Składnik strukturalny chlorofilu. Chlorofil. Korzyści dla zdrowia
Długotrwały kontakt z żelazem w obecności wilgoci. Powstały gaz, zwany „odflogistykowanym powietrzem saletry”, nie zmieniał już swojej barwy po zmieszaniu ze zwykłym powietrzem (w przeciwieństwie do pierwotnego „powietrza azotanowego”), a świeca paliła się w nim tak jasno, jak w zwykłym „zdeflogistycznym powietrzu”. do przemiany „odflogistycznego powietrza azotanowego” w zwykłe „powietrze flogistykowane”. 1) Podaj wzory i współczesne nazwy wszystkich sześciu rodzajów powietrza opisanych przez J. Priestleya. 2) Podaj jedno równanie reakcji wytwarzania każdego z nich. 54. Saletra norweska stosowana jako nawóz zawiera 11,86% azotu. 1) Ustal jego formułę. 2) Dlaczego ta saletra nazywa się norweską, skoro w Norwegii (w przeciwieństwie do Chile) nie ma złóż saletry? 3) Jaki związek mają Volta i Birkeland z saletrą norweską? 55. W drugiej połowie XIX wieku rosyjski chemik N.N. Beketow zaproponował metodę otrzymywania metalicznego rubidu. Aby to zrobić, podgrzał mieszaninę wodorotlenku rubidu i sproszkowanego aluminium w żelaznym cylindrze wyposażonym w rurkę chłodzącą i odbiornik. Z notatek N.N. Beketova: „Rubid jest wbijany stopniowo, spływając jak rtęć i zachowując swój metaliczny połysk dzięki temu, że pocisk podczas operacji jest wypełniony wodorem”. 1) Napisz równanie reakcji przeprowadzonej przez N.N. Beketow. 2) W znanej Ci serii napięć metali rubid znajduje się znacznie na lewo od aluminium. Jak można wytłumaczyć tę reakcję? 3) Czy można zastosować ten proces do produkcji litu metalicznego? 56. Jod odkrył w 1811 roku francuski chemik Bernard Courtois. Mówią, że pewnego dnia w laboratorium kot, który zawsze spokojnie siedział na ramieniu Courtois, nagle wskoczył na stół, na którym stały kolby z odczynnikami. Rozbiły się, a w powietrze wzbiły się chmury fioletowego „dymu” – oparów jodu. Jodek sodu otrzymywany z alg reaguje z kwasem siarkowym, tworząc jod I2; Jednocześnie powstaje „dwutlenek siarki” - dwutlenek siarki SO2. Oblicz całkowitą objętość gazów (w warunkach normalnych) uwolnionych w wyniku oddziaływania 15 g NaI z nadmiarem kwasu siarkowego, a także gęstość względną (w powietrzu) D powstałej mieszaniny gazów, jeżeli stopień konwersji odczynnika α wynosi 90%. 22 Przykłady teoretycznych zadań okrągłych dla klasy 10. Zadanie 1. Zlewki chemiczne zawierające 0,1 g metalicznego aluminium należy zważyć na wadze. Jak zmieni się równowaga wagi, jeśli do jednej szklanki wlejemy 5% roztwór kwasu solnego o masie 10 g, a do drugiej 5% roztwór wodorotlenku sodu o masie 10 g? Rozwiązanie: Metaliczne aluminium reaguje z kwasem solnym i wodorotlenkiem sodu według równań: 2Al + 6 HCl → 2 AlCl3 + 3 H2 2Al + 2 NaOH + 6 H2O → 2 Na + 3 H2 Przy tej samej masie przereagowanego aluminium, tej samej ilości w obu przypadkach uwalnia się ilość wodoru. Dlatego też, jeśli aluminium całkowicie się rozpuści, równowaga łusek nie ulegnie zmianie. W przypadku niecałkowitego rozpuszczenia aluminium skala, w której zareaguje mniejsza część aluminium, przewróci szalę. Roztwory 5% o masie 10 g zawierają 0,5 g (10⋅0,05) kwasu solnego i wodorotlenku sodu. M(Al) = 27 g/mol M(HCl) = 36,5 g/mol M(NaOH) = 40 g/mol Obliczmy, ile kwasu solnego i wodorotlenku sodu potrzeba do rozpuszczenia aluminium o masie 0,1 g. Al o masie 27⋅ 2 g reaguje z HCl o masie (36,5⋅ 6) g Al o masie 0,1 g reaguje z HCl o masie x g x = 0,406 g HCl Al o masie 27⋅ 2 g reaguje z NaOH o masie (40⋅ 2) g Al o masie 0,1 g reaguje z NaOH o wadze y g y = 0,148 NaOH Obie substancje, HCl i NaOH, należy przyjmować w nadmiarze, dzięki czemu aluminium całkowicie rozpuści się w obu szklankach i równowaga wagi nie zostanie zakłócona. Zadanie 2. Oblicz względną gęstość azotu mieszaniny gazów składającej się z butanu C4H10, jeśli w tej mieszaninie na każde trzy atomy węgla przypada jeden atom tlenu. Rozwiązanie: Wzór na określenie średniej masy molowej mieszaniny ν1 M1 + … + νn Mn M(śr.) = m(cm.)