Зачем пигменты нужны растениям

Содержание.

Введение. …………………………………………………………………....2

Глава 1. Растительные пигменты. ………………………………………..3-5

Глава 2. Значимость пигментов для растения…………………………....6

Глава 3. Использование растительных пигментов человеком………..7-8

Глава 4. Практикум. …………………………………………………….9-11

Заключение ……………………………………………………………....12

Список литературы...…………………………………………….……..13

Введение

На нашем школьном участке очень много красивоцветущих растений. Мы заметили что, помогая ухаживать за ними, не всегда можно добиться того результата, который описывают при продаже семян. Возможно наши старания при уходе за растениями не идеальны. Прочитав часть параграфа о норме реакции, мы узнали, что организмы испытывают действие факторов среды, в которой они живут. Среда может влиять на формирование признаков. Качественные признаки (цвет тела и органов, тканевое строение и другое) меньше подвержены воздействию условий среды, чем количественные (масса семян пшеницы, яйценоскость кур, молочность коров). Мы задались вопросами: Как можно изменить цвет лепестков комнатных и садовых растений? 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? Как человек может применить знания о цвете растений в повседневной жизни? Можно ли цветом лечиться?

Цель: причины и способы изменения окраски лепестков цветковых растений.

Задачи:

1. Сбор материала, знакомство с теорией по данному вопросу.

2. Показать на уроках биологии возможность изменения даже качественных признаков растений под воздействием условий среды, не затрагивая их наследственность.

Предмет исследования: рaзнообразие окраски лепестков комнатных и садовых растений.

Объект исследования: возможность изменения окраски лепестков растений при изменении условий среды.

Научная гипотеза: разнообразие окраски лепестков у растений – пример не только наследственных причин, но и возможности ответной реакции организма на изменения условий среды

Aктуальность темы: использование изменения окраски лепестков комнатных и садовых растений (в качестве биоиндикации) для определения наличия в окружающей среде каких-либо веществ.

Методы исследования: наблюдение, сравнение, эксперимент, изучение научной литературы.

Растительные пигменты

Если растения окрашены, то 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 лoкализацию и миграцию в органах растений. Хeмотаксономия использует наличие разных пигментов для классификации растений.

Цвет определяется способностью пигмента к поглощению света. Если свет, падающий на какую-нибудь поверхность, полностью от неё отражаeтся, эта поверхность выглядит белой. Если все лyчи поглощаются, поверхность воспринимается как чёрная. Если же поглощаются только лучи определённой длины, то отражение остальных создаёт ощущение цвета. Например, кожура апельсина поглощает лучи синей части спектра. И мы видим апельсин оранжевым.

Пигменты – это крупные оргaнические молекулы, поглoщающие свет определённой длины волны. В большинстве случаев «ответственными» за появление окраски являются определённые участки этих молекул, называемые хромофорами. Чем больше таких чередующихся связей, тем глубже окраска.

В растительных клетках чаще всего встречаются следующие пигменты

А еще цвет пигмента может меняться при изменении кислотности среды, температуры, при взаимодействии с различными веществами. Поэтому важное значение имеет химический состав клеток, особенно сока вакуолей. Окраска растения также зависит и от строения ткани, в которой содержатся пигменты: ее толщины, количества межклетников, плотности находящегося на поверхности клеток воскового налета…

Белый цвет. Пигмент называется бетулин. Накапливаясь в клетках коры молодых деревьев, бетулин окрашивает ствол берёзы. Но у других растений причиной белой окраски, например, венчиков, являются обширные межклетники в сочетании с клетками, лишёнными пигментов. Белый цвет им придает воздух.

Розовый, сиреневый, синий и фиолетовый цвет. Их определяет одна группа пигментов – антоцианы, впервые выделенные из цветков василька синего.

Ярко-красные розы, голубые васильки, фиолетовые анютины глазки содержат растворённые в клеточном соке антоцианы. Антоцианы – это гликозиды, возникающие при соединении различных сахаров с циклическими соединениями, называемыми антоцианидинами. Содержатся антоцианы в клеточном соке (вакуолях), реже – в клеточных оболочках.

В присутствии щёлочи в молекулах антоцианов происходит перегруппировка двойных и одинарных связей между атомами углерода, что приводит к образованию нового хромофора – в щелочной среде антоцианы приобретают синий или сине-зелёный цвет. При действии минеральных и органических кислот антоцианы образуют соли красного, при действии щелочей – синего цвета.

Жёлтый цвет. Широко распространён в мире растений, но иногда маскируются антоцианами, хлорофиллом и поэтому не заметен. Группа пигментов, способных придать клетке желтый или желто-оранжевый цвет, наиболее многочисленна – это каротиноиды, флавоны, флавонолы и некоторые другие. Флавоны и флавонолы – устойчивые соединения, причём 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 жёлтого 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, львиного зева. Сосредоточены они в вакуолях эпидермальных клеток. У некоторых, немногочисленных по сравнению с «антоциановой» группой, видов растений оранжевая и красно-коричневая окраска цветков (настурция большая) или плодов (томаты, шиповник, ландыш майский) обусловлена не растворёнными в клеточном соке антоцианами, а находящимися преимущественно в жёлтых и оранжевых пластидах (хромопластах) пигментами группы каротиноидов. Каротиноиды содержатся практически во всех органах растений: в цветках, листьях, плодах и семенах. В листьях и зеленых плодах каротиноиды находятся в хлоропластах, где маскируются хлорофиллом, и в хромопластах.

Каротиноиды нерастворимы в воде, но хорошо извлекаются из пластид органическими растворителями (бензин, спирт). Их цвет, в отличие от антоцианов, не зависит от кислотности среды.

Чёрный цвет. Абсолютно черного пигмента у растений нет. В лепестках некоторых цветков, чёрном чае, чаге (березовый гриб) содержатся чёрно-коричневые пигменты группы меланинов. Когда речь идёт о чёрных цветках или плодах, то это связано с накоплением тёмно-синих антоцианов.

Коричневый цвет обусловлен накоплением в клетках больших количеств жёлтых пигментов, часто в сочетании с окрашенными в красно-коричневые тона дубильными веществами. Например, в плодах конского каштана обыкновенного, дуба черешчатого содержится очень много жёлтого пигмента кверцетина.

Кроме того, причиной появления коричневой и чёрной окраски, могут быть бесцветные вещества из группы катехинов. При окислении особыми ферментами они полимеризуются и дают «пищевые» дубильные вещества, окрашенные в красный и коричневый цвета. Катехины хорошо растворимы в горячей воде, накапливаются в вакуолях и в большом количестве содержатся в листьях многих растений, древесине, плодах, листьях (чай).

Зелёный цвет. Самым важным пигментом растений, который обеспечивает их принадлежность к отдельному «зелёному» царству, является хлорофилл. Он содержится в зелёных листьях, чашелистиках, стеблях.

Зачем пигменты нужны растениям

С пигментами связана светочувствительность растений, сезонная регуляция метаболизма, роста и цветения, подготовка и переход к фазе покоя, регуляция процессов прорастания семян.

Самая главная функция пигментов – фотосинтез. Его осуществляет в первую очередь хлорофилл. Однако важную роль в фотосинтезе играют и некоторые каротиноиды (пигменты от желтого до красно-оранжевого цвета). Они помогают молекулам хлорофилла вернуться в исходное состояние после фотосинтеза. Используя разнообразные пигменты, растения «умудряются» использовать для фотосинтеза почти весь спектр видимого света, а также часть ультрафиолетового и инфракрасного диапазонов.

Поглощая ультрафиолетовые лучи, флавоны и флавонолы предохраняют хлорофилл и цитоплазму клеток от разрушения. Очень важная функция, выполняемая каротиноидами, флавонами и антоцианами, обладание антиоксидантными свойствами.

Флавоновые пигменты иногда «применяются» растениями для самозащиты – в качестве противогрибковых или противомикробных агентов, выполняют функции резерва питательных веществ.

Пигменты лепестков, чашелистиков или листьев, окружающих соцветие, придают цветку окраску, заметную для насекомых-опылителей. Яркая окраска – это «опознавательный знак», показывающий, где насекомые могут найти нектар и пыльцу. Бывает, что у одного и того же растения окраска цветков с возрастом изменяется. Это хорошо заметно у ранневесеннего растения медуницы: розовый цвет её молодых цветков сменяется по мере старения синим. Смена окраски является сигналом для насекомых – не теряйте времени, соберите нектар!