Para ilmuwan mengetahui apa itu pigmen tumbuhan - hijau dan ungu, kuning dan merah. Pigmen tumbuhan disebut molekul organik yang ditemukan di jaringan, sel-sel organisme tumbuhan - berkat inklusi inilah mereka memperoleh warna. Di alam, klorofil ditemukan lebih sering daripada yang lain, yang ada di tubuh tanaman tingkat tinggi mana pun. Oranye, nada kemerahan, warna kekuningan disediakan oleh karotenoid.
Dan lebih detail?
Pigmen tumbuhan ditemukan dalam kromo-, kloroplas. Secara total, sains modern mengetahui beberapa ratus jenis senyawa jenis ini. Persentase yang mengesankan dari semua molekul yang ditemukan diperlukan untuk fotosintesis. Seperti yang telah ditunjukkan oleh tes, pigmen adalah sumber retinol. Nuansa merah muda dan merah, variasi warna coklat dan kebiruan disediakan oleh keberadaan antosianin. Pigmen tersebut diamati dalam getah sel tumbuhan. Ketika hari semakin pendek selama musim dingin,pigmen bereaksi dengan senyawa lain yang ada dalam tubuh tanaman, menyebabkan warna bagian yang sebelumnya hijau berubah. Dedaunan pohon menjadi cerah dan berwarna-warni - musim gugur yang sama seperti biasanya.
Yang paling terkenal
Mungkin hampir setiap siswa sekolah menengah mengetahui tentang klorofil, pigmen tumbuhan yang diperlukan untuk fotosintesis. Karena senyawa ini, perwakilan dari dunia tumbuhan dapat menyerap cahaya matahari. Namun, di planet kita, tidak hanya tanaman yang tidak dapat hidup tanpa klorofil. Seperti yang telah ditunjukkan oleh penelitian lebih lanjut, senyawa ini mutlak diperlukan bagi umat manusia, karena memberikan perlindungan alami terhadap proses kanker. Pigmen tersebut telah terbukti dapat menghambat karsinogen dan menjamin perlindungan DNA dari mutasi di bawah pengaruh senyawa beracun.
Klorofil adalah pigmen hijau tumbuhan, yang secara kimiawi mewakili sebuah molekul. Itu terlokalisasi di kloroplas. Karena molekul inilah daerah-daerah ini berwarna hijau. Dalam strukturnya, molekulnya adalah cincin porfirin. Karena spesifisitas ini, pigmen menyerupai heme, yang merupakan elemen struktural hemoglobin. Perbedaan utama adalah pada atom pusat: di heme, besi menggantikannya; untuk klorofil, magnesium adalah yang paling signifikan. Para ilmuwan pertama kali menemukan fakta ini pada tahun 1930. Peristiwa itu terjadi 15 tahun setelah Willstatter menemukan zat tersebut.
Kimia dan Biologi
Pertama, para ilmuwan menemukan bahwa pigmen hijau pada tumbuhan datang dalam dua varietas, yang diberi nama untuk duahuruf pertama dari alfabet Latin. Perbedaan antara varietas, meskipun kecil, masih ada, dan paling terlihat dalam analisis rantai samping. Untuk varietas pertama, CH3 memainkan perannya, untuk tipe kedua - CHO. Kedua bentuk klorofil termasuk dalam kelas fotoreseptor aktif. Karena mereka, tanaman dapat menyerap komponen energi radiasi matahari. Selanjutnya, tiga jenis klorofil diidentifikasi.
Dalam sains, pigmen hijau pada tumbuhan disebut klorofil. Menyelidiki perbedaan antara dua varietas utama dari molekul yang melekat pada vegetasi yang lebih tinggi, ditemukan bahwa panjang gelombang yang dapat diserap oleh pigmen agak berbeda untuk tipe A dan B. Faktanya, menurut para ilmuwan, varietas secara efektif melengkapi masing-masing. lainnya, sehingga memberikan tanaman kemampuan untuk memaksimalkan menyerap jumlah energi yang dibutuhkan. Biasanya, jenis klorofil pertama biasanya diamati dalam konsentrasi tiga kali lebih tinggi daripada yang kedua. Bersama-sama mereka membentuk pigmen tumbuhan hijau. Tiga jenis lainnya hanya ditemukan dalam bentuk vegetasi purba.
