მეცნიერებმა იციან რა არის მცენარეული პიგმენტები - მწვანე და მეწამული, ყვითელი და წითელი. მცენარეულ პიგმენტებს უწოდებენ ორგანულ მოლეკულებს, რომლებიც გვხვდება მცენარეული ორგანიზმის ქსოვილებში, უჯრედებში - სწორედ ასეთი ჩანართების წყალობით იძენენ ფერს. ბუნებაში, ქლოროფილი უფრო ხშირად გვხვდება, ვიდრე სხვები, რომელიც იმყოფება ნებისმიერი უმაღლესი მცენარის სხეულში. ნარინჯისფერი, მოწითალო ტონალობა, მოყვითალო ჩრდილები მოწოდებულია კაროტინოიდებით.
და მეტი დეტალი?
მცენარეული პიგმენტები გვხვდება ქრომო-, ქლოროპლასტებში. საერთო ჯამში, თანამედროვე მეცნიერებამ იცის ამ ტიპის ნაერთების რამდენიმე ასეული სახეობა. ყველა აღმოჩენილი მოლეკულის შთამბეჭდავი პროცენტია საჭირო ფოტოსინთეზისთვის. როგორც ტესტებმა აჩვენა, პიგმენტები რეტინოლის წყაროა. ვარდისფერი და წითელი ჩრდილები, ყავისფერი და მოლურჯო ფერების ვარიაციები უზრუნველყოფილია ანთოციანინების არსებობით. ასეთი პიგმენტები შეინიშნება მცენარის უჯრედის წვენში. როცა ცივ სეზონზე დღეები მცირდება,პიგმენტები რეაგირებენ მცენარის სხეულში არსებულ სხვა ნაერთებთან, რაც იწვევს ადრე მწვანე ნაწილების ფერის შეცვლას. ხეების ფოთლები ნათელი და ფერადი ხდება - იგივე შემოდგომა, რომელსაც ჩვენ შევეჩვიეთ.
ყველაზე ცნობილი
ალბათ თითქმის ყველა საშუალო სკოლის მოსწავლემ იცის ქლოროფილის შესახებ, მცენარეული პიგმენტი, რომელიც აუცილებელია ფოტოსინთეზისთვის. ამ ნაერთის წყალობით მცენარეთა სამყაროს წარმომადგენელს შეუძლია მზის შუქი შთანთქას. თუმცა, ჩვენს პლანეტაზე არა მხოლოდ მცენარეები ვერ იარსებებს ქლოროფილის გარეშე. როგორც შემდგომმა კვლევებმა აჩვენა, ეს ნაერთი აბსოლუტურად შეუცვლელია კაცობრიობისთვის, რადგან ის უზრუნველყოფს ბუნებრივ დაცვას კიბოს პროცესებისგან. დადასტურებულია, რომ პიგმენტი აფერხებს კანცეროგენებს და უზრუნველყოფს დნმ-ის დაცვას ტოქსიკური ნაერთების ზემოქმედებისგან მუტაციებისგან.
ქლოროფილი არის მცენარეების მწვანე პიგმენტი, რომელიც ქიმიურად წარმოადგენს მოლეკულას. ის ლოკალიზებულია ქლოროპლასტებში. სწორედ ასეთი მოლეკულის დამსახურებაა, რომ ეს ადგილები მწვანე ფერისაა. მისი სტრუქტურით, მოლეკულა არის პორფირინის რგოლი. ამ სპეციფიკიდან გამომდინარე, პიგმენტი წააგავს ჰემს, რომელიც ჰემოგლობინის სტრუქტურული ელემენტია. მთავარი განსხვავება ცენტრალურ ატომშია: ჰემში რკინა იკავებს ადგილს; ქლოროფილისთვის მაგნიუმი ყველაზე მნიშვნელოვანია. მეცნიერებმა ეს ფაქტი პირველად 1930 წელს აღმოაჩინეს. მოვლენა მოხდა 15 წლის შემდეგ, რაც უილშტატერმა აღმოაჩინა ნივთიერება.
