This page uses a neural machine assisted language translation

Могущественная молекула хлорофилла

от | Ноя 29, 2023 | blogs, Расти Огни | Нет комментариев

Слушать и следовать (AI translation)

Вступление — Садоводы могут быть учеными.

Что такое хлорофилл? Это важный элемент в растениях, который позволяет преобразовывать свет в полезную энергию для роста растений. Но некоторых из нас пугает вся эта научная кутерьма. Поэтому в этой статье мы расскажем об этой увлекательной теме, чтобы помочь садоводам и начинающим ученым разобраться в деталях и понять общую картину.

Изображение продукта MK350N Премиум

Рис 1 — Фото: Pixabay

Что такого могущественного в хлорофилле?

Если задуматься, все, что мы едим, прямо или косвенно, происходит от растений. Даже мясо, которое мы потребляем, происходит от травоядных или растительноядных животных. Именно хлорофилл запускает процесс фотосинтеза, что приводит к росту растений, которые становятся строительным материалом для всех продуктов питания. Таким образом, хлорофилл может быть самой необходимой молекулой, помимо воды, для жизни на этой планете.

 

Комнатное садоводство

Рис. 2 — Все продукты питания в конечном итоге получают из растений — Фото Lina Kivaka (Pexels)

Где находятся молекулы хлорофилла?

Молекула хлорофилла является частью процесса фотосинтеза в растениях, о котором мы рассказывали в предыдущей статье (здесь). Там мы упомянули, что фотосинтез происходит в растительной > растительной клетке > хлоропласте > тилакоиде > мембране тилакоида.

Комнатное садоводство

Рис. 3 — Хлорофилл является частью фотосинтеза, который происходит в тилакоидной мембране (нажмите на изображение, чтобы развернуть его).

Тилакоидная мембрана содержит своеобразную фабрику, которая принимает свет и превращает его в полезную энергию растения (ADP и NADPH). В этой фабрике находятся компоненты PSII и PSI; они содержат поглощающие свет молекулы хлорофилла.

Рис. 4 — Фабрика по превращению света в энергию в мембране тилакоида

Что такое молекула? Немного науки.

Понять, что такое молекула, легко, если вспомнить о воде. Атом— это фундаментальный, универсальный элемент. Например, существуют атомы кислорода и атомы водорода. Если соединить один атом кислорода с двумя атомами водорода, получится молекула H2O или просто вода. Диоксид углерода (CO2) — это один атом углерода и два атома кислорода, соединенные между собой. Итак, молекула — это просто набор атомов, соединенных в уникальное вещество.

Но H2O — это жидкость, а CO2 — газ. Их свойства отличаются, но почему? Потому что характеристики их молекулярных структур изначально различны: масса атомов, заряд и субчастицы внутри каждого атома.

При всем этом молекула хлорофилла — это просто пучок соединенных атомов. Молекулярная структура определяет его уникальные свойства — поглощать свет и запускать фотосинтез.

Фитохромы, молекулярные Pr и Pfr

Рис 6 — Молекула хлорофилла

Фитохромы, молекулярные Pr и Pfr

Рис. 5 — Атомы и молекулы

Хлорофилл-a и хлорофилл-b

Как мы уже говорили, молекулярная структура хлорофилла определяет его способность поглощать свет. Но не просто цвет света. В растениях сформировалось два типа хлорофилла — хлорофилл-a и хлорофилл-b.

Хлорофилл-b находится в PSII нашей фабрики и поглощает в основном синий свет. Хлорофилл-a находится в PSI и поглощает преимущественно красный свет. Они принципиально похожи, за исключением крошечной детали в их молекулярной структуре (рис. 7). Но это небольшое различие изменяет светопоглощающие способности обоих.

Рисунок 7 — Хлорофилл-a и хлорофилл-b, различающиеся небольшим образованием на головке молекулы.

Хлорофилл — это молекула пигмента

Как мы уже говорили, обе молекулы хлорофилла способны поглощать свет. Хлорофиллы также отражают свет, в основном в зеленой области спектра, поэтому растения выглядят зелеными.

Способность молекулы взаимодействовать со светом делает ее«молекулой пигмента«. Большинство объектов, способных проявлять цвет, содержат молекулы пигмента, например краски и красители, но есть и природные молекулы пигмента, например, в цвете наших волос.

Однако некоторые объекты, такие как прозрачное стекло или вода, не содержат молекул пигмента.

Диаграмма поглощения или кривая чувствительности (рис. 8) показывает молекулу пигмента хлорофилла в действии.

  • Хлорофилл а: Основные пики в области 430 нм (синий) и 662 нм (красный).
  • Хлорофилл b: основные пики в районе 453 нм (синий) и 642 нм (оранжевый)

Также обратите внимание на большой провал в зелено-желтой области, потому что вместо того, чтобы поглощать зеленый цвет, он его отражает.

фитохромы и прорастающие семена

Рис. 8 (Кривые чувствительности к хлорофиллу) — изображение Daniele Pugliesi CCA Share Alike 3.0

фитохромы и прорастающие семена

Рис. 9 — Хлорофиллы, использующие синий и красный свет для фотосинтеза. Под навесом дальний красный свет более обилен, и именно здесь в дело вступают фитохромы.

Почему синий свет и красный свет?

Ответ на этот вопрос — удивительное следствие эволюции.

Голубой свет

Синий свет имеет более короткую длину волны, чем другие цвета зрительного спектра, а короткая длина волны означает, что он содержит больше энергии — другими словами, синий свет дает больше пользы. Хлорофилл-b эволюционировал, чтобы воспользоваться этой высокоэнергетической подпиткой.

Листья, обращенные прямо к солнцу, получают весь спектр цветов (рис. 10), падающих на их поверхность. Однако листья, не обращенные к солнцу, но обращенные к огромному голубому небу, будут использовать этот голубой свет (рис. 11). Это так называемый непрямой солнечный свет; многие комнатные растения прекрасно с ним справляются.

Красный свет

А как насчет красного света? Из рисунка 8 видно, что хлорофилл-a расширяет диапазон спектров, доступных для фотосинтеза. Хлорофилл-a также вносит свой вклад в пул энергии, называемый Реакционным центром, из которого хлорофилл-b извлекает пользу.

Дальний свет

Вышеупомянутые стратегии являются эволюционными способами, которые растения используют для оптимизации сбора световой энергии. Даже под плотным пологом может происходить фотосинтез, так как проникает немного синего и красного света. Однако наиболее распространенными спектрами света под листьями являются дальне-красные, свыше 700 нм (см. рис. 12). Именно здесь на помощь приходят фитохромы, которые поглощают энергию дальнего света, увеличивая выработку хлорофилла и стимулируя рост стеблей. (См. Фитохромы и Фотоморфогенез).

 

Рис. 10 — Полный спектр цветов под прямым солнечным светом — Растения используют как хлорофилл-a, так и хлорофилл-b.

Рис. 11 — Спектр голубого неба для листьев, обращенных в сторону от солнца (непрямой солнечный свет) — хлорфилл-b все еще может использовать голубой свет.

Рис. 12 — Спектр под пологом, где фотосинтез затруднен, но выше 700 нм находится дальний красный, где на помощь приходят фитохромы.

Хлорофилл и цикл жизни

Хлорофилл запускает фотосинтез, который помогает растениям расти и превращаться в пищу или производные пищи, поддерживающей все живое. В результате этой жизнедеятельности образуется богатое азотом удобрение (экскременты), которое начинает процесс заново на сельскохозяйственных угодьях. Фотосинтез также перерабатывает удушающий CO2 и производит драгоценный кислород, которым мы дышим.

Это квинтэссенция устойчивой экосистемы — и все начинается с хлорофилла.

В этой статье мы рассказали о том, что, где и как делать с хлорофиллом для тех, кто хочет стать начинающим ученым. Надеемся, мы просветили вас или заполнили некоторые пробелы в знаниях об этой могущественной молекуле и убедили в том, что наука — это не так уж и плохо, в конце концов.

Рис. 13 — Фото Joshua J. Cotten на Unsplash

PG200N Spectral PAR Meter

Измерение спектрального PAR позволяет фермерам и исследователям воспользоваться преимуществами экспертного освещения при настройке цветовых параметров для улучшения качества, сроков и количества производимой продукции.

PG200N Spectral PAR Meter

0 Комментариев

Оставить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

серия справочников

Руководство по мерцанию

Все, что вам нужно знать о мерцании, коварном и потенциально серьезном световом артефакте, влияющем на визуальную безопасность в общественных местах, таких как больницы, офисы, библиотеки и т. д.

▸ Получи!

О УПОТЭКе

United Power Research and Technology

UPRtek (2010) - производитель портативных высокоточных приборов для измерения освещенности; ручных спектрометров, ПАР-метров, спектрорадиометров, светокалибровочных решений.

Штаб-квартира UPRtek, НИОКР и производство расположены за пределами Тайваня, с мировым представительством через наших сертифицированных глобальных реселлеров.

▸ Читать дальше

Объявления

Медицинские учреждения, использующие светодиодные или люминесцентные лампы

Что такое спектрометр, спектрофотометр, спектрорадиометр?

В сфере спектральных приборов выделяют три устройства: спектрометр, спектрофотометр и спектрорадиометр. Однако эти термины стали настолько взаимозаменяемыми, что мы сочли своим долгом разъяснить их различия в одной небольшой статье.

▸ Спектрометр v Спектрофотометр v Спектрорадиометр

Категория