Fitur molekul
Mempelajari struktur pigmen tumbuhan, ditemukan bahwa kedua jenis klorofil adalah molekul yang larut dalam lemak. Varietas sintetis yang dibuat di laboratorium larut dalam air, tetapi penyerapannya dalam tubuh hanya dimungkinkan dengan adanya senyawa lemak. Tumbuhan menggunakan pigmen untuk menyediakan energi untuk pertumbuhan. Dalam diet orang, itu digunakan untuk tujuan pemulihan.
Klorofil, sepertihemoglobin dapat berfungsi secara normal dan menghasilkan karbohidrat bila dihubungkan dengan rantai protein. Secara visual, protein tampak seperti formasi tanpa sistem dan struktur yang jelas, tetapi sebenarnya benar, dan itulah sebabnya klorofil dapat mempertahankan posisi optimalnya secara stabil.
Fitur Aktivitas
Para ilmuwan, yang mempelajari pigmen utama tumbuhan tingkat tinggi ini, menemukan bahwa pigmen ini ditemukan di semua sayuran: daftarnya mencakup sayuran, ganggang, bakteri. Klorofil adalah senyawa yang sepenuhnya alami. Secara alami, ia memiliki kualitas pelindung dan mencegah transformasi, mutasi DNA di bawah pengaruh senyawa beracun. Pekerjaan penelitian khusus diselenggarakan di Kebun Raya India di Institut Penelitian. Seperti yang telah ditemukan oleh para ilmuwan, klorofil yang diperoleh dari tumbuh-tumbuhan segar dapat melindungi terhadap senyawa beracun, bakteri patologis, dan juga menenangkan aktivitas peradangan.
Klorofil berumur pendek. Molekul-molekul ini sangat rapuh. Sinar matahari menyebabkan kematian pigmen, tetapi daun hijau mampu menghasilkan molekul baru dan baru yang menggantikan mereka yang telah melayani rekan-rekan mereka. Pada musim gugur, klorofil tidak lagi diproduksi, sehingga dedaunan kehilangan warnanya. Pigmen lain muncul ke depan, yang sebelumnya tersembunyi dari mata pengamat eksternal.
Tidak ada batasan untuk variasi
Keragaman pigmen tumbuhan yang diketahui oleh para peneliti modern sangat besar. Dari tahun ke tahun, para ilmuwan menemukan semakin banyak molekul baru. Relatif baru dilakukanpenelitian telah memungkinkan untuk menambahkan tiga jenis lagi ke dua varietas klorofil yang disebutkan di atas: C, C1, E. Namun, tipe A masih dianggap yang paling penting, tetapi karotenoid bahkan lebih beragam. Kelas pigmen ini terkenal dengan sains - karena merekalah akar wortel, banyak sayuran, buah jeruk, dan hadiah lain dari dunia tumbuhan memperoleh corak. Tes tambahan menunjukkan bahwa burung kenari memiliki bulu kuning karena karotenoid. Mereka juga memberi warna pada kuning telur. Karena banyaknya karotenoid, penduduk Asia memiliki warna kulit yang aneh.
Baik manusia maupun perwakilan dunia hewan tidak memiliki ciri biokimia yang memungkinkan produksi karotenoid. Zat-zat ini muncul berdasarkan vitamin A. Ini dibuktikan dengan pengamatan pada pigmen tumbuhan: jika ayam tidak menerima vegetasi dengan makanan, kuning telur akan memiliki warna yang sangat lemah. Jika kenari diberi makan dalam jumlah besar yang diperkaya dengan karotenoid merah, bulunya akan berwarna merah cerah.
Fitur Penasaran: Karotenoid
Pigmen kuning pada tumbuhan disebut karoten. Para ilmuwan telah menemukan bahwa xanthophylls memberikan warna merah. Jumlah perwakilan dari kedua jenis ini yang dikenal oleh komunitas ilmiah terus meningkat. Pada tahun 1947, para ilmuwan mengetahui sekitar tujuh lusin karotenoid, dan pada tahun 1970 sudah ada lebih dari dua ratus. Sampai batas tertentu, ini mirip dengan kemajuan pengetahuan di bidang fisika: pertama mereka tahu tentang atom, kemudian elektron dan proton, dan kemudian terungkap.bahkan partikel yang lebih kecil, untuk penunjukan yang hanya menggunakan huruf. Apakah mungkin untuk berbicara tentang partikel dasar? Seperti yang telah ditunjukkan oleh pengujian fisikawan, terlalu dini untuk menggunakan istilah seperti itu - sains belum dikembangkan sejauh mungkin untuk menemukannya, jika ada. Situasi serupa telah berkembang dengan pigmen - dari tahun ke tahun spesies dan jenis baru ditemukan, dan ahli biologi hanya terkejut, tidak dapat menjelaskan sifat banyak sisi.
