Пигменты растительной клетки реферат
Обновлено: 01.05.2024
Цель моей работы – выяснить, от чего зависит цвет растения.
Задачи, которые я перед собой поставила:
Изучить литературу с целью выяснить, какие вещества придают органам растения различную окраску.
Провести несколько практических опытов с целью выявления особенностей этих веществ.
Изучив специальную литературу, я выяснила, что окраску различным органам растений придают особые вещества – пигменты. Это органические соединения, присутствующие в клетках и тканях растений и окрашивающие их.Многие из них важны для фотосинтеза. Расположены пигменты в пластидах клетки – хлоропластах и хромопластах, некоторые находятся в клеточном соке растений.
Существует несколько основных групп растительных пигментов:
Близки к флавонам по строению другие красители желтого цвета – халконы и ауроны. Встречаются они значительно реже. Среди известных нам растений эти пигменты можно обнаружить в листьях и цветах кислицы, кореопсиса и львиного зева. Как и некоторые люди, эти красители совершенно не переносят курильщиков и краснеют, если их окуривать сигаретным дымом. Отдельного упоминания заслуживают халконы еще и потому, что во многих случаях именно из них в процессе биосинтеза в растениях образуются флавоны, флавонолы и ауроны. Подражая природе, химики применяют халконы для получения разнообразных растительных и искусственных пигментов в лабораторных условиях.
Еще одна группа пигментов, родственная флавонам и флавонолам, носит название антоцианов. Антоцианы, которые ответственны за красные цвета в листьях, не присутствуют в листьях до тех пор, пока в листьях не начнёт снижаться уровень хлорофиллов. Раньше предполагали, что антоцианы просто результат разрушения зелёного хлорофилла, но эта теория уже не считается общепризнанной. Антоциановые пигменты, вызывающие розовую, красную и пурпурную осеннюю окраску листьев, связаны с веществом - углевод (или сахара, крахмала). Так накопление углеводов способствует образованию клеточного сока с пигментами антацина. Антоцианы растворимы в воде и обычно встречаются в клеточном соке.
Какие пигменты составляют окраску листа?
Первый опыт проведем с целью выяснить, какие пигменты обеспечивают листьям растения зеленую окраску.Оборудование, необходимое для проведения опыта: свежие листья комнатных растений, 95% -ый этиловый спирт, бензин, ступка фарфоровая, пробирка, воронка, ножницы, фильтровальная бумага.
Ход опыта. Прежде всего, получим вытяжку пигментов. Лучше, если вытяжка будет концентрированной, темно-зеленой. Можно использовать листья любых травянистых растений, а лучше всего теневыносливых комнатных растений - они мяче, легче растираются, содержат больше хлорофилла. К измельченным листьям добавим 5-10 мл этилового спирта, на кончике ножа мел для нейтрализации кислот клеточного сока и разотрем их в фарфоровой ступке до однородной зеленой массы. Подольем еще этилового спирта и осторожно продолжаем растирание, пока спирт не окрасится в интенсивный зеленый цвет. Полученную спиртовую вытяжку отфильтруем в чистую сухую пробирку или колбу.
Убедимся в том, что спиртовая вытяжка пигментов помимо зеленых содержит еще и желтые пигменты. Для этого на фильтровальную бумагу нанесем стеклянной палочкой каплю спиртовой вытяжки пигментов листа. Через 3-5 мин на бумаге образуются цветные концентрические круги: в центре зеленый (хлорофилл), снаружи - желтый (каротиноиды) (Приложение 1).
Вывод. Разделение пигментов обусловлено их различной адсорбцией (поглощением в поверхностном слое) на фильтровальной бумаге и неодинаковой растворимостью в растворителе, в данном случае - этиловом спирте. Каротиноиды хуже, по сравнению с хлорофиллом, адсорбируются на бумаге, больше растворимы в спирте, поэтому передвигаются по фильтровальной бумаге дольше хлорофилла.