/ ν(cm.) = ν1 + … + νn M(C4H10) = 58 g/ mol M(CO2 ) = 44 g/mol M(N2) = 28 g/mol 23 Zapiszmy liczbę atomów węgla, zakładając, że mieszanina zawiera jeden mol atomów tlenu: ν(O) = 1 mol ν (C ) = 3 mol Obliczmy ilość dwutlenku węgla, biorąc pod uwagę, że dwutlenek węgla zawiera jeden mol atomów tlenu: ν(СО2) = ν (О) / 2 = 1 mol/ 2 = 0,5 mol ν1 (С) = ν(СО2 ) = 0,5 mol Obliczmy liczbę atomów węgla w butanie: ν2 (C) = 3 mol – 0,5 mol – 2,5 mol ν (C4H10) = ν(C) / 4 = 2,5 mol / 4 = 0,625 mol Obliczmy średnią masa molowa mieszaniny butanu i dwutlenku węgla: 0,625 mol ⋅58 g/mol + 0,5 mol ⋅44 g/mol M(średnio) = = 51,78 g/mol (0,625 + 0,5) mol Obliczmy gęstość względną mieszanina gazów na bazie azotu: DN (cm .) = 51,78 / 28 = 1,85 Zadanie 3. Chlorofil jest ważnym pigmentem decydującym o zielonej barwie liści roślin. Podczas spalania 89,2 mg chlorofilu w nadmiarze tlenu powstają jedynie cztery następujące substancje: 242 mg gazu, który zwykle służy do nasycania napojów gazowanych; 64,8 mg płynu, który stanowi podstawę tych napojów; 5,6 mg gazu najliczniejszego w atmosferze ziemskiej i 4,00 mg białego proszku będącego tlenkiem lekkiego, powszechnie stosowanego metalu, który stanowi około 2,3% skorupy ziemskiej. 1) O jakich substancjach mówimy? 2) Oblicz wzór chlorofilu, biorąc pod uwagę, że jego cząsteczka zawiera tylko jeden atom metalu. 3) Napisz równanie reakcji spalania chlorofilu. 4) Czy chlorofil zawiera chlor? Skąd wzięła się nazwa „chlorofil”? 5) Podaj przykład naturalnej substancji zawierającej fragment o podobnej budowie. Rozwiązanie: 1. Napoje są gazowane dwutlenkiem węgla, same napoje składają się głównie z wody, najpowszechniejszym gazem w atmosferze ziemskiej jest azot, a proszek to tlenek magnezu. 2. Oblicz stosunek pierwiastków w cząsteczce: n(CO2) = 242/44 = 5,5 mmol, m (C) = 5,5⋅ 12 = 66 mg n(H2O) = 64?8/18 = 3,6 mmol , m( H) = 3,6⋅ 2 = 7,2 mg n(N2) = 5,60/28 = 0,2 mmol n(MgO) = 40/4,00 = 0,1 mmol, m(Mg ) = 0,1⋅ 24 = 2,4 mg m(O2) = 89,2 – 66 – 7,2 – 5,6 – 2,4 = 8 mg, n(O) = 8/16 = 0,5 mmol. 24 Stosunek C:H:N:O:Mg = 5,5:7,2:0,4:0,5:0,1 =55:72:4:5:1, stąd wzór dla chlorofilu: C55H72N4O5Mg 3. C55H72N4O5Mg + 71 O2 = 55 CO2 + 36 H2O + 2 N2 + MgO 4. Greckie słowo „chloros” oznacza „zielony”. Stąd nazwa zarówno chloru, jak i chlorofilu. 5. Najbardziej znane to hem barwnika krwi (hemoglobina) oraz pochodne hemu i chlorofilu. Problem 4. Założyciel Ogólnounijnej i Wszechrosyjskiej Olimpiady Chemicznej dla uczniów, profesor Moskiewskiego Uniwersytetu Państwowego Alfred Feliksovich Plate, powiedział, że podczas Wielkiej Wojny Ojczyźnianej polecono mu pilnie zbadać zawartość dwulitrowego cienkiego- otoczona metalową ampułką, która znajdowała się w kokpicie pilota zestrzelonego myśliwca wroga. Według wyników analizy ciecz ta zawierała 22% węgla, 4,6% wodoru i 73,4% bromu (wagowo). Wyniki analizy wprawiły inżynierów i specjalistów wojskowych w zakłopotanie. Wyraź swoją opinię na temat celu, w jakim ta cienkościenna ampułka o nietypowej zawartości została zabezpieczona w kabinie pilota. Rozwiązanie: Zależność liczby atomów pierwiastków w badanej cieczy: C: H: Br = (22/12) : 4,6: (73,4/80) = 1,83: 4,6: 0,92 = 2: 5 : 1. Wzór badanej cieczy to C2H5Br. Naturalnie odkrycie znacznej ilości tej substancji, a w dodatku w nietypowym opakowaniu, wywołało zamieszanie, dopóki jeden z chemików doświadczalnych nie wpadł na bardzo prosty pomysł: bromek etylu wrze w temperaturze +38°C i umieszcza się go w kabinie pilota jako potencjalny środek gaśniczy! W przypadku pożaru ampułka pęka, a pary bromku etylu, które są prawie 4 razy cięższe od powietrza, na pewien czas izolują ogień, zatrzymując jego rozprzestrzenianie się. Zadanie 5. Rozważmy łańcuch transformacji: 1. A = B + C 2. B + C2H5Cl = D 3. D + C2H5Cl = D + A 4. B + TiCl4 = A + E 5. B + C4H8Cl2 = A + F 6. B + N2O4 = I + NO Rozszyfruj substancje A – A jeśli wiadomo, że substancja A nadaje wodzie morskiej gorzki smak, B, C i E są substancjami prostymi, reakcje 1 i 4 zachodzą w wysokiej temperaturze, reakcja 1 zachodzi pod wpływem prądu elektrycznego, reakcję 2 prowadzi się w eterze dietylowym. 1) Napisz równania reakcji 1 – 6. 2) Czym może być substancja G i nazwij ją. 25 Rozwiązanie: Związki magnezu nadają wodzie morskiej gorzki smak. Ponieważ w wyniku elektrolizy stopionej substancji A powstają dwie proste substancje, oczywiste jest, że jest to halogenek magnezu, a mianowicie jego chlorek, jak wynika z reakcji 4. Podczas interakcji z chloroetanem zachodzi reakcja addycji. Ponieważ halogeny z nasyconymi węglowodorami mogą wchodzić w reakcje podstawienia, B oznacza magnez. Ponieważ w reakcji powstaje tylko jedna substancja, substancja G jest produktem dodatku magnezu, substancji magnezowo-organicznej, odczynnika Grignarda. A – MgCl2 B – Mg C – Cl2 D – C2H5MgCl E – C4H10 E – Ti F – C4H8 I – Mg(NO3)2 MgCl2 = Mg + Cl2 Mg + C2H5Cl = C2H5MgCl C2H5MgCl + C2H5Cl = C4H10 + MgCl2 2 Mg + TiCl2 = 2 MgCl2 + Ti C4H8Cl2 + Mg = C4H8 + MgCl2 Mg + 2 N2O4 = Mg(NO3)2 + 2 NO W zależności od względnego ułożenia atomów chloru w cząsteczce C4H8Cl2 można otrzymać różne produkty. Jeśli atomy chloru znajdują się na tym samym atomie węgla, może