Tentang Fungsi
Ilmuwan yang terlibat dalam pigmen tumbuhan tingkat tinggi belum dapat menjelaskan mengapa dan mengapa alam menyediakan begitu banyak variasi molekul pigmen. Fungsionalitas dari beberapa varietas individu telah terungkap. Telah terbukti bahwa karoten diperlukan untuk memastikan keamanan molekul klorofil dari oksidasi. Mekanisme perlindungan disebabkan oleh fitur oksigen singlet, yang terbentuk selama reaksi fotosintesis sebagai produk tambahan. Senyawa ini sangat agresif.
Fitur lain dari pigmen kuning pada sel tumbuhan adalah kemampuannya untuk meningkatkan interval panjang gelombang yang diperlukan untuk proses fotosintesis. Saat ini, fungsi seperti itu belum terbukti secara pasti, tetapi banyak penelitian telah dilakukan untuk menunjukkan bahwa bukti akhir hipotesis tidak jauh. Sinar yang tidak dapat diserap oleh pigmen tumbuhan hijau diserap oleh molekul pigmen kuning. Energi tersebut kemudian diarahkan ke klorofil untuk transformasi lebih lanjut.
Pigmen: sangat berbeda
Kecuali beberapavarietas karotenoid, pigmen yang disebut auron, chalcones memiliki warna kuning. Struktur kimianya dalam banyak hal mirip dengan flavon. Pigmen seperti itu tidak sering terjadi di alam. Mereka ditemukan di selebaran, perbungaan oxalis dan snapdragons, mereka memberikan warna coreopsis. Pigmen seperti itu tidak mentolerir asap tembakau. Jika Anda mengasapi tanaman dengan rokok, itu akan segera berubah menjadi merah. Sintesis biologis yang terjadi pada sel tumbuhan dengan partisipasi chalcones mengarah pada pembentukan flavonol, flavon, auron.
Baik hewan maupun tumbuhan memiliki melanin. Pigmen ini memberikan warna coklat pada rambut, berkat itu ikalnya bisa menjadi hitam. Jika sel tidak mengandung melanin, perwakilan dunia hewan menjadi albino. Pada tumbuhan, pigmen ditemukan di kulit anggur merah dan di beberapa perbungaan di kelopak.
Biru dan banyak lagi
Vegetasi mendapatkan warna biru berkat fitokrom. Ini adalah pigmen tanaman protein yang bertanggung jawab untuk mengendalikan pembungaan. Ini mengatur perkecambahan biji. Diketahui bahwa fitokrom dapat mempercepat pembungaan beberapa perwakilan dunia tumbuhan, sementara yang lain memiliki proses perlambatan yang berlawanan. Sampai batas tertentu, itu dapat dibandingkan dengan jam, tetapi biologis. Saat ini, para ilmuwan belum mengetahui semua secara spesifik mekanisme kerja pigmen. Ditemukan bahwa struktur molekul ini disesuaikan dengan waktu siang dan cahaya, mentransmisikan informasi tentang tingkat cahaya di lingkungan ke tanaman.
pigmen biru dalamtanaman - antosianin. Namun, ada beberapa varietas. Antosianin tidak hanya memberi warna biru, tetapi juga merah muda, mereka juga menjelaskan warna merah dan ungu, kadang-kadang gelap, ungu kaya. Generasi aktif antosianin dalam sel tumbuhan diamati ketika suhu lingkungan turun, pembentukan klorofil berhenti. Warna dedaunan berubah dari hijau menjadi merah, merah, biru. Berkat anthocyanin, mawar dan bunga poppy memiliki bunga merah cerah. Pigmen yang sama menjelaskan nuansa perbungaan geranium dan bunga jagung. Berkat variasi antosianin yang berwarna biru, lonceng biru memiliki warna yang lembut. Varietas tertentu dari jenis pigmen ini diamati pada anggur, kol merah. Antosianin memberikan warna pada sloes, plum.
Terang dan gelap
Dikenal pigmen kuning, yang oleh para ilmuwan disebut anthochlor. Itu ditemukan di kulit kelopak bunga mawar. Antoklor ditemukan dalam bunga mawar, perbungaan domba jantan. Mereka kaya akan bunga poppy varietas kuning dan dahlia. Pigmen ini memberi warna yang menyenangkan pada perbungaan toadflax, buah lemon. Telah diidentifikasi di beberapa tanaman lain.
Anthofein relatif langka di alam. Ini adalah pigmen gelap. Berkat dia, bintik-bintik tertentu muncul di mahkota beberapa legum.
Semua pigmen cerah dikandung oleh alam untuk pewarnaan spesifik perwakilan dunia tumbuhan. Berkat pewarnaan ini, tanaman menarik burung dan binatang. Ini memastikan penyebaran benih.
Tentang sel dan struktur
Mencoba menentukanseberapa kuat warna tanaman bergantung pada pigmen, bagaimana molekul-molekul ini disusun, mengapa seluruh proses pigmentasi diperlukan, para ilmuwan telah menemukan bahwa plastida ada dalam tubuh tanaman. Ini adalah nama yang diberikan untuk tubuh kecil yang mungkin berwarna, tetapi juga tidak berwarna. Tubuh kecil seperti itu hanya dan secara eksklusif di antara perwakilan dunia tumbuhan. Semua plastida dibagi menjadi kloroplas dengan warna hijau, kromoplas diwarnai dalam berbagai variasi spektrum merah (termasuk warna kuning dan transisi), dan leukoplas. Yang terakhir tidak memiliki nuansa apapun.
Biasanya, sel tumbuhan mengandung satu jenis plastida. Eksperimen telah menunjukkan kemampuan benda-benda ini untuk berubah dari satu jenis ke jenis lainnya. Kloroplas ditemukan di semua organ tumbuhan berwarna hijau. Leukoplas lebih sering diamati di bagian yang tersembunyi dari sinar matahari langsung. Ada banyak di rimpang, mereka ditemukan di umbi-umbian, partikel saringan dari beberapa jenis tanaman. Kromoplas khas untuk kelopak, buah matang. Membran tilakoid diperkaya dengan klorofil dan karotenoid. Leukoplas tidak mengandung molekul pigmen, tetapi dapat menjadi lokasi untuk proses sintesis, akumulasi senyawa nutrisi - protein, pati, kadang-kadang lemak.
Reaksi dan transformasi
Mempelajari pigmen fotosintesis tumbuhan tingkat tinggi, para ilmuwan telah menemukan bahwa kromoplas berwarna merah, karena adanya karotenoid. Secara umum diterima bahwa kromoplas adalah langkah terakhir dalam pengembangan plastida. Mereka mungkin muncul selama transformasi leuko-, kloroplas ketika mereka menua. Sebagian besarkehadiran molekul semacam itu menentukan warna dedaunan di musim gugur, serta bunga dan buah-buahan yang cerah dan menyenangkan. Karotenoid diproduksi oleh alga, plankton tumbuhan, dan tumbuhan. Mereka dapat dihasilkan oleh beberapa bakteri, jamur. Karotenoid bertanggung jawab atas warna perwakilan hidup dari dunia tumbuhan. Beberapa hewan memiliki sistem biokimia, yang karenanya karotenoid diubah menjadi molekul lain. Bahan baku untuk reaksi semacam itu diperoleh dari makanan.
Menurut pengamatan flamingo merah muda, burung-burung ini mengumpulkan dan menyaring spirulina dan beberapa ganggang lainnya untuk mendapatkan pigmen kuning, dari mana canthaxanthin, astaxanthin kemudian muncul. Molekul-molekul inilah yang memberi bulu burung warna yang begitu indah. Banyak ikan dan burung, udang karang dan serangga memiliki warna cerah karena karotenoid, yang diperoleh dari makanan. Beta-karoten diubah menjadi beberapa vitamin yang digunakan untuk kepentingan manusia - mereka melindungi mata dari radiasi ultraviolet.
