Физиология растений

1. Фотосинтетические пигменты
листа и их роль в жизни
растения
Ефимова Т.М., к.п.н., доцент
кафедры методики преподавания
биологии, химии и экологии

2. Основные типы углеродного питания
Тип питания Источник
углерода
источник
водорода
Источник энергии
Гетеротрофный Органическ
ое
вещество
Органическое
вещество
Энергия окисления
органических
соединений
Автотрофный
1. фотосинтез
СО2 Н2О Энергия света
2.
Бактериальный
фотосинтез
СО2 Н2, Н2S и др. Энергия света
3. хемосинтез СО2 Н2О,Н2S, Н2,
NH3
Энергия окисления
неорганических
веществ

3. Фотосинтез
+

4. Опыт Джозефа Пристли.
Датой открытия фотосинтеза считают 1771г, когда английский
ученый Дж. Пристли обратил внимание на изменение состава воздуха
вследствие деятельности животных. В присутствие растений воздух
вновь становился пригодным для дыхания и для горения.

5. Ян Ингенхауз провел около 500 экспериментов,
на основе которых сделал вывод, что растения
исправляют воздух,
В 1782 году швейцарский пастор ЖанСенебье
подтвердил это предположение
и назвал этот процесс углеродным питанием
растений.
Теодор Сюссор в 1804 году с помощью количественных
методов показал, что растения поглощают
СО2 и выделяют О2.
Жан Сенебье
Жан Батист Буссенго
Никола Теодор
де Соссюр
Ян Ингенхаус

6. Образование крахмала в листьях на свету

7. Строение хлоропласта

8. Пигменты листа
Хлорофиллы хлорофилл а CC5555HH7272OO55NN44MgMg
хлорофиллхлорофилл b Cb C5555HH7070OO66NN44MgMg
Каротиноиды каротины СС4040НН5656,,
ксантофиллы CC4040HH5656OO22 , CC4040HH5656OO44

9. Структура хлорофилла
• По химической природе
хлорофилл
представляет собой
сложный эфир
дикарбоновой кислоты
– хлорофиллина – и
двух спиртов –
метилового ( CH3OH) и
фитола (C20H39OH)
COOCH3
С32H30ON4Mg
COOC20H39

10. Химические свойства хлорофилла
• 1. Молекула хлорофилла полярна: порфириновое
ядро обладает гидрофильными свойствами,
фитольный конец – гидрофобными.
• 2. При взаимодействии со щелочью происходит
омыление хлорофилла. При этом образуется
щелочная соль кислоты хлорофиллина и 2 спирта -
метиловый и фитол.
• 3. При взаимодействии хлорофилла с ксилотой
образуется феофитин – пигмент, у которого атом Mg
заменен на атома водорода.
• 4. Хлорофилл способен к взаимодействию друг с
другом. Из мономера может образоваться димер в
случае, если молекулы хлорофилла близко
расположены друг относительно друга.
• Растворяется в органических растворителях, не
растворяется в воде

11. Физические свойства хлорофилла
• 1. Способность к избирательному
поглощению света. К.А. Тимирязев доказал,
что хлорофилл в той же концентрации, что и
в листе имеет две линии поглощения –
красную и сине-фиолетовую области спектра.
• 2. Способность к флоуресценции.

12. Каротиноиды
• Каротин (от лат. carota — морковь), С40Н56, оранжево-
жёлтый пигмент из группы каротиноидов;
предшественник витамина А.
•
• КсантофиллыКсантофиллы (от греч. xanthós— жёлтый и phýllon —(от греч. xanthós— жёлтый и phýllon —
лист),лист), кислородосодержащие каротиноидыкислородосодержащие каротиноиды
CC4040HH5656OO22 ии CC4040HH5656OO44 - главная составная часть- главная составная часть
жёлтых пигментов в листьях, цветках, плодах и почкахжёлтых пигментов в листьях, цветках, плодах и почках
высших растений, а также во многих водорослях ивысших растений, а также во многих водорослях и
микроорганизмах. У высших растений известны 4микроорганизмах. У высших растений известны 4
ксантофилла –ксантофилла – лютеин, виолаксантин, зеатин,лютеин, виолаксантин, зеатин,
антероксантинантероксантин

13. Фотосистемы I и II в мембране тилакоида

14. • Хлорофилл в и каротиноиды используются
как дополнительные пигменты фотосинтеза
и позволяют улавливать свет в более
широком диапазоне длин волн, т.е
выполняют антенную функцию

15. • Хлорофилл а - основной пигмент (пигмент - ловушка) –
получив энергию кванта света, преобразует энергию
света в энергию движения электронов;
• Хлорофилл в – дополнительный пигмент (пигмент
сборщик – поглощает свет более короткой длины волны,
передает пигменту-ловушке с помощью резонанса);
• Каротиноиды – вспомогательные пигменты (поглощают
свет другой длины волны, передают пигменту- ловушке);
• защищают хлорофилл от синглетного кислорода
( забирают энергию у возбужденного хлорофилла и
рассеивают ее в виде тепла);
• Феофитин –участник электронно-транспортной цепи
( акцептор электрона); продукт деградации хлорофилла (
при реагировании с кислотами хлорофилл замещает
атом Мg на два атома Н;
Роль пигментов листа

16. М.С. Цвет – основоположник
хроматографии
• М.С. Цвет показал, что
зеленый пигмент растений – хлорофилл – на
самом деле является смесью двух пигментов,
которые он назвал хлорофиллами ά и β. В
дальнейшем их назвали хлорофиллами аи b.
• Хроматография как метод разделения не
только пигментов, но и других веществ,
получила широкое применение в самых
разных научных областях. На могильной плите
М.С. Цвета, похороненного в Воронеже,
выбита надпись:
«Ему дано было открыть хроматографию,
разделяющую молекулы и объединяющую
людей».
Михаил Семенович
Цвет

17. Разделение пигментов листа. Метод хроматографии

18. Завинчивающаяся крышка
(или чашка Петри)
Закрепить нить
скотчем с двух
сторон
Х/Б нить должна
немного провисать
Стеклянная банка
или стакан
Растворители
(бензин или Уайт-
спирит с ацетоном)
Линия
сгиба
На старт нанести
вытяжку пигментов
Размещение
хроматограммы в банке
с растворителем
А
Б
В
Из Методических
рекомендаций
В.В. Чуба
к проведению
хроматографии
на региональном
туре

19. β-каротин
ксантофилл
Хлорофилл -а
Хлорофилл- в

20. Спиртовая вытяжка
пигментов
После добавления
другого растворителя
(бензина) в
спирте остался ксантофилл,
а хлорофилл
с каротином перешли
в бензин
Результат омыления
хлорофилла
щелочью: в спирте
осталась щелочная
соль хлорофиллина,
а в бензин перешел
каротин
Изучение пигментов листа. Разделение пигментов методом Крауса

21. Спасибо за внимание