В каких органоидах содержится хлорофилл и каротиноиды
Основное различие между хлорофиллом и каротиноидами, что хлорофилл представляет собой семейство зеленых цветных пигментов , прежде всего , используемые для фотосинтеза в фотосинтезирующих организмах в то время как каротиноиды группы желтого до красных цветных пигментов, включая каротины и ксантофиллы, которые являются вспомогательными пигментами.
Пигмент представляет собой красочное химическое соединение, которое отражает определенную длину волны видимого света. Он отвечает за придание характерных цветов многим объектам, включая цветы, краски, фрукты, листья, кораллы и т.д. Специальный пигмент поглощает определенную длину волны видимого света и отражает другую длину волны, которая видна нашему невооруженному глазу. У фотосинтезирующих организмов пигменты зеленого цвета, называемые хлорофиллами, играют главную роль в процессе фотосинтеза. Другая группа пигментов, называемая каротиноидами, также способна поглощать свет, но они не могут напрямую участвовать в пути фотосинтеза. Это желтые, оранжевые и красные цветные пигменты.
Содержание
- Обзор и основные отличия
- Что такое хлорофилл
- Что такое каротиноиды
- Сходство между хлорофиллом и каротиноидами
- Сравнение между собой — хлорофилл против каротиноидов
- Резюме
Что такое хлорофилл?
Хлорофилл — это группа пигментов зеленого цвета, присутствующих в растениях и других фотосинтезирующих организмах. На самом деле, хлорофиллы являются основными пигментами фотосинтезирующих организмов, включая растения и водоросли. Эти пигменты способны захватывать энергию света от солнечного света и производить углеводы. Как правило, в этом семействе есть несколько типов хлорофилловых пигментов, таких как хлорофилл a, b, c и d.
Среди нескольких типов хлорофилловых пигментов хлорофилл А и В являются наиболее распространенными пигментами, которые в основном участвуют в фотосинтезе. Хлорофиллы поглощают волны электромагнитного излучения желтого и синего цвета и отражают зеленый цвет. Следовательно, они видны нам в отражающем зеленом цвете.
ХлорофиллыСтруктурно молекула хлорофилла содержит порфириновое кольцо, состоящее из молекул углерода, водорода, азота и кислорода, окружающих центральный ион металла; магний.
Что такое каротиноиды?
Желтый, оранжевый и красный цвета, которые мы видим повсюду, происходят из-за пигментов, называемых каротиноидами. Это химические соединения, которые отражают эти цвета. Кроме того, есть два основных типа каротиноидов; а именно, они являются каротинами и ксантофиллами. Каротины — это пигменты оранжевого или желтого цвета, а ксантофиллы — пигменты желтого цвета. Типичный цвет моркови обусловлен содержащимися в ней бета-каротинами. С другой стороны, типичный цвет томата обусловлен ликопином, который является другим каротиноидным пигментом.
Каротиноиды
Конструктивно каротиноиды содержат два маленьких шести углеродных кольца и длинную углеродную цепь. Поэтому они не растворимы в воде. Вместо этого они растворимы в жире. Кроме того, в фотосинтезирующих организмах каротиноиды играют роль дополнительных пигментов. Хотя каротиноиды не могут напрямую переносить поглощенный свет в пути фотосинтеза, они могут передавать свой свет хлорофиллам и способствовать фотосинтезу. Следовательно, они присутствуют в хлоропластах и даже в цианобактериях, а также.
Каковы сходства между хлорофиллом и каротиноидами?
- Хлорофиллы и каротиноиды являются пигментами.
- Это растительные пигменты.
- Они также присутствуют в хлоропластах.
- Кроме того, они также присутствуют в цианобактерии.
- Кроме того, оба типа пигментов могут поглощать свет.
- Кроме того, оба могут поглощать определенные длины волн света и отражать определенные другие длины волн, которые видимы для нас.
В чем разница между хлорофиллом и каротиноидами?
Хлорофиллы — это растительные пигменты зеленого цвета, а каротиноиды — от растительных пигментов желтого до красного цвета. Следовательно, в этом ключевое отличие хлорофилла от каротиноидов. Кроме того, есть несколько типов хлорофиллов; хлорофилл а, б, в и г пока есть только два типа каротиноидов. Это каротины и ксантофиллы. Следовательно, это еще одно различие между хлорофиллом и каротиноидами.