ქიმია და ბიოლოგია
პირველ რიგში, მეცნიერებმა აღმოაჩინეს, რომ მწვანე პიგმენტი მცენარეებში მოდის ორ ჯიშად, რომლებსაც დაარქვეს ორი სახელი.ლათინური ანბანის პირველი ასოები. განსხვავება ჯიშებს შორის, თუმცა მცირეა, მაინც არსებობს და ყველაზე შესამჩნევია გვერდითი ჯაჭვების ანალიზში. პირველი ჯიშისთვის თავის როლს ასრულებს CH3, მეორე ტიპისთვის - CHO. ქლოროფილის ორივე ფორმა მიეკუთვნება აქტიური ფოტორეცეპტორების კლასს. მათი წყალობით მცენარეს შეუძლია მზის გამოსხივების ენერგეტიკული კომპონენტის ათვისება. შემდგომში გამოვლინდა ქლოროფილის კიდევ სამი ტიპი.
მეცნიერებაში მცენარეებში არსებულ მწვანე პიგმენტს ქლოროფილი ეწოდება. მაღალი მცენარეულობისთვის დამახასიათებელი ამ მოლეკულის ორ ძირითად სახეობას შორის განსხვავებების გამოკვლევისას აღმოჩნდა, რომ ტალღის სიგრძე, რომელიც შეიძლება შეიწოვოს პიგმენტმა, გარკვეულწილად განსხვავებულია A და B ტიპებისთვის. სინამდვილეში, მეცნიერთა აზრით, ჯიშები ეფექტურად ავსებს თითოეულს. სხვა, რითაც მცენარეს უზრუნველყოფს ენერგიის საჭირო რაოდენობის მაქსიმალურად შთანთქმის უნარს. ჩვეულებრივ, ქლოროფილის პირველი ტიპი ჩვეულებრივ შეინიშნება სამჯერ უფრო მაღალი კონცენტრაციით, ვიდრე მეორე. ისინი ერთად ქმნიან მწვანე მცენარეულ პიგმენტს. სამი სხვა სახეობა გვხვდება მხოლოდ მცენარეულობის უძველეს ფორმებში.
მოლეკულების თვისებები
მცენარის პიგმენტების სტრუქტურის შესწავლისას დადგინდა, რომ ქლოროფილის ორივე ტიპი ცხიმში ხსნადი მოლეკულაა. ლაბორატორიებში შექმნილი სინთეტიკური ჯიშები წყალში იხსნება, მაგრამ მათი შეწოვა ორგანიზმში მხოლოდ ცხიმოვანი ნაერთების არსებობის შემთხვევაშია შესაძლებელი. მცენარეები იყენებენ პიგმენტს ზრდის ენერგიის უზრუნველსაყოფად. ადამიანების დიეტაში მას იყენებენ აღდგენის მიზნით.
ქლოროფილი, როგორიცააჰემოგლობინს შეუძლია ნორმალურად ფუნქციონირება და ნახშირწყლების გამომუშავება ცილოვან ჯაჭვებთან დაკავშირებული. ვიზუალურად, ცილა, როგორც ჩანს, არის წარმონაქმნი მკაფიო სისტემისა და სტრუქტურის გარეშე, მაგრამ ის სინამდვილეში სწორია და სწორედ ამიტომ ქლოროფილს შეუძლია სტაბილურად შეინარჩუნოს თავისი ოპტიმალური პოზიცია.
აქტივობის მახასიათებლები
მეცნიერებმა, რომლებიც სწავლობდნენ უმაღლესი მცენარეების ამ ძირითად პიგმენტს, დაადგინეს, რომ ის გვხვდება ყველა მწვანილში: სიაში შედის ბოსტნეული, წყალმცენარეები, ბაქტერიები. ქლოროფილი სრულიად ბუნებრივი ნაერთია. ბუნებით მას აქვს დამცავი თვისებები და ხელს უშლის დნმ-ის ტრანსფორმაციას, მუტაციას ტოქსიკური ნაერთების გავლენით. სპეციალური კვლევითი სამუშაოები მოეწყო ინდოეთის ბოტანიკურ ბაღში კვლევით ინსტიტუტში. როგორც მეცნიერებმა აღმოაჩინეს, ახალი ბალახებისგან მიღებულ ქლოროფილს შეუძლია დაიცვას ტოქსიკური ნაერთები, პათოლოგიური ბაქტერიები და ასევე ამშვიდებს ანთების აქტივობას.
ქლოროფილი ხანმოკლეა. ეს მოლეკულები ძალიან მყიფეა. მზის სხივები იწვევს პიგმენტის სიკვდილს, მაგრამ მწვანე ფოთოლს შეუძლია შექმნას ახალი და ახალი მოლეკულები, რომლებიც შეცვლის მათ, ვინც ემსახურებოდა მათ თანამებრძოლებს. შემოდგომის სეზონზე ქლოროფილი აღარ იწარმოება, ამიტომ ფოთლები ფერს კარგავს. სხვა პიგმენტები გამოდის წინა პლანზე, რომლებიც ადრე იყო დაფარული გარე დამკვირვებლის თვალში.
მრავალფეროვნების შეზღუდვა არ არსებობს
მცენარის პიგმენტების მრავალფეროვნება, რომელიც ცნობილია თანამედროვე მკვლევარებისთვის, განსაკუთრებით დიდია. წლიდან წლამდე მეცნიერები სულ უფრო მეტ ახალ მოლეკულებს აღმოაჩენენ. შედარებით ცოტა ხნის წინ ჩატარებულიკვლევებმა შესაძლებელი გახადა ზემოთ ნახსენები ქლოროფილის ორი სახეობის კიდევ სამი სახეობის დამატება: C, C1, E. თუმცა, ტიპი A მაინც ყველაზე მნიშვნელოვანად ითვლება. მაგრამ კაროტინოიდები თანაბარია. უფრო მრავალფეროვანი. პიგმენტების ეს კლასი კარგად არის ცნობილი მეცნიერებისთვის - სწორედ მათი წყალობით იძენს ჩრდილებს სტაფილოს ფესვები, ბევრი ბოსტნეული, ციტრუსოვანი ხილი და მცენარეული სამყაროს სხვა საჩუქრები. დამატებითმა ტესტებმა აჩვენა, რომ კანარებს ყვითელი ბუმბული აქვთ კაროტინოიდების გამო. ისინი ასევე აძლევენ ფერს კვერცხის გულს. კაროტინოიდების სიმრავლის გამო აზიის მოსახლეობას კანის თავისებური ელფერი აქვს.
არც ადამიანს და არც ცხოველთა სამყაროს წარმომადგენლებს არ გააჩნიათ ბიოქიმიის ისეთი მახასიათებლები, რომლებიც კაროტინოიდების გამომუშავების საშუალებას მისცემს. ეს ნივთიერებები ჩნდება A ვიტამინის საფუძველზე. ამას მცენარის პიგმენტებზე დაკვირვება ადასტურებს: თუ ქათამი საკვებთან ერთად მცენარეულობას არ იღებდა, კვერცხის გული ძალიან სუსტი შეფერილობის იქნება. თუ კანარი იკვებება დიდი რაოდენობით წითელი კაროტინოიდებით გამდიდრებული საკვებით, მისი ბუმბული მიიღებს წითელ ფერს.
