Определение хлорофилла
Хлорофилл является молекула производится растениями, водоросли и цианобактерии, которые помогают в преобразовании световой энергии в химические связи. Хлорофилл известен как пигмент или молекула, которая отражает одни волны света, а другие поглощает. Пигменты производят различные цвета в растение и животный мир. Хлорофилл – это зеленый пигмент, который отвечает за зеленый цвет растений и водорослей.
У растений есть две специфические формы хлорофилла: хлорофилл а и хлорофилл б. Каждая форма хлорофилла поглощает слегка различную длину волны света. Как видно на графике ниже, хлорофилл а поглощает темно-синие и темно-красные волны. Хлорофилл В поглощает голубую длину волны и красновато-оранжевую длину волны. Растения имеют обе формы хлорофилла, что позволяет им поглощать большинство длин волн синего цвета и большинство длин волн красного цвета. Большой провал в середине графика вблизи зеленых длин волн обусловлен отражением хлорофилла, а не поглощением зеленого света.
Функции хлорофилла
Хлорофилл в биосинтезе сахаров
Растения используют обе формы хлорофилла для сбора энергии от света. Хлорофилл концентрируется в тилакоидных мембранах хлоропластов. Хлоропласты являются органеллами, в которых фотосинтез происходит. Тилакоиды представляют собой небольшие мешочки мембраны, уложенные друг на друга. В эти мембраны встроены различные белки, которые окружают хлорофилл. Эти белки работают вместе, передавая энергию от света через хлорофилл и в связи АТФ – молекулы, передающей энергию клеткам. АТФ затем может быть использован в Цикл Кальвина или темный цикл, чтобы создать сахара.
Ряд белков, которые передают энергию от света и направляют ее в синтез сахаров, известны как фотосистемы. Весь процесс, как светлые, так и темные циклы вместе, известен как фотосинтез и происходит у растений, водорослей и некоторых бактерии, Эти организмы поглощают углекислый газ (CO2), воду (H2O) и солнечный свет для производства глюкозы. Они могут использовать эту глюкозу в процессе клеточное дыхание чтобы создать АТФ, или они могут объединить глюкозу в более сложные молекулы для хранения.
Хлорофилл в производстве кислорода
Побочным продуктом фотосинтеза является кислород. Растения могут использовать этот кислород для клеточного дыхания, но они также выделяют избыток кислорода в воздух. Этот кислород позволяет многим не-растениям также дышать, поддерживая жизнь на Земле. Кислород вырабатывается в первой части светового цикла фотосинтеза. Растения расщепляют молекулы воды с образованием электронов, ионов водорода и двухатомного кислорода (O2). Электроны снабжают цепь переноса электронов что стимулирует производство АТФ. Кислород выпускается в воздух. Таким образом вырабатывается весь кислород, которым мы дышим.
Преимущества хлорофилла
Из-за хлорофилла возможна вся жизнь на Земле. Первым преимуществом хлорофилла является сахар, получаемый в процессе АТФ, который стимулируется хлорофиллом. Растения, как первичные производители, производят основу пищевой цепи. Все другие организмы в пищевой цепи зависят от сахара, который растения создают для поддержания жизни. Хотя главные хищники в пищевой цепи никогда не могут есть одно растение, они наверняка питаются травоядными. Эти травоядные только едят растения, а также растут и создают мускул переваривая и используя питательные вещества для растений. Накопление этих питательных веществ в природе было бы невозможно без хлорофилла. Вторым преимуществом, реализуемым всеми организмами, является кислород. Хотя хлорофилл не производит непосредственно кислород, хлорофилл и комплекс белков, он связан с переносом электронов в молекулы, такие как АТФ и NADPH, который может удерживать энергию в связях. Потребность в электронах для управления этим процессом приводит к расщеплению молекул воды и образованию кислорода. Этот кислород выделяется в атмосферу. Растения, водоросли и цианобактерии производят весь кислород в атмосфере. Все другие животные и большинство растений нуждаются в этом кислороде, чтобы выжить.
- фотосистемы – Ряд белков и пигментов, которые передают энергию коэнзимам, таким как NADPH и ATP, которые обеспечивают энергию для многих клеточных реакций.
- Пигмент – Молекулы, которые отражают одни волны света, а другие поглощают.
- тилакоидов – Ряд мембранных мешочков, присутствующих в хлоропластах, которые содержат фотосистемы и другие белки, участвующие в световых реакциях.
- хлоропластов – Органеллы, отвечающие за фотосинтез.
викторина
1. Ученые из НАСА пытаются выращивать овощи в космосе. У них есть огни для выращивания овощей, которые бывают разных длин волн. Какие длины волн света следует использовать для выращивания овощей?A. 400-500 нмB. 500-600 нмC. 700-800 нм
Ответ на вопрос № 1
верно. Чтобы ответить на этот вопрос, обратитесь к первой картинке в статье. Поглощение или количество света, которое поглощает каждая длина волны, показано разноцветными линиями. Высокая абсорбция означает, что пигмент может передавать энергию с этой длины волны. Область 500-600 нм имеет очень низкое поглощение, а длина волны 700-800 нм выше диапазона, на который реагирует хлорофилл. Следовательно, диапазон 400-500 нм имеет наибольшую оптическую плотность. Овощи в этом диапазоне смогут использовать энергию, излучаемую светом.
2. Облака в атмосфере могут фильтровать свет с определенной длиной волны. В солнечные дни больше красного света попадает на поверхность Земли. В пасмурные дни больше синего света. Почему растениям важно иметь хлорофилл а и хлорофилл b?A. Оба необходимы для совместной работы по производству сахара.B. В определенные дни, различные длины волн могут обеспечить энергию.C. Растения содержат оба случайно.
Ответ на вопрос № 2
В верно. Переменное количество света, присутствующего на поверхности Земли, требует, чтобы растения имели пигменты, которые могут работать с различными качествами света. Если бы у растений была только одна или другая версия хлорофилла, они не могли бы функционировать в определенные дни и погибали бы. Обе версии хлорофилла позволяют им использовать различные среды и условия.
3. Растения содержат другие пигменты помимо хлорофилла, два из которых – ксантофилл и каротин. Эти пигменты отражают не зеленый, а красный и желтый. У растений, которые теряют свои листья осенью, листья становятся зелеными до красных, желтыми и коричневыми осенью. Если ксантофилл и каротин присутствуют все время, почему листья осенью только красные и желтые?A. Хлорофилл растворяется осенью, оставляя только красные и желтые пигменты.B. Холодные температуры позволяют красным и желтым пигментам отражать свет.C. Солнечный свет меняется осенью, раскрывая красный и желтый цвета.
Ответ на вопрос № 3
верно. С уменьшением количества света в осенние месяцы растения перестают вырабатывать хлорофилл, так как они дремлют на зиму. Как и все молекулы, хлорофилл начинает растворяться через некоторое время. Ксантофилл и каротин растворяются дольше и остаются в лист долго ведь хлорофилл ушел. Хотя хлорофилл обычно побеждает красный и желтый, без него можно увидеть только эти цвета.