất diệp lục đi kèm với các carotenoid: như các nhà khoa học đã tìm thấy, thường có năm loại trong số chúng, không hơn. Những yếu tố này cũng thu thập ánh sáng.
Đều hòa tan, diệp lục, carotenoit là những sắc tố thực vật có dải hấp thụ ánh sáng hẹp nằm cách nhau khá xa. Chất diệp lục có khả năng hiệu quả nhấthấp thụ sóng xanh, chúng có thể hoạt động với sóng đỏ, nhưng chúng bắt ánh sáng xanh rất yếu. Sự mở rộng và xen phủ phổ được cung cấp bởi các lục lạp phân lập từ lá của cây mà không gặp nhiều khó khăn. Màng lục lạp khác với các dung dịch, vì các thành phần tạo màu được kết hợp với protein, chất béo, phản ứng với nhau và năng lượng di chuyển giữa các bộ thu và trung tâm tích tụ. Nếu chúng ta xem xét quang phổ hấp thụ ánh sáng của một chiếc lá, nó sẽ trở nên phức tạp hơn, mịn hơn so với một lục lạp đơn lẻ.
Phản xạ và hấp thụ
Nghiên cứu các sắc tố của lá cây, các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng một tỷ lệ nhất định của ánh sáng chiếu vào lá sẽ bị phản xạ. Hiện tượng này được chia thành hai loại: gương, khuếch tán. Họ nói về thứ nhất nếu bề mặt bóng, mịn. Sự phản chiếu của trang tính chủ yếu được hình thành bởi loại thứ hai. Ánh sáng lọt vào bề dày, tán xạ, đổi hướng, vì cả ở lớp ngoài và bên trong tấm đều có các bề mặt ngăn cách với các chiết suất khác nhau. Các hiệu ứng tương tự cũng được quan sát thấy khi ánh sáng đi qua các tế bào. Không có sự hấp thụ mạnh, đường dẫn quang học lớn hơn nhiều so với độ dày của tấm, được đo bằng hình học và tấm có thể hấp thụ nhiều ánh sáng hơn so với sắc tố chiết xuất từ nó. Lá cũng hấp thụ nhiều năng lượng hơn so với lục lạp được nghiên cứu riêng biệt.
Vì có các sắc tố thực vật khác nhau - tương ứng là đỏ, xanh lá cây, v.v., nên hiện tượng hấp thụ không đồng đều. Tấm có thể cảm nhận ánh sáng có bước sóng khác nhau, nhưng hiệu quả của quá trình này là tuyệt vời. Khả năng hấp thụ cao nhất của tán lá xanh vốn có trong khối màu tím của quang phổ, đỏ, xanh lam và xanh lam. Sức mạnh của sự hấp thụ thực tế không được xác định bởi mức độ cô đặc của chất diệp lục. Điều này là do môi trường có công suất tán xạ cao. Nếu các chất màu được quan sát ở nồng độ cao, sự hấp thụ xảy ra gần bề mặt.
