Os cientistas sabem o que são os pigmentos das plantas - verde e roxo, amarelo e vermelho. Os pigmentos vegetais são chamados de moléculas orgânicas encontradas em tecidos, células de um organismo vegetal - é graças a essas inclusões que adquirem cor. Na natureza, a clorofila é encontrada com mais frequência do que outras, que está presente no corpo de qualquer planta superior. Laranja, tom avermelhado, tons amarelados são fornecidos pelos carotenóides.
E mais detalhes?
Os pigmentos vegetais são encontrados em cromo-, cloroplastos. No total, a ciência moderna conhece várias centenas de variedades de compostos desse tipo. Uma porcentagem impressionante de todas as moléculas descobertas é necessária para a fotossíntese. Como os testes mostraram, os pigmentos são fontes de retinol. Tons de rosa e vermelho, variações de cores marrons e azuladas são proporcionadas pela presença de antocianinas. Tais pigmentos são observados na seiva das células vegetais. Quando os dias ficam mais curtos durante a estação fria,os pigmentos reagem com outros compostos presentes no corpo da planta, fazendo com que a cor das partes anteriormente verdes mude. A folhagem das árvores torna-se brilhante e colorida - o mesmo outono a que estamos acostumados.
O mais famoso
Talvez quase todo estudante do ensino médio conheça a clorofila, um pigmento vegetal necessário para a fotossíntese. Devido a este composto, um representante do mundo vegetal pode absorver a luz do sol. No entanto, em nosso planeta, não só as plantas não podem existir sem clorofila. Como outros estudos mostraram, este composto é absolutamente indispensável para a humanidade, pois fornece proteção natural contra processos cancerígenos. Foi comprovado que o pigmento inibe carcinógenos e garante a proteção do DNA contra mutações sob a influência de compostos tóxicos.
Clorofila é o pigmento verde das plantas, representando quimicamente uma molécula. Localiza-se nos cloroplastos. É devido a essa molécula que essas áreas são coloridas em verde. Em sua estrutura, a molécula é um anel de porfirina. Devido a essa especificidade, o pigmento se assemelha ao heme, que é um elemento estrutural da hemoglobina. A principal diferença está no átomo central: no heme, o ferro toma seu lugar; para a clorofila, o magnésio é o mais significativo. Os cientistas descobriram esse fato pela primeira vez em 1930. O evento ocorreu 15 anos depois que Willstatter descobriu a substância.
Química e Biologia
Primeiro, os cientistas descobriram que o pigmento verde nas plantas vem em duas variedades, que receberam nomes para duasas primeiras letras do alfabeto latino. A diferença entre as variedades, embora pequena, ainda existe, e é mais perceptível na análise das cadeias laterais. Para a primeira variedade, CH3 desempenha seu papel, para o segundo tipo - CHO. Ambas as formas de clorofila pertencem à classe de fotorreceptores ativos. Devido a eles, a planta pode absorver o componente energético da radiação solar. Posteriormente, mais três tipos de clorofila foram identificados.
Na ciência, o pigmento verde nas plantas é chamado de clorofila. Investigando as diferenças entre as duas principais variedades desta molécula inerentes à vegetação mais alta, verificou-se que os comprimentos de onda que podem ser absorvidos pelo pigmento são um pouco diferentes para os tipos A e B. De fato, segundo os cientistas, as variedades se complementam efetivamente outro, proporcionando à planta a capacidade de maximizar a absorção da quantidade necessária de energia. Normalmente, o primeiro tipo de clorofila costuma ser observado em uma concentração três vezes maior do que o segundo. Juntos, eles formam um pigmento vegetal verde. Três outros tipos são encontrados apenas em formas antigas de vegetação.
Características das moléculas
Estudando a estrutura dos pigmentos vegetais, verificou-se que ambos os tipos de clorofila são moléculas lipossolúveis. Variedades sintéticas criadas em laboratórios se dissolvem na água, mas sua absorção no corpo só é possível na presença de compostos gordurosos. As plantas usam pigmento para fornecer energia para o crescimento. Na dieta das pessoas, é usado para fins de recuperação.
Clorofila, comoa hemoglobina pode funcionar normalmente e produzir carboidratos quando conectada a cadeias de proteínas. Visualmente, a proteína parece ser uma formação sem um sistema e estrutura claros, mas na verdade está correta, e é por isso que a clorofila pode manter sua posição ideal de forma estável.
Recursos de Atividade
Cientistas, estudando este pigmento principal das plantas superiores, descobriram que ele é encontrado em todos os verdes: a lista inclui vegetais, algas, bactérias. A clorofila é um composto completamente natural. Por natureza, tem as qualidades de um protetor e impede a transformação, mutação do DNA sob a influência de compostos tóxicos. Um trabalho de pesquisa especial foi organizado no Jardim Botânico Indiano do Instituto de Pesquisa. Como os cientistas descobriram, a clorofila obtida de ervas frescas pode proteger contra compostos tóxicos, bactérias patológicas e também acalma a atividade da inflamação.
A clorofila tem vida curta. Essas moléculas são muito frágeis. Os raios do sol levam à morte do pigmento, mas a folha verde é capaz de gerar novas e novas moléculas que substituem aquelas que serviram seus companheiros. No outono, a clorofila não é mais produzida, então a folhagem perde sua cor. Outros pigmentos vêm à tona, antes escondidos dos olhos de um observador externo.
Não há limite para variedade
A variedade de pigmentos vegetais conhecidos pelos pesquisadores modernos é excepcionalmente grande. De ano para ano, os cientistas descobrem cada vez mais novas moléculas. Realizado relativamente recentementeestudos permitiram adicionar mais três tipos às duas variedades de clorofila mencionadas acima: C, C1, E. No entanto, o tipo A ainda é considerado o mais importante. Mas os carotenóides são ainda mais diversificada. Essa classe de pigmentos é bem conhecida pela ciência - é devido a eles que as raízes de cenoura, muitos vegetais, frutas cítricas e outros presentes do mundo das plantas adquirem tons. Testes adicionais mostraram que os canários têm penas amarelas devido aos carotenóides. Eles também dão cor à gema do ovo. Devido à abundância de carotenóides, os residentes asiáticos têm um tom de pele peculiar.
Nem o homem nem os representantes do mundo animal possuem tais características da bioquímica que permitiriam a produção de carotenóides. Essas substâncias aparecem com base na vitamina A. Isso é comprovado por observações sobre pigmentos vegetais: se a galinha não recebeu vegetação com comida, as gemas dos ovos terão uma tonalidade muito fraca. Se um canário tiver sido alimentado com uma grande quantidade de comida enriquecida com carotenóides vermelhos, suas penas ficarão com um tom brilhante de vermelho.
Características Curiosas: Carotenóides
O pigmento amarelo nas plantas é chamado caroteno. Os cientistas descobriram que as xantofilas fornecem uma tonalidade vermelha. O número de representantes desses dois tipos conhecidos pela comunidade científica está aumentando constantemente. Em 1947, os cientistas conheciam cerca de sete dúzias de carotenóides e, em 1970, já havia mais de duzentos. Até certo ponto, isso é semelhante ao progresso do conhecimento no campo da física: primeiro eles sabiam sobre os átomos, depois os elétrons e prótons e, posteriormente, revelarampartículas ainda menores, para cuja designação são usadas apenas letras. É possível falar sobre partículas elementares? Como os testes dos físicos mostraram, é muito cedo para usar tal termo - a ciência ainda não foi desenvolvida na medida em que foi possível encontrá-los, se houver. Uma situação semelhante se desenvolveu com os pigmentos - de ano para ano novas espécies e tipos são descobertos, e os biólogos ficam apenas surpresos, incapazes de explicar a natureza multifacetada.
Sobre Funções
Os cientistas envolvidos nos pigmentos das plantas superiores ainda não conseguem explicar por que e por que a natureza forneceu uma variedade tão ampla de moléculas de pigmento. A funcionalidade de algumas variedades individuais foi revelada. Foi comprovado que o caroteno é necessário para garantir a segurança das moléculas de clorofila da oxidação. O mecanismo de proteção se deve às características do oxigênio singlete, que é formado durante a reação de fotossíntese como produto adicional. Este composto é altamente agressivo.
Outra característica do pigmento amarelo nas células vegetais é sua capacidade de aumentar o intervalo de comprimento de onda necessário para o processo de fotossíntese. No momento, tal função não foi comprovada exatamente, mas muitas pesquisas foram feitas para sugerir que a prova final da hipótese não está longe. Os raios que o pigmento verde da planta não consegue absorver são absorvidos pelas moléculas do pigmento amarelo. A energia é então direcionada para a clorofila para posterior transformação.
Pigmentos: tão diferentes
Exceto algunsvariedades de carotenóides, pigmentos chamados aurones, chalcones têm uma cor amarela. Sua estrutura química é em muitos aspectos semelhante às flavonas. Tais pigmentos não ocorrem com muita frequência na natureza. Eles foram encontrados em folhetos, inflorescências de oxalis e snapdragons, eles fornecem a cor da coreópsis. Esses pigmentos não toleram a fumaça do tabaco. Se você fumigar uma planta com um cigarro, ela ficará imediatamente vermelha. A síntese biológica que ocorre nas células vegetais com a participação das chalconas leva à geração de flavonóis, flavonas, auronas.
Ambos os animais e as plantas têm melanina. Este pigmento fornece uma tonalidade marrom ao cabelo, é graças a ele que os cachos podem ficar pretos. Se as células não contêm melanina, os representantes do mundo animal tornam-se albinos. Nas plantas, o pigmento é encontrado na casca das uvas tintas e em algumas inflorescências nas pétalas.
Azul e mais
A vegetação ganha sua tonalidade azul graças ao fitocromo. É um pigmento vegetal proteico responsável pelo controle da floração. Regula a germinação das sementes. Sabe-se que o fitocromo pode acelerar o florescimento de alguns representantes do mundo vegetal, enquanto outros têm o processo oposto de desaceleração. Até certo ponto, pode ser comparado a um relógio, mas biológico. No momento, os cientistas ainda não conhecem todas as especificidades do mecanismo de ação do pigmento. Constatou-se que a estrutura desta molécula é ajustada pela hora do dia e pela luz, transmitindo informações sobre o nível de luz do ambiente para a planta.
Pigmento azul emplantas - antocianina. No entanto, existem várias variedades. As antocianinas não apenas dão uma cor azul, mas também rosa, elas também explicam as cores vermelha e lilás, às vezes escuras e ricas em roxo. A geração ativa de antocianinas nas células vegetais é observada quando a temperatura ambiente cai, a geração de clorofila para. A cor da folhagem muda de verde para vermelho, vermelho, azul. Graças às antocianinas, rosas e papoulas têm flores escarlates brilhantes. O mesmo pigmento explica os tons das inflorescências de gerânio e centáurea. Graças à variedade azul da antocianina, as campainhas têm sua cor delicada. Certas variedades deste tipo de pigmento são observadas em uvas, repolho roxo. As antocianinas fornecem coloração de abrunhos, ameixas.
Claro e escuro
Pigmento amarelo conhecido, que os cientistas chamaram de antocloro. Foi encontrado na pele de pétalas de prímula. Anthochlor é encontrado em prímulas, inflorescências de carneiro. Eles são ricos em papoulas de variedades amarelas e dálias. Este pigmento dá uma cor agradável às inflorescências de toadflax, frutas de limão. Foi identificado em algumas outras plantas.
Anthofein é relativamente raro na natureza. Este é um pigmento escuro. Graças a ele, manchas específicas aparecem na corola de algumas leguminosas.
Todos os pigmentos brilhantes são concebidos pela natureza para a coloração específica dos representantes do mundo vegetal. Graças a essa coloração, a planta atrai pássaros e animais. Isso garante a propagação das sementes.
Sobre células e estrutura
Tentando determinarquão fortemente a cor das plantas depende dos pigmentos, como essas moléculas são organizadas, por que todo o processo de pigmentação é necessário, os cientistas descobriram que os plastídios estão presentes no corpo da planta. Este é o nome dado aos pequenos corpos que podem ser coloridos, mas também são incolores. Esses pequenos corpos são única e exclusivamente entre os representantes do mundo vegetal. Todos os plastídios foram divididos em cloroplastos com tonalidade verde, cromoplastos corados em diferentes variações do espectro vermelho (incluindo tons amarelos e de transição) e leucoplastos. Este último não tem sombras.
Normalmente, uma célula vegetal contém uma variedade de plastídios. Experimentos mostraram a capacidade desses corpos de se transformar de tipo em tipo. Os cloroplastos são encontrados em todos os órgãos vegetais manchados de verde. Os leucoplastos são mais frequentemente observados em partes escondidas dos raios diretos do sol. Existem muitos deles em rizomas, eles são encontrados em tubérculos, partículas de peneira de alguns tipos de plantas. Os cromoplastos são típicos de pétalas, frutos maduros. As membranas dos tilacóides são enriquecidas em clorofila e carotenóides. Os leucoplastos não contêm moléculas de pigmento, mas podem ser um local para processos de síntese, acúmulo de compostos nutrientes - proteínas, amido, ocasionalmente gorduras.
Reações e transformações
Estudando os pigmentos fotossintéticos de plantas superiores, os cientistas descobriram que os cromoplastos são de cor vermelha, devido à presença de carotenóides. É geralmente aceito que os cromoplastos são a etapa final no desenvolvimento dos plastídios. Eles provavelmente aparecem durante a transformação de leuco-, cloroplastos quando envelhecem. Largamentea presença de tais moléculas determina a cor da folhagem no outono, bem como flores e frutas brilhantes e agradáveis aos olhos. Os carotenóides são produzidos por algas, plâncton de plantas e plantas. Eles podem ser gerados por algumas bactérias, fungos. Os carotenóides são responsáveis pela cor dos representantes vivos do mundo vegetal. Alguns animais possuem sistemas de bioquímica, devido aos quais os carotenóides são transformados em outras moléculas. A matéria-prima para tal reação é obtida dos alimentos.
Segundo observações de flamingos cor de rosa, essas aves coletam e filtram a espirulina e algumas outras algas para obter um pigmento amarelo, do qual surgem cantaxantina, astaxantina. São essas moléculas que dão à plumagem das aves uma cor tão bonita. Muitos peixes e pássaros, lagostins e insetos têm uma cor brilhante devido aos carotenóides, que são obtidos da dieta. O betacaroteno é transformado em algumas vitaminas que são usadas para benefício humano - elas protegem os olhos da radiação ultravioleta.
Vermelho e verde
Falando dos pigmentos fotossintéticos das plantas superiores, deve-se notar que eles podem absorver fótons de ondas de luz. Note-se que isso se aplica apenas à parte do espectro visível ao olho humano, ou seja, para um comprimento de onda na faixa de 400-700 nm. As partículas de plantas podem absorver apenas quanta que tenham reservas de energia suficientes para a reação de fotossíntese. A absorção é de responsabilidade exclusiva dos pigmentos. Os cientistas estudaram as formas mais antigas de vida no mundo das plantas - bactérias, algas. Foi estabelecido que eles contêm diferentes compostos que podem aceitar a luz no espectro visível. Algumas variedades podem receber ondas de luz de radiação que não são percebidas pelo olho humano - de um bloco próximo ao infravermelho. Além das clorofilas, essa funcionalidade é atribuída por natureza à bacteriorrodopsina, bacterioclorofilas. Estudos têm demonstrado a importância para as reações de síntese de ficobilinas, carotenóides.
A diversidade de pigmentos fotossintéticos de plantas difere de grupo para grupo. Muito é determinado pelas condições em que a forma de vida vive. Representantes do mundo vegetal superior têm uma variedade menor de pigmentos do que as variedades evolutivamente antigas.
Do que se trata?
Estudando os pigmentos fotossintéticos das plantas, descobrimos que as formas superiores das plantas têm apenas duas variedades de clorofila (mencionadas anteriormente A, B). Ambos os tipos são porfirinas que possuem um átomo de magnésio. Eles são predominantemente incluídos em complexos coletores de luz que absorvem a energia da luz e a direcionam para os centros de reação. Os centros contêm uma porcentagem relativamente pequena do total de clorofila tipo 1 presente na planta. Aqui ocorrem as interações primárias características da fotossíntese. A clorofila é acompanhada por carotenóides: como os cientistas descobriram, geralmente existem cinco variedades deles, não mais. Esses elementos também coletam luz.
Sendo dissolvidos, as clorofilas, os carotenóides são pigmentos vegetais que possuem bandas estreitas de absorção de luz que são bastante distantes umas das outras. A clorofila tem a capacidade deabsorvem as ondas azuis, podem trabalhar com as vermelhas, mas captam muito fracamente a luz verde. A expansão e a sobreposição do espectro são fornecidas por cloroplastos isolados das folhas da planta sem muita dificuldade. As membranas de cloroplasto diferem das soluções, pois os componentes corantes são combinados com proteínas, gorduras, reagem entre si e a energia migra entre os coletores e os centros de acumulação. Se considerarmos o espectro de absorção de luz de uma folha, ele será ainda mais complexo, suavizado do que um único cloroplasto.
Reflexão e absorção
Estudando os pigmentos de uma folha de planta, os cientistas descobriram que uma certa porcentagem da luz que atinge a folha é refletida. Esse fenômeno foi dividido em duas variedades: espelho, difuso. Dizem sobre o primeiro se a superfície é brilhante, lisa. A reflexão da folha é formada predominantemente pelo segundo tipo. A luz penetra na espessura, se espalha, muda de direção, pois tanto na camada externa quanto na interna da chapa existem superfícies de separação com diferentes índices de refração. Efeitos semelhantes são observados quando a luz passa através das células. Não há absorção forte, o caminho óptico é muito maior que a espessura da chapa, medida geometricamente, e a chapa é capaz de absorver mais luz do que o pigmento extraído dela. As folhas também absorvem muito mais energia do que os cloroplastos estudados separadamente.
Como existem diferentes pigmentos vegetais - vermelho, verde e assim por diante - respectivamente, o fenômeno de absorção é desigual. A folha é capaz de perceber a luz de diferentes comprimentos de onda, mas a eficiência do processo é excelente. A maior capacidade de absorção da folhagem verde é inerente ao bloco violeta do espectro, vermelho, azul e azul. A força de absorção praticamente não é determinada pela concentração das clorofilas. Isso se deve ao fato de que o meio tem um alto poder de dispersão. Se os pigmentos forem observados em alta concentração, a absorção ocorre próximo à superfície.
