Пигменты листа. Условия образования и химико-физические свойства хлорофилла. Каротиноиды и фикобилины.

Для того чтобы свет мог оказывать влияние на растительный организм и использоваться в процессе фотосинтеза необходимо его поглощение пигментами. Пигменты - вещ-ва, имеющие окраску. Хлорофилл - зеленый пигмент, известно более 10 видов хлорофиллов. Высшие растения содержат хлорофилл a и b. Диатомовые водоросли содержат хлорофилл С, красные- Д.

Хлорофиллы хорошо растворимы в эфире,спирте, хлороформе, не растворимы в воде. Максимумы поглощения хлорофиллов групп А и Б лежат в красной и синей части спктра, минимум- в оранжевой, желтой и зеленой части. Хлорофилл – сложный эфир дикарбоновой кислоты-хлорофилина и 2-ух остатков спиртов-фитола и метилового. В центре расположен атом Mg, который соединен с 4-мя азотами пирольных группировок(в них имеются чередующиеся двойные и простые связи- это хромофорная группа хлорофилла обуславливающая ее окраску). Тимирязев увидел сходство хим строения хлорофилла(относится к магниопорферинам) и гимина крови(к железопорфирином).Хлорофилл легко реагирует с кислотами и щелочами. Свойства хлорофилла находящегося в листе и извлеченного из листа различны тк в листе он находится в комплексном соединении с белком. Хлорофил способен к избирательному поглощению кванта света(2 основные линии поглощения h V - красная и сине-фиолетовая часть спектра).

При поглощении кванта света атомом вещ-ва электрон переходит на более отдаленную орбиталь, т.е более высокий энергетический уровень. Хлорофилы обладают красной флюоресценцией-свечение в короткий промежуток времени, способны также к фосфоресценции- длительное послесвечение. Наиболее устойчивым явл. те состояния атомов и мол-л, в которых валентные электроны занимают самые низкие электрон.уровни и распред-ны по нему по принципу Паули. Такое состояние мол-ы называют синглетным энергетическим состоянием(S) Сумарный спин всех e ^– мол-лы равен 0. Когда мол-ла поглащает квант света, за счет этой энергии e ^– переходит на более высокие вакантн. Орбитали. Если у e ^– сохраняется спин, то мол-ла находится в синглетном возбужд.состоянии. Переходу мол-ы из основного сост-я в возбужденное способствует поглощение энергии определенной части спектра. Поглощение кванта красн.цвета приводит к синглетному состоянию S₁. Поглощение кванта синего цвета, e ^– переходит на более высок. Энергетич. Уровень во второе синглетное состояние S₂ . Возбужденная молекула хлорофилла возвращается в состояние S₀ 2умя путями: отдав часть энергии в виде теплоты, мол-ла может излучить квант света с большей длиной волны. Если при переходе на более выс.орбиталь спин e ^– меняется, такое состояние называется триплетным. Из него мол-ла может вернуться в основное, расходуя энергию на химич связи, либо проявив фосфоресценцию(излучив более длинноволновый квант света). Условия образования хлорофилла: синтез хлорофилла в темновую(до протохлорофиллида) и световую фазы(до хлорофиллида). В Темн. Фазу обр-ся пирольные кольца, тетрапиролл, протохлорфиллид. В Свет. Фазу протохлорфилид связывается с белком голохромом и 2умя атомами Н⁺ и образуется хлорофилид. В темновую: хлорофилид+ спирты(метиловый, фитол)= хлорофилл a, затем образуется хлорофилл b. Нормальное соотношение хлорофилла a и b в клетке 3:1. Для образования хлорофилла необходим прерывистый свет, углеводы,нормальное минерал.питание, содержание воды, зависит от t^o, от деятельности корнев.сист-ы.

Каротиноиды - желто-оранжевые пигменты листа. Каратиноиды содержащие О₂ называаются ксантофиллами(желтые). Значение каратиноидов: 1)использование лучей недоступных хлорофиллу 2)на свету происходит взаимопревращение ксантофиллов, выд-тся О₂ 3)выполняет защитн.ф-цию(предохраняет мол-ы хлорофилла от разрушения на свету). Синтез каратиноидов не требует света, накапливаются в пластидах, обращование каратиноидов тесно связано с азотным обменом.

Фикобилины - красные и синие пигменты водорослей. Представлены 2умя пигментами: фикоцианин цианобактерий и фикоэритрин красных водорослей(окисленный фикоцианин). Фикибилины поглощают лучи в зеленой и желтой части спектра. Имеют большое значение для глубоководных водорослей, куда приникает желто-зеленая часть спектра(200-300 м), которые испол-тся красн.водорослями при фотосинтезе.