Los científicos saben qué son los pigmentos vegetales: verde y morado, amarillo y rojo. Los pigmentos vegetales se denominan moléculas orgánicas que se encuentran en los tejidos, las células de un organismo vegetal; es gracias a tales inclusiones que adquieren color. En la naturaleza, la clorofila se encuentra con más frecuencia que otras, que está presente en el cuerpo de cualquier planta superior. Los carotenoides proporcionan tonos anaranjados, rojizos y amarillentos.
¿Y más detalles?
Los pigmentos vegetales se encuentran en los cromo-cloroplastos. En total, la ciencia moderna conoce varios cientos de variedades de compuestos de este tipo. Se requiere un porcentaje impresionante de todas las moléculas descubiertas para la fotosíntesis. Como han demostrado las pruebas, los pigmentos son fuentes de retinol. Tonos rosados y rojos, variaciones de colores marrones y azulados son proporcionados por la presencia de antocianinas. Dichos pigmentos se observan en la savia de las células vegetales. Cuando los días se hacen más cortos durante la estación fría,los pigmentos reaccionan con otros compuestos presentes en el cuerpo de la planta, haciendo que cambie el color de las partes que antes eran verdes. El follaje de los árboles se vuelve brillante y colorido, el mismo otoño al que estamos acostumbrados.
Los más famosos
Quizás casi todos los estudiantes de secundaria conocen la clorofila, un pigmento vegetal necesario para la fotosíntesis. Debido a este compuesto, un representante del mundo vegetal puede absorber la luz del sol. Sin embargo, en nuestro planeta, no solo las plantas no pueden existir sin clorofila. Como han demostrado estudios posteriores, este compuesto es absolutamente indispensable para la humanidad, ya que proporciona una protección natural contra los procesos cancerosos. Se ha demostrado que el pigmento inhibe los carcinógenos y garantiza la protección del ADN contra mutaciones bajo la influencia de compuestos tóxicos.
La clorofila es el pigmento verde de las plantas, químicamente representa una molécula. Se localiza en los cloroplastos. Es debido a tal molécula que estas áreas son de color verde. En su estructura, la molécula es un anillo de porfirina. Debido a esta especificidad, el pigmento se parece al hemo, que es un elemento estructural de la hemoglobina. La diferencia clave está en el átomo central: en el hemo, el hierro ocupa su lugar; para la clorofila, el magnesio es el más significativo. Los científicos descubrieron por primera vez este hecho en 1930. El hecho ocurrió 15 años después de que Willstatter descubriera la sustancia.
Química y Biología
Primero, los científicos encontraron que el pigmento verde en las plantas viene en dos variedades, a las que se les dio nombre para doslas primeras letras del alfabeto latino. La diferencia entre las variedades, aunque pequeña, sigue ahí y es más notable en el análisis de las cadenas laterales. Para la primera variedad, CH3 juega su papel, para el segundo tipo, CHO. Ambas formas de clorofila pertenecen a la clase de fotorreceptores activos. Gracias a ellos, la planta puede absorber el componente energético de la radiación solar. Posteriormente, se identificaron tres tipos más de clorofila.
En ciencia, el pigmento verde de las plantas se llama clorofila. Al investigar las diferencias entre las dos variedades principales de esta molécula inherente a la vegetación superior, se encontró que las longitudes de onda que puede absorber el pigmento son algo diferentes para los tipos A y B. De hecho, según los científicos, las variedades se complementan efectivamente entre sí. otro, proporcionando así a la planta la capacidad de absorber al máximo la cantidad de energía necesaria. Normalmente, el primer tipo de clorofila suele observarse en una concentración tres veces mayor que el segundo. Juntos forman un pigmento vegetal verde. Otros tres tipos se encuentran solo en formas antiguas de vegetación.
Características de las moléculas
Al estudiar la estructura de los pigmentos vegetales, se descubrió que ambos tipos de clorofila son moléculas liposolubles. Las variedades sintéticas creadas en laboratorios se disuelven en agua, pero su absorción en el cuerpo solo es posible en presencia de compuestos grasos. Las plantas usan pigmento para proporcionar energía para el crecimiento. En la dieta de las personas, se utiliza con fines de recuperación.
Clorofila, comola hemoglobina puede funcionar normalmente y producir carbohidratos cuando se conecta a cadenas de proteínas. Visualmente, la proteína parece ser una formación sin un sistema y estructura claros, pero en realidad es correcta, y es por eso que la clorofila puede mantener estable su posición óptima.
Características de la actividad
Los científicos, al estudiar este pigmento principal de las plantas superiores, descubrieron que se encuentra en todos los vegetales: la lista incluye vegetales, algas, bacterias. La clorofila es un compuesto completamente natural. Por naturaleza, tiene las cualidades de un protector y previene la transformación, mutación del ADN bajo la influencia de compuestos tóxicos. Se organizó un trabajo de investigación especial en el Jardín Botánico de la India en el Instituto de Investigación. Como han descubierto los científicos, la clorofila obtenida de hierbas frescas puede proteger contra compuestos tóxicos, bacterias patológicas y también calma la actividad de la inflamación.
