Какие пигменты обеспечивают желтый и оранжевый цвет лепестков и плодов растений
Обновлено: 05.10.2024
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
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.
Мой цветочный мир
Комнатное цветоводство
Цветы и астрология
Пигменты - органические соединения, присутствующие в клетках и тканях растений и окрашивающие их.Расположены пигменты в ХЛОРОПЛАСТАХ и хромопластах. Известно более 150 стойких пигментов. Многие из них важны для ФОТОСИНТЕЗА и являются источником витамина А.
Аротиноиды - окрашивают растения в желтый, оранжевый или красный цвет.
Флавоны и флавонолы – одни из самых распространенных растительных пигментов. Нет растения, где бы они ни были обнаружены.В природе флавоны и флавонолы являются основными пигментами, обеспечивающими желтую цветовую гамму плодов и цветов. Много этих красителей и в других органах растений, хотя там желтая окраска маскируется другими пигментами. Разнообразие оттенков желтого цвета достигается как изменением концентрации флавонов и флавонолов, так и присутствием в соке растений солей кальция и магния, увеличивающих интенсивность окраски.
Халконы и ауроны - другие красители желтого цвета – близки по строению к флавонам. 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.
Меланин - пигмент, встречающийся как в клетках растений, так и животных. В частности, он придаёт чёрный и коричневый цвет волосам. Отсутствие меланина в клетках делает животных и человека альбиносами.
Структура молекул меланина жидкокристаллическая. Пигмент является сильным антиоксидантом. Синтетически продуцированный меланин в водных растворах оказывает на растение удивительные свойства - ускоряет рост и созревание плодов, редуцирует деятельность камбия, ускоряет прорастание семян. В организме животных меланин обладает иммуномодулированием и генопротекторной защитой. В растениях содержится в кожуре красных сортов винограда, лепестках некоторых цветков.
Фитохром - голубой растительный пигмент белкового строения, контролирует процессы цветения и прорастания семян. У одних растений ускоряя цветение, у других - задерживая. Фитохром играет роль "биологических часов" растения, механизм действия пока не изучен. Известно, что строение пигмента меняется в зависимости от светлого и тёмного времени суток, сигнализируя об этом растению. Phyton - от греческого растение, сhrom - цвет, краска. Обнаружил меланин американский учёный - биохимик У. Батлер в проросшем в темноте турнепсе, в его семядолях. Это вåщество регулирует синтез белковых молекул (ДНК, РНК), образование хлорофилла, каротиноидов, антоцианов, органических фосфатов, витаминов. Если хлорофилл можно сравнить со схожими по строению клетками крови - эритроцитами, то фитохром подлежит образному сравнению с мозгом и памятью растения. Фитохром связан с клеточными мембранами и встречается практически во всех органах растения.
Антоцианы - придают растениям окраску в диапазоне от розовой, красной, сиреневой, до синей и тёмно-фиолетовой. Антоцианы образуются в процессах гидролиза крахмала и по своему происхождению являются безазотистыми соединениями, близким к глюкозидам - соединениям сахара с неуглеводной частью. Усиленное образование антоцианов в клетках растения происходит при снижениях температур окружающей среды, при остановках синтеза хлорофилла, при интенсивном освещении УФ-лучами, при недостатке фосфора, необходимого для ввязывания гидролизованных крахмалом сахаров. При этом окраска листьев растений изменяется от зелёных до красных и синих цветов. Антоцианы хорошо растворимы в воде и присутствуют в соке вакуолей. Диапазон цветов изменяется благодаря наличию в растении всего трёх моделей антоцианов, различных между собой числом гидроксильных групп. Вариации в пропорциях этих пигментов в растениях дают разную окраску лепестков. В зависимости от кислотности (рН) среды сока вакуолей, антоциан придаёт ту или иную окраcку. В кислой среде он обычно имеет красные тона, например, у герани, гортензии, фиалок. В щелочной эти растения приобретают сине-голубые тона. Если же к синему или фиолетовому раствору антоциана прибавить кислоту, раствор снова станет розовым. Опытным путём это легко проверить на растениях, подбирая в качестве подкормок те или иные микроэлементы, изменяющие кислотность жидкости вакуолей. Если к нейтральному раствору антоциана добавить очень слабый щелочной раствор - получается голубое окрашивание, при более концентрированном растворе щелочи окрашивание перейдёт в жёлто-зелёное. Красная окраска - у маков, роз, герани, синяя - у васильков, голубая - у колокольчиков обусловлена наличием пигмента антоциана. Плоды винограда, слив, терна, краснокочанной капусты, свеклы окрашены антоцианом. Считается, что антоциан защищает растения от низких температур, от вредного воздействия солнечного цвета на цитоплазму.
