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-a и хлорофилл-b находятся в PSII и PSI нашей фабрики. Однако хлорофилл-b лучше поглощает синий свет, в то время как хлорофилл-a лучше поглощает 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, и это потому, что вместо того, чтобы поглощать зеленый цвет, он отражает его или пропускает через лист.

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. Растения эволюционировали, 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.

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

Выставка/конференция GPEC Greenhouse Horticulture & Plant Factory

GPEC - это ведущая международная выставка, посвященная последним достижениям и технологиям в области тепличного садоводства и фабрик по производству растений. Мы рады сообщить, что наш деловой партнер, компания ARIANETECH PTE LTD, примет участие в выставке GPEC 2024 в Японии. На выставке у них будет стенд, где они представят наш портативный спектральный измеритель PAR, PG200N. Мы призываем всех иностранных посетителей выставки посетить стенд H-07 и познакомиться с нашим инновационным PG200N.

▸ www.arianetech-sg.com

Категория