Хлоропласты и другие пластиды. Спектры поглощения и пигменты

Вы находитесь: Хлоропласты и другие пластиды

Пигменты представляют собой соединения, способные в силу своей электронной структуры поглощать излучение определенной длины волны в видимой части спектра. График, описывающий зависимость поглощения от длины волны, носит название спектра поглощения. Спектр поглощения данного соединения может быть уникальным, т. е. он может однозначно характеризовать это соединение, но если даже это не так, то он все же позволяет нам составить хотя бы некоторое представление о структуре поглощающего вещества.

Для того чтобы исследовать спектр поглощения какого-либо соединения, требуется монохроматический свет. Его получают при помощи призмы, дифракционной решетки или же светофильтра. Затем световой пучок пропускают через раствор изучаемого пигмента и сравнивают прошедшую через раствор световую энергию с энергией падающего пучка света. Поглощение энергии зависит от коэффициента поглощения (а) пигмента, от его концентрации (с) и от длины оптического пути (l). Эту зависимость - ее часто называют законом Бэра-Ламберта - можно записать в следующем виде:

где I0 - энергия падающего света, а I - энергия света, прошедшего через раствор. Для растворов обычно пользуются десятичным логарифмом и вместо коэффициента поглощения (а) используют коэффициент экстинкции (е).

Мы можем теперь написать

где с - концентрация в моль/л, I - оптический путь в см и е - коэффициент молярной экстинкции в л/моль/см. Величину lg-называют поглощением (А), или оптической плотностью (OD).

В спектрофотометре осуществляются получение монохроматического светового пучка, пропускание его попеременно через раствор изучаемого вещества и через чистый растворитель, измерение /о и / и регистрация логарифма их отношения. Типичный спектр поглощения хлорофилла Ъ в органическом растворителе представлен на рис. 2.24. Этот пигмент окрашен в зеленый цвет, потому что он поглощает в синей (400-450 нм) и красной (600-700 нм) областях спектра, но пропускает зеленые и желтые лучи.

В клетках высших растений помимо хлоропластов содержатся еще и другие типы пластид, лишенные характерных для хлоропластов ламеллярной структуры и фотосинтетического аппарата. Среди этих пластид различают бесцветные лейкопласты и окрашенные хромопласты, окраска которых определяется высокой концентрацией каротиноидных пигментов. Подобно хлоропластам, эти тельца, по-видимому, передаются по наследству через какие-то структуры типа пропластид, присутствующие в материнской цитоплазме. Лейкопласты играют в клетке роль хранилищ для запасных питательных веществ, таких, например, как крахмал, а потому, вероятно, у них имеется и ферментный аппарат, необходимый для синтеза этих веществ из более мелких молекул-предшественников. Хромопласты, по всей вероятности, способствуют опылению растений и распространению семян, так как они придают цветкам и плодам их яркую окраску, привлекающую животных. Как правило, хромопласты в клетке не развиваются, если в ней имеются хлоропласта. В некоторых зреющих плодах, например в томатах, переход от зеленой окраски к желтой, а затем к красной отражает три последовательные стадии развития: преобладание хлоропластов, убыль хлоропластов и рост числа хромопластов, нагруженных каротиноидами. Причины этого перехода не вполне ясны.