Таким образом, в создании цвета листа участвуют две группы пигментов - зеленые и желтые. Содержание хлорофилла в сформировавшихся листьях примерно в 3 раза выше, чем каротиноидов, поэтому желтый цвет каротиноидов маскируется зеленым цветом хлорофилла. Количественное соотношение хлорофилла и каротиноидов не постоянно, оно зависит от возраста листа, физиологического состояния растения. Если содержание хлорофилла уменьшается, листья приобретают желто-зеленый или желтый цвет.
При каком освещении желтеют листья?
Различные факторы внешней среды (освещенность растений, температура воздуха, водоснабжение) оказывают влияние на окраску листьев. Например, в зависимости от погодных условий цвет листьев клена меняется от желтого до пурпурно-красного.
Цель этого опыта –установить устойчивость хлорофилла в листьях растений без освещения.
Оборудование: для опыта нужны листья любого растения, которые уже закончили рост, но еще не имеют внешних признаков старения, стакан, черный лист бумаги.
Ход опыта. Половину листовой пластинки закрываем с двух сторон черной бумагой. Лист помещаем в стакан с водой и ставим в хорошо освещенное место. Спустя 4-5 дней снимем бумагу, сравним цвет половинок листа. Хорошо заметны различия в окраске: освещенная часть зеленая, а затемненная - желтая.
Вывод: Результаты опыта свидетельствуют, что снижение интенсивности и продолжительности освещения листьев ускоряет распад молекул хлорофилла в хлоропластах. Мы сравнили устойчивость хлорофилла в листьях бадана и традесканции. Самый неустойчивый пигмент в листьях традесканции, он разрушается за 20 дней, а самый устойчивый у фикуса, разрушается через 40 - 50 дней.(Приложение 1)
Необходимость кислорода для разрушения хлорофилла.
Для разрушения хлорофилла необходимо еще одно условие – кислород. Проводимый опыт ставит своей целью доказать, что без кислорода хлорофилл не разрушается или разрушается медленнее.
Оборудование: стакан c водой, лист плотной бумаги, зеленые листья растения.
Ход опыта: Стареющий, но еще сохранивший зеленый цвет лист любого светолюбивого растения опустим в стакан с водой так, чтобы только половина листа его находилась под водой. Для этого закрепим лист в прорези укрывающей стакан плотной бумаги. Стакан поставим в темное место.
Вывод: Через 3 - 5 дней станут заметны различия в окраске листа: находившаяся в воде часть сохранит зеленый цвет, другая - пожелтеет. Уменьшение скорости распада хлорофилла в той части листа, которая находилась в воде, свидетельствует, что в разрушении хлорофилла важную роль играет процесс дыхания. Содержание кислорода в воде намного ниже, чем в воздухе.(Приложение 2)
Влияние на хлорофилл химических веществ.
Как органическое вещество, пигмент хлорофилл должен разрушаться от воздействия различных химических веществ. Цель этого опыта – проверить, как воздействует на хлорофилл соляная кислота.
Оборудование: Для опыта нужны "чернила" - 10%-ая соляная кислота, листья растений, палочка.
Ход опыта: Заостренный конец палочки смочим в соляной кислоте и нанесем на лист рисунок (в нашем случае это смайлик и звездочка). На зеленом фоне листа бегонии постепенно появляется рисунок звездочки бурого цвета. На листе монстеры был нарисован смайлик, но картинка не появилась, бурое пятно было маленьким, размером с копеечную монету. Значит, скорость изменения цвета в месте нанесения кислоты зависит от плотности покровов листа. Появление бурой окраски обусловлено проникновением кислоты внутрь клеток и образованием в них особого вещества - феофитина.