Антохлор - пигмент жёлтого цвета. Встречается в клетках кожици лепестков первоцвета (баранчики, примула), льнянки, жёлтого мака, георгины, в плодах лимонов и других растениях.
Антофеин - редко встречающийся пигмент тёмного цвета. Вызывает окраску пятен на крыльях венчика у русских бобов (Faba vulgaris).
Каротиноиды - содержатся в растениях, устойчивых к пониженным температурам. Когда хлорофилл исчерпывается в холодное время года, листья приобретают заметную жёлтую или оранжевую окраску за счёт пролонгированного действия пигмента каротиноида. Каротиноиды защищают растения от пагубного действия солнечного света, принимая УФ-излучения солнца на себя, трансформируя в энергию и передавая её хлорофиллу. С помощью такой передачи хлорофилл регулирует процессы фотосинтеза. В доказательство того, что каротиноиды присутствуют в листьях постоянно наравне с хлорофиллом, послужит следующий эксперимент: к спиртовой вытяжке хлорофилла прилить бензина 1:1, взболтать смесь и дать отстояться, смесь расслоится. Нижний слой из спирта имеет жёлтую окраску и содержит жёлтый пигмент ксантофилл. Верхний бензиновый слой зелёного цвета и содержит хлорофилл и каротин. Оранжево-красный цвет растениям даёт пигмент каротин, жёлтую - ксантофилл. Эти пигменты имеют белково-липоидную основу. Эти пигменты обнаружены в плодах помидоров, апельсинов, мандаринов, в корне моркови. Основная роль этих пигментов- придать растениям яркую привлекательную окраску, привлекая птиц и животных для разнесения семян. Цветы с оранжево-жёлтой окраской - лютик, настурция.
Вы проходите мимо цветка?
Наклонитесь,
Поглядите на чудо,
Которое видеть вы раньше нигде не могли.
Он умеет такое, что никто на земле не умеет.
Например.
Он берет крупинку мягкой черной земли.
Затем он берет дождя дождинку,
И воздуха голубой лоскуток,
И лучик, солнышком пролитой.
Все смешает потом (но где?!)
(Где пробирок, и колб, и спиртовок ряды?),
И вот из одной и той же черного цвета земли
Он то красный, то синий,
то сиреневый, то золотой!В. Солоухин
Пигменты. Какие они бывают
Природа наградила нас необычайным даром – цветовым зрением, а вместе с ним дала возможность восхищаться красотой окружающего растительного мира. Мы с надеждой смотрим на нежную зелень весенней листвы и с грустью любуемся желто-оранжевой гаммой осеннего леса. Кто не восхищался красками цветущего луга, лесной опушки, осенней листвы, даров сада и поля? Цвет волос мы сравниваем с золотистыми колосьями хлеба, а цвет глаз – с синими васильками. Даже сами названия цветов – оранжевый, лиловый, индиго – тоже происходят от названий растений.
Но часто ли вы задавали себе вопросы: отчего зеленые листья осенью желтеют или краснеют? Почему лепестки ромашки белые, а первые весенние листочки тополя красноватые? Почему окружающие растения окрашены именно так, а не иначе, как возникает огромное богатство цветов и оттенков? Почему цветок утром розовый, а к вечеру уже синий? Почему в одном соцветии встречаются венчики цветков с различной окраской – от белой до розовой? Можно ли приготовить краску из цветков розы, василька, ноготков, чтобы холодной зимой радоваться ярким краскам лета? Как человек может применить знания о цвете растений в повседневной жизни? Можно ли цветом лечиться?
Конечно же, если растения окрашены, значит, в них есть красители – пигменты. Растительные пигменты являются предметом исследования многих научных дисциплин. Предмет физической химии – выделение пигментов из растений и определение их химического строения, биохимия исследует процессы, приводящие к образованию окрашенных веществ, физиология изучает их локализацию и миграцию в органах растений, хемотаксономия использует наличие разных пигментов для классификации растений.
Цвет определяется способностью пигмента к поглощению света. Электромагнитные волны с длиной волны 400–700 нм составляют видимую часть солнечного излучения. Волны длиной 400–424 нм – это фиолетовый цвет, 424–491 – синий, 491–550 – зеленый, 550–585 – желтый, 585–647 – оранжевый, 647–740 нм – красный. Излучение с длиной волны меньше 400 нм – ультрафиолетовая, а с длиной волны более 740 нм – инфракрасная область спектра. Максимальное цветоразложение солнечного света приходится на 13–15 часов. Именно в это время луг, поле кажутся нам наиболее ярко и пестро расцвеченными.