La clorofila es efímera. Estas moléculas son muy frágiles. Los rayos del sol provocan la muerte del pigmento, pero la hoja verde es capaz de generar nuevas y nuevas moléculas que reemplazan a las que han servido a sus compañeros. En la temporada de otoño, ya no se produce clorofila, por lo que el follaje pierde su color. Otros pigmentos pasan a primer plano, previamente ocultos a los ojos de un observador externo.
No hay límite para la variedad
La variedad de pigmentos vegetales conocida por los investigadores modernos es excepcionalmente grande. Año tras año, los científicos descubren más y más moléculas nuevas. Realizado relativamente recientementeestudios han permitido agregar tres tipos más a las dos variedades de clorofila mencionadas anteriormente: C, C1, E. Sin embargo, el tipo A todavía se considera el más importante. más diverso. Esta clase de pigmentos es bien conocida por la ciencia: gracias a ellos, las raíces de zanahoria, muchas verduras, cítricos y otros regalos del mundo vegetal adquieren matices. Pruebas adicionales han demostrado que los canarios tienen plumas amarillas debido a los carotenoides. También dan color a la yema de huevo. Debido a la abundancia de carotenoides, los residentes asiáticos tienen un tono de piel peculiar.
Ni el hombre ni los representantes del mundo animal tienen tales características bioquímicas que permitirían la producción de carotenoides. Estas sustancias aparecen sobre la base de la vitamina A. Esto se demuestra mediante observaciones sobre pigmentos vegetales: si el pollo no recibió vegetación con alimentos, las yemas de huevo tendrán un tono muy débil. Si un canario ha sido alimentado con una gran cantidad de alimento enriquecido con carotenoides rojos, sus plumas adquirirán un tono rojo brillante.
Características curiosas: carotenoides
El pigmento amarillo de las plantas se llama caroteno. Los científicos han descubierto que las xantofilas proporcionan un tinte rojo. El número de representantes de estos dos tipos conocidos por la comunidad científica aumenta constantemente. En 1947, los científicos conocían unas siete docenas de carotenoides, y en 1970 ya había más de doscientos. Hasta cierto punto, esto es similar al progreso del conocimiento en el campo de la física: primero sabían sobre átomos, luego electrones y protones, y posteriormente revelaronincluso partículas más pequeñas, para cuya designación solo se utilizan letras. ¿Es posible hablar de partículas elementales? Como han demostrado las pruebas de los físicos, es demasiado pronto para usar ese término: la ciencia aún no se ha desarrollado en la medida en que sea posible encontrarlos, si es que los hay. Se ha desarrollado una situación similar con los pigmentos: de año en año se descubren nuevas especies y tipos, y los biólogos solo se sorprenden, incapaces de explicar la naturaleza polifacética.
Acerca de las funciones
Los científicos involucrados en los pigmentos de las plantas superiores aún no pueden explicar por qué y por qué la naturaleza ha proporcionado una variedad tan amplia de moléculas de pigmento. Se ha revelado la funcionalidad de algunas variedades individuales. Se ha demostrado que el caroteno es necesario para garantizar la seguridad de las moléculas de clorofila frente a la oxidación. El mecanismo de protección se debe a las características del oxígeno singlete, que se forma durante la reacción de fotosíntesis como producto adicional. Este compuesto es muy agresivo.
Otra característica del pigmento amarillo en las células vegetales es su capacidad para aumentar el intervalo de longitud de onda necesario para el proceso de fotosíntesis. Por el momento, tal función no se ha probado con exactitud, pero se han realizado muchas investigaciones para sugerir que la prueba final de la hipótesis no está muy lejos. Los rayos que el pigmento vegetal verde no puede absorber son absorbidos por las moléculas de pigmento amarillo. Luego, la energía se dirige a la clorofila para una mayor transformación.
Pigmentos: tan diferentes
Excepto algunosvariedades de carotenoides, pigmentos llamados auronas, chalconas tienen un color amarillo. Su estructura química es en muchos aspectos similar a las flavonas. Dichos pigmentos no se encuentran muy a menudo en la naturaleza. Se encontraron en folíolos, inflorescencias de oxalis y dragones, dan el color de la coreopsis. Dichos pigmentos no toleran el humo del tabaco. Si fumigas una planta con un cigarrillo, inmediatamente se pondrá roja. La síntesis biológica que se produce en las células vegetales con la participación de chalconas conduce a la generación de flavonoles, flavonas y auronas.