Вывод: Хлорофилл разрушается при воздействии на него соляной кислоты, а значит, и других кислот. Следовательно, газообразные выделения промышленных предприятий, которые часто содержат в себе химические вещества (например, сернистый ангидрит), которые, проникая через устьица в листья, растворяются в цитоплазме клеток и образуют кислоту. Накопление ее в больших количествах в цитоплазме вызывает разнообразные нарушения обмена веществ в клетках, в том числе и разрушение хлорофилла. Внешне такие повреждения могут выражаться в появлении на листьях бурых пятен.(Приложение 3)
Воздействие на пигмент хлорофилл высокой температуры.
Образование феофитина в листьях многих растений может происходить также и при нагревании листа выше 70 - 80 С. Цель данного опыта –показать, что разрушение хлорофилла и образование феофитина в листьях растений возможно и при воздействии на клетки листьев высокой температуры.
Оборудование: Для опыта нужны зеленые листья различных растений, спиртовка, стеклянная палочка.
Ход опыта: Прикоснемся к листу концом сильно нагретой стеклянной палочки или проколем его раскаленной препаровальной иглой. Во всех случаях возникают своеобразные изменения окраски листа: зеленые круги с неровными бурыми кольцами.
Вывод: Появление бурых колец обусловлено поступлением кислот клеточного сока из вакуолей в цитоплазму, а затем в хлоропласты. Под действием температуры раскаленной стеклянной палочки происходит разрушение молекул хлорофилла, образование феофитина и появление бурого окрашивания. Поскольку химический состав листьев различных растений имеет свои особенности, можно получить различные картины колец отмирания. Желтые, коричневые пятна отмирания появляются на листьях и в природных условиях под влиянием сильного перегрева, засухи.(Приложение 5)
Исследовав вопрос о растительных пигментах, я узнала, что пигменты играют очень значительную роль в природе и имеют огромное значение для жизни на Земле. Многие природные пигменты принимают участие в важных метаболических или физиологических процессах. Особенно детально изучено значение хлорофилла и других пигментов в фотосинтезе. Во многих случаях, однако, единственной известной функцией пигмента является то, что он придает окраску организму или той его части, которая содержит данный пигмент. В растительном царстве ярко окрашенные цветки и плоды, контрастно выделяющиеся на общем фоне зеленой окраски листвы, привлекают внимание насекомых и других животных. Благодаря этому растения извлекают для себя пользу при опылении и распространении семян. По итогам работы были установлены следующие выводы:
В создании цвета листа участвуют различные группы пигментов.
Снижение интенсивности и продолжительности освещения листьев ускоряет распад молекул хлорофилла в хлоропластах.
Уменьшение скорости распада хлорофилла в той части листа, которая находилась в воде, свидетельствует, что в разрушении хлорофилла важную роль играет процесс дыхания.
Хлорофилл разрушается при воздействии на него кислоты
Под действием температуры происходит разрушение молекул хлорофилла и появление бурого окрашивания.
- Для учеников 1-11 классов и дошкольников
- Бесплатные сертификаты учителям и участникам
Муниципальное бюджетное образовательное учреждение
Средняя общеобразовательная школа №2 г.Долинск
Составитель: Пелявская Алина Сергеевна
уч-ся 6 В класса
Научный руководитель: Сергеева Светлана Анатольевна
учитель биологии МБОУ СОШ №2 г.Долинск
Глава 1 .Теоретическая часть……….…………………………. 5
Пигменты растений………………………. 6
1.2.1.Значение пигментов………………………….. 8
Глава 2. Практическая часть………………………………….. 11
С наступлением осени каждый раз с замиранием вхожу в осенний лес. Что еще придумала осень - чародейка? Огнем горят листья рябины, золотом отливаются листья березок. Под ногами шуршат опавшие листья. А ели и сосны радуют глаз зеленью. Откуда такое разнообразие красок? Ведь летом лес одет в зеленую листву. Почему окружающие растения окрашены именно так, а не иначе ? Меня заинтересовали эти вопросы, надеюсь, что эта работа поможет на них ответить.