powstać okten w zauważalnych ilościach. Jeżeli atomy chloru znajdują się przy dwóch sąsiednich atomach węgla, otrzymujemy nienasycone węglowodory CH2=CH-CH2-CH3 (buten-1) lub CH3-CH=CH-CH3 (buten-2). Kiedy atomy chloru znajdują się w poprzek dwóch atomów węgla, w śladowych ilościach mogą powstawać cykliczne węglowodory (cyklobutan). Zadania do samodzielnego rozwiązania 1. Do 130 ml mieszaniny azotu, wodoru i metanu dodano tlen o objętości 200 ml i mieszaninę podpalono. Po zakończeniu spalania i skropleniu pary wodnej całkowita objętość w tych samych warunkach wynosiła 144 ml, a po przepuszczeniu produktów spalania przez nadmiar roztworu alkalicznego objętość zmniejszyła się o 72 ml. Znajdź początkowe objętości azotu, wodoru i metanu. 2. Określ budowę i nazwij związek szeregowy benzenu o składzie C9H8, jeśli wiadomo, że odbarwia wodę bromową, wchodzi w reakcję Kucherowa i reaguje z amidkiem sodu. Po utlenieniu nadmanganianem potasu związek wyjściowy wytwarza kwas benzoesowy. 3. Znasz oczywiście ogólne wzory członków szeregu homologicznego - metan, eten, etyn. Spróbuj wyprowadzić ogólny wzór na członków dowolnego 26 szeregu homologicznego (niekoniecznie węglowodorów), jeśli znany jest wzór pierwszego członu tego szeregu. 4. Spalanie określonego gazu węglowodorowego w chlorze powoduje zużycie trzykrotnej objętości chloru. A gdy ten sam węglowodór spala się w tlenie, zużycie masowe utleniacza zmniejsza się 1,48 razy. Co to za rodzaj węglowodoru? 5. Ciepła spalania metanu i wodoru wynoszą odpowiednio 890 i 284 kJ/mol. Spalanie 6,72 litra mieszaniny wodorowo-metanowej (n.o.) wyzwoliło energię 148 kJ. Ile tlenu zużyto? 6. Niskowrzący węglowodór, występujący w postaci dwóch izomerów geometrycznych, przy ciśnieniu 1215,6 GPa i temperaturze 67°C ma gęstość pary 2,93 g/l. Ustal jego budowę i podaj wzory strukturalne wszystkich węglowodory acykliczne, izomeryczne z nim. 7. W wyniku złożonej reakcji chemicznej powstaje mieszanina bromobenzenu C6H5Br i jodobenzenu C6H5I. Aby zbadać mechanizm reakcji, chemik musi dokładnie znać procent obu związków w powstałej mieszaninie. Mieszaninę poddaje się analizie elementarnej. Jednak analiza elementarna oddzielnie dla Br i I nie zawsze jest możliwa. Określ zawartość procentową C6H5Br i C6H5I w mieszaninie, jeśli wiadomo, że zawiera ona % węgla, a suma (Br i I) wynosi 1%. 8. Pary alkoholu etylowego rozprowadzano nad ogrzanym tlenkiem glinu. Powstały gaz przepuszczono przez 250 ml 0,4 M roztworu bromu, aż do całkowitego zaniku barwy bromu. Jaka objętość gazu (n.o.) przereagowała z wodą bromową? Ile produktu z tego wyszło? 9. Zmydlanie estrów przyspiesza działanie zasad. Do hydrolizy niektórych estrów stosuje się zwykle 6% roztwór wodorotlenku sodu (gęstość 1,0 g/cm3) w ilości 150 ml roztworu alkalicznego na 1 g eteru. Ile 40% (gęstość 1,4 g/cm3) należy pobrać, aby zhydrolizować 6 g eteru? 10. Związek zawiera wodór, udział masowy – 6,33; węgiel, udział masowy – 15,19; tlen, ułamek masowy - 60,76 i jeszcze jeden pierwiastek, którego liczba atomów w cząsteczce jest równa liczbie atomów węgla. Określ, jaki to rodzaj związku, do jakiej klasy należy i jak zachowuje się po podgrzaniu. 11. Przewidywane na podstawie teorii konstrukcji i uzyskane przez A.M. Butlerov przepuścił węglowodór A przez katalizator odwodornienia glinowo-chromowego w temperaturze 450°C, w wyniku czego powstały dwa palne gazy: bardziej lotny B i mniej lotny C. Gaz B przepuszczono przez wodny roztwór kwasu siarkowego o ułamku masowym 64%. Następuje katalizowana kwasem dimeryzacja substancji B, zgodnie z regułą Markownikowa. W wyniku tej reakcji powstaje mieszanina dwóch izomerycznych ciekłych produktów D i E o względnej masie cząsteczkowej w przybliżeniu dwukrotnie większej od wyjściowego A. Produkty D i E po oddzieleniu od roztworu kwasu i wysuszeniu poddano działaniu łatwopalnego gaz B w obecności katalizatora – niklu szkieletowego. Z D i D powstała ta sama substancja E, która stosowana jest jako wzorzec dla paliwa samochodowego o liczbie oktanowej 100. Podaj nazwy substancji A, B, C, D, E i E. Napisz diagramy reakcji które występują. 12. Z pewnej ilości węglowodoru o składzie CnH2n-2 przy nadmiarze chloru otrzymuje się 21,0 g czterochlorku. Ta sama ilość węglowodoru z nadmiarem bromu daje 38,8 g tetrabromku. Wyprowadź wzór cząsteczkowy tego węglowodoru i zapisz jego możliwe wzory strukturalne. 13. Przy całkowitej hydrolizie mieszaniny węglików wapnia i glinu powstaje mieszanina gazów 1,6 razy lżejsza od tlenu. Określ udziały masowe węglików w mieszaninie początkowej. 