Tanto los animales como las plantas tienen melanina. Este pigmento proporciona un tinte marrón al cabello, es gracias a él que los rizos pueden volverse negros. Si las células no contienen melanina, los representantes del mundo animal se vuelven albinos. En las plantas, el pigmento se encuentra en la piel de las uvas tintas y en algunas inflorescencias de los pétalos.
Azul y más
La vegetación adquiere su tinte azul gracias al fitocromo. Es un pigmento vegetal proteico encargado de controlar la floración. Regula la germinación de semillas. Se sabe que el fitocromo puede acelerar la floración de algunos representantes del mundo vegetal, mientras que otros tienen el proceso opuesto de desaceleración. Hasta cierto punto, se puede comparar con un reloj, pero biológico. Por el momento, los científicos aún no conocen todos los detalles del mecanismo de acción del pigmento. Se encontró que la estructura de esta molécula se ajusta según la hora del día y la luz, transmitiendo información sobre el nivel de luz en el ambiente a la planta.
Pigmento azul enplantas - antocianina. Sin embargo, hay varias variedades. Las antocianinas no solo dan un color azul, sino también rosa, también explican los colores rojo y lila, a veces oscuro, púrpura intenso. La generación activa de antocianinas en las células vegetales se observa cuando baja la temperatura ambiente, se detiene la generación de clorofila. El color del follaje cambia de verde a rojo, rojo, azul. Gracias a las antocianinas, las rosas y las amapolas tienen flores de color escarlata brillante. El mismo pigmento explica los tonos de las inflorescencias de geranio y aciano. Gracias a la variedad azul de la antocianina, las campanillas tienen su delicado color. Ciertas variedades de este tipo de pigmento se observan en uvas, repollo rojo. Las antocianinas dan color a endrinas, ciruelas.
Brillante y oscuro
Conocido pigmento amarillo, que los científicos llamaron antocloro. Se encontró en la piel de los pétalos de prímula. El antocloro se encuentra en prímulas, inflorescencias de carnero. Son ricas en amapolas de variedades amarillas y dalias. Este pigmento da un color agradable a las inflorescencias de lino de sapo, frutos de limón. Se ha identificado en algunas otras plantas.
Anthofein es relativamente raro en la naturaleza. Este es un pigmento oscuro. Gracias a él, aparecen manchas específicas en la corola de algunas leguminosas.
Todos los pigmentos brillantes están concebidos por naturaleza para la coloración específica de los representantes del mundo vegetal. Gracias a esta coloración, la planta atrae pájaros y animales. Esto asegura la propagación de las semillas.
Acerca de las células y la estructura
Tratando de determinaren qué medida el color de las plantas depende de los pigmentos, cómo se organizan estas moléculas, por qué es necesario todo el proceso de pigmentación, los científicos han descubierto que los plástidos están presentes en el cuerpo de la planta. Este es el nombre que se le da a los pequeños cuerpos que pueden ser de color, pero también son incoloros. Tales cuerpecitos se encuentran única y exclusivamente entre los representantes del mundo vegetal. Todos los plástidos se dividieron en cloroplastos con un tinte verde, cromoplastos teñidos en diferentes variaciones del espectro rojo (incluidos tonos amarillos y de transición) y leucoplastos. Estos últimos no tienen sombras.
Normalmente, una célula vegetal contiene una variedad de plástidos. Los experimentos han demostrado la capacidad de estos cuerpos para transformarse de un tipo a otro. Los cloroplastos se encuentran en todos los órganos vegetales teñidos de verde. Los leucoplastos se observan con mayor frecuencia en partes ocultas de los rayos directos del sol. Hay muchos de ellos en rizomas, se encuentran en tubérculos, partículas tamizadas de algunos tipos de plantas. Los cromoplastos son típicos de pétalos, frutos maduros. Las membranas tilacoides están enriquecidas en clorofila y carotenoides. Los leucoplastos no contienen moléculas de pigmento, pero pueden ser un lugar para procesos de síntesis, acumulación de compuestos nutritivos: proteínas, almidón, ocasionalmente grasas.
Reacciones y transformaciones
Al estudiar los pigmentos fotosintéticos de las plantas superiores, los científicos han descubierto que los cromoplastos son de color rojo debido a la presencia de carotenoides. Generalmente se acepta que los cromoplastos son el paso final en el desarrollo de plástidos. Probablemente aparecen durante la transformación de leucocloroplastos cuando envejecen. En gran partela presencia de tales moléculas determina el color del follaje en otoño, así como flores y frutos brillantes y agradables a la vista. Los carotenoides son producidos por las algas, el plancton vegetal y las plantas. Pueden ser generados por algunas bacterias, hongos. Los carotenoides son responsables del color de los representantes vivos del mundo vegetal. Algunos animales tienen sistemas de bioquímica, por lo que los carotenoides se transforman en otras moléculas. La materia prima para tal reacción se obtiene de los alimentos.
