Wanasayansi wanajua rangi ya mimea ni nini - kijani na zambarau, njano na nyekundu. Rangi ya mimea huitwa molekuli za kikaboni ambazo zinapatikana katika tishu, seli za viumbe vya mmea - ni shukrani kwa inclusions hizo ambazo hupata rangi. Kwa asili, klorofili hupatikana mara nyingi zaidi kuliko wengine, ambayo iko katika mwili wa mmea wowote wa juu. Rangi ya chungwa, rangi nyekundu, vivuli vya manjano hutolewa na carotenoids.
Na maelezo zaidi?
Rangi asili za mimea hupatikana katika chromo-, kloroplasts. Kwa jumla, sayansi ya kisasa inajua aina mia kadhaa ya misombo ya aina hii. Asilimia ya kuvutia ya molekuli zote zilizogunduliwa zinahitajika kwa usanisinuru. Kama vipimo vimeonyesha, rangi ni vyanzo vya retinol. Vivuli vya pink na nyekundu, tofauti za rangi ya kahawia na rangi ya bluu hutolewa na kuwepo kwa anthocyanins. Rangi kama hizo huzingatiwa kwenye sap ya seli ya mmea. Wakati siku zinapungua wakati wa msimu wa baridi,rangi huguswa na misombo mingine iliyopo kwenye mwili wa mmea, na kusababisha rangi ya sehemu za awali za kijani kubadilika. Majani ya miti hung'aa na kupendeza - majira ya vuli yale yale tuliyozoea.
Maarufu zaidi
Labda karibu kila mwanafunzi wa shule ya upili anajua kuhusu klorofili, rangi ya mimea inayohitajika kwa usanisinuru. Kutokana na kiwanja hiki, mwakilishi wa ulimwengu wa mimea anaweza kunyonya mwanga wa jua. Hata hivyo, katika sayari yetu, sio mimea tu haiwezi kuwepo bila klorofili. Kama tafiti zaidi zimeonyesha, kiwanja hiki ni muhimu kabisa kwa ubinadamu, kwani hutoa ulinzi wa asili dhidi ya michakato ya saratani. Imethibitishwa kuwa rangi hiyo huzuia kansa na huhakikisha ulinzi wa DNA dhidi ya mabadiliko ya chembe za urithi kwa kuathiriwa na viambajengo vya sumu.
Chlorophyll ni rangi ya kijani kibichi ya mimea, inayowakilisha molekuli kemikali. Imewekwa ndani ya kloroplasts. Ni kutokana na molekuli hiyo kwamba maeneo haya yana rangi ya kijani. Katika muundo wake, molekuli ni pete ya porphyrin. Kutokana na maalum hii, rangi inafanana na heme, ambayo ni kipengele cha kimuundo cha hemoglobin. Tofauti kuu iko kwenye atomi ya kati: katika heme, chuma huchukua nafasi yake; kwa klorofili, magnesiamu ndio muhimu zaidi. Wanasayansi waligundua ukweli huu kwa mara ya kwanza mnamo 1930. Tukio hilo lilitokea miaka 15 baada ya Willstatter kugundua dutu hii.
Kemia na Biolojia
Kwanza, wanasayansi waligundua kuwa rangi ya kijani kibichi kwenye mimea inapatikana katika aina mbili, ambazo zilipewa majina kwa mbili.herufi za kwanza za alfabeti ya Kilatini. Tofauti kati ya aina, ingawa ndogo, bado iko, na inaonekana zaidi katika uchambuzi wa minyororo ya upande. Kwa aina ya kwanza, CH3 inacheza jukumu lao, kwa aina ya pili - CHO. Aina zote mbili za klorofili ni za darasa la vipokea picha hai. Kwa sababu yao, mmea unaweza kunyonya sehemu ya nishati ya mionzi ya jua. Baadaye, aina tatu zaidi za klorofili zilitambuliwa.