14. Podczas uwodornienia acetylenu o objętości 672 ml (n.s.) otrzymano mieszaninę etanu i etylenu, która odbarwia roztwór bromu w czterochlorku węgla o masie 40 g, którego udział masowy bromu wynosi 4%. Określ ilość etanu i etylenu w mieszaninie oraz ich ułamki molowe. 15. Prąd elektryczny przepuszcza się przez połączone szeregowo elektrolizery obojętne, zawierające: pierwszą - roztwór chlorku baru, drugą - roztwór siarczynu potasu z równymi ilościami substancji. Elektrolizę zatrzymano, gdy próbka roztworu z pierwszego elektrolizera po zakwaszeniu nadmiarem kwasu azotowego przestała wydzielać osad roztworem azotanu srebra, a na anodzie tego elektrolizera uwolniło się 1,12 litra gazu. Roztwory otrzymane w wyniku elektrolizy zmieszano. Określ skład i masę osadu. 16. Podczas spalania 1 mola metanu wydziela się 802 kJ ciepła. Jaką objętość metanu należy spalić (w warunkach otoczenia), aby ogrzać kawałek miedzi o masie 100 g od 20 do 50°C? Ciepło właściwe miedzi wynosi 0,38 kJ/kg oC. 17. Ciecz A reaguje z fenolem w obecności NaOH według schematu A + 2 C6H5OH tworząc substancję aromatyczną B (temperatura wrzenia niższa od fenolu), która nie daje barwy z FeCl3; Tworzy się także siarczan sodu. Siarczan sodu i metanol powstają również, gdy A ogrzewa się z wodnym roztworem NaOH. Na podstawie danych z warunków problemowych ustal strukturę substancji A; uzasadnij swoją odpowiedź. 18. Część aldehydu B znajduje się obok aldehydu A w szeregu homologicznym aldehydów. Do 100 g wodnego roztworu aldehydu A o udziale masowym tego ostatniego 23% dodano 19 g aldehydu B. Dodanie amoniakalnego roztworu AgNO3 do 2 g roztworu aldehydu powoduje uwolnienie 4,35 g srebra. 19. Gazy powstałe podczas całkowitego spalania acetylenu i propenu o objętości 1,12 litra (n.s.) przepuszcza się przez roztwór wodorotlenku potasu o objętości 0,3 litra, którego stężenie molowe wynosi 0,5 mol/l. Powstały roztwór może wchłonąć kolejne 0,448 litra dwutlenku węgla. Określ skład mieszaniny początkowej jako procent objętościowy. 20. Do przeprowadzenia niektórych reakcji chemicznych w laboratorium niezbędny jest „alkohol absolutny”, który praktycznie nie zawiera wody. 28 Jak można go przygotować ze zwykłego alkoholu rektyfikowanego o zawartości wilgoci około 4%? 21. 30 ml mieszaniny propan-butan zmieszano w eudiometrze z 200 ml tlenu i eksplodowano. Przed eksplozją mieszanina reakcyjna miała temperaturę 127°C i normalne ciśnienie. Po doprowadzeniu warunków do początkowych objętość gazów w eudiometrze wynosiła 270 ml. Jaki jest skład objętościowy mieszaniny propan-butan? 22. W atmosferze gazu obojętnego kalcynowaliśmy 17,5 g azotanu nieznanego metalu. Lotne produkty zebrano i ochłodzono. Otrzymano 13,5 g 70% roztworu kwasu azotowego. Ustaw formułę azotanu. 23. Wybuchła mieszanina metanu i tlenu. Po doprowadzeniu do warunków pierwotnych (pokojowych) okazało się, że gęstość wzrosła półtorakrotnie (w porównaniu do gęstości pierwotnej mieszaniny). Po przepuszczeniu produktów przez nadmiar roztworu Ca(OH)2 otrzymuje się 13 ml niewchłoniętego gazu. Oblicz: a) skład mieszanin przed i po wybuchu (objętościowo); b) objętość mieszaniny początkowej. Podaj równania reakcji. 24. W nadmiarze tlenu spalono 1,00 g 10% roztworu nieznanej substancji w lodowatym kwasie octowym i zużyto 672 ml tlenu (n.s.). W tym przypadku powstała jedynie woda (0,569 ml) i dwutlenek węgla (708 ml w warunkach otoczenia). Jaki roztwór substancji został spalony? Z którą z proponowanych substancji może reagować z: KOH, HI, CH3 – CH = CH – CH3? Napisz równania reakcji. 25. Aby zneutralizować 4,36 g mieszaniny kwasu mrówkowego, octowego i szczawiowego, zużywa się 45 cm3 2 N roztworu alkalicznego. Przy całkowitym utlenieniu tej samej próbki powstaje 2464 cm3 dwutlenku węgla (n.s.). W jakim stosunku molowym zmieszane są kwasy? 26. Objętość dwutlenku węgla powstającego w wyniku spalania węglowodorów o gęstości względnej wodoru mniejszej niż 25 wynosi 4/7 sumy objętości przereagowanego węglowodoru i tlenu. Jaki jest wzór węglowodoru? 27. Gazowy chlor przepuszczano przez gorący 10% roztwór kwasu mrówkowego o masie 75 g, aż udziały masowe obu kwasów w roztworze zrównały się. Określ masę powstałych kwasów. 28. W XVI wieku. Niemiecki chemik Andreas Liebavius, podgrzewając srebrzystą ciecz ze sproszkowanym HgCl2 i później kondensując uwolnione pary, otrzymał ciężką (ρ = 2,23 g/cm3) przezroczystą ciecz, którą nazwał „sublimowanym alkoholem”. Kiedy siarkowodór działa na „sublimowany alkohol”, tworzą się złotożółte płytki, zwane „złotymi liśćmi”, a 1 objętość „sublimowanego alkoholu” może zareagować z 383 objętościami siarkowodoru (n.s.). Jeżeli na „alkohol sublimatu” 29 zadziałamy wodnym roztworem amoniaku, powstanie biały osad związku hydroksylowego o właściwościach amfoterycznych. 