Актуальность работы
Если растения окрашены, значит, есть вещества, которые придают им эту окраску. Эти вещества называются пигментами. Растительные пигменты являлись и являются предметом многих исследований. Они касаются выделения пигментов из растений и определения их химического строения, изучения процессов, происходящих в них, использования наличия разных пигментов для классификации растений, как может человек использовать растительные пигменты, какое значение они имеют для животного мира. В связи с этим, изучение растительных пигментов, является актуальным.
Цель работы: выяснить, от чего зависит цвет растений.
Познакомиться с научной литературой раскрывающей информацию о растительных пигментах.
Выяснить значение пигментов.
Опытным путем определить наличие пигментов в растениях.
Объект исследования : листья растений
Предмет исследования: пигменты растительных клеток
1. Изучение теоретического материала.
Практическая значимость: материал этой исследовательской работы может быть использован учителем, как на уроках биологии, так и во внеурочной деятельности.
Глава 1. Теоретическая часть
Пластиды
Различают 3 типа пластид: бесцветные — лейкопласты, зеленые — хлоропласты, окрашенные в другие цвета — хромопласты. Все пластиды образуются из пропластид — бесцветных телец, похожих на митохондрии, но несколько крупнее их.
Пластиды имеют свое строение и выполняют определенные функции.
Хлоропласты - зеленые пластиды, линзовидной или округлой формы, содержащие зеленый пигмент хлорофилл и небольшое количество каротина и ксантофилла. Главная функция хлоропластов - фотосинтез, в результате которого происходит образование богатых энергией органических веществ. Синтез хлорофилла обычно происходит только на свету, поэтому растения, выращенные в темноте или при недостатке света, становятся бледно-желтыми. Вместо типичных хлоропластов в них образуются этиопласты ( это хлоропласты, не подвергшиеся воздействию солнечного света).
В клетках низших растений (водорослей) хлоропласты крупные и немногочисленные (один или несколько). Они имеют разнообразную форму (пластинчатую, звездчатую, ленточную и др.). Такие хлоропласты называются хроматофорами .
Хромопласты представляют собой пластиды, содержащие пигменты из группы каротиноидов, имеют желтую, оранжевую или красную окраску. К каротиноидам относят широко распространенные каротины (оранжевые) и ксантофиллы (желтые). Хромопласты имеют разнообразную форму, бывают округлой, неправильно многоугольной или даже игольчатой формы. Они образуются в осенних листьях, корнеплодах (морковь), зрелых плодах и т.д. В отличие от хлоропластов, форма хромопластов очень изменчива.
Хромопласты играют важную роль для привлечения разнообразных опылителей, распространителей плодов, поэтому многие цветки окрашены в желтый, оранжевый, алый насыщенный цвет. Это все для привлечения опылителей, которые хорошо видят в красной части спектра. Красные плоды раскрашены для распространителей плодов — прежде всего это птицы, и млекопитающие стараются не отстать. Можно сказать, что часть плодов раскрашена для человека.
Лейкопласты это мелкие бесцветные пластиды шаровидной, яйцевидной или веретеновидной формы. Они обычно встречаются в клетках органов, скрытых от солнечного света: в корневищах, клубнях, корнях, семенах, сердцевине стеблей и очень редко - в клетках освещенных частей растения (в клетках эпидермы). Часто лейкопласты собираются вокруг ядра, окружая его со всех сторон.
Деятельность лейкопластов специализирована и связана с образованием запасных веществ. Одни из них накапливают преимущественно крахмал ( амилопласты ), другие - белки ( протеопласты или алейронопласты ), а третьи - масла ( олеопласты ).
Однако возможны переходы пластид из одного типа в другой. Так, позеленение клубней картофеля вызывается перестройкой их лейкопластов в хлоропласты. В корнеплоде моркови лейкопласты переходят в хромопласты.
Совокупность всех пластид в клетке называют пластидом.