Более того, оба типа пигментов могут поглощать свет. Но, в отличие от каротиноидов, только хлорофиллы могут напрямую передавать свет на путь фотосинтеза. Кроме того, существует также структурное различие между хлорофиллом и каротиноидами. Хлорофиллы содержат порфириновые кольца в своей структуре, в то время как каротиноиды содержат два маленьких шести углеродных кольца и длинную углеродную цепь.
Резюме — Хлорофилл против каротиноидов
Хлорофиллы и каротиноиды — это два типа растительных пигментов. Основное различие между хлорофиллом и каротиноидами заключается в отражающих цветах. Хлорофиллы отражают длину волны зеленого цвета; следовательно, видимый зеленым цветом, в то время как каротиноиды отражают длины волн от желтого до красного цвета; следовательно, видимый в желтом, оранжевом и красном цветах. Кроме того, хлорофиллы являются первичными фотосинтетическими пигментами, которые непосредственно участвуют в фотосинтезе, в то время как каротиноиды являются дополнительными пигментами, которые переносят поглощенный свет на хлорофиллы из-за невозможности передачи непосредственно на путь фотосинтеза. Существует несколько типов хлорофиллов, а именно хлорофилл a, b, c и d, в то время как есть два основных типа каротиноидов, а именно каротины и ксантофиллы. Таким образом, это суммирует разницу между хлорофиллом и каротиноидами.
Пигменты фотосинтеза. Хлорофиллы. Каротиноиды.Пигменты фотосинтеза у высших растений подразделяются на два класса: хлорофиллы и кароти-ноиды. Основное назначение пигментов — поглощать световую энергию, превращая ее затем в химическую энергию. Пигменты располагаются на мембранах хлоропластов (тилакоидах), а хлоропласты в клетке обычно ориентируются таким образом, чтобы мембраны находились под прямым углом к источнику света (для максимального поглощения света). ХлорофиллыХлорофиллы поглощают в основном красный и сине-фиолетовый свет, зеленый свет ими отражается, что и придает растениям специфическую зеленую окраску, если она не маскируется другими пигментами. На рисунке приведены спектры поглощения хлорофиллов а и h в сравнении с каротиноидами.
В состав молекулы хлорофилла входит плоская голова, поглощающая свет, в центре которой расположен атом магния. Этим можно объяснить, почему растения нуждаются в магнии и почему дефицит магния приводит к уменьшению образования хлорофилла и пожелтению листьев растения. Молекула хлорофилла включаете себя еще и длинный гидрофобный (отталкивающий воду) углеводородный хвост. Внутренние мембраны также гидрофобны, поэтому хвосты «забрасываются» внутрь тилаковдных мембран и служат своеобразным якорем. Гидрофильные головы располагаются в плоскости мембранных поверхностей подобно солнечным батареям. У различных хлорофиллов к головам прикреплены различные боковые цепи, что приводит к изменению их спектров поглощения, увеличивая диапазон длин волн поглощаемого света. Хлорофилл а — наиболее часто встречающийся пигмент фотосинтеза. Он существует в нескольких формах, в зависимости от расположения в мембране. Каждая форма едва отличается по положению пика адсорбции в красной области; например, значения максимума могут составлять 670, 680, 690 или 700 нм.
КаротиноидыКаротиноиды — это желтые, оранжевые, красные или коричневые пигменты, сильно поглощающие в сине-фиолетовой области. Они называются вспомогательными пигментами, поскольку поглощенную ими световую энергию они переносят на хлорофилл. В спектре поглощения каротиноидов обнаруживаются три пика в сине-фиолетовой области. Помимо своей функции как вспомогательных пигментов каротиноиды защищают хлорофиллы от избытка света и от окисления кислородом, образующимся в процессе фотосинтеза. Они хорошо замаскированы зелеными хлорофиллами, но становятся видны в листьях до начала листопада, поскольку хлорофиллы разрушаются первыми. Каротиноиды обнаружены в некоторых цветках и фруктах, у которых яркая окраска привлекает насекомых, птиц и млекопитающих, тем самым обеспечивая успешное опыление и распространение семян; к примеру, красный цвет кожицы у томатов обусловлен наличием в ней каротинов. Каротиноиды бывают двух типов: каротины и ксантофиллы. Самым распространенным и важным среди каротинов является (J-каротин, который знаком нам как оранжевый пигмент моркови. У позвоночных животных в процессе пищеварения этот пигмент расщепляется на две молекулы витамина А. — Также рекомендуем «Спектры поглощения и спектры действия. Возбуждение хлорофилла светом.» Оглавление темы «Фотосинтез.»: |
Пластиды являются основными цитоплазматическими органеллами клеток автотрофных растений. Название происходит от греческого слова «plastos», что в переводе означает «вылепленный».
Строение
Главная функция пластид – синтез органических веществ, благодаря наличию собственных ДНК и РНК и структур белкового синтеза. В пластидах также содержатся пигменты, обусловливающие их цвет. Все виды данных органелл имеют сложное внутреннее строение. Снаружи пластиду покрывают две элементарные мембраны, имеется система внутренних мембран, погруженных в строму или матрикс.
Классификация пластид по окраске и выполняемой функции подразумевает деление этих органоидов на три типа: хлоропласты, лейкопласты и хромопласты. Пластиды водорослей именуются хроматофорами.
Хлоропласты
Хлоропласты – это зеленые пластиды высших растений, содержащие хлорофилл – фотосинтезирующий пигмент. Представляют собой тельца округлой формы размерами от 4 до 10 мкм.
Химический состав хлоропласта: примерно 50% белка, 35% жиров, 7% пигментов, малое количество ДНК и РНК.
У представителей разных групп растений комплекс пигментов, определяющих окраску и принимающих участие в фотосинтезе, отличается. Это подтипы хлорофилла и каротиноиды (ксантофилл и каротин). При рассматривании под световым микроскопом видна зернистая структура пластид – это граны.
Под электронным микроскопом наблюдаются небольшие прозрачные уплощенные мешочки (цистерны, или граны), образованные белково-липидной мембраной и располагающиеся в непосредственно в строме. Причем некоторые из них сгруппированы в пачки, похожие на столбики монет (тилакоиды гран), другие, более крупные находятся между тилакоидами. Благодаря такому строению, увеличивается активная синтезирующая поверхность липидно-белково-пигментного комплекса гран, в котором на свету происходит фотосинтез.
Хромопласты
Хромопласты – пластиды, окраска которых бывает желтого, оранжевого или красного цвета, что обусловлено накоплением в них каротиноидов. Благодаря наличию хромопластов, характерную окраску имеют осенние листья, лепестки цветов, созревшие плоды (помидоры, яблоки). Данные органоиды могут быть различной формы – округлой, многоугольной, иногда игольчатой.
Лейкопласты
Лейкопласты представляют собой бесцветные пластиды, основная функция которых обычно запасающая. Размеры этих органелл относительно небольшие. Они округлой либо слегка продолговатой формы, характерны для всех живых клеток растений. В лейкопластах осуществляется синтез из простых соединений более сложных – крахмала, жиров, белков, которые сохраняются про запас в клубнях, корнях, семенах, плодах. Под электронным микроскопом заметно, что каждый лейкопласт покрыт двухслойной мембраной, в строме есть только один или небольшое число выростов мембраны, основное пространство заполнено органическими веществами. В зависимости от того, какие вещества накапливаются в строме, лейкопласты делят на амилопласты, протеинопласты и элеопласты.
Все виды пластид имеют общее происхождение и способны переходить из одного вида в другой. Так, превращение лейкопластов в хлоропласты наблюдается при позеленении картофельных клубней на свету, а в осенний период в хлоропластах зеленых листьев разрушается хлорофилл, и они трансформируются в хромопласты, что проявляется пожелтением листьев. В каждой определенной клетке растения может быть только один вид пластид.
В обзорной статье В.Г.Ладыгина и Г.Н.Ширшиковой изложены современные представления о функциях каротиноидов — желтых, красных и оранжевых пигментов — у растений. Каротиноиды играют очень важную роль в работе молекулярной машины фотосинтеза. Они выполняют три основные функции: фотозащитную (защищают хлорофилл и другие уязвимые компоненты фотосистем от светового «перевозбуждения»), светособирающую (что позволяет растениям использовать энергию света в синей области спектра — задача, с которой хлорофилл не может справиться без помощи каротиноидов) и структурную (служат необходимыми структурными элементами, «кирпчиками» фотосистем).
Каротиноиды — широко распространенный класс пигментов, встречающийся у бактерий, одноклеточных эукариот, грибов, растений и животных. В отличие от ряда других пигментов, таких как гем (окрашивающий кровь и мышцы млекопитающих в красный цвет) или хлорофилл (ответственный за зеленую окраску растений), молекулы каротиноидов не содержат металлов. Они состоят только из углерода, водорода и кислорода, и их способность «работать» с квантами света определяется системой сопряженных двойных связей между атомами углерода, выстроенными в цепочку. Сопряженными называются двойные связи, разделенные одной простой связью.
Каротиноиды поглощают свет с длиной волны 280–550 нм (это зеленая, синяя, фиолетовая, ультрафиолетовая области спектра). Чем больше в молекуле сопряженных двойных связей, тем больше длина волны поглощаемого света. Соответственно меняется и окраска пигмента. Каротиноиды, имеющие 3–5 сопряженных двойных связей, бесцветны, они поглощают свет в ультрафиолетовой области. Дзета-каротин с семью связями имеет желтую окраску, нейроспорин с девятью связями — оранженвую, ликопин с 11 связями — оранжево-красную.
Функции каротиноидов в живой природе не ограничиваются работой со светом, порой они играют важную роль в обмене веществ (вспомним, например, витамин А — производное бета-каротина). И все же главные их функции (будь то в органах зрения животных или в хлоропластах — органеллах фотосинтеза растений) неразрывно связаны со светом. В статье Ладыгина и Ширшиковой рассматривается роль каротиноидов в хлоропластах — органеллах растительной клетки, которые ведут свое происхождение от симбиотических цианобактерий. Основная функция хлоропластов — фотосинтез, то есть производство органики из углекислого газа за счет энергии солнечного света. В мембранах хлоропластов расположены белково-пигментные комплексы — фотосистемы I и II, в состав которых входят разнообразные белки, а также пигменты — хлорофиллы и каротиноиды.
Хлорофилл — основной фотосинтетический пигмент — сам по себе способен поглощать и использовать свет только в красной области спектра (650–710 нм). Каротиноиды поглощают сине-зеленый свет и передают его энергию хлорофиллам. Эта функция каротиноидов — светособирающая — особенно важна для водорослей, поскольку сине-зеленый свет проникает в толщу воды гораздо глубже, чем красный.
Вторая функция каротиноидов в хлоропластах — светозащитная. Они защищают фотосистемы от световых «перегрузок», которые могут приводить к сверхвозбуждению и сбоям в работе фотосистем. Каротиноиды служат своего рода «аварийными клапанами», позволяющими сбросить избыточную энергию, перевести ее в тепло. Каротиноиды справляются с этой задачей несколькими разными способами: просто «фильтруя» поступающий свет, забирая на себя избыточную световую энергию, или снимая энергию с перевозбужденного хлорофилла. Каротиноиды могут также «тушить» активные формы кислорода, то есть служат антиоксидантами.
Одним из способов, при помощи которых каротиноиды «сбрасывают» лишнюю энергию при избыточном освещении, являются циклические химические реакции, в ходе которых одни каротиноиды превращаются в другие. Самая распространенная из этих реакций получила название виолаксантинового цикла. На сильном свету каротиноид виолаксантин превращается в зеаксантин, при этом выделяется кислород. Когда освещенность снижается, зеаксантин превращается обратно в виолаксантин, при этом кислород поглощается. Обе реакции — и прямая, и обратная — катализируются ферментами, гены которых расположены в хромосоме хлоропласта, а не в центральном (ядерном) геноме растительной клетки.
Третья функция каротиноидов — структурная. Каротиноиды — обязательные структурные компоненты фотосинтетических мембран хлоропластов. Экспериментально показано, что без каротиноидов фотосистемы становятся нестабильными. Молекулы каротиноидов занимают строго определенные положения в фотосистемах, и без них вся конструкция попросту разваливается.
Авторы отмечают, что в последние годы о каротиноидах стало известно много нового, однако целый ряд подробностей еще предстоит выяснить. В частности, не до конца еще понятно эволюционное происхождение каротиноидов, а также биохимических и фотохимических реакций с их участием. Неясно, в какой степени можно использовать каротиноиды в филогенетике, то есть для реконструкции путей эволюционного развития организмов. Во многих старых работах наборы каротиноидов, характерные для той или иной группы организмов, использовались как важный таксономический признак. Не совсем ясно, насколько такие признаки надежны, особенно если учесть, что одни и те же каротиноиды можно встретить, например, в хлоропластах растений и в глазах млекопитающих.
Каротиноиды представляют собой группу красителей, обычно встречающихся в растительных продуктах, особенно тех, которые имеют желтый, оранжевый или красный цвет. Они обладают антиоксидантным эффектом, поэтому играют очень важную роль в организме. В каких продуктах вы можете найти больше всего каротиноидов и почему они так важны для нашего здоровья?
Какую диету составляют каротиноиды?
В связи с тем, что каротиноиды придают пище желтый, оранжевый и красный цвета, нетрудно догадаться, в каких растительных продуктах содержатся эти красители. Самые популярные источники различных типов каротиноидов:
— помидоры,
— морковь,
— тыква,
— перец,
— апельсины,
— персики,
— вишня,
— красный грейпфрут,
— кукуруза,
— арбуз,
— облепиха,
— сладкий картофель,
— абрикосы,
— манго.
Кроме того, каротиноиды можно найти в овощах с зелеными листьями, особенно с темно-зелеными листьями, например, петрушка, шпинат, капуста или брокколи. Антиоксиданты этого типа есть и в белой капусте, а их небольшие количества можно найти в молочных продуктах, особенно молоке и в яичных желтках. Кроме того, яйца влияют на всасывание каротиноидов из других пищевых продуктов. По этой причине стоит добавлять в салаты вареное яйцо. Каротиноиды не теряют своих полезных свойств при термообработке. Кроме того, некоторые готовые продукты, такие как помидоры, содержат больше каротиноидов, чем их сырые аналоги.
Если по каким-либо причинам невозможно обеспечить нужное количество каротиноидов в ежедневно потребляемых продуктах, вам следует рассмотреть возможность добавления этих ингредиентов. В аптеках есть добавки, содержащие отдельные виды каротиноидов, а также состав из нескольких видов антиоксидантов и других ингредиентов. Стоит помнить, что перед включением любых добавок проконсультируйтесь с врачом (у некоторых препаратов могут быть вредные реакции с принимаемыми препаратами).
Каротиноиды — свойства.
Каротиноиды — это пигменты, которые встречаются во фруктах и цветах. Они дают цвет от желтого, через оранжевый к красному. Каротиноиды, которые значительно влияют на наше здоровье, включают в себя:
— каротин,
— лютеин,
— ликопин,
— криптоксантин,
— зеаксантин.
Из этих соединений при соответствующих условиях организм вырабатывает витамин А.
Каротиноиды оказывают большое влияние на здоровье человека и необходимы для правильного функционирования многих органов и систем. Какой эффект имеют каротиноиды?
Они влияют на здоровый внешний вид кожи: бета-каротин хранится в коже, что придает ей здоровый цвет и выглядит красиво загорелым. Кроме того, бета-каротин нейтрализует действие свободных радикалов и защищает кожу от негативного воздействия солнечных лучей. Более того, антиоксиданты этого типа предотвращают шелушение эпидермиса, оказывают положительное влияние на рост эпителия, а также ускоряют заживление ран и другие повреждения кожи. Благодаря защитному эффекту и положительному воздействию на кожу, каротиноиды легко используются в косметике в качестве компонента кремов для бронзирования и улучшения тонуса кожи.
Они необходимы для здоровья глаз: лютеин в сочетании с бета-каротином чрезвычайно важен для правильного функционирования глаз. Эти компоненты связывают свободные радикалы и фильтруют излучение, попадающее в глаза, защищая фоторецепторы от высокоэнергетического синего света, который может привести к дегенерации желтого пятна.
Профилактика заболеваний системы кровообращения. Антиоксиданты, особенно каротиноиды, снижают уровень вредного холестерина и предотвращают накопление холестериновых отложений в кровеносных сосудах и, таким образом, снижают риск атеросклероза и сердечных заболеваний, а также даже инсульта и сердечного приступа.
Они противодействуют развитию раковых заболеваний: каротиноиды защищают организм от рака, удаляя из организма свободные радикалы, ответственные за развитие различных видов рака.
Они помогают сохранить когнитивные функции: с помощью метода функционального магнитного резонанса было обнаружено, что люди с более высоким уровнем зеаксантина и лютеина обладают лучшими способностями памяти.
Они снижают риск остеопоротических переломов костей: было доказано, что люди, которые имеют адекватную диету из каротиноидов, которую организм использует для производства витамина А, с меньшей вероятностью сломают кость в результате остеопороза. Этот эффект наиболее сильный у пожилых мужчин с худощавым телосложением.