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.
В растительных клетках чаще всего встречаются зеленые пигменты хлорофиллы, красные и синие антоцианы, желтые флавоны и флавонолы, желто-оранжевые каротиноиды и темные меланины. Каждая из этих групп представлена несколькими отличающимися по химическому строению, а следовательно, по поглощению света и окраске пигментами.
А еще цвет пигмента может меняться при изменении кислотности среды, температуры, при взаимодействии с различными веществами. Поэтому важное значение имеет химический состав клеток, особенно вакуолярного сока. Наконец, окраска растения зависит и от строения ткани, в которой содержатся пигменты: ее толщины, количества межклетников, плотности находящегося на поверхности клеток воскового налета…
В растительном мире широко распространен белый цвет: белые цветки, белые стебли, белые пятна на листьях. Белый красящий пигмент называется бетулин. Накапливаясь в клетках коры молодых деревьев, бетулин окрашивает ствол березы в тот прекрасный белый цвет, которым мы все восхищаемся. Но у других растений причиной белой окраски, например венчиков, являются обширные межклетники в сочетании с клетками, лишенными пигментов. Белый цвет им придает. воздух. В этом можно убедиться несколькими способами (Опыт 1).
А что определяет окраску розовых, сиреневых, синих и фиолетовых цветков? Как это ни удивительно, но эти цвета определяет одна группа пигментов – антоцианы, впервые выделенные из цветков василька синего.
Ярко-красные розы, голубые васильки, фиолетовые анютины глазки содержат растворенные в клеточном соке антоцианы. Яблоки, вишни, виноград, черника, голубика, сок листьев и стеблей гречихи, краснокочанной капусты, листьев и корнеплодов столовой свеклы, молодая красная кора эвкалипта, красные осенние листья своим цветом тоже обязаны антоцианам. Если орган растения имеет голубой, синий, фиолетовый цвет, то нет никакого сомнения в том, что его окраска обусловлена антоцианами.
Антоцианы – это гликозиды, возникающие при соединении различных сахаров с циклическими соединениями, называемыми антоцианидинами. Содержатся антоцианы в клеточном соке (вакуолях), значительно реже – в клеточных оболочках.
В присутствии щелочи в молекулах антоцианов происходит перегруппировка двойных и ординарных связей между атомами углерода, что приводит к образованию нового хромофора – в щелочной среде антоцианы приобретают синий или сине-зеленый цвет. Поэтому их можно использовать в качестве кислотно-щелочных индикаторов (Опыт 2). При действии минеральных и органических кислот антоцианы образуют соли красного, при действии щелочей – синего цвета. На цвет антоцианов влияет также способность этих пигментов образовывать комплексные соединения с металлами.
Рассмотрим теперь желтые пигменты, которые широко распространены в мире растений, но в некоторых случаях маскируются антоцианами, хлорофиллом и поэтому менее заметны.
Группа пигментов, способных придать клетке желтый или желто-оранжевый цвет, наиболее многочисленна – это каротиноиды, флавоны, флавонолы и некоторые другие. Флавоны и флавонолы – довольно устойчивые соединения, причем некоторые из них хорошо растворимы в горячей воде. Именно поэтому флавоновые пигменты были первыми красителями, которые наши предки использовали для окраски тканей. Близки к флавонам по строению другие красители желтого цвета – халконы и ауроны. В растениях они содержатся в цветках (лепестки, рыльца пестиков), листьях, плодах. Среди известных нам растений эти пигменты можно обнаружить в листьях и цветках кислицы, кореопсиса, львиного зева. Сосредоточены они в вакуолях эпидермальных клеток. Названия этих пигментов обычно происходят от названий растений, из которых они были впервые выделены. Например, кверцетин – пигмент коры и плодов дуба.
Каротиноиды нерастворимы в воде, но хорошо извлекаются из пластид органическими растворителями (бензин, спирт). Их цвет, в отличие от антоцианов, не зависит от кислотности среды. У каротиноидов невозможно выделить какой-нибудь один характерный хромофорный фрагмент, потому что их молекулы включают цепочки атомов с чередующимися ординарными и двойными связями разной длины, – цепочке каждого типа соответствует свой индивидуальный хромофор. По мере удлинения цепи окраска пигментов изменяется от желтой к красной и даже красно-фиолетовой. В молекулах оранжевых и оранжево-красных пигментов β-каротина (пигмент моркови и сладкого перца), рубиксантина (пигмент шиповника) и ликопина (пигмент помидоров) имеется 11 двойных связей, чередующихся с ординарными, а в молекулах красного виолоксантина (пигмент некоторых красных фруктов) – 13.