Пигменты растений
Так почему пластиды разно окрашены? Конечно же, если растения окрашены, значит, в них есть красители – пигменты.
Пигменты – это крупные органические молекулы, поглощающие свет определенной длины волны. Цвет определяется способностью пигмента к поглощению света. Если свет, падающий на какую-нибудь поверхность, полностью от нее отражается, эта поверхность выглядит белой. Если все лучи поглощаются, поверхность воспринимается как черная. Если же поглощаются только лучи определенной длины, то отражение остальных создает ощущение цвета. Например, кожура апельсина поглощает лучи синей части спектра. И мы видим апельсин оранжевым.
Пигменты пластид относятся к трем классам веществ: хлорофиллам, фикобилинам и каротиноидам.
Хлоропласт содержит зеленый пигмент, называемый хлорофиллом, который поглощает световую энергию для процесса фотосинтеза. Пигменты хлоропластов относятся к двум основным группам - хлорофиллам и каротиноидам (каротины и ксантофиллы). В нормальных зеленых листьях хлорофилла намного больше, чем каротиноидов. В настоящее время известно несколько различных форм хлорофилла, которые обозначают латинскими буквами. У высших растений и водорослей обнаружены хлорофиллы а, b, с, d. Все фотосинтезирующие растения, включая все группы водорослей, а также цианобактерии, содержат хлорофиллы группы а (голубовато-зеленые). Хлорофилл b (желтовато-зеленые) представлен у высших растений, у зеленых водорослей и эвгленовых. У бурых и диатомовых водорослей вместо хлорофилла b присутствует хлорофилл c, а у многих красных водорослей - хлорофилл d.
В высших растениях фотосинтез протекает наиболее эффективно при поглощении света хлорофиллом а . Во время процесса производства питательных веществ, в ходе фотосинтеза, хлорофилл разрушается, так как непрерывно используется. Несмотря на это, в течение сезона роста, растения снова и снова восстанавливают запасы хлорофилла. Большой запас хлорофилла позволяет листьям оставаться зелёными. Возрастные изменения хлоропластов сопровождаются изменением окраски – от салатно-зеленого, разной интенсивности зеленого, до желто-зеленого.
К каротиноидам относятся большое количество различных желтых и оранжевых пигментов. Каротин содержится во всех во всех зеленых частях растений, корнях моркови, плодах абрикоса, персика, шиповника и др.
Ксантофиллы обнаружены в листьях и плодах растений. Встречаются в морских водорослях, и является основным компонентом бурых и диатомовых водорослей.
Почему одуванчики жёлтые, розы красные, а фиалки – синие? Люди всегда восхищались великолепием цветущих садов и лугов, но мало кто знает все секреты одной из величайших природных красот земли. Их разнообразие безгранично. Оттенок цветка определяется теми же причинами, по которым человек может родиться с чёрными или светлыми волосами, иметь голубые или зеленые глаза. Генетика.
Процесс формирования пигментов определяет цвет зелени, цветков и плодов, и сам определяется в наследственном геноме растения. Науке известно огромное множество пигментов, причём некоторые из них встречаются только в одном виде или семействе. Их сочетания дают разнообразнейшую палитру, а отсутствие – белый цвет.
Хлорофилл
Это самый известный пигмент, которому обязан этот зеленый цвет, который мы видим на листьях и листве. Что еще более важно, позволяя растениям производить кислород во время фотосинтеза, он имеет решающее значение для поддержания жизни на земле.
Каротиноиды
Каротин – это пигмент, который поглощает синий свет и который обеспечивает насыщенные жёлтый и оранжевый. Цвета манго, моркови, осенних листьев и батата обусловлены различными формами каротина.
Ликопин, кантаксантин и астаксантин имеют сходную структуру с каротином. Красные цвета томатов, гуавы, красного грейпфрута, папайи, шиповника и арбуза свидетельствуют о наличии ликопена .
Кантахантин придаёт розовый цвет фламинго, некоторым ракообразным, лососю и форели. Астаксантин раскрашивает в красные цвета варёных раков и омаров, лещей, форелей и некоторых моллюсков. В живом животном астаксантин связан с белками и особо не проявляется.
Примеры растений, окрашенных каротиноидами:
| α -, β-каротин | Морковные, желтые и оранжевые фрукты, зелёные листья |
| Лютеин | зеленые листья (капуста, шпинат и т.д.), цветы календулы |
| Капсантин | Паприка (болгарский перец) |
| Капсорубин | Паприка (болгарский перец) |
| Кантахантин | Грибы лисички, крабы, перья фламинго |
| Криптоксантин | Апельсины |
| Зеаксантин | Паприка (болгарский перец), физалис, зелёные листья |
| Крокетин | Шафран |
| Ликопен | Томат, шиповник, календула |
Флавоноиды
Флавоноиды – желтые пигменты, наиболее заметные в лимонах, апельсинах, и грейпфрутах. Само их название происходит от латинского слова “flavus”, что означает желтый. Флавоноиды в цветках и плодах сигнализируют насекомым, птицам и зверям: здесь есть, чем поживиться! Флавоноиды сосредоточены в цитоплазме и пластидах. Многие продукты, которые мы едим, включая темный шоколад, клубнику, чернику, корицу, орехи, виноград и капусту, содержат флавоноиды. Эти вещества, кстати, весьма полезны: понижают уровень холестерина и много имеют антиоксидантные свойства. Проантоцианиды и теафлавины – красновато-коричневые пигменты. Они, например, ответственны за цвет чая.
Антоцианины
Проантоцианидины связаны с бежевым цветом семян фасоли, а также с оттенками черного, красного, коричневого. Это то самое вещество, которое придаёт красному вину такой изысканный цвет.
Примеры растений, окрашенных антоцианами:
| Цианидин | Васильки, маки, красные розы, вишня, красная капуста |
| Дельфинидин | Живокость, аконит (монкшуд), колокольчики, лен, анютины глазки, лаванда, сладкий горох |
| Пеларгонидин | Пеларгонии, смородина, настурция, оранжевые георгины |
| Паеонидин | Пионы |
| Петунидин | Петунии |
| Мальвидин | Мальва (холлихок), синий виноград |
Примеры растений, окрашенных флавоноидами:
Беталаины
Как и каротиноиды с флавоноидами, беталаины также играют важную роль в привлечении животных к цветам и фруктам. Они воспроизводят похожую гамму цветов. Беталаины состоят из двух подгрупп: красно-фиолетовые (бетацианин) и желто-оранжевые (бетаксантин) пигменты. Они встречаются только в нескольких семействах растений причём всегда независимо от антоцианов. Например, глубокий красный цвет свёклы обусловлен содержанием целой коллекции этих пигментов (бетанин, изобетанин, пробетанин, и необетанин).
Сегодня бетацианины – это распространённые пищевые красители. Betalains дают начало к своеобразнейшему глубокому красному цвета свеклы. Другими пигментами, содержащимися в свекле, являются индикаксантин и вульгаксантины (вариации желтых и оранжевых пигментов, известных как бетаксантины). Беталаины также придают малиновую окраску цветкам амаранта (класс Кариофиллов).
Интересно, что беталаины встречаются только в одной подгруппе цветковых растений (Кариофиллы или Centrospermae). Бугенвиллея, некоторые кактусы и амарант – всё это примеры из одного семейства. Эти растения потеряли или никогда не имели генов для синтеза других растительных пигментов. Зато гены для синтеза беталаинов неожиданно нашлись в обыкновенном мухоморе (muscaria Amanita), где производят лиловые и жёлтые пигменты.
В эпоху технического прогресса и индустриализации, роста городов в жизни человека все более значительную роль играет природа. Парки, зеленые зоны и другие места отдыха бывают слишком удалены от нашего жилья. Растения и цветы в доме, на приусадебном участке и на улицах города сокращают разрыв между человеком и природой.
Моя будущая профессия ландшафтного дизайнера предполагает проектирование и строительство садово-парковых объектов, а также скверов, улиц, частных усадеб, подбор ассортимента растений и малых архитектурных форм и уход за зелеными насаждениями, а так же цветочное оформление объектов. В связи с чем, мне представляется интересным изучение строения и жизнедеятельности растений.
Изучая ботанику, я обратила внимание на разнообразие окраски их цветков. Известно, что окраска определяется пигментами, но пигменты не так разнообразны, как окраска цветков растений. Таким образом, представляется интересным изучение вопроса возникновения окраски у цветков растений.
В качестве рабочей нами была принята следующая гипотеза: окраска цветков у растений определяется не только наличием пигментов.
Цель работы: выяснить, как возникает разнообразие окраски цветков у растений.
Для достижения этой цели поставлены следующие задачи:
- изучить виды пигментов и их значение;
- выяснить значение окраски растений в природе;
- провести эксперимент по обнаружению пигментов и изучению их свойств.
В качестве методов исследования были выбраны: наблюдение, сравнение, эксперимент, анализ литературных источников.
Объект исследования –органы покрытосеменных растений.
Предмет исследования - разнообразие окраски растений.
Глава 1. Пигменты и их биологическое значение
Биологические пигменты (биохромы) — окрашенные вещества, входящие в состав тканей организмов. Цвет пигментов определяется наличием в их молекулах хромофорных групп, избирательно поглощающих свет в определённой части видимого спектра солнечного света. Пигментная система живых существ — звено, связывающее световые условия окружающей среды и обмен веществ организма. Биологические пигменты играют важную роль в жизнедеятельности живых существ.
Биологические пигменты подразделяются на несколько классов в зависимости от своего строения: каротиноиды, хиноны, флавоноиды, пигменты на основе порфирина.
Каротиноиды
Каротиноиды — наиболее распространённый класс биологических пигментов. Они обнаружены у большинства живых существ, в том числе у всех без исключений растений, многих микроорганизмов. Каротиноиды так же обуславливают окраску многих животных, особенно насекомых, птиц и рыб. Каротиноиды и их производные, помимо прочего, являются основой зрительных пигментов, отвечающих за восприятие света и цвета у животных.
К каротиноидам относятся такие пигменты, как каротин, гематохром, ксантофилл, ликопин, лютеин, родопсин (зрительный пурпур) и другие.
Хиноны — химические соединения, производные моноциклических или полициклических ароматических углеводородов, в составе которых присутствует ненасыщеный циклический дикетон. Их окраска варьирует от бледно-жёлтой до оранжевой, красной, пурпурной, коричневой и почти чёрной. Обнаружены у многих грибов, лишайников и в некоторых группах беспозвоночных. Широко используемый краситель ализарин относится к группе хинонов.
Флавоноиды — O-гетероциклические фенольные соединения. В природе синтезируются почти исключительно высшими растениями. В их число входят антоцианы, обуславливающие наиболее яркие цвета растений — красные, пурпурные, синие части цветов и плодов. Ярко-красные розы, голубые васильки, фиолетовые анютины глазки содержат в клеточном соке антоцианы. Если орган растения имеет розовый, голубой, синий, фиолетовый и даже черный цвет, то нет никакого сомнения в том, что его окраска обусловлена антоцианами.
Флавоны, флавонолы, ауроны, халконы определяют жёлтую и оранжевую окраску плодов и листьев.
Пигменты на основе порфирина
В эту группу входят биологические пигменты, в составе которых присутствует порфириновый комплекс. Гем, один из видов порфиринов, входит в качестве простетической группы в состав таких соединений, как гемоглобин, билирубин, цитохром c, цитохром P450 и другие. К этой группе относятся также растительные пигменты — хлорофилл, феофитин и т. п. Как правило, пигменты этого класса участвуют в фотохимических процессах, а также являются ферментами, задействованными в обмене веществ. Их роль как собственно красителей второстепенна.