საინტერესო თვისებები: კაროტინოიდები
მცენარეთა ყვითელ პიგმენტს კაროტინი ეწოდება. მეცნიერებმა აღმოაჩინეს, რომ ქსანტოფილები წითელ ელფერს იძლევა. სამეცნიერო საზოგადოებისთვის ცნობილი ამ ორი ტიპის წარმომადგენელთა რიცხვი მუდმივად იზრდება. 1947 წელს მეცნიერებმა იცოდნენ შვიდი ათეული კაროტინოიდი და 1970 წლისთვის უკვე ორასზე მეტი იყო. გარკვეულწილად, ეს ემსგავსება ფიზიკის სფეროში ცოდნის პროგრესს: ჯერ მათ იცოდნენ ატომების, შემდეგ ელექტრონებისა და პროტონების შესახებ და შემდეგ გამოვლინდნენკიდევ უფრო პატარა ნაწილაკები, რომელთა აღსანიშნავად მხოლოდ ასოებია გამოყენებული. შესაძლებელია თუ არა ელემენტარულ ნაწილაკებზე საუბარი? როგორც ფიზიკოსთა ტესტებმა აჩვენა, ასეთი ტერმინის გამოყენება ჯერ ნაადრევია - მეცნიერება ჯერ არ არის განვითარებული იმ მასშტაბით, რომ შესაძლებელი იყო მათი პოვნა, ასეთის არსებობის შემთხვევაში. მსგავსი ვითარება შეიქმნა პიგმენტებთან მიმართებაში - წლიდან წლამდე აღმოჩენილია ახალი სახეობები და ტიპები, ბიოლოგები კი მხოლოდ გაკვირვებულნი არიან და ვერ ხსნიან მრავალმხრივ ბუნებას.
ფუნქციების შესახებ
მეცნიერები, რომლებიც მონაწილეობენ უმაღლესი მცენარეების პიგმენტებში, ჯერ ვერ ახსნიან, რატომ და რატომ შექმნა ბუნებამ ასეთი მრავალფეროვანი პიგმენტის მოლეკულები. გამოვლინდა ზოგიერთი ინდივიდუალური ჯიშის ფუნქციონირება. დადასტურებულია, რომ კაროტინი აუცილებელია ქლოროფილის მოლეკულების დაჟანგვისგან უსაფრთხოების უზრუნველსაყოფად. დაცვის მექანიზმი განპირობებულია ცალკეული ჟანგბადის მახასიათებლებით, რომელიც წარმოიქმნება ფოტოსინთეზის რეაქციის დროს, როგორც დამატებითი პროდუქტი. ეს ნაერთი უაღრესად აგრესიულია.
მცენარის უჯრედებში ყვითელი პიგმენტის კიდევ ერთი თვისებაა მისი უნარი გაზარდოს ტალღის სიგრძის ინტერვალი, რომელიც საჭიროა ფოტოსინთეზის პროცესისთვის. ამ დროისთვის, ასეთი ფუნქცია ზუსტად არ არის დადასტურებული, მაგრამ ბევრი კვლევა ჩატარდა იმის დასამტკიცებლად, რომ ჰიპოთეზის საბოლოო დადასტურება შორს არ არის. სხივები, რომლებსაც მწვანე მცენარეული პიგმენტი ვერ შთანთქავს, შეიწოვება ყვითელი პიგმენტის მოლეკულებით. შემდეგ ენერგია მიმართულია ქლოროფილისკენ შემდგომი ტრანსფორმაციისთვის.
პიგმენტები: ასე განსხვავებული
გარდა ზოგიერთისაკაროტინოიდების ჯიშებს, პიგმენტებს, სახელად აურონებს, ქალკონებს აქვთ ყვითელი ფერი. მათი ქიმიური სტრუქტურა მრავალი თვალსაზრისით ფლავონების მსგავსია. ასეთი პიგმენტები ბუნებაში არც თუ ისე ხშირად გვხვდება. ისინი ნაპოვნი იქნა ბუკლეტებში, ოქსალისა და სნეპდრაგონების ყვავილებში, ისინი უზრუნველყოფენ კოროოპსისის ფერს. ასეთი პიგმენტები არ მოითმენს თამბაქოს კვამლს. თუ მცენარეს სიგარეტით დაწურავთ, ის მაშინვე გაწითლდება. მცენარეთა უჯრედებში ჩალკონების მონაწილეობით წარმოქმნილი ბიოლოგიური სინთეზი იწვევს ფლავონოლების, ფლავონების, აურონების წარმოქმნას.
როგორც ცხოველებს, ასევე მცენარეებს აქვთ მელანინი. ეს პიგმენტი აძლევს თმას ყავისფერ ელფერს, სწორედ მისი წყალობით შეიძლება ხვეულები გაშავდეს. თუ უჯრედები არ შეიცავს მელანინს, ცხოველთა სამყაროს წარმომადგენლები ხდებიან ალბინოსები. მცენარეებში პიგმენტი გვხვდება წითელი ყურძნის კანში და ზოგიერთ ყვავილოვანში ფურცლებში.
ლურჯი და მეტი
მცენარეობა იძენს თავის ლურჯ ელფერს ფიტოქრომის წყალობით. ეს არის ცილოვანი მცენარეული პიგმენტი, რომელიც პასუხისმგებელია ყვავილობის კონტროლზე. არეგულირებს თესლის გაღივებას. ცნობილია, რომ ფიტოქრომს შეუძლია მცენარეთა სამყაროს ზოგიერთი წარმომადგენლის ყვავილობის დაჩქარება, ზოგს კი შენელების საპირისპირო პროცესი აქვს. გარკვეულწილად, ის შეიძლება შევადაროთ საათს, მაგრამ ბიოლოგიური. ამ დროისთვის მეცნიერებმა ჯერ არ იციან პიგმენტის მოქმედების მექანიზმის ყველა სპეციფიკა. დადგინდა, რომ ამ მოლეკულის სტრუქტურა რეგულირდება დღის დროით და სინათლის მიხედვით, რაც ინფორმაციას გადასცემს მცენარეს გარემოში სინათლის დონის შესახებ.
ლურჯი პიგმენტი შიგნითმცენარეები - ანთოციანინი. თუმცა, არსებობს რამდენიმე ჯიში. ანთოციანინები არა მხოლოდ ლურჯ ფერს ანიჭებენ, არამედ ვარდისფერსაც, ისინი ასევე ხსნიან წითელ და იასამნისფერ ფერებს, ზოგჯერ მუქ, მდიდარ მეწამულს. მცენარეთა უჯრედებში ანთოციანინების აქტიური წარმოქმნა შეინიშნება, როდესაც გარემო ტემპერატურა ეცემა, ქლოროფილის წარმოქმნა ჩერდება. ფოთლების ფერი იცვლება მწვანედან წითელ, წითელ, ლურჯში. ანთოციანინების წყალობით, ვარდებსა და ყაყაჩოებს აქვთ ნათელი ალისფერი ყვავილები. იგივე პიგმენტი განმარტავს გერანიუმის და სიმინდის ყვავილის ჩრდილებს. ცისფერი ჯიშის ანთოციანინის წყალობით, ცისფერყანწელებს აქვთ დელიკატური ფერი. ამ ტიპის პიგმენტის გარკვეული ჯიშები შეინიშნება ყურძენში, წითელ კომბოსტოში. ანთოციანინები უზრუნველყოფენ წიპწების, ქლიავის შეღებვას.
ნათელი და ბნელი
ცნობილი ყვითელი პიგმენტი, რომელსაც მეცნიერებმა ანთოქლორი უწოდეს. იგი აღმოაჩინეს პრაიმერის ფურცლების კანში. ანთოქლორი გვხვდება primroses, ვერძის inflorescences. ისინი მდიდარია ყვითელი ჯიშის ყაყაჩოებითა და დალიაებით. ეს პიგმენტი სასიამოვნო ფერს აძლევს გომბეშო სელის ყვავილებს, ლიმონის ნაყოფს. ის გამოვლენილია ზოგიერთ სხვა მცენარეში.
ანტოფეინი ბუნებაში შედარებით იშვიათია. ეს არის მუქი პიგმენტი. მისი წყალობით ზოგიერთ პარკოსან გვირგვინზე ჩნდება კონკრეტული ლაქები.
ყველა კაშკაშა პიგმენტი შექმნილია ბუნების მიერ მცენარეული სამყაროს წარმომადგენლების სპეციფიკური შეღებვისთვის. ამ შეღებვის წყალობით მცენარე იზიდავს ფრინველებს და ცხოველებს. ეს უზრუნველყოფს თესლის გავრცელებას.
უჯრედების და სტრუქტურის შესახებ
ვცდილობთ განსაზღვროთრამდენად ძლიერად არის დამოკიდებული მცენარეების ფერი პიგმენტებზე, როგორ არის განლაგებული ეს მოლეკულები, რატომ არის საჭირო პიგმენტაციის მთელი პროცესი, მეცნიერებმა აღმოაჩინეს, რომ პლასტიდები მცენარის სხეულშია. ასე ეძახიან პატარა სხეულებს, რომლებიც შეიძლება იყოს ფერადი, მაგრამ ასევე უფერო. ასეთი პატარა სხეულები მხოლოდ და მხოლოდ მცენარეთა სამყაროს წარმომადგენლებს შორისაა. ყველა პლასტიდი იყოფა ქლოროპლასტებად მწვანე ელფერით, ქრომოპლასტებით შეღებილი წითელი სპექტრის სხვადასხვა ვარიაციით (ყვითელი და გარდამავალი ჩრდილების ჩათვლით) და ლეიკოპლასტებად. ამ უკანასკნელებს არანაირი ჩრდილი არ აქვთ.
ჩვეულებრივ, მცენარეული უჯრედი შეიცავს პლასტიდების ერთ სახეობას. ექსპერიმენტებმა აჩვენა ამ სხეულების უნარი, გარდაიქმნას ტიპიდან ტიპზე. ქლოროპლასტები გვხვდება მცენარის ყველა მწვანეში შეღებილ ორგანოში. ლეიკოპლასტები უფრო ხშირად შეინიშნება მზის პირდაპირი სხივებისგან დაფარულ ნაწილებში. ბევრი მათგანია რიზომებში, ისინი გვხვდება ტუბერებში, ზოგიერთი სახის მცენარის ნაწილაკებში. ქრომოპლასტები დამახასიათებელია ფურცლების, მწიფე ხილისთვის. თილაკოიდური გარსები გამდიდრებულია ქლოროფილით და კაროტინოიდებით. ლეიკოპლასტები არ შეიცავს პიგმენტის მოლეკულებს, მაგრამ შეიძლება იყოს სინთეზის პროცესების ადგილი, საკვები ნივთიერებების დაგროვება - ცილები, სახამებელი, ზოგჯერ ცხიმები.
რეაქციები და ტრანსფორმაციები
უფრო მაღალი მცენარეების ფოტოსინთეზური პიგმენტების შესწავლისას მეცნიერებმა დაადგინეს, რომ ქრომოპლასტები წითელი ფერისაა, კაროტინოიდების არსებობის გამო. ზოგადად მიღებულია, რომ ქრომოპლასტები არის პლასტიდების განვითარების ბოლო ნაბიჯი. ისინი სავარაუდოდ ჩნდებიან ლეიკო-, ქლოროპლასტების ტრანსფორმაციის დროს, როდესაც ისინი დაბერდებიან. დიდწილადასეთი მოლეკულების არსებობა განსაზღვრავს ფოთლების ფერს შემოდგომაზე, ასევე ნათელ, თვალისმომჭრელ ყვავილებსა და ხილს. კაროტინოიდებს გამოიმუშავებს წყალმცენარეები, მცენარეული პლანქტონი და მცენარეები. ისინი შეიძლება წარმოიქმნას ზოგიერთი ბაქტერიის, სოკოების მიერ. კაროტინოიდები პასუხისმგებელნი არიან მცენარეთა სამყაროს ცოცხალი წარმომადგენლების ფერზე. ზოგიერთ ცხოველს აქვს ბიოქიმიის სისტემები, რის გამოც კაროტინოიდები გარდაიქმნება სხვა მოლეკულებად. ასეთი რეაქციისთვის საკვები მიიღება საკვებიდან.