Merah dan hijau
Berbicara tentang pigmen fotosintesis tumbuhan tingkat tinggi, perlu dicatat bahwa mereka dapat menyerap foton gelombang cahaya. Perlu dicatat bahwa ini hanya berlaku untuk bagian spektrum yang terlihat oleh mata manusia, yaitu untuk panjang gelombang dalam kisaran 400-700 nm. Partikel tumbuhan hanya dapat menyerap kuanta yang memiliki cadangan energi yang cukup untuk reaksi fotosintesis. Penyerapan sepenuhnya menjadi tanggung jawab pigmen. Para ilmuwan telah mempelajari bentuk kehidupan tertua di dunia tumbuhan - bakteri, ganggang. Telah ditetapkan bahwa mereka mengandung senyawa berbeda yang dapat menerima cahaya dalam spektrum yang terlihat. Beberapa varietas dapat menerima gelombang cahaya radiasi yang tidak terlihat oleh mata manusia - dari blok inframerah dekat. Selain klorofil, fungsi tersebut secara alami diberikan kepada bacteriorhodopsin, bacteriochlorophylls. Penelitian telah menunjukkan pentingnya reaksi sintesis fikobilin, karotenoid.
Keragaman pigmen fotosintesis tumbuhan berbeda dari satu kelompok ke kelompok lainnya. Banyak ditentukan oleh kondisi di mana bentuk kehidupan itu hidup. Perwakilan dari dunia tumbuhan tingkat tinggi memiliki variasi pigmen yang lebih kecil daripada varietas purba yang berevolusi.
Tentang apa?
Mempelajari pigmen fotosintesis tumbuhan, kami menemukan bahwa bentuk tumbuhan tingkat tinggi hanya memiliki dua varietas klorofil (disebutkan sebelumnya A, B). Kedua jenis ini merupakan porfirin yang memiliki atom magnesium. Mereka sebagian besar termasuk dalam kompleks pemanen cahaya yang menyerap energi cahaya dan mengarahkannya ke pusat reaksi. Pusat mengandung persentase yang relatif kecil dari total tipe 1 klorofil yang ada di tanaman. Di sini karakteristik interaksi utama fotosintesis berlangsung. Klorofil disertai dengan karotenoid: seperti yang telah ditemukan para ilmuwan, biasanya ada lima varietas, tidak lebih. Elemen-elemen ini juga mengumpulkan cahaya.
Dilarutkan, klorofil, karotenoid adalah pigmen tumbuhan yang memiliki pita serapan cahaya sempit yang cukup berjauhan satu sama lain. Klorofil memiliki kemampuan paling efektifmenyerap gelombang biru, mereka dapat bekerja dengan gelombang merah, tetapi mereka menangkap cahaya hijau dengan sangat lemah. Perluasan spektrum dan tumpang tindih disediakan oleh kloroplas yang diisolasi dari daun tanaman tanpa banyak kesulitan. Membran kloroplas berbeda dari larutan, karena komponen pewarna digabungkan dengan protein, lemak, bereaksi satu sama lain, dan energi berpindah antara kolektor dan pusat akumulasi. Jika kita mempertimbangkan spektrum penyerapan cahaya dari daun, itu akan menjadi lebih kompleks, lebih halus daripada satu kloroplas.
Refleksi dan penyerapan
Mempelajari pigmen daun tanaman, para ilmuwan telah menemukan bahwa persentase tertentu dari cahaya yang mengenai daun dipantulkan. Fenomena ini dibagi menjadi dua varietas: cermin, difus. Mereka mengatakan tentang yang pertama jika permukaannya mengkilap, halus. Refleksi lembaran sebagian besar dibentuk oleh tipe kedua. Cahaya merembes ke dalam ketebalan, menyebar, berubah arah, karena baik di lapisan luar maupun di dalam lembaran ada permukaan yang memisahkan dengan indeks bias yang berbeda. Efek serupa diamati ketika cahaya melewati sel. Tidak ada penyerapan yang kuat, jalur optik jauh lebih besar dari ketebalan lembaran, diukur secara geometris, dan lembaran mampu menyerap lebih banyak cahaya daripada pigmen yang diekstraksi darinya. Daun juga menyerap lebih banyak energi daripada kloroplas yang dipelajari secara terpisah.
Karena ada pigmen tumbuhan yang berbeda - merah, hijau dan sebagainya - masing-masing, fenomena penyerapannya tidak merata. Lembaran tersebut mampu melihat cahaya dengan panjang gelombang yang berbeda, tetapi efisiensi prosesnya sangat baik. Kapasitas penyerapan tertinggi dedaunan hijau melekat pada blok spektrum violet, merah, biru dan biru. Kekuatan penyerapan praktis tidak ditentukan oleh seberapa terkonsentrasi klorofil. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa medium memiliki daya hamburan yang tinggi. Jika pigmen diamati dalam konsentrasi tinggi, penyerapan terjadi di dekat permukaan.