Katika sayansi, rangi ya kijani kwenye mimea inaitwa klorofili. Kuchunguza tofauti kati ya aina mbili kuu za molekuli hii asili ya mimea ya juu, iligundua kuwa urefu wa mawimbi unaoweza kufyonzwa na rangi ni tofauti kwa aina A na B. Kwa kweli, kulingana na wanasayansi, aina hizo hukamilisha kila moja kwa moja. nyingine, na hivyo kutoa mmea na uwezo wa kuongeza kunyonya kiasi kinachohitajika cha nishati. Kwa kawaida, aina ya kwanza ya klorofili kawaida huzingatiwa katika mkusanyiko wa juu mara tatu kuliko ya pili. Kwa pamoja huunda rangi ya mmea wa kijani kibichi. Aina nyingine tatu zinapatikana tu katika aina za kale za uoto.
Vipengele vya molekuli
Ilipochunguza muundo wa rangi ya mimea, ilibainika kuwa aina zote mbili za klorofili ni molekuli zinazoyeyuka kwa mafuta. Aina za syntetisk zilizoundwa katika maabara hupasuka katika maji, lakini ngozi yao katika mwili inawezekana tu mbele ya misombo ya mafuta. Mimea hutumia rangi kutoa nishati kwa ukuaji. Katika lishe ya watu, hutumika kwa madhumuni ya kupona.
Chlorophyll, kamahemoglobini inaweza kufanya kazi kwa kawaida na kutoa wanga inapounganishwa na minyororo ya protini. Kinachoonekana, protini inaonekana kuwa muundo usio na mfumo na muundo wazi, lakini kwa kweli ni sahihi, na ndiyo maana klorofili inaweza kudumisha mkao wake bora zaidi.
Vipengele vya Shughuli
Wanasayansi, wakichunguza rangi hii kuu ya mimea ya juu, waligundua kuwa inapatikana katika mimea yote ya kijani: orodha inajumuisha mboga, mwani, bakteria. Chlorophyll ni kiwanja cha asili kabisa. Kwa asili, ina sifa za mlinzi na kuzuia mabadiliko, mabadiliko ya DNA chini ya ushawishi wa misombo ya sumu. Kazi maalum ya utafiti iliandaliwa katika Bustani ya Mimea ya India katika Taasisi ya Utafiti. Kama wanasayansi wamegundua, klorofili inayopatikana kutoka kwa mimea safi inaweza kulinda dhidi ya misombo ya sumu, bakteria ya pathological, na pia kutuliza shughuli za kuvimba.
Chlorophyll ni ya muda mfupi. Molekuli hizi ni tete sana. Mionzi ya jua husababisha kifo cha rangi, lakini jani la kijani linaweza kutoa molekuli mpya na mpya ambazo huchukua nafasi ya wale ambao wametumikia wenzao. Katika msimu wa vuli, klorofili haizalishi tena, hivyo majani hupoteza rangi yake. Rangi nyingine huja mbele, ambazo hapo awali zilifichwa kutoka kwa macho ya mwangalizi wa nje.
Hakuna kikomo kwa anuwai
Aina mbalimbali za rangi za mimea zinazojulikana na watafiti wa kisasa ni kubwa kipekee. Mwaka hadi mwaka, wanasayansi hugundua molekuli mpya zaidi na zaidi. Imefanywa hivi karibunitafiti zimewezesha kuongeza aina tatu zaidi kwa aina mbili za klorofili zilizotajwa hapo juu: C, C1, E. Hata hivyo, aina A bado inachukuliwa kuwa muhimu zaidi. Lakini carotenoids ni sawa. mbalimbali zaidi. Darasa hili la rangi ya rangi linajulikana kwa sayansi - ni kutokana na wao kwamba mizizi ya karoti, mboga nyingi, matunda ya machungwa, na zawadi nyingine za ulimwengu wa mimea hupata vivuli. Uchunguzi wa ziada umeonyesha kuwa canaries ina manyoya ya njano kutokana na carotenoids. Pia hutoa rangi kwa kiini cha yai. Kwa sababu ya wingi wa carotenoids, wakazi wa Asia wana ngozi ya kipekee.
Si mwanadamu au wawakilishi wa ulimwengu wa wanyama walio na sifa kama hizi za biokemia ambazo zinaweza kuruhusu utengenezaji wa carotenoids. Dutu hizi zinaonekana kwa misingi ya vitamini A. Hii inathibitishwa na uchunguzi juu ya rangi ya mimea: ikiwa kuku haukupokea mimea na chakula, viini vya yai vitakuwa na kivuli dhaifu sana. Ikiwa canary imelishwa kwa kiasi kikubwa cha chakula kilichoboreshwa na carotenoids nyekundu, manyoya yake yatachukua kivuli cha rangi nyekundu.
Sifa za Kuvutia: Carotenoids
Pigment ya njano kwenye mimea inaitwa carotene. Wanasayansi wamegundua kuwa xanthophylls hutoa tint nyekundu. Idadi ya wawakilishi wa aina hizi mbili zinazojulikana kwa jumuiya ya kisayansi inaongezeka mara kwa mara. Mnamo 1947, wanasayansi walijua kuhusu carotenoids kadhaa, na kufikia 1970 tayari kulikuwa na zaidi ya mia mbili. Kwa kiwango fulani, hii ni sawa na maendeleo ya maarifa katika uwanja wa fizikia: kwanza walijua juu ya atomi, kisha elektroni na protoni, na baadaye wakafunuliwa.hata chembe ndogo zaidi, kwa uteuzi ambao herufi tu hutumiwa. Inawezekana kuzungumza juu ya chembe za msingi? Kama vipimo vya wanafizikia vimeonyesha, ni mapema sana kutumia neno kama hilo - sayansi bado haijatengenezwa kwa kiwango ambacho iliwezekana kuwapata, ikiwa wapo. Hali kama hiyo imetokea kwa rangi - mwaka hadi mwaka aina mpya na aina hugunduliwa, na wanabiolojia wanashangaa tu, hawawezi kueleza asili ya pande nyingi.
Kuhusu Vitendo
Wanasayansi wanaohusika katika rangi ya mimea ya juu bado hawawezi kueleza ni kwa nini na kwa nini asili imetoa aina mbalimbali za molekuli za rangi. Utendaji wa baadhi ya aina binafsi umefunuliwa. Imethibitishwa kuwa carotene ni muhimu ili kuhakikisha usalama wa molekuli za klorofili kutoka kwa oxidation. Utaratibu wa ulinzi ni kwa sababu ya sifa za oksijeni ya singlet, ambayo huundwa wakati wa mmenyuko wa usanisinuru kama bidhaa ya ziada. Mchanganyiko huu ni mkali sana.
Kipengele kingine cha rangi ya njano katika seli za mimea ni uwezo wake wa kuongeza muda wa urefu wa wimbi unaohitajika kwa mchakato wa usanisinuru. Kwa sasa, kazi kama hiyo haijathibitishwa haswa, lakini tafiti nyingi zimefanywa kupendekeza kwamba uthibitisho wa mwisho wa nadharia hauko mbali. Miale ambayo rangi ya kijani kibichi haiwezi kufyonzwa inafyonzwa na molekuli za rangi ya manjano. Kisha nishati huelekezwa kwa klorofili kwa mabadiliko zaidi.
Nuru: tofauti sana
Ila kwa baadhiaina za carotenoids, rangi zinazoitwa aurones, chalcones zina rangi ya njano. Muundo wao wa kemikali kwa njia nyingi ni sawa na flavones. Rangi kama hizo hazifanyiki mara nyingi katika asili. Walipatikana katika vipeperushi, inflorescences ya oxalis na snapdragons, hutoa rangi ya coreopsis. Rangi kama hizo hazivumilii moshi wa tumbaku. Ikiwa unafukiza mmea na sigara, itakuwa nyekundu mara moja. Usanisi wa kibayolojia unaotokea katika seli za mimea kwa ushiriki wa chalcones husababisha uzalishaji wa flavonoli, flavone, aurones.