ვარდისფერი ფლამინგოების დაკვირვების თანახმად, ეს ფრინველები აგროვებენ და ფილტრავენ სპირულინას და სხვა წყალმცენარეებს, რათა მიიღონ ყვითელი პიგმენტი, საიდანაც შემდეგ ჩნდება კანტაქსანტინი, ასტაქსანტინი. სწორედ ეს მოლეკულები ანიჭებენ ფრინველის ბუმბულს ასეთ ლამაზ ფერს. ბევრ თევზსა და ფრინველს, კიბოებსა და მწერებს აქვს ნათელი ფერი კაროტინოიდების გამო, რომლებიც მიიღება საკვებიდან. ბეტა-კაროტინი გარდაიქმნება ზოგიერთ ვიტამინად, რომელიც გამოიყენება ადამიანის სასარგებლოდ - ისინი იცავს თვალებს ულტრაიისფერი გამოსხივებისგან.
წითელი და მწვანე
უმაღლესი მცენარეების ფოტოსინთეზურ პიგმენტებზე საუბრისას, უნდა აღინიშნოს, რომ მათ შეუძლიათ სინათლის ტალღების ფოტონების შთანთქმა. აღნიშნულია, რომ ეს ეხება მხოლოდ ადამიანის თვალით ხილულ სპექტრის ნაწილს, ანუ ტალღის სიგრძეს 400-700 ნმ დიაპაზონში. მცენარის ნაწილაკებს შეუძლიათ შთანთქას მხოლოდ კვანტები, რომლებსაც აქვთ საკმარისი ენერგიის მარაგი ფოტოსინთეზის რეაქციისთვის. აბსორბციაზე პასუხისმგებელია მხოლოდ პიგმენტები. მეცნიერებმა მცენარეთა სამყაროში სიცოცხლის უძველესი ფორმები - ბაქტერიები, წყალმცენარეები შეისწავლეს.დადგენილია, რომ ისინი შეიცავენ სხვადასხვა ნაერთებს, რომლებსაც შეუძლიათ სინათლის მიღება ხილულ სპექტრში. ზოგიერთ ჯიშს შეუძლია მიიღოს გამოსხივების მსუბუქი ტალღები, რომლებიც არ აღიქმება ადამიანის თვალით - ინფრაწითელთან ახლოს არსებული ბლოკიდან. ქლოროფილების გარდა, ასეთი ფუნქციონირება ბუნებით ენიჭება ბაქტერიოროდოფსინს, ბაქტერიოქლოროფილებს. კვლევებმა აჩვენა ფიკობილინის, კაროტინოიდების სინთეზის რეაქციების მნიშვნელობა.
მცენარის ფოტოსინთეზური პიგმენტების მრავალფეროვნება განსხვავდება ჯგუფიდან ჯგუფში. ბევრი რამ განისაზღვრება იმ პირობებით, რომელშიც ცხოვრობს ცხოვრების ფორმა. უმაღლესი მცენარეული სამყაროს წარმომადგენლებს აქვთ პიგმენტების უფრო მცირე ჯიში, ვიდრე ევოლუციურად უძველესი ჯიშები.
რაზეა საქმე?
მცენარეების ფოტოსინთეზური პიგმენტების შესწავლისას აღმოვაჩინეთ, რომ უფრო მაღალ მცენარეულ ფორმებს აქვთ მხოლოდ ორი სახეობის ქლოროფილი (ადრე ნახსენები A, B). ორივე ეს ტიპი არის პორფირინები, რომლებსაც აქვთ მაგნიუმის ატომი. ისინი ძირითადად შედიან სინათლის მოსავლის კომპლექსებში, რომლებიც შთანთქავენ სინათლის ენერგიას და მიმართავენ მას რეაქციის ცენტრებში. ცენტრები შეიცავს მცენარეში არსებული 1 ტიპის მთლიანი ქლოროფილის შედარებით მცირე პროცენტს. აქ ხდება ფოტოსინთეზისთვის დამახასიათებელი პირველადი ურთიერთქმედება. ქლოროფილს თან ახლავს კაროტინოიდები: როგორც მეცნიერებმა დაადგინეს, ჩვეულებრივ, მათი ხუთი სახეობაა, მეტი არა. ეს ელემენტები ასევე აგროვებენ სინათლეს.
დაშლილი ქლოროფილები, კაროტინოიდები მცენარეული პიგმენტებია, რომლებსაც აქვთ სინათლის შთანთქმის ვიწრო ზოლები, რომლებიც საკმაოდ შორს არიან ერთმანეთისგან. ქლოროფილს აქვს ყველაზე ეფექტური უნარიშთანთქავენ ლურჯ ტალღებს, მათ შეუძლიათ წითელთან მუშაობა, მაგრამ მწვანე შუქს ძალიან სუსტად იპყრობენ. სპექტრის გაფართოება და გადახურვა უზრუნველყოფილია მცენარის ფოთლებიდან იზოლირებული ქლოროპლასტებით დიდი სირთულის გარეშე. ქლოროპლასტის მემბრანები განსხვავდება ხსნარებისგან, რადგან შეღებვის კომპონენტები შერწყმულია ცილებთან, ცხიმებთან, ურთიერთქმედებენ ერთმანეთთან და ენერგია გადადის კოლექტორებსა და დაგროვების ცენტრებს შორის. თუ გავითვალისწინებთ ფოთლის სინათლის შთანთქმის სპექტრს, ის კიდევ უფრო რთული, გლუვი იქნება, ვიდრე ერთი ქლოროპლასტი.
არეკვლა და შთანთქმა
მცენარის ფოთლის პიგმენტების შესწავლისას მეცნიერებმა დაადგინეს, რომ სინათლის გარკვეული პროცენტი, რომელიც ფოთოლს ეცემა, აირეკლება. ეს ფენომენი იყოფა ორ სახეობად: სარკე, დიფუზური. ისინი ამბობენ პირველზე, თუ ზედაპირი მბზინავი, გლუვია. ფურცლის ასახვა უპირატესად მეორე ტიპისაა ჩამოყალიბებული. სინათლე იჭრება სისქეში, იფანტება, იცვლის მიმართულებას, რადგან როგორც გარე ფენაში, ასევე ფურცლის შიგნით არის განცალკევებული ზედაპირი სხვადასხვა რეფრაქციული მაჩვენებლით. მსგავსი ეფექტები შეინიშნება, როდესაც სინათლე გადის უჯრედებში. არ არის ძლიერი შთანთქმა, ოპტიკური გზა ბევრად აღემატება ფურცლის სისქეს, გეომეტრიულად გაზომილი და ფურცელს შეუძლია უფრო მეტი სინათლის შთანთქმა, ვიდრე მისგან ამოღებული პიგმენტი. ფოთლები ასევე შთანთქავს ბევრად მეტ ენერგიას, ვიდრე ცალკე შესწავლილი ქლოროპლასტები.
იმის გამო, რომ არსებობს სხვადასხვა მცენარეული პიგმენტები - წითელი, მწვანე და ასე შემდეგ - შესაბამისად, შთანთქმის ფენომენი არათანაბარია. ფურცელს შეუძლია სხვადასხვა ტალღის სიგრძის სინათლის აღქმა, მაგრამ პროცესის ეფექტურობა შესანიშნავია.მწვანე ფოთლების ყველაზე მაღალი შთანთქმის უნარი თანდაყოლილია სპექტრის იისფერი ბლოკისთვის, წითელი, ლურჯი და ლურჯი. შთანთქმის სიძლიერე პრაქტიკულად არ განისაზღვრება ქლოროფილების კონცენტრირებით. ეს გამოწვეულია იმით, რომ საშუალო აქვს მაღალი გაფანტვის ძალა. თუ პიგმენტები შეინიშნება მაღალი კონცენტრაციით, აბსორბცია ხდება ზედაპირთან ახლოს.