Каротиноиды вместе с флавоновыми пигментами придают желтый цвет листьям и венчикам цветков огурца, тыквы, одуванчика, лютиков, купальницы, калужницы, чистотела, подсолнечника, плодам кукурузы, тыквы, кабачков, баклажанов, паслена, помидора, дыни, а также многих цитрусовых. Рекордсменом по числу каротиноидных пигментов является стручковый красный перец. А вот по концентрации каротиноидов чемпионами являются плоды абрикоса, корнеплоды моркови и листья петрушки.
Обычно в венчиках растений содержатся и антоцианы, и флавоны, и флавонолы. Например, в цветках львиного зева обнаружено два вида антоцианов (пеларгонидин и цианидин), два флавонола, в том числе кверцетин и несколько флавонов, например лютеолин – пигмент анютиных глазок.
А как обстоит дело с черными пигментами? Абсолютно черного пигмента у растений нет. В кожуре красных сортов винограда, лепестках некоторых цветков, черном чае, чаге (березовый гриб) содержатся черно-коричневые пигменты группы меланинов. Но в большинстве случаев, когда речь идет о черных цветках или плодах, мы имеем дело с накоплением темно-синих антоцианов.
Плоды черники, бузины черной, крушины выглядят черными, поскольку толстый слой окрашенных клеток мякоти полностью поглощает солнечный свет.
Коричневый цвет обусловлен накоплением в клетках больших количеств желтых пигментов, часто в сочетании с окрашенными в красно-коричневые тона дубильными веществами. Например, в плодах конского каштана обыкновенного, дуба черешчатого содержится очень много желтого пигмента кверцетина.
Самым главным пигментом растений, который обусловливает их принадлежность к отдельному зеленому царству, является, конечно же, хлорофилл. Он содержится в зеленых частях растений (от 0,6 до 1,2% от массы сухого листа).
В состав молекулы хлорофилла входит ион магния. В отличие от обширных групп антоцианов, каротиноидов, флавонов и флавонолов, в клетках всех высших растений имеется только две формы хлорофилла – зеленый с синеватым оттенком, хлорофилл а и зеленый с желтоватым оттенком, хлорофилл b. Хлорофилл a характерен для всех видов фотосинтезирующих растений. Хлорофилл b присутствует в листь-ях высших растений и в большинстве водорослей. Бурые водоросли, кроме того, содержат хлорофилл с, а красные – хлорофилл d.
Значительно реже встречаются в природе протохлорофиллы и хлорофиллиды. Зеленый цвет всех перечисленных пигментов обусловлен наличием в их молекулах ажурного порфиринового цикла, связанного с ионом магния, в чем можно убедиться, проведя простой опыт (Опыт 3).
Цвет хлорофилла, как и любого окрашенного вещества, обусловлен сочетанием тех лучей, которые пигмент не поглощает. Для растворов хлорофилла максимумы поглощения расположены в сине-фиолетовой (430 нм у хлорофилла а и 450 нм у хлорофилла b) и красной (660 нм у хлорофилла а и 650 нм у хлорофилла b) областях спектра. Эти лучи поглощаются хлорофиллом полностью. Голубые, желтые, оранжевые лучи поглощаются в гораздо меньшей степени, и их суммарное поглощение определяется общим количеством хлорофилла. Минимум поглощения лежит в зоне зеленых лучей. Совершенно не поглощается хлорофиллом только небольшая часть красных лучей, которые в спектре расположены на границе с инфракрасной областью. Это так называемые дальние красные лучи.
Избирательное поглощение хлорофиллом лучей разной части спектра можно пронаблюдать на опыте (Опыт 4) – по мере увеличения высоты столба жидкости в пробирке наблюдается изменение окраски раствора от ярко-зеленой до вишнево-красной. Значит, правы те, кто видел в густом лесу красное свечение, исходящее из-под полога леса.
Для листьев различного возраста, различных видов растений характерно многообразие оттенков зеленого цвета. Объясняется это тем, что в формировании окраски листа принимает участие не только хлорофилл, но и другие содержащиеся в листе пигменты: желтые каротиноиды, красные антоцианы. Убедиться в разнообразии окрашивающих лист пигментов можно на опыте (Опыт 5).
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.
Читайте также: