Меню

Что придает растениям зеленый цвет и участвующие

Почему растения зеленые?

Если посмотреть на нашу планету из космоса, вся ее поверхность будет окрашена в 2 основных цвета: синий и зеленый. Синий — это моря и океаны, т.е. вода. Зеленый — это леса, луга и поля на которых растут различнейшие растения и все они окрашены в зеленый цвет. Почему происходит так, почему большинство растений имеют именно зеленый цвет?

Ответ кроется в крохотных пигментах, которые в очень большом количестве содержатся во всех растениях. Этим пигментом является — хлорофилл — вещество, поглощающее солнечный свет и вырабатывающее органические питательные вещества для растений.

Фотосинтез

Роль хлорофилла трудно переоценить, так как именно он является основой в процессе фотосинтеза — наверное, важнейшего процесса на нашей планете. Во время фотосинтеза молекулы хлорофилла совершают настоящее чудо — преобразование неорганических веществ в органические. Под воздействием солнечного света в пигментах происходит сложная химическая реакция, в результате которой вода и неорганические вещества, получаемые из корней растения преобразуются в органические питательные вещества (сахар, крахмал, белки, жиры, углеводы). Но самым важным моментом в фотосинтезе является поглощение углекислого газа и выработка кислорода — жизненно необходимого вещества для подавляющего большинства живых существ на Земле.

Сам хлорофилл зеленого цвета, но растения выглядят зелеными не потому. Дело в том, что во время фотосинтеза пигменты хлорофилла поглощают свет только синего и красного спектров, в то время как зеленый отражается, вот поэтому мы и видим растения зелеными.

Долгое время ученые не могли понять почему растения не поглощают зеленый свет, ведь именно он находится в пике энергетического спектра солнечного света. Оказалось, что эффективность фотосинтеза зависит не столько от общего количества света, сколько от энергии отдельных его спектров и количества фотонов (мельчайшая частичка света) содержащихся в них. Так наибольшим количеством фотонов обладает свет красного спектра, а фотоны синего спектра — самые богатые полезной энергией. Фотоны же зеленого спектра не выделяются ни количеством, ни качеством поэтому природа и решила не использовать их, чтобы не тратить силы зря.

Почему не все растения окрашены в зеленый цвет?

Дело в том, что во всех растениях кроме хлорофилла содержится еще целый ряд различных пигментов, которые могут поглощать и отражать совсем другие цвета спектра нежели зеленый пигмент. Так к примеру, каротин поглощает отражает желто-красную часть спектра, из-за чего листья в которых содержаться меньше хлорофилла и больше каротина выглядят желтыми или красными. Антоциан наоборот активно поглощает зеленые лучи, а остальные отражает. Листья растений в которых преобладает антоциан (кротон, кордилина), могут быть окрашены во все цвета спектра кроме зеленого. Еще есть ксантозин, поглощающий все спектры за исключением желтого.

Источник

Почему растения зелёного цвета?

Года в три-четыре каждый ребёнок задаёт простой вопрос: почему трава зелёная?

В ответ можно услышать всё, что угодно – от «не приставай, мне некогда» до научно-популярной версии о фотосинтезе и зелёном хлорофилле. Но разве это ответ? Можете ли вы объяснить себе, почему трава всё-таки зелёная – а не розовая, оранжевая или цвета индиго? Конечно, вы скажете: потому что в хлоропластах растений содержится хлор – а в кристаллической форме он зелёный. Неплохо. Ну а дальше-то что? Почему в ходе эволюции выбор пал на него, а не на периодический элемент иного цвета? Вот вам и задачка… Но в истории развития жизни на Земле не было случайностей.

Доступным языком о физике

Даже самые далёкие от точных наук люди знают, что жизнь на планете обязана своим существованием солнечным лучам. Глубоко в недрах нашей звезды происходят ядерные реакции синтеза гелия из водорода. В результате распада высвобождаются фотоны (кванты света). Они проявляют свойства волн и частиц одновременно: эти электромагнитные импульсы излучаются «порциями», однако не имеют ни массы, ни заряда. Их роль в нашей жизни куда важнее: они обеспечивают взаимодействие между электрическими зарядами элементарных частиц, составляющих атомы, затем молекулы и, наконец, клетки живого организма.

Фотоны могут жить только в движении со скоростью света в вакууме. Рождаясь в солнечном ядре, они сперва несут в себе колоссальный импульс. Но чтобы сквозь солнечную мантию пробиться к поверхности звезды, эти частицы тратят почти миллион лет! Поэтому не смотря на то, что с этого момента свет преодолевает расстояние до Земли всего за 8,3 минуты, мы наслаждаемся тёплыми лучами, которые ждали встречи с нами ещё в середины Плейстоцена.

Так вот: в целом импульс фотонов капитально уменьшается ещё до прощания с родной звездой, а при прохождении земной атмосферы кванты света уже ожидают новые препятствия. В озоновом слое фотоны сталкиваются с молекулами, из-за чего изменяются импульс и длина волн – то есть, свет разделяется на спектр (дисперсия). Самые опасные для земных обитателей длины волн озоновый слой не пропускает — включая большую часть ультрафиолета. Поэтому мы различаем цвета радуги начиная от фиолетового и заканчивая красным. Иинфракрасную длину волны мы всё ещё ощущаем как тепло, а слабое микроволновое и другие излучения нас и вовсе не беспокоят.

Каждому из видимых цветов соответствует длина волны света, которую отражают материальные объекты (все остальные им поглощаются). Казалось бы, ничего загадочного: растения используют хлорофилл, который поглощает все цвета кроме зелёного. Но всё наоборот: сначала растения сознательно выбрали цвет, а потом подобрали к нему нужный «наполнитель». Здесь нам придётся обратиться к богатому опыту агрономов и ботаников. Многочисленные опыты и исследования раскрывают некоторые секреты растений, о которых почему-то не рассказывают в школе на уроках биологии.

Фотоны и растения

Вообще для фотосинтеза подходят волны любой длины, включая невидимые нашему глазу. Современные растения приспособились использовать излучение в диапазоне от 400 (фиолетовый) до 700 нм (красный). Причём для нормального функционирования растений (рост, цветение, плодоношение, запасание полезных веществ) необходимо присутствие в спектре всех этих цветов в определённых пропорциях. Это объясняется тем, что некоторые химические реакции могут начаться при облучении вещества светом низкой или средней частоты (тёплые цвета радуги), а другим для инициирования реакции требуется свет с частотой выше определённого порогового значения (холодные цвета).

Если зелёный свет может передать достаточно большие импульсы – какой же смысл растениям от него отказываться? Однако факт есть факт: 80-90% энергии растения вырабатывают за счёт поглощения синих и красных фотонов. Синие при этом более интенсивные, зато красных – подавляющее большинство. Остальные 10-20% приходятся на другие цвета, а сам зелёный в качестве «основного наряда» был выбран, очевидно, за свою высокую проникающую способность: в то время как синий и красный почти полностью поглощаются верхними ярусами листьев, зелёный способен проникать сквозь них и «вдыхать жизнь» в нижние ярусы, какими бы густыми они ни были. Это значит, что первые водоросли, которые только выбирались на сушу, уже планировали своё дальнейшее завоевание континентов и превращение в многоярусные леса – от мхов и трав до кустарников и деревьев.

Где же гарантия, что растения просто отражают или пропускают сквозь себя большую часть зелёного света? – Её и не будет, ведь и это не совсем правда. Это всё человеческое зрение, которое нельзя назвать самым надёжным (в сравнении с некоторыми животными), даёт нам «зелёную картинку». Этот цвет мы видим однородным из-за несовершенства своего зрительного анализатора. На самом же деле это наложение световых волн разной длины – преимущественно жёлтых и синих. А как же иначе? Часть цветных пигментов (каротин, антохлор, ксантофилл) специализируются на поглощении синих фотонов, отражая преломлённые лучи в красновато-жёлтом «формате». Другие пигменты (хлорофил и антоцианы) поглощают красноватые фотоны, отражая лучи приблизительно цвета морской волны. Накладываясь, они образуют изумрудный (по крайней мере, так его видят люди).

По мере сокращения светового дня и изменения угла освещённости (что влияет на преломление света ещё в слоях атмосферы), фотонов с большой частотой (и маленькой длиной волны) становится всё меньше. Некоторое время растения пытаются приспособиться к этому и переключают внимание исключительно на сбор «высококалорийных» порций света. Поглощая синие и зелёные фотоны, листья растений начинают отражать соответственно жёлтый или красный цвета. Когда синих фотонов становится критически мало, растения сбрасывают листву.

Читайте также:  Нашатырный спирт для растений польза

Какими могут быть растения с других планет?

Как вы догадываетесь, всё зависит от особенностей светового спектра, который формируется во время прохождения атмосферы или жидкой среды. Если кислорода и озонового слоя на планете нет, то от жгучего ультрафиолета растения может спасти только толща воды – они, очевидно, будут поглощать максимум инфракрасного излучения, а сами приобретут тёмно-красный цвет (на нашей планете так поступает пурпурная аноксигенная бактерия). Обитаемый спутник яркой звезды класса F должен получать очень много света, поэтому растения на нём отражали бы синий цвет — во избежание перегрева. А планета, освещаемая тусклой звездой класса М («красный карлик»), должна испытывать дефицит света – и, чтобы максимально использовать его, растения наверняка сделают выбор в пользу чёрной окраски. Да вы представьте только себе эти три фиолетовых глаза, полных надежды: «Мама-мама, а почему трава чёрная?»

Источник

Почему у листвы зеленый цвет?

Объясните, пожалуйста, на пальцах.

Зеленый цвет листьям придает органелла-пластид — хлоропласт, содержащийся в растительных клетках. Хлоропласт содержит в себе большое количество основного пигмента фотосинтеза — хлорофилла. Конечно, в хлоропластах множество и других пигментов, но хлорофилла — больше всего. А вот осенью красную или желтую окраску придают листьям другие пластиды — хромопласты, в которых содержатся пигменты красного, оранжевого и желтого цвета.

3 · Хороший ответ

2 · Хороший ответ

Как происходит процесс фотосинтеза в краснокочанной капусте и других растениях с не зелёными листьями? (ведь хлоропласты вырабатывают хлорофил, который зеленый)

Даже если у листьев наземных растений красный цвет, они способны фотосинтезировать точно так же, как и зеленые растения и содержат хлорофилл. Я не имею ввиду желтеющие осенью листья — там аппарат фотосинтеза действительно разрушается, хлорофилл деградирует и в бывших хлоропластах, а теперь уже хромопластах, накапливаются красные и желтые каротиноиды и флавоноиды. Красная окраска «нормальных» листьев обусловлена тем, что в вакуолях клеток накапливаются пигменты антоцианы (они могут быть красного или синего цвета и даже менять цвет при изменении кислотности среды и при взаимодействии с металлами).

Эти пигменты, наряду с каротиноидами и прочими флавоноидами, очень часто отвечают и за окраску желтеющих листьев, и за цвет лепестков цветка, за окраску плода. Обычно антоцианы синтезируются, когда хлорофилл начинает разрушаться, но у некоторых растений они присутствуют в вакуолях при работающих хлоропластах. Причиной этому может быть произошедшая ранее генетическая перестройка, мутация, которая «испортила» регуляцию работы ферментов синтеза антоцианов, что могло принести растению. Богаты антоцианами такие растения, как, например, черника, клюква, малина, ежевика, чёрная смородина, вишня, баклажаны, свёкла, чёрный рис, виноград Конкорд и мускатный виноград, красная капуста, и некоторые виды перцев, как жгучих, так и т. н. сладких. А теперь я процитирую хорошую книжку Г.-В. Хелдта «биохимия растений» издательства Бином, стр. 359: «Антоцианы . также выполняют функции защитных пигментов, которые при необходимости экранируют клетки мезофилла (то есть основной фотосинтезирующей ткани — прим. моё) листа от воздействия солнечного света. Характерно, что у растений в условиях стресса (дефицит фосфора, засоление почвы, переохлаждение) часто наблюдается красная окраска листьев вследствие повышенного содержания антоцианов.»

Источник

Почему листья зелёного цвета?

Отчего листья зеленого цвета? А осенью становятся желтого и багряно красного? Что такое хлорофилл и фотосинтез? Эти вопросы наверняка Вам уже задавали и еще зададут Ваши дети. Давайте с ними разберёмся.

Листья большинства растений зеленые, потому что полны пигментов, окрашивающих их в разные цвета. Самый важный из этих пигментов называется «хлорофилл», что с греческого переводится как «зелёный лист». Он-то и отвечает за зеленую составляющую листа, и благодаря ему растения производят пищу для себя и остального животного мира с помощью воды, углекислого газа и солнечного света. Процесс, при котором растения преобразуют световую энергию в химическую, и ее результатом является глюкоза, называется фотосинтезом. И это один из самых важных процессов, происходящих на всей планете.

Из глюкозы растения получают все остальные необходимые им питательные вещества, а побочным продуктом фотосинтеза является кислород, необходимый для всего живого. Без фотосинтеза на Земле не было бы ни растений, ни людей. Динозавры не могли бы дышать, и воздух и океаны сильно бы отличались от тех, которые у нас есть сегодня. Так что зеленый химический пигмент хлорофилл действительно очень важен.

Но если внимательно присмотреться вокруг, то можно заметить кусты и деревья с красными или фиолетовыми листьями. И эти листья имеют такой цвет круглый год, а не только осенью. Участвуют ли эти растения в фотосинтезе? Конечно! Эти листья по-прежнему полны хлорофилла, как и любой другой обычный зеленый лист. Тем не менее, в них также присутствуют много других химических веществ, пигментов, которые отвечают за окрас листьев от оранжевого до багряно красного. И их гораздо больше, чем хлорофилла, поэтому листья не выглядят зелеными. Но глубоко внутри листьев хлорофилл все еще присутствует, а значит, под действием света участвует в процессе фотосинтеза.

Эти же пигменты начинают проявляться осенью у обычных нам зеленых растений. Со временем хлорофилл начинает разрушаться и тогда пигменты, отвечающие за желтый, красный и оранжевый цвета (ксантофилл, антоциан и каротин) становятся нам больше видными. Распад хлорофилла быстрей происходит под действием световой энергии. Поэтому в пасмурную погоду деревья дольше сохраняют зеленый вид. А если после длительных дождей приходят солнечные и теплые деньки, то деревья моментально окрашиваются в желтые и красные тона и приходит золотая осень.

Фото и иллюстрации взяты из открытых источников и принадлежат их авторам.

Спасибо за Ваш лайк и подписку! Заходите ещё на наш канал, будет много интересного!

Источник

Растительные пигменты

Кто не восхищался красками цветущего луга, лесной опушки, осенней листвы, даров сада и полей? Но далеко не всем известно, откуда у природы такая богатая палитра цветов. Всей этой красотой обязаны мы специальным красящим веществам – пигментам, которых в растительном мире известно около 2 тысяч.

Скачать:

Вложение Размер
issledovatelskaya_rabota.docx 52.19 КБ

Предварительный просмотр:

  1. Растительные пигменты:
  1. Пластиды:
  1. Хлоропласты
  2. Хромопласты
  3. Лейкопласты
  1. Пигменты пластид:
  1. Хлорофиллы
  2. Каротиноиды
  3. Фикобилинпротеиды
  1. Использование растительных пигментов человеком.

Неповторим и загадочен мир растений. Как часто он задаёт нам вопросы, на которые, казалось бы, невозможно найти ответ. Но стоит внимательнее присмотреться, задуматься, проявить любознательность и трудолюбие – и тайна зелёного друга перестанет быть тайной. Жизнь растения раскроется во всей сложности, гармонии, красоте.

Кто не восхищался красками цветущего луга, лесной опушки, осенней листвы, даров сада и полей? Но далеко не всем известно, откуда у природы такая богатая палитра цветов. Всей этой красотой обязаны мы специальным красящим веществам – пигментам, которых в растительном мире известно около 2 тысяч.

Цвет вещества, в том числе и пигмента, определяется его способностью к поглощению света. Если свет, падающий на вещество или орган растения, равномерно отражается, они выглядят белыми. Если же все лучи поглощаются, объект воспринимается как чёрный. Если вещество поглощает только отдельные участки видимой части солнечного спектра, оно приобретает определённую окраску.

В растительных клетках чаще всего встречаются зелёные пигменты — хлорофиллы, жёлто – оранжевые каротиноиды, красные и синие антоцианы, жёлтые флавоны и флавонолы.

Цель моей работы – познакомиться с многообразием растительных пигментов, их значением в жизни растений и человека.

  1. Изучить научную литературу по данной теме
  2. Определить основные физические характеристики растительных пигментов (состав, структуру, свойства)
  3. Изучить значение природных красителей для растений и человека.
  4. Сделать выводы
  1. Изучение теоретического материала для дальнейшей разработки и изучения данной проблематики
  2. Эксперимент
  3. Наблюдения за ростом и развитием растений
  4. Фотоотчёт
  5. Обработка полученных результатов

Тип проекта : исследовательский, долгосрочный, межпредметный, индивидуальный.

Формы представления результатов проекта : доклад по теме исследования, компьютерная презентация.

I. Растительные пигменты.

Пигменты — красящие вещества, придающие цвет растениям. Растительные пигменты – это крупные органические молекулы, имеющие группировки, ответственные за поглощение света. Для этих группировок характерно наличие цепочки чередующихся простых и двойных связей (-С=С-С=С- ). Кроме того, поглощение света усиливается при наличии в молекуле кольцевых структур.