Wanyama na mimea yote wana melanini. Rangi hii hutoa tint kahawia kwa nywele, ni shukrani kwa kuwa curls inaweza kugeuka nyeusi. Ikiwa seli hazina melanini, wawakilishi wa ulimwengu wa wanyama huwa albino. Katika mimea, rangi hiyo hupatikana kwenye ngozi ya zabibu nyekundu na katika baadhi ya maua kwenye petali.
Bluu na zaidi
Mimea hupata tint yake ya buluu kutokana na phytochrome. Ni rangi ya mmea wa protini inayohusika na kudhibiti maua. Inasimamia uotaji wa mbegu. Inajulikana kuwa phytochrome inaweza kuharakisha maua ya wawakilishi wengine wa ulimwengu wa mimea, wakati wengine wana mchakato wa kinyume wa kupungua. Kwa kiasi fulani, inaweza kulinganishwa na saa, lakini kibiolojia. Kwa sasa, wanasayansi bado hawajui maelezo yote ya utaratibu wa hatua ya rangi. Ilibainika kuwa muundo wa molekuli hii hurekebishwa kulingana na wakati wa mchana na mwanga, na kupeleka taarifa kuhusu kiwango cha mwanga katika mazingira hadi kwa mmea.
Pigment ya bluu ndanimimea - anthocyanin. Hata hivyo, kuna aina kadhaa. Anthocyanins sio tu kutoa rangi ya bluu, lakini pia pink, pia kuelezea rangi nyekundu na lilac, wakati mwingine giza, tajiri zambarau. Kizazi hai cha anthocyanins katika seli za mimea huzingatiwa wakati joto la kawaida linapungua, kizazi cha klorofili kinaacha. Rangi ya majani hubadilika kutoka kijani kibichi hadi nyekundu, nyekundu, bluu. Shukrani kwa anthocyanins, roses na poppies zina maua nyekundu nyekundu. Rangi sawa inaelezea vivuli vya geranium na inflorescences ya cornflower. Shukrani kwa aina ya bluu ya anthocyanin, kengele za bluu zina rangi yao dhaifu. Aina fulani za aina hii ya rangi huzingatiwa katika zabibu, kabichi nyekundu. Anthocyanins hutoa rangi ya sloes, plums.
Mng'aro na giza
Rangi ya manjano inayojulikana, ambayo wanasayansi waliiita anthochlor. Ilipatikana kwenye ngozi ya petals ya primrose. Anthochlor hupatikana katika primroses, inflorescences ya kondoo. Wao ni matajiri katika poppies ya aina ya njano na dahlias. Rangi hii inatoa rangi ya kupendeza kwa inflorescences ya toadflax, matunda ya limao. Imetambuliwa katika baadhi ya mimea mingine.
Anthofein ni adimu kwa kiasili. Hii ni rangi ya giza. Shukrani kwake, madoa mahususi yanaonekana kwenye gamba la baadhi ya mikunde.
Rangi zote angavu hutungwa kwa asili kwa ajili ya upakaji rangi mahususi wa wawakilishi wa ulimwengu wa mimea. Shukrani kwa kuchorea hii, mmea huvutia ndege na wanyama. Hii inahakikisha usambaaji wa mbegu.
Kuhusu visanduku na muundo
Inajaribu kubainishajinsi rangi ya mimea inategemea rangi, jinsi molekuli hizi zinavyopangwa, kwa nini mchakato mzima wa rangi ni muhimu, wanasayansi wamegundua kuwa plastids zipo katika mwili wa mimea. Hili ndilo jina lililopewa miili midogo ambayo inaweza kuwa na rangi, lakini pia haina rangi. Miili ndogo kama hiyo ni tu na pekee kati ya wawakilishi wa ulimwengu wa mmea. Plastiki zote ziligawanywa katika kloroplasts na tint ya kijani, chromoplasts zilizowekwa katika tofauti tofauti za wigo nyekundu (ikiwa ni pamoja na vivuli vya njano na vya mpito), na leucoplasts. Ya mwisho haina vivuli vyovyote.
Kwa kawaida, seli ya mmea huwa na aina moja ya plastidi. Majaribio yameonyesha uwezo wa miili hii kubadilika kutoka aina hadi aina. Chloroplasts hupatikana katika viungo vyote vya mimea yenye rangi ya kijani. Leukoplasts mara nyingi huzingatiwa katika sehemu zilizofichwa kutoka kwa mionzi ya moja kwa moja ya jua. Kuna wengi wao katika rhizomes, hupatikana katika mizizi, chembe za ungo za aina fulani za mimea. Chromoplasts ni ya kawaida kwa petals, matunda yaliyoiva. Utando wa Thylakoid hutajiriwa katika klorofili na carotenoids. Leukoplasts hazina molekuli za rangi, lakini zinaweza kuwa mahali pa michakato ya usanisi, mlundikano wa misombo ya virutubishi - protini, wanga, mara kwa mara mafuta.
Matendo na mabadiliko
Wakichunguza rangi za usanisinuru za mimea ya juu, wanasayansi wamegundua kuwa kromoplasti zina rangi nyekundu, kutokana na kuwepo kwa carotenoids. Inakubaliwa kwa ujumla kuwa chromoplasts ni hatua ya mwisho katika maendeleo ya plastids. Pengine huonekana wakati wa mabadiliko ya leuko-, kloroplasts wakati wanazeeka. Kwa kiasi kikubwauwepo wa molekuli vile huamua rangi ya majani katika vuli, pamoja na maua mkali, yenye kupendeza macho na matunda. Carotenoids huzalishwa na mwani, plankton ya mimea, na mimea. Wanaweza kuzalishwa na baadhi ya bakteria, fungi. Carotenoids ni wajibu wa rangi ya wawakilishi wanaoishi wa ulimwengu wa mimea. Wanyama wengine wana mifumo ya biochemistry, kutokana na ambayo carotenoids hubadilishwa kuwa molekuli nyingine. Malisho ya mmenyuko kama huo hupatikana kutoka kwa chakula.
Kulingana na uchunguzi wa flamingo waridi, ndege hawa hukusanya na kuchuja spirulina na mwani mwingine ili kupata rangi ya manjano, ambayo canthaxanthin, astaxanthin kisha hutokea. Ni molekuli hizi zinazopa manyoya ya ndege rangi nzuri kama hiyo. Samaki nyingi na ndege, crayfish na wadudu wana rangi mkali kutokana na carotenoids, ambayo hupatikana kutoka kwa chakula. Beta-carotene hubadilishwa na kuwa baadhi ya vitamini ambazo hutumika kwa manufaa ya binadamu - hulinda macho dhidi ya mionzi ya jua.
Nyekundu na kijani
Tukizungumza kuhusu rangi asilia ya mimea ya juu, ni lazima ieleweke kwamba inaweza kunyonya fotoni za mawimbi ya mwanga. Ikumbukwe kwamba hii inatumika tu kwa sehemu ya wigo inayoonekana kwa jicho la mwanadamu, yaani, kwa urefu wa urefu wa 400-700 nm. Chembe za mmea zinaweza kunyonya tu quanta ambayo ina akiba ya kutosha ya nishati kwa mmenyuko wa usanisinuru. Kunyonya ni jukumu la rangi tu. Wanasayansi wamesoma aina za zamani zaidi za maisha katika ulimwengu wa mimea - bakteria, mwani. Imeanzishwa kuwa zina vyenye misombo tofauti ambayo inaweza kukubali mwanga katika wigo unaoonekana. Aina zingine zinaweza kupokea mawimbi nyepesi ya mionzi ambayo haionekani na jicho la mwanadamu - kutoka kwa kizuizi karibu na infrared. Mbali na klorofili, utendaji kama huo hutolewa kwa asili kwa bacteriorhodopsin, bacteriochlorophylls. Uchunguzi umeonyesha umuhimu wa athari za usanisi wa phycobilins, carotenoids.
Anuwai za rangi asilia za mimea hutofautiana kati ya kikundi hadi kikundi. Mengi imedhamiriwa na hali ambayo aina ya maisha huishi. Wawakilishi wa ulimwengu wa juu wa mimea wana aina ndogo zaidi ya rangi kuliko aina za zamani za mageuzi.
Inahusu nini?
Tukichunguza rangi asilia za mimea, tuligundua kuwa aina za juu zaidi za mimea zina aina mbili pekee za klorofili (iliyotajwa awali A, B). Aina zote mbili hizi ni porphyrins ambazo zina atomi ya magnesiamu. Hujumuishwa zaidi katika mifumo ya uvunaji mwanga ambayo inachukua nishati ya mwanga na kuielekeza kwenye vituo vya athari. Vituo hivyo vina asilimia ndogo ya jumla ya aina 1 ya klorofili iliyopo kwenye mmea. Hapa tabia ya mwingiliano ya msingi ya usanisinuru hufanyika. Chlorophyll inaambatana na carotenoids: kama wanasayansi wamegundua, kawaida kuna aina tano zao, hakuna zaidi. Vipengele hivi pia hukusanya mwanga.
Kuyeyushwa, klorofili, carotenoidi ni rangi za mimea ambazo zina mikanda nyembamba ya ufyonzaji mwanga ambayo iko mbali kabisa kutoka kwa nyingine. Chlorophyll ina uwezo wa ufanisi zaidikunyonya mawimbi ya bluu, wanaweza kufanya kazi na nyekundu, lakini wanakamata mwanga wa kijani kwa nguvu sana. Upanuzi wa wigo na kuingiliana hutolewa na kloroplasts pekee kutoka kwa majani ya mmea bila ugumu sana. Utando wa kloroplast hutofautiana na ufumbuzi, kwani vipengele vya kuchorea vinajumuishwa na protini, mafuta, huguswa na kila mmoja, na nishati huhamia kati ya watoza na vituo vya kusanyiko. Ikiwa tutazingatia wigo wa ufyonzaji mwanga wa jani, itageuka kuwa ngumu zaidi, laini kuliko kloroplasti moja.
Tafakari na unyonyaji
Wakichunguza rangi za jani la mmea, wanasayansi wamegundua kwamba asilimia fulani ya mwanga unaopiga kwenye jani huakisiwa. Jambo hili liligawanywa katika aina mbili: kioo, kuenea. Wanasema juu ya kwanza ikiwa uso ni shiny, laini. Tafakari ya karatasi inaundwa zaidi na aina ya pili. Mwanga huingia ndani ya unene, hutawanya, mabadiliko ya mwelekeo, kwa kuwa wote katika safu ya nje na ndani ya karatasi kuna nyuso zinazotenganisha na fahirisi tofauti za refractive. Athari sawa huzingatiwa wakati mwanga unapita kupitia seli. Hakuna kunyonya kwa nguvu, njia ya macho ni kubwa zaidi kuliko unene wa karatasi, iliyopimwa kijiometri, na karatasi inaweza kunyonya mwanga zaidi kuliko rangi iliyotolewa kutoka humo. Majani pia hunyonya nishati zaidi kuliko kloroplasti zilizochunguzwa tofauti.
Kwa sababu kuna rangi tofauti za mimea - nyekundu, kijani kibichi na kadhalika - kwa mtiririko huo, hali ya kunyonya sio sawa. Karatasi ina uwezo wa kuona mwanga wa urefu tofauti wa mawimbi, lakini ufanisi wa mchakato ni bora. Uwezo wa juu wa kunyonya wa majani ya kijani kibichi ni asili katika block ya zambarau ya wigo, nyekundu, bluu na bluu. Nguvu ya kunyonya haiamuliwi na jinsi klorofili zinavyojilimbikizia. Hii ni kutokana na ukweli kwamba kati ina nguvu kubwa ya kueneza. Ikiwa rangi huzingatiwa katika mkusanyiko wa juu, ufyonzaji hutokea karibu na uso.