Глава 2. Значение окраски растений в природе
Наблюдая за растениями, мы заметили, что разные виды насекомых предпочитают разные цвета: пчелы, шмели, осы посещают синие, фиолетовые и розовые цветы, желтые - мухи, а на красные садятся преимущественно бабочки.
Известно, что насекомых привлекает нектар и пыльца, которая служит для них пищей. А находят цветки они по яркой окраске лепестков и по аромату. Перелетая с одного цветка на другой, насекомые производят опыление.
У примитивных цветковых растений приманкой для насекомых служит только пыльца. В этом случае опыление осуществляется преимущественно жуками.
При появлении у растений нектарников круг насекомых – опылителей расширился. Кроме жуков в него вошли: перепончатокрылые (пчелы, шмели), двукрылые (мухи), чешуекрылые (бабочки). Разные насекомые различают разные цвета, а красный цвет многие насекомые не видят. Они путают его с темно-серым, поэтому в наших широтах красные цветки довольно редки. Исключение составляет мак, но и он имеет примесь желтого цвета, обычно именно этот оттенок улавливают насекомые. Лучше других красный цвет различают бабочки. Эта группа опылителей встречается во всех частях земного шара. Но поскольку нектар служит им пищей лишь на кратковременной взрослой стадии, их эффективность ниже, чем пчел. Значительная часть бабочек ведет ночной образ жизни, поэтому цветки растений, которые они опыляют, окрашены в светлые тона, различаемые при тусклом освещении. Цветки некоторых растений, например, душистого табака испускают аромат только ночью, когда активны, опыляющие их бабочки. В отличие от этого, цветки, опыляемые дневными бабочками, окрашены преимущественно в яркие тона и хорошо заметны днем.
Среди цветущих тропических растений красный цвет преобладает, что связано с опылением птицами, а именно колибри, обладающими развитым зрением. Насчитывается до 300 видов колибри, питающихся нектаром. Они зависают над цветком в трепещущем полете и достают нектар из глубины цветка с помощью длинного клюва и трубкообразного языка, при этом пыльца, прилипшая к голове птицы, падает на длинные, выступающие рыльца пестиков. В качестве примера можно привести комнатное растение филлокактус (декабрист). Описанный способ питания требует очень точного соответствия между длиной клюва колибри и глубиной трубки цветка, и поэтому один вид колибри способен добывать нектар обычно только из одного вида тропических растений.
Бывает, что у одного и того же растения окраска цветков с возрастом изменяется. Это хорошо заметно у медуницы, распускающейся ранней весной: розовый цвет ее молодых лепестков сменяется с возрастом на синий. Вакуолярный сок, в котором растворен пигмент антоциан имеет кислую реакцию среды (рН меньше 7), а цитоплазма – щелочную. По мере старения растения в вакуолярной мембране развиваются дефекты. Антоцианы вытекают в цитоплазму и в ее щелочной среде синеют, словно индикатор. Старые цветы пчелы, как правило, не посещают, они уже опылены и не содержат нектара.
С пигментами связана светочувствительность растений, сезонная регуляция метаболизма, роста и цветения, подготовка и переход к фазе покоя, регуляция процессов прорастания семян.
Поглощая ультрафиолетовые лучи, флавоны и флавонолы предохраняют хлорофилл и цитоплазму клеток от разрушения. Очень важная функция, выполняемая каротиноидами, флавонами и флавонолами, состоит в нейтрализации свободных радикалов, нарушающих протекание биохимических процессов в растениях, т.е. эти пигменты обладают антиоксидантными свойствами.
Флавоновые пигменты иногда применяются растениями для самозащиты – в качестве противогрибковых агентов, выполняют функции резерва питательных веществ.
Читайте также: