Фотосинтетические пигменты в верхних растениях делятся на две группы: хлорофилл и каротиноиды. Роль этих пигментов заключается в поглощении света и преобразовании его энергии в химическую энергию.
Природные органические пигменты
История изучения природных пигменты началась с химического, оптического, биологического и биохимического исследования хлорофилла, в конце 18 века. Сегодня биологические пигменты ( биопигменты, биохромы 1 ) — название несколько устаревшее, условное; так объединяют окрашенные биологически активные вещества. Их цвет, природа которого обусловлена характером спектром поглощения (или отражения) веществ, т.е. эффектом избирательного поглощения/отражения отдельных спектральных участков падающего света. Цвет, обусловленный пигментами в ряде случаев играет важную функциональную роль, например цвет хлорофилла — пигмента фотосинтеза (он определяет зелёную окраску растений) обусловлен поглощением красных лучей. В других случаях цвет вторичен и нефункционален, лишь напоминая о структуре вещества и его былых биохимических предшественниках ( среды, синтезированные различные вещества, например цветные пигменты. Многие биологические структуры, например кожа, меланина в специализированных клетках, названных Пигментация или интерференция?
Физика и химия изменений видимой окраски
Изменение структуры и цвета кислорода (при оксигенации крови) и при выделении кислорода (дезоксигенация). (Компьютерное моделирование структурных превращений при Наиболее распространённые группы природных пигментов
- Пигменты с хлорофилл, родопсин
- голубой пигмент растений, phycobiliproteins
- меланин, Пигменты фотосинтеза
Пигменты в живых и неживых средах содержат широкий спектр молекулярных видов, включая крапчатый камень, каротиноиды, антоцианы и беталин. Все органические пигменты избирательно поглощают свет определенных длин волн и отражают другие цвета. Поглощенный свет может быть использован биологическими системами для различных биохимических реакций. Длина отраженной волны определяет цвет, воспринимаемый глазом. Пигменты растений также помогают привлечь опылителей (пчел, бабочек и т.д.).
Ликопин (красный пигмент, получаемый из цвета помидоров). Каротиноиды действуют как антиоксиданты и играют положительную роль в нормальном функционировании зрения.
pH ). Они встречаются во всех тканях более высоких природных образований, обеспечивая цвет листьям, стебельным образованиям, корням, цветам, и плодам, хотя не всегда в достаточном количестве, чтобы быть примечательным. Пигменты у животных
Характерный (защитный) цвет бабочки Монарх напоминает потенциальным хищникам, что это ядовитое существо.
Пигменты типа меланина в коже животного помогают защитить ткани от ультрафиолетового излучения. Пигменты также помогают сексуально привлекать партнеров во время размножения, помогая определить вид и пол животного для возможных партнеров, а также продемонстрировать готовность к размножению. Некоторые биологические структуры у животных, например, гемогруппы, окрашены в результате особого строения, и цвет не способствует выполнению этих функций.
Считается, что некоторые головоногие моллюски используют цвет для общения со своими родичами.
Окраска используется многими животными для защиты, в качестве камуфляжа, имитации или предупреждения. Хамелеоны используют камуфляжные пигменты, чтобы смешивать окружающую среду и контролировать уровень поглощения кожных пигментов в видимой области спектра.
Болезни и состояния
Различные заболевания и расстройства вызывают индукцию, либо в виде недостатка красителя (или пигмента), либо в виде избытка пигмента, что приводит к индуцируемым заболеваниям и расстройствам.
- 3
- Коммерческое применение пигментов
Некоторые натуральные растительные пигменты широко используются в качестве красителей, но многие из них недостаточно устойчивы или очень дороги, хотя цвета получаются превосходными.
За последние два десятилетия многое удалось узнать о расположении пигментов и связанных с ними молекул в фолликулярной мембране. В настоящее время принято считать, что существует два типа фотосинтетических единиц, называемых Фото I и II (PSI и PSII).
Содержание
Биологические пигменты подразделяются на различные категории в зависимости от их структуры.
Каротиноиды
Каротиноиды являются наиболее распространенным классом биологических пигментов. Они содержатся в большинстве живых организмов, включая все без исключения растения и многие микроорганизмы. Каротиноиды определяют окраску многих животных, особенно насекомых, птиц и рыб. Каротиноиды и их производные составляют основу зрительных пигментов, участвующих, в частности, в восприятии света и цвета у животных2.
К каротиноидам относятся такие пигменты, как каротин, кровохлебка, ксантофиллы, ликопин, лютеин и родопсин (фиолетовое зрение).
Хиноны
Хиноны — это соединения, получаемые из моноциклических или полициклических ароматических углеводородов, содержащих ненасытный периодический диктат. Их цвет варьируется от ярко-желтого до оранжевого, красного, фиолетового, коричневого и почти черного. Они встречаются во многих грибах, лишайниках и некоторых группах беспозвоночных. Широко используемые ализалиновые пигменты относятся к группе кининов 3.
Флавоноиды
Флавоноиды — это О-гетероциклические фенольные соединения. В природе они состоят почти исключительно из высших растений. К ним относятся антоцианы, которые обуславливают самые яркие цвета растений, такие как красный, фиолетовый и синий в цветах и фруктах. Флавоны, флавонолы, балки и медь определяют желтый и оранжевый цвета фруктов и листьев. Группа флавоноидов также содержит природные антиоксиданты4.
Пигменты на основе порфирина
В эту группу входят органические пигменты, содержащие порфириновые комплексы. Аймис, разновидность порфирина, входит в простетическую группу таких соединений, как гемоглобин, билирубин, цитохар С и цитон Р450. Растительные пигменты, такие как хлорофилл и феобитин. Они также относятся к этой группе. Как правило, пигменты этой категории вовлечены в фотохимические процессы, а также ферменты, участвующие в метаболизме. Их роль как красителей вторична5.
Другие
Меланин — один из самых распространенных пигментов в организме животных, обуславливающий темные цвета. Он также содержится в растениях и микроорганизмах. У позвоночных он синтезируется в специализированных клетках — меланоцитах6.
Люциферины — это группа биологических пигментов, обнаруженных в организмах, способных излучать свет, и биологических жидкостях. Это небольшие молекулы, которые выступают в качестве субстратов для соответствующих ферментов пневмоцитов, осуществляющих окисление7.
Биологическая роль
Природные пигменты выполняют множество функций. Они определяют окраску организмов, что важно для адаптации организма к внешней среде. Окраска определенных частей растений помогает привлечь насекомых-опылителей и птиц, рассеивающих семена, а окраска животных — маскировка, защита от врагов при преследовании недругов или предупреждение недругов. Эти пигменты также могут защищать организм от ультрафиолетового излучения солнца. Многие природные пигменты участвуют в фотохимических процессах. В частности, хлорофилл, бактериофил и бактериодопсин являются ферментами фотосинтеза, а родопсин животных участвует в зрительных процессах. Дыхательные красители (например, гемоглобин, церамистрин, гемоцианин, цитохром и дыхательные окрашивающие вещества) участвуют в переносе кислорода к тканям и тканевом дыхании.
Органические пигменты обычно находятся в различных клеточных структурах и редко встречаются в свободном состоянии в жидкостях организма. Например, хлорофилл находится в хлоропластах, каротиноиды — в хромопластах и хлоропластах, а гемоглобин обычно находится в меланине — меланоцитах.
Использование
Несколько природных пигментов применяются в промышленности в качестве красителей. В частности, использовались пигменты на основе ализарина — натуральные красители, такие как индия, кармин и крокус.
- ↑ Бриттон Г. Биохимия природных пигментов. — Москва: Мир, 1986. — С. 20, 21. — 422 с. — 3050 экз.
- ↑ Бриттон Г. Биохимия природных пигментов. — Москва: Мир, 1986. — С. 34—35. — 422 с. — 3050 экз.
- ↑ Бриттон Г. Биохимия природных пигментов. — Москва: Мир, 1986. — С. 92—94. — 422 с. — 3050 экз.
- ↑ Бриттон Г. Биохимия природных пигментов. — Москва: Мир, 1986. — С. 125—130. — 422 с. — 3050 экз.
- ↑ Бриттон Г. Биохимия природных пигментов. — Москва: Мир, 1986. — С. 156—159. — 422 с. — 3050 экз.
- ↑ Бриттон Г. Биохимия природных пигментов. — Москва: Мир, 1986. — С. 259. — 422 с. — 3050 экз.
- ↑ John Lee Basic Bioluminescence (англ.). — Department of Biochemistry and Molecular Biology, University of Georgia, Athens, 2008.
(существуют различные типы комплексов НМ в омаре) и пигменты голубого сланца в щитках омара. Второй — крастохилин (до 409), желтый пигмент во внешнем слое щитка. Наконец, липогликопротеины и яйцеклетки образуют ярко-зеленый пигмент. Обычно он присутствует в наружном слое щитка и икре омара. 7, 8
Почему в растениях образуются красящие вещества
Пигменты придают цвет клеткам травы. Это органические соединения, необходимые для фотосинтеза.
Каждая ячейка содержит пробел. Выполняет множество важных функций. Они могут хранить воду, питательные вещества, растительные пигменты и ферменты. Промежутки являются источником ценных растительных жиров, белков и углеводов и необходимы для роста и развития.
Сортировка пигментов по типу соединения позволяет выделить следующие группы
- Алициклические, включающие каротиноиды. Они придают желтую и красную окраску плодам и цветам.
- Ароматические встречаются в листьях хны, кожуре грецких орехов.
- Азотсодержащие гетероциклы позволяют получить цвет индиго и пурпур.
- Гетероциклические красители включают флавоноиды и антоцианидины.
Цвет получаемой краски зависит от времени сбора, метода экстракции, возраста растения и даже синтеза почвы.
Растение, из корней которого добывается красящее вещество
В большинстве случаев краску добывают из корней растения. Наиболее известная из них — Vafia moluna. Это многолетнее корневищное растение, вырастающее на 10-25 см в длину. Его толщина составляет около 50 мм.
Корни измельчают, чтобы получить краситель под названием «Крапп». Он содержит такие пигменты, как пурпурин и алисарин, которые дают красный оттенок. Крапп в значительной степени вышел из употребления, поскольку его заменили анилиновые красители. Однако он был популярен в текстиле в 19 веке.
Еще одно растение, из корня которого добывают краску, — куркума. Получается краска, которую можно использовать как на растительных, так и на животных волокнах. Молотый корень малины используется для выделки шкур и тканей.
Зеленое красящее вещество листьев растений
Зеленые травяные оттенки используются в пищевых продуктах, в косметической промышленности. Хлорофилл — это сложное органическое соединение, участвующее в фотосинтезе. Его можно найти во многих различных культурах.
Зеленый цвет дают листья:.
Хлорофилл, коэффициент зеленого цвета листьев растений, извлекается с помощью сульфата железа. Зеленые оттенки также получают путем смешивания различных красителей.
Растительные красители также получают из различных органов и тканей. Они содержатся в коре и ветвях вишни и листьях пчелиного воска.
Понятие фотосинтеза. Фотосинтетические пигменты
Этот видеоролик знакомит студентов с понятием фотосинтеза. На уроке учащиеся подробно изучают строение хлоропластов и различные типы фотосинтетических пигментов (хлорофилл, каротиноиды и гербулины). Студенты изучают их место в клетке и узнают, что они могут улавливать и поглощать световую энергию. Помимо фотосинтетических пигментов, хлоропласты также содержат специальные окрашенные белковые комплексы и фотографии, которые обеспечивают преобразование световой энергии.
В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам
Чтобы получить доступ к этому и другим учебным видео из комплекта, необходимо приобрести их из списка и добавить в личный кабинет.
Конспект урока «Понятие фотосинтеза. Фотосинтетические пигменты»
Для живых организмов на нашей планете основным источником энергии является солнечный свет. Мы уже знаем, что в процессе фотосинтеза растения и некоторые протисты (фотосинтезирующие бактерии и цианобактерии) используют специальные пигменты для поглощения солнечной энергии и преобразования ее в химические связи органических веществ. Часть образующихся питательных веществ направляется на формирование клеток, а другая часть используется для выработки энергии. Исходными соединениями для синтеза органических веществ являются неорганические вещества с недостаточным количеством энергии — углекислый газ и вода.
Запишите уравнение фотосинтеза. Это процесс образования органической глюкозы из двух минералов (углекислого газа и воды). В результате фотосинтеза происходит выделение кислорода в окружающую среду. Фотосинтез происходит только на свету. Фотосинтез — это процесс образования органических веществ из углекислого газа и воды на свету с помощью фотосинтетических красителей. Фотосинтез — единственный источник кислорода на Земле.
Поскольку органические вещества состоят из более простых соединений, фотосинтез относится к процессу пластического обмена (или ассимиляции). Пластические метаболические реакции связаны с потреблением (поглощением) энергии.
Органеллами клетки, осуществляющими фотосинтез, являются хлоропласты. Зеленый цвет хлоропластов обусловлен наличием хлорофилла, основного фотосинтетического пигмента. Хлоропласты также содержат оранжевые, желтые или красные вспомогательные пигменты.
У растений одна клетка листа может содержать десятки хлоропластов, тогда как некоторые водоросли (например, сине-зеленые водоросли и хлорелла) имеют только один или два гигантских хлоропласта (или хромофора).
Хлоропласты и другие хромопласты (хроматофоры хромопластов и лейкопластов) вырастают из первичных хроматофоров в формирующейся ткани (пропластиды), которые выглядят как маленькие (до 1 микрометра) пузырьки. На свету эндосомальные системы формируются в первичные пигментные тела, которые затем преобразуются в хлоропласты. Один тип пластика может быть преобразован в другой тип пигментного тела. По мере старения листьев и созревания плодов хлоропласты и система эндосперма разрушаются в хлоропластах и превращаются в пигментные тела. Лейкопласты могут быть преобразованы в хлоропласты и хромопласты. Только хромопласты не преобразуются в другие типы пигментных тел. Это связано с тем, что это заключительная стадия развития пигментного тела. Обратите внимание, что в клетке может находиться только один тип пигментного тела.
Посмотрите на структурную схему хлоропласта. Хлоропласты в основном имеют форму двояковыпуклых линз. Это бимембранный органоид (имеет наружную и внутреннюю мембраны). Между ними имеется межмембранное пространство. Наружная мембрана плоская — она ограничивает хлоропласты. Во время развития хлоропласта внутренняя мембрана образует узелок, который превращается в закрытое дисковидное образование, т.е. фолликул. Стопка фолликулов называется гранулемой. Внутреннее пространство фолликула называется просветом. Внутренней средой хлоропласта является матрац. Он содержит циклические молекулы ДНК и РНК, рибосомы, запасающие материалы (жировые капли, гранулы крахмала) и различные белки, включая ферменты, участвующие в захвате углекислого газа.