Según las observaciones de los flamencos rosados, estas aves recolectan y filtran la espirulina y algunas otras algas para obtener un pigmento amarillo, del cual luego aparecen la cantaxantina y la astaxantina. Son estas moléculas las que le dan al plumaje de las aves un color tan hermoso. Muchos peces y pájaros, cangrejos de río e insectos tienen un color brillante debido a los carotenoides, que se obtienen de la dieta. El betacaroteno se transforma en algunas vitaminas que se utilizan para el beneficio humano: protegen los ojos de la radiación ultravioleta.
Rojo y verde
Hablando de los pigmentos fotosintéticos de las plantas superiores, cabe señalar que pueden absorber fotones de ondas de luz. Se advierte que esto se aplica únicamente a la parte del espectro visible al ojo humano, es decir, para una longitud de onda en el rango de 400-700 nm. Las partículas de las plantas pueden absorber solo los cuantos que tienen suficientes reservas de energía para la reacción de fotosíntesis. La absorción es responsabilidad exclusiva de los pigmentos. Los científicos han estudiado las formas de vida más antiguas del mundo vegetal: bacterias, algas. Se ha establecido que contienen diferentes compuestos que pueden aceptar luz en el espectro visible. Algunas variedades pueden recibir ondas de luz de radiación que no son percibidas por el ojo humano, desde un bloque cercano al infrarrojo. Además de las clorofilas, dicha funcionalidad se asigna por naturaleza a la bacteriorrodopsina, las bacterioclorofilas. Los estudios han demostrado la importancia de las reacciones de síntesis de ficobilinas, carotenoides.
La diversidad de pigmentos fotosintéticos de las plantas difiere de un grupo a otro. Mucho está determinado por las condiciones en las que vive la forma de vida. Los representantes del mundo vegetal superior tienen una variedad más pequeña de pigmentos que las variedades evolutivamente antiguas.
¿De qué se trata?
Estudiando los pigmentos fotosintéticos de las plantas, encontramos que las formas superiores de las plantas tienen solo dos variedades de clorofila (mencionadas anteriormente A, B). Ambos tipos son porfirinas que tienen un átomo de magnesio. Se incluyen predominantemente en complejos captadores de luz que absorben la energía de la luz y la dirigen a los centros de reacción. Los centros contienen un porcentaje relativamente pequeño del total de clorofila tipo 1 presente en la planta. Aquí tienen lugar las interacciones primarias características de la fotosíntesis. La clorofila va acompañada de carotenoides: como han descubierto los científicos, suele haber cinco variedades de ellos, no más. Estos elementos también recogen luz.
Al disolverse, las clorofilas y los carotenoides son pigmentos vegetales que tienen bandas estrechas de absorción de luz que están bastante separadas entre sí. La clorofila tiene la capacidad de actuar con mayor eficaciaabsorben las ondas azules, pueden trabajar con las rojas, pero captan la luz verde muy débilmente. Los cloroplastos aislados de las hojas de la planta proporcionan la expansión y superposición del espectro sin mucha dificultad. Las membranas de cloroplasto se diferencian de las soluciones, ya que los componentes colorantes se combinan con proteínas, grasas, reaccionan entre sí y la energía migra entre los colectores y los centros de acumulación. Si consideramos el espectro de absorción de luz de una hoja, resultará ser aún más complejo y suavizado que un solo cloroplasto.
Reflexión y absorción
Estudiando los pigmentos de la hoja de una planta, los científicos han descubierto que un cierto porcentaje de la luz que llega a la hoja se refleja. Este fenómeno se dividió en dos variedades: espejo, difuso. Dicen sobre el primero si la superficie es brillante, lisa. La reflexión de la hoja está formada predominantemente por el segundo tipo. La luz se filtra en el espesor, se dispersa, cambia de dirección, ya que tanto en la capa exterior como en el interior de la hoja hay superficies de separación con diferentes índices de refracción. Se observan efectos similares cuando la luz pasa a través de las células. No hay absorción fuerte, el camino óptico es mucho mayor que el espesor de la lámina, medido geométricamente, y la lámina es capaz de absorber más luz que el pigmento extraído de ella. Las hojas también absorben mucha más energía que los cloroplastos estudiados por separado.
Debido a que hay diferentes pigmentos vegetales (rojo, verde, etc.) respectivamente, el fenómeno de absorción es desigual. La hoja es capaz de percibir luz de diferentes longitudes de onda, pero la eficiencia del proceso es excelente. La mayor capacidad de absorción del follaje verde es inherente al bloque violeta del espectro, rojo, azul y azul. La fuerza de absorción prácticamente no está determinada por la concentración de las clorofilas. Esto se debe al hecho de que el medio tiene un alto poder de dispersión. Si se observan pigmentos en alta concentración, la absorción se produce cerca de la superficie.