Пигменты находятся чаще в тех или иных структурных образованиях клетки, реже — в жидкостях организма в растворённом состоянии. Так, хлорофилл сосредоточен в хлоропластах, каротиноиды — в хромо — и хлоропластах, гемоглобин — в эритроцитах, флавоноиды — в клеточном соке растений. Пигменты , связанные с белками и липидами, входят в структуру биологических мембран. У многих видов животных и растений существуют специализированные пигментные клетки или хроматофоры.

Схема 1. Растительные пигменты.

Пластиды [1] характерны только для растений. Они не найдены у грибов и у большинства животных, исключая некоторых фотосинтезирующих простейших.

Предшественниками пластид являются пропластиды , мелкие обычно бесцветные образования, находящиеся в делящихся клетках корней и побегов. Если развитие пропластид в более дифференцированные структуры задерживается из-за отсутствия света, в них может появиться одно или несколько проламеллярных телец (скопления трубчатых мембран). Такие бесцветные пластиды называются этиопластами. Этиопласты превращаются в хлоропласты на свету, а из мембран проламеллярных телец формируются тилакоиды. В зависимости от окраски, связанной с наличием или отсутствием тех или иных пигментов, различают три основных типа пластид: хлоропласты (зелёного цвета), хромопласты (жёлтого, оранжевого или красного цвета) и лейкопласты (бесцветные). Обычно в клетке встречаются пластиды только одного типа. Однако установлено, что одни типы пластид могут переходить в другие.

Пластиды – относительно крупные образования клетки. Самые большие из них – хлоропласты – достигают у высших растений 4-10 мкм длины и хорошо различимы в световой микроскоп. Форма окрашенных пластид чаще всего линзовидная или эллиптическая. В клетках встречаются, как правило, несколько десятков пластид, но у водорослей, где пластиды нередко крупны и разнообразны по форме, число их иногда невелико (1-5). Такие пластиды называются хроматофорами . Лейкопласты и хромопласты могут иметь различную форму.

Хлоропласты встречаются во всех зелёных органах растений. Строение пластид может быть рассмотрено на примере хлоропластов (рис. 3). Они имеют оболочку, образованную двумя мембранами: наружной и внутренней. Внутренняя мембрана вдаётся в полость хлоропласта немногочисленными выростами. Мембранная оболочка отграничивает от гиалоплазмы клетки матрикс хлоропласта, так называемую строму . Как строма, так и выросты внутренней мембраны формируют в полости хлоропласта сложную систему мембранных поверхностей, ограничивающих особые плоские мешки, называемые тилакоидами или ламеллами . Группы дисковидных тилакоидов связаны друг с другом таким образом, что их полости оказываются непрерывными. Эти тилакоиды образуют стопки (наподобие стопки монет), или граны. В строме хлоропластов содержатся ферменты и рибосомы, отличающиеся от рибосом цитоплазмы меньшими размерами. Часто имеются один или несколько небольших зёрен первичного крахмала. Генетический аппарат хлоропластов автономен, они содержат собственную ДНК.

Основная функция хлоропластов – фотосинтез. Центральная роль в этом процессе принадлежит хлорофиллу, точнее – нескольким его модификациям. Световые реакции фотосинтеза осуществляются в гранах, темновые – в строме хлоропласта.

Хлоропласты способны синтезировать собственные белковые молекулы, так как обладают собственной ДНК.

Рис.3 Схема строения хлоропласта в объёмном изображении (А) и на срезе (Б):

1 – наружная мембрана, 2 – внутренняя мембрана, 3 – строма,

4 – грана, 5 – тилакоид граны, 6 – тилакоид стромы, 7 – нить

пластидной ДНК, 8 – рибосомы хлоропласта (отличающиеся от

цитоплазматических рибосом), 9 – гранулы крахмала

Помимо фотосинтеза, в хлоропластах осуществляется синтез АТФ и АДФ (фосфорилирование), синтез и гидролиз липидов, крахмала и белков, откладывающихся в строме.

Хромопласты содержаться в клетках лепестков многих растений, зрелых окрашенных плодах (томаты, шиповник, рябина), иногда – в корнеплодах (морковь). Внутренняя структура хромопластов проще структуры хлоропластов. Граны в них отсутствуют. Красноватая или оранжевая окраска хромопластов связана с присутствием в них каротиноидов. Считается, что хромопласты – конечный этап в развитии пластид, т.е. это стареющие хлоропласты и лейкопласты. Наличие хромопластов частично определяет яркую окраску многих цветков, плодов и осенних листьев.

Внутренняя структура лейкопластов проще структуры хлоропластов, в них отсутствуют граны. В лейкопластах пигменты отсутствуют, но здесь может осуществляться синтез и накопление запасных питательных веществ, в первую очередь крахмала, иногда белков и жиров. Очень часто в лейкопластах формируются зёрна вторичного запасного крахмала.

2). Пигменты пластид.

Пигменты, локализующиеся в пластидах и участвующие в процессах фотосинтеза, принадлежат к трём классам. Это хлорофиллы, каротиноиды и фикобилинпротеи. Все они входят в состав пигментных систем в виде хромопротеидов, т.е. пигмент – белковых комплексов. Основное назначение пигментов – поглощать световую энергию (рис. 5), превращая её затем в химическую энергию. Пигменты располагаются на мембранах хлоропластов (тилакоидах), а хлоропласты в клетке обычно ориентируются таким образом, чтобы мембраны находились под прямым углом к источнику света (для максимального поглощения света).

Хлорофиллы поглощают в основном красный и сине-фиолетовый свет, зелёный свет ими отражается, что и придаёт растениям специфическую зелёную окраску, если она не маскируется другими пигментами. В основе строения хлорофиллов лежит Mg – порфириновый скелет.

В состав молекулы хлорофилла (рис. 8) входит плоская голова, поглощающая свет, в центре которой расположен атом магния. Этим можно объяснить, почему дефицит магния приводит к уменьшению образования хлорофилла и пожелтению листьев растения. Молекула хлорофилла включает в себя ещё и длинный гидрофобный (отталкивающий воду) углеводородный хвост. Внутренние мембраны также гидрофобны, поэтому хвосты «забрасываются» внутрь тилакоидных мембран и служат своеобразным якорем. Гидрофильные головы располагаются в плоскости мембранных поверхностей подобно солнечным батареям. У различных хлорофиллов к головам прикреплены различные боковые цепи, что приводит к изменению их спектров поглощения, увеличивая диапазон длин волн поглощаемого света.

Кроме того, имеются различные заместители, например дитерпеновый спирт фитол, придающие молекуле хлорофилла способность встраиваться в липидный слой биологических мембран.

Каротиноиды [2] – жёлтые, оранжевые, красные или коричневые пигменты, синтезируемые растениями (а также бактериями и грибами), не растворимы в воде, сильно поглощающие в сине-фиолетовой области. Каротиноиды отчасти выполняют роль дополнительных фотосинтезирующих пигментов, но при этом могут осуществлять и другие функции, с фотосинтезом не связанные. Они называются вспомогательными пигментами, потому что поглощённую ими световую энергию они переносят на хлорофилл. В спектре поглощения каротиноидов обнаруживается три пика в сине-фиолетовой области. Помимо своей функции как вспомогательных пигментов каротиноиды защищают хлорофиллы от избытка света и от окисления кислородом, образующимся в процессе фотосинтеза. Они хорошо замаскированы зелёными хлорофиллами, но становятся видны в листьях до начала листопада, поскольку хлорофиллы разрушаются первыми. Каротиноиды обнаружены в некоторых цветках и фруктах, у которых яркая окраска привлекает насекомых, птиц и млекопитающих, тем самым обеспечивая успешное опыление и распространение семян; к примеру, красный цвет кожицы у томатов обусловлен наличием в ней каротинов. К каротиноидам относятся широко распространённые каротины и ксантофиллы. По химической природе это изопреноидные углеводороды, содержащие 40 углеродных атомов (рис.9). Ксантофиллы – окисленные каротины. Особенно богаты каротинами зелёные листья некоторых растений (например, шпината), корнеплоды моркови, плоды шиповника, смородины, томата и др. У растений каротиноиды представлены главным образом физиологически наиболее активным b – каротином. Каротины наряду с ксантофиллами нередко обуславливают окраску тех или иных организмов. Например, окраска пурпурных бактерий объясняется наличием ксантофиллов.

Каротиноиды, подобно хлорофиллам, очень слабо связаны с белками, они легко извлекаются из растений и используются в качестве лекарственных средств и красителей.

Фикобилинпротеиды характерны для хлоропластов, цианобактерий, багрянок и криптофитовых водорослей. Они, как и каротиноиды, участвуют в фотосинтезе, доставляя поглощённую энергию света к молекулам хлорофилла. Фикобилины – стойкие пигмент-белковые комплексы, хорошо растворимые в воде. В их основе лежат хромофорные группы, близкие к

желчным пигментам. Известны два типа фикобилинпротеидов: синие фикоцианины и красные фикоэритрины (рис.10).

II. Использование растительных пигментов человеком.

Краски вообще щедро распределены в природе, как в животном, так и в растительном царстве. Краски в растениях находятся или в готовом состоянии, или в виде промежуточных бесцветных веществ, так называемых «хромогенов», только под влиянием тех или других факторов превращающихся в краски. Только в очень редких случаях краска в растении распределена совершенно равномерно во всех его частях; большей частью пигмент сосредоточивается или в той, или в другой его части. В дело идут иногда: корни (марена, альканна, куркума и др.), древесина (так наз. «деревянные краски»: кампеш, фернамбук, сандал, желтое, физетовое дерево и др.), кора (кверцитрон, ло-као, каштан и др.), листья (сумах, датис, некоторые виды пальм и др.), цветки (сафлор, шафран и др.), плоды (грушка, орлеан, бабла и др.), растительный сок (индиго, кашу, алоэ), целые растения (вайда, вау), лишаи (орсейль, лакмус, кудбир), смолы (драконова кровь, лак-дэй и др.).

Весьма замечательно, что в природе синих пигментов, а также и желтых встречается очень много и весьма разнообразного состава, красных — значительно меньше. Хороших зеленых красок немного; распространенный в природе хлорофилл употребляется лишь в сравнительно ограниченных количествах для подкраски жирных масел. С распространением искусственных пигментов естественные растительные краски употребляются все в меньших количествах. Чрезвычайно редко растительные краски употребляются в дело непосредственно в виде измельченного сырья; большей же частью это сырье подвергается той или другой обработке и уже только затем употребляется для окрашивания.

Естественные растительные краски:

Куркума, карри, лепестки цветков календулы

Экстракт семян аннато, морковный сок, нерафинированной пальмовое масло – со временем выцветает

Порошок паприки (также в виде масляной вытяжки – для тех, кто предпочитает «гладкое» мыло)

Алканна – окраска меняется в зависимости от ph-значения мыла; растительный пигмент «можжевельник»

Шалфей, петрушка, листки пачули, шпинат

Красный чай из сандалового дерева и/или красный порошок сандалового дерева – получается теплый красно-коричневый

Корица, молоко, мед, а также большинство ароматных масел ванили

Порошок какао, шоколад, кофе, лечебная глина и т.д.

Ликопин — красный каротиноид, содержащийся в томатах и арбузах, предупреждает рак кожи, защищает от солнечных ожогов.

Длительное исследование более ста тысяч мужчин и женщин в США показало, что риск хронических болезней, особенно сердечно-сосудистых, значительно снижен у тех, кто ест больше «цветных» овощей и фруктов. Особенно эффективны оказались зеленые листовые овощи — салаты и шпинат. В подобном финском исследовании людей среднего возраста как самые полезные для сердца выделены ягоды. В Австралии три десятка мужчин на протяжении полутора месяцев получали утром экстракт пигментов из фруктов, а вечером — из овощей. Состояние сердца и сосудов у участников опыта значительно улучшилось по сравнению с мужчинами, которые питались точно так же, но не получали экстрактов.

Джон Фолтс из Висконсинского университета (США) обнаружил, что экстракты флавоноидов из темной кожицы и косточек красных и черных сортов винограда понижают у собак и людей слипаемость тромбоцитов, уменьшая сворачиваемость крови и тем самым риск появления тромбов. Наиболее эффективны оба экстракта вместе. Сейчас группа Фолтса изучает возможность выпуска таких экстрактов в таблетках как биоактивной добавки для тех, кто не хочет или не может пить красное вино.

Еще более эффективен в этом отношении сок граната. Как показали исследования, проведенные в Медицинском центре Хайфы (Израиль), ежедневный прием 50 миллилитров сока граната на протяжении от года до трех лет позволяет снизить кровяное давление у пациентов с сужением каротидных артерий на 20 процентов.

Пока не ясно почему, но флавоноиды могут противостоять также ожирению и диабету. По некоторым данным, они подавляют гены, ответственные за развитие болезней, и облегчают обмен жизненно важными сигналами между клетками.

Растительные пигменты могут подавлять воспаление. Несколько лет назад обнаружено, что по противовоспалительному действию шесть темно-красных вишен равны одной таблетке аспирина. И, разумеется, вишни не имеют побочных действий, свойственных аспирину, иногда весьма опасных.

Большинство исследователей флавоноидов согласны с тем, что эти вещества лучше получать из натуральных продуктов, а не в виде концентрированных экстрактов и биодобавок. Более того, мощные дозы флавоноидов, принимаемые по принципу «хорошего много не бывает», как показали некоторые исследования, могут вредить. Так, излишек бета-каротина может способствовать развитию рака кожи под действием ультрафиолетовых лучей Солнца. Кроме того, нередко бывают важны и другие вещества, сопровождающие растительные пигменты в натуральных овощах и фруктах.

Не каждый может себе позволить весь год есть ягоды или пить гранатовый сок. Поэтому многие селекционеры мира в последние годы работают над выведением самых обычных сельскохозяйственных культур с повышенным содержанием флавоноидов. Самый известный пример — полученный с помощью генной инженерии немецкими и швейцарскими генетиками золотой рис, обогащенный каротином (населению развивающихся стран, питающемуся в основном рисом, часто не хватает витамина А). В Корнельском университете (США) работают над пшеницей, обогащенной каротином. В лабораториях Министерства сельского хозяйства США выведены огурцы с каротином, имеющие желто-оранжевый цвет. Там же получен сорт моркови, в котором на 75 процентов больше каротина, чем в известных сортах. В Висконсине (США) получен сорт свеклы с повышенным содержанием красного пигмента. В разных странах выведены разноцветные сорта картофеля, обладающие целебными свойствами.

Привычная нам оранжевая морковь — плод (точнее, корнеплод) освободительной «оранжевой» революции,

прошедшей в 1566-1609 годах на территории современных Нидерландов. Местные овощеводы, движимые патриотическими чувствами, подобрали семена от мутантных экземпляров и вывели морковь геральдического цвета Оранской династии. Современные селекционеры получили сорта от белых до почти черных (рис.11).

Основываясь на диких разновидностях картофеля из Анд, американские селекционеры вывели цветные сорта, более вкусные и полезные, чем обычный белый, желтоватый или розоватый на срезе картофель (рис.12). В Германии выведен сорт картофеля, содержащий в 130 раз больше каротина, чем обычные сорта, и спорящий по этому показателю с морковью.

III. Практическая работа.

1.Получение хлорофилльной вытяжки.

Основное оборудование: спиртовка, спички, штатив, держатель для пробирок, пробирки, спирт, растение (листок аспидистра).

Примечание: растение, за несколько дней до проведения опыта, следует поместить в условия интенсивного освещения.

  1. Поместить в пробирку свёрнутый в трубочку лист зелёного растения.
  2. Налить в пробирку спирт (примерно на1/2-1/3 пробирки).
  3. Закрепить пробирку в держателе.
  4. Медленно нагревать над огнём спиртовки, не доводя спирт до кипения и соблюдая все правила техники безопасности.
  5. Поставить пробирку в штатив.
  6. Через 1-2 минуты вынуть из неё лист.
  7. Рассмотреть лист и содержимое пробирки.
  8. Записать результаты.
  1. Нагреваю листок со спиртом в пробирке, получаем хлорофилловую вытяжку.

2.В результате нагревания лист потерял зелёную окраску.

3.Спирт окрасился в ярко-зелёный цвет, т.к. из листка выделился хлорофилл

Вывод: При кипении хлорофилл выделяется в спирт, спирт окрашивается в зелёный цвет, лист теряет свою окраску.

2.Исчезновение зелёной окраски хлорофилльной вытяжки.

Дополнительное оборудование: растворы соляной кислоты (HCl) и щёлочи (NAOH).

Прилить раствор HCI к хлорофилльной вытяжке, смешать палочкой.

Прилит раствор HCl к хлорофилльной вытяжке. Содержимое пробирки окрасилось в бурый цвет, т.е. образовался феофитин.

Так как зелёный цвет хлорофилла определяется наличием в нём Mg ,то Cl соединяется с Mg и образуется соль. Такого рода реакции могут происходить в природе. Например, при попадании кислотных дождей на зелёные растения, у растений нарушается процесс фотосинтеза, пропадает зелёная окраска, которая восстановлению не подлежит.

3.Опыт «Лакмусовые бумажки из сока красного салата»

Для этого мы взяли красный салат, который растёт у нас на пришкольном участке. Сок из него при смешивании с различными веществами изменяет свой цвет от красного (в сильной кислоте), к розовому, фиолетовому (это его естественный цвет в нейтральной среде), синему, и, наконец, зеленому (в сильной щелочи).

Источник