1) Jakie są oryginalne srebrzyste płyny, których użył Libavius, „alkohol sublimatu”, a także „złoty liść”? 2) Czy „alkohol sublimatowy” można zaliczyć do rozpuszczalników polarnych? Dlaczego? 3) Zapisz równania wszystkich reakcji chemicznych wymienionych w warunkach. 29. Na Międzynarodowym Kongresie Chemików w 1860 r. przyjęto następującą definicję: „Cząsteczka to najmniejsza ilość substancji uczestnicząca w reakcji”. Obecnie możliwe jest otrzymanie molekularnego chlorku sodu – w postaci pojedynczych cząsteczek izolowanych w stałym argonie w temperaturze około 10 K (-263°C). 1) Czym może się różnić aktywność chemiczna molekularnego i krystalicznego chlorku sodu w reakcjach bez udziału rozpuszczalników (w tych samych warunkach)? 2) Jakie są możliwe przyczyny tej różnicy? 30. HA Armstrong, autor artykułu „Chemia”, opublikowanego w dziewiątym wydaniu Encyclopædia Britannica (1878), napisał, że Mendelejew zaproponował wartość masy atomowej uranu 240 zamiast starej wartości 120 ustalonej przez Berzeliusa. Jednocześnie Armstrong wolał trzecią wartość, równą 180. Jak wiemy, Mendelejew miał rację. Prawdziwy wzór smoły uranowej to U3O8. Jaką formułę mogliby napisać Berzelius i Armstrong dla tego minerału? 31. AE Favorsky w 1887 przeprowadził następujące badania: a) w wyniku oddziaływania 2,2-dichlorobutanu ze sproszkowanym KOH otrzymano węglowodór o składzie C4H6, który po potraktowaniu amoniakalnym roztworem tlenku srebra dał pochodną srebra; b) gdy 2,2-dichlorobutan potraktowano alkoholowym roztworem zasady, powstał węglowodór o tym samym składzie, ale nie reagujący z amoniakalnym roztworem tlenku srebra. Podaj wyjaśnienie tych zjawisk. 32. Pierwsza wojna światowa. Na froncie zachodnim w Belgii, wzdłuż rzeki Ypres, wszystkie ataki armii niemieckiej zostały odparte przez dobrze zorganizowaną obronę wojsk anglo-francuskich. 22 kwietnia 1915 roku o godzinie 17:00 z niemieckich pozycji pomiędzy punktami Bixschute i Langemarck nad powierzchnią ziemi pojawił się pas biało-zielonej mgły, który po 5-8 minutach przesunął się na tysiąc metrów i pokrył ziemię. pozycje wojsk francuskich w cichej gigantycznej fali. W wyniku ataku gazowego zatruto 15 tys. osób, z czego ponad 5 tys. zginęło na polu bitwy, a połowa ocalałych została inwalidką. Atak ten, który pokazał skuteczność nowego rodzaju broni, przeszedł do historii jako „czarny dzień pod Ypres” i uważany jest za początek wojny chemicznej. 1) Zapisz wzór strukturalny (graficzny) substancji użytej w tym ataku gazowym. Jeśli jakieś atomy mają wolne pary elektronów, opisz je. 30 2) Podaj nazwę opisywanej substancji zgodnie z nomenklaturą systematyczną. Podaj inne jego nazwy (trywialne itp.). 3) Napisz równania reakcji, w wyniku której powstała dotychczas większość tej substancji. Określ warunki przeprowadzenia procesu syntezy technologicznej. 4) Zapisz równania reakcji tej substancji z wodą, z wodnym roztworem wodorotlenku sodu. 5) Zaproponuj dwie dostępne w terenie metody odgazowania tej substancji, biorąc pod uwagę, że rozpalanie otwartego ognia nie może mieć efektu ochronnego. 33. Pierwiastki o numerach seryjnych 110-112 odkryto w latach 1994-1996 w akceleratorze ciężkich jonów w Darmstadt (Niemcy) w ilościach odpowiednio jednego, trzech i jednego atomu. Nowe pierwiastki powstały w wyniku bombardowania celów ołowiowych i bizmutowych jonami w wyniku następujących reakcji: 34. ??? + 208Pb → 269110Uun + n, 35. ??? + 209Bi → 272111Uuu + n, 36. ??? + 208Pb → 277112Uub + rz. Napisz pełne równania reakcji jądrowych, zastępując znaki zapytania odpowiednimi liczbami lub symbolami pierwiastków chemicznych. Wyjaśnij, co oznaczają trzyliterowe symbole nowych elementów. 34. W chemii organicznej wiele reakcji nosi nazwy naukowców, którzy je odkryli. Zapisz równania poniższych reakcji, wskazując warunki ich realizacji (dla każdej reakcji jeden konkretny przykład): 1) redukcja według Zinina; 2) nawodnienie według Kucherova; 3) utlenianie według Prilezhaeva; 4) nitrowanie według Konovalova; 5) Utlenianie Bayera-Wagnera-Villigera; 6) halogenowanie według Gell-Volharda-Zelinsky'ego. Przykłady teoretycznych zadań okrągłych dla klasy 11 Zadanie 1. Kiedy pewna ilość określonego metalu reaguje z 20% roztworem kwasu siarkowego o objętości 214,91 ml (ρ = 1,14 g/ml), powstaje 22,53% roztwór siarczanu . Metal i kwas siarkowy przyjmuje się w stosunkach stechiometrycznych. Ta sama ilość metalu całkowicie reaguje z roztworem wodorotlenku sodu o masie 80 g. Oblicz ułamek masowy powstałej substancji. Określ, jaki metal jest pobierany. Rozwiązanie: Znajdź masę roztworu i zawartość w nim kwasu siarkowego: m(roztwór) = V⋅ρ = 214,91 ml 1,14 g/ml = 245 g, m(H2SO4) = m(roztwór) ⋅W (H2SO4) = 245 g ⋅0,2 = 49 g. Obliczmy ilość chemiczną kwasu siarkowego: N(H2SO4) = m/M = 49 g /98 g/mol = 0,5 mol Ta ilość kwasu zawiera wodór o masie 1 g (49 ⋅ 2 : 98). Niech masa metalu będzie wynosić x g. Wtedy masa końcowego rozwiązania będzie wynosić: 31
Chlorofil A kontra B
Rośliny i glony to żywe organizmy, które mogą wytwarzać własne pożywienie, a zwierzęta czerpią pożywienie z tych roślin. Ten proces tworzenia żywności nazywa się fotosyntezą i wykorzystuje chlorofil. Chlorofil to zielony pigment występujący w roślinach i algach, wykorzystywany głównie w procesie fotosyntezy. Pochłania światło i energię z niebieskiej i czerwonej części widma elektromagnetycznego, ale nie pochłania zielonej części, która nadaje chlorofilowi w roślinach zielony kolor Światło i energia są następnie przekazywane do centrów reakcji dwóch fotosystemów, Fotosystemu I i Fotosystemu II. Te fotosystemy mają centra reakcyjne P680 i P700, które absorbują i wykorzystują energię otrzymywaną od innych pigmentów chlorofilowych. Fotosynteza wykorzystuje dwa rodzaje chlorofilu, chlorofil a i b, do produkcji energii. Chlorofil A Chlorofil a pochłania energię światła niebiesko-fioletowego i pomarańczowo-czerwonego o długości fali 675 nm. Odbija zielone światło, co nadaje chlorofilowi zielony wygląd. Jest to bardzo ważne w fazie energetycznej fotosyntezy, ponieważ cząsteczki chlorofilu a są potrzebne, aby fotosynteza mogła być kontynuowana. Jest to główny pigment fotosyntetyczny. Jest to centrum reakcji układu antenowego, który składa się z podstawowych białek wiążących chlorofil a z karotenoidami. Organizmy, zwłaszcza organizmy fotosyntetyzujące tlen, wykorzystują chlorofil a i wykorzystują różne enzymy do biosyntezy. Chlorofil B Chlorofil b pochłania energię z fal światła zielonego o długości 640 nm. Jest to pigment pomocniczy, który gromadzi energię i przekazuje ją chlorofilowi a. Reguluje również wielkość anten i jest bardziej wchłanialny niż chlorofil a. Chlorofil b uzupełnia chlorofil a. Jego dodatek do chlorofilu a zwiększa widmo absorpcji poprzez zwiększenie zakresu długości fal i rozszerzenie widma pochłoniętego światła. Kiedy jest mało światła, rośliny wytwarzają więcej chlorofilu b niż chlorofilu a, aby zwiększyć swoją zdolność do fotosyntezy. Jest to konieczne, ponieważ cząsteczki chlorofilu a wychwytują ograniczoną długość fali, więc do wychwytywania szerszego zakresu światła potrzebne są pigmenty dodatkowe, takie jak chlorofil b. Następnie przekazuje uwięzione światło z jednego pigmentu na drugi, aż dotrze do chlorofilu a w centrum reakcji. Chlorofil a nie może skutecznie funkcjonować bez pomocy chlorofilu b, a chlorofil b nie jest w stanie samodzielnie wytwarzać wystarczającej ilości energii. Te dwa rodzaje chlorofili są zatem bardzo ważne w procesie fotosyntezy. Najlepiej współpracują. Streszczenie 1. Chlorofil a jest głównym pigmentem fotosyntetycznym, a chlorofil b jest pigmentem pomocniczym, który akumuluje energię i przekazuje ją chlorofilowi a. 2. Chlorofil a pochłania energię o długości fali światła niebiesko-fioletowego i pomarańczowo-czerwonego, a chlorofil b pochłania energię o długości fal światła zielonego. 3. Chlorofil a pochłania energię przy 675 nm, natomiast chlorofil b absorbuje energię przy 640 nm. 4. Chlorofil b jest bardziej chłonny, ale chlorofil a nie. 5. Chlorofil a jest centrum reakcji sieci antenowej głównych białek, a chlorofil b reguluje wielkość anteny.
Chlorofil to termin używany w odniesieniu do kilku blisko spokrewnionych zielonych pigmentów występujących w sinicach oraz chloroplastach alg i roślin. Nazwa pochodzi od greckich słów χλωρός, chloros („zielony”) i φύλλον, phyllon („liść”). Chlorofil jest niezwykle ważną biomolekułą, krytyczną dla procesu fotosyntezy, która umożliwia roślinom pobieranie energii świetlnej. Chlorofil najintensywniej absorbuje światło w niebieskiej części widma promieniowania elektromagnetycznego, a także w czerwonej. Z drugiej strony chlorofil słabo absorbuje zieloną i prawie zieloną część widma, które odbija, dlatego tkanki zawierające chlorofil mają zielony kolor. Chlorofil został po raz pierwszy wyizolowany i nazwany przez Josepha Bieneme Cavantou i Pierre'a Josepha Pelletiera w 1817 roku.
Chlorofil i fotosynteza
Chlorofil jest niezbędny do fotosyntezy, która pozwala roślinom absorbować energię świetlną. Cząsteczki chlorofilu są szczególnie zlokalizowane w fotosystemach i wokół nich, które są osadzone w błonach tylakoidów chloroplastów. W kompleksach tych chlorofil pełni dwie główne funkcje. Funkcja zdecydowanej większości chlorofilu (do kilkuset cząsteczek w fotosystemie) polega na absorpcji światła i przekazywaniu energii świetlnej poprzez rezonansowe przeniesienie energii do określonej pary chlorofilów w centrum reakcji fotoukładów. Dwie obecnie akceptowane jednostki fotosystemów to fotosystem II i fotosystem I, które mają własne, odrębne centra reakcji zwane odpowiednio P680 i P700. Centra te nazywane są na podstawie długości fali (w nanometrach) ich maksymalnej absorpcji w widmie czerwonym. Tożsamość, funkcjonalność i właściwości spektralne chlorofilu w każdym fotosystemie są różne i są zdeterminowane sobą oraz otaczającą je strukturą białkową. Po ekstrakcji z białka w rozpuszczalniku (takim jak aceton lub metanol) pigmenty chlorofilowe można rozdzielić na chlorofil a i b. Funkcją centrum reakcji chlorofilu jest pochłanianie energii świetlnej i przekazywanie jej do innych części fotoukładu. Zaabsorbowana energia fotonów jest przekazywana elektronowi w procesie zwanym separacją ładunku. Usunięcie elektronu z chlorofilu jest reakcją utleniania. Chlorofil przekazuje wysokoenergetyczny elektron szeregowi molekularnych półproduktów zwanych łańcuchem transportu elektronów. Naładowane centrum reakcji chlorofilu (P680+) jest następnie redukowane z powrotem do stanu podstawowego poprzez przyjęcie elektronu oddzielonego od wody. Elektron, który redukuje P680+, ostatecznie pochodzi z utleniania wody do O2 i H+ za pośrednictwem kilku półproduktów. Podczas tej reakcji organizmy fotosyntetyzujące, takie jak rośliny, wytwarzają gazowy O2, który jest źródłem praktycznie całego O2 w atmosferze ziemskiej. Fotosystem I zazwyczaj pracuje szeregowo z fotosystemem II; w związku z tym P700+ fotosystemu I jest zwykle redukowany, gdy przyjmuje on elektron poprzez różne produkty pośrednie w błonie tylakoidów za pomocą elektronów, które ostatecznie pochodzą z fotosystemu II. Reakcje przeniesienia elektronów w błonach tylakoidów są złożone, a źródło elektronów wykorzystywanych do redukcji P700+ może być różne. Przepływ elektronów generowany przez pigmenty centrum reakcji chlorofilu jest wykorzystywany do pompowania jonów H+ przez błonę tylakoidów, tworząc potencjał chemiosmotyczny, wykorzystywany głównie do produkcji ATP (magazynowanej energii chemicznej) lub do redukcji NADP+ do NADPH . NADP jest wszechstronnym środkiem stosowanym do redukcji CO2 do cukrów, a także w innych reakcjach biosyntezy. Kompleksy RC chlorofil-białko są w stanie bezpośrednio absorbować światło i oddzielać ładunki bez pomocy innych pigmentów chlorofilowych, ale prawdopodobieństwo tego przy danym natężeniu światła jest niskie. Zatem inne chlorofile fotosystemu i białka pigmentu antenowego wspólnie absorbują i przekazują energię świetlną do centrum reakcji. Oprócz chlorofilu a w kompleksach pigment-białko antenowe występują inne pigmenty zwane pigmentami pomocniczymi.
Struktura chemiczna
Chlorofil to pigment chlorowy, który jest strukturalnie podobny i wytwarzany na tym samym szlaku metabolicznym, co inne pigmenty porfirynowe, takie jak hem. W środku pierścienia chlorowego znajduje się jon magnezu. Odkryto to w 1906 roku i po raz pierwszy odkryto magnez w żywej tkance. Pierścień chlorowy może mieć kilka różnych łańcuchów bocznych, zazwyczaj obejmujących długi łańcuch fitolowy. W przyrodzie występuje kilka różnych form, ale najpowszechniejszą formą występującą u roślin lądowych jest chlorofil a. Po wstępnych pracach wykonanych przez niemieckiego chemika Richarda Willstättera w latach 1905–1915 Hans Fischer określił ogólną strukturę chlorofilu a w 1940 r. Do 1960 r., kiedy znana była większość stereochemii chlorofilu a, Woodward opublikował pełną syntezę cząsteczki. W 1967 r. Ian Fleming podał ostatnie wyjaśnienie stereochemiczne, a w 1990 r. Woodward i wsp. opublikowali zaktualizowaną syntezę. W 2010 roku ogłoszono, że chlorofil e występuje w sinicach i innych mikroorganizmach tlenowych tworzących stromatolity. Wzór cząsteczkowy C55H70O6N4Mg i strukturę (2-formylo)-chlorofilu wydedukowano z widm NMR, optycznego i masowego.
Pomiar zawartości chlorofilu
Pomiary absorpcji światła komplikuje rozpuszczalnik stosowany do ekstrakcji chlorofilu z materiału roślinnego, co wpływa na uzyskiwane wartości. W eterze dietylowym chlorofil a ma przybliżone maksima absorpcji 430 nm i 662 nm, podczas gdy chlorofil b ma przybliżone maksima absorpcji 453 nm i 642 nm. Piki absorpcji chlorofilu a wynoszą 665 nm i 465 nm. Chlorofil fluoryzuje przy 673 nm (maksimum) i 726 nm. Szczytowy współczynnik absorpcji molowej chlorofilu a przekracza 105 M-1 cm-1 i jest jednym z najwyższych dla małych cząsteczek związków organicznych. W 90% acetonie i wodzie maksymalne długości fal absorpcji chlorofilu a wynoszą 430 nm i 664 nm; piki dla chlorofilu b – 460 nm i 647 nm; piki dla chlorofilu c1 – 442 nm i 630 nm; piki dla chlorofilu c2 – 444 nm i 630 nm; piki dla chlorofilu d wynoszą 401 nm, 455 nm i 696 nm. Mierząc absorpcję światła w widmie czerwonym i dalekim, można oszacować stężenie chlorofilu w liściu. Do pomiaru zawartości chlorofilu można zastosować współczynnik emisji fluorescencji. Wzbudzając fluorescencję chlorofilu a przy niższej długości fali, stosunek emisji fluorescencji chlorofilu przy 705 nm +/- 10 nm i 735 nm +/- 10 nm może zapewnić liniową zależność zawartości chlorofilu w porównaniu z testami chemicznymi. Stosunek F735/F700 zapewnił wartość korelacji r2 wynoszącą 0,96 w porównaniu z testami chemicznymi w zakresie od 41 mg m-2 do 675 mg m-2. Gitelzon opracował także wzór umożliwiający bezpośredni odczyt zawartości chlorofilu w mg m-2. Wzór zapewnił wiarygodną metodę pomiaru zawartości chlorofilu w zakresie od 41 mg m-2 do 675 mg m-2 przy wartości korelacji r2 wynoszącej 0,95.
Biosynteza
W roślinach chlorofil można syntetyzować z sukcynylo-CoA i glicyny, chociaż bezpośrednim prekursorem chlorofilu a i b jest protochlorofilid. U okrytozalążkowych ostatni etap, konwersja protochlorofilidu do chlorofilu, jest zależny od światła i takie rośliny są blade, gdy rosną w ciemności. Rośliny nie-naczyniowe i algi zielone posiadają dodatkowy enzym, który jest niezależny od światła i jest w stanie zmienić kolor na zielony w ciemności. Chlorofil wiąże się z białkami i może przenosić pochłoniętą energię we właściwym kierunku. Protochlorofilid występuje głównie w postaci wolnej i w warunkach oświetlenia działa jako fotosensybilizator, wytwarzając wysoce toksyczne wolne rodniki. Dlatego rośliny wymagają skutecznego mechanizmu regulowania ilości prekursora chlorofilu. U roślin okrytozalążkowych odbywa się to na etapie kwasu aminolewulinowego (ALA), jednego z półproduktów szlaku biosyntezy. Rośliny żywiące się ALA gromadzą wysokie i toksyczne poziomy protochlorofilidu; Mutanty z uszkodzonym systemem regulacyjnym robią to samo.
Blednica
Chloroza to stan, w którym liście wytwarzają niewystarczającą ilość chlorofilu, co powoduje ich żółknięcie. Chloroza może być spowodowana niedoborem żelaza w diecie, zwanym chlorozą żelazową, lub brakiem magnezu lub azotu. pH gleby czasami odgrywa rolę w chlorozie wywołanej odżywianiem; Wiele roślin jest przystosowanych do wzrostu w glebach o określonym poziomie pH, co może mieć wpływ na ich zdolność do wchłaniania składników odżywczych z gleby. Chloroza może być również spowodowana przez patogeny, w tym wirusy, bakterie i infekcje grzybicze, lub przez owady ssące.
Dodatkowa absorpcja światła przez antocyjany z chlorofilem
Antocyjany to inne pigmenty roślinne. Wzór absorpcji odpowiedzialny za czerwony kolor antocyjanów może uzupełniać zielony chlorofil w tkankach aktywnych fotosyntetycznie, takich jak młode liście Quercus coccifera. Może chronić liście przed atakiem roślinożerców, których może przyciągać zielony kolor.
Zastosowania chlorofilu
Zastosowanie kulinarne
Chlorofil jest zarejestrowany jako dodatek do żywności (barwnik), a jego numer to E140. Szefowie kuchni używają chlorofilu do barwienia na zielono różnych potraw i napojów, takich jak makarony i absynt. Chlorofil nie jest rozpuszczalny w wodzie i najpierw miesza się go z niewielką ilością oleju roślinnego, aby uzyskać pożądany roztwór.
Korzyści dla zdrowia
Chlorofil pomaga wzmocnić narządy krwiotwórcze, zapewniając zapobieganie anemii i obfitość tlenu w organizmie. Jego działanie przeciwutleniające ma korzystny wpływ na różne schorzenia, takie jak rak, bezsenność, choroby zębów, zapalenie zatok, zapalenie trzustki i kamienie nerkowe. Chlorofil wspomaga prawidłowe krzepnięcie krwi, gojenie się ran, równowagę hormonalną, dezodoryzację i detoksykację organizmu oraz wspomaga zdrowie układu trawiennego. Ma korzystny wpływ na choroby utleniające i zapalne, takie jak zapalenie stawów i fibromialgia. Wykazuje właściwości przeciwstarzeniowe i przeciwdrobnoustrojowe oraz pomaga wzmocnić układ odpornościowy organizmu.
Ogólny
Chlorofil to produkt spożywczy zawierający dużą ilość składników odżywczych. Jest dobrym źródłem witamin, takich jak witamina A, witamina C, witamina E, witamina K i beta-karoten. Jest bogaty w przeciwutleniacze, niezbędne minerały, takie jak magnez, żelazo, potas, wapń i niezbędne nienasycone kwasy tłuszczowe.
Czerwone krwinki
Chlorofil pomaga w naprawie i uzupełnianiu czerwonych krwinek. Działa na poziomie molekularnym i komórkowym i ma zdolność regeneracji naszego organizmu. Jest bogaty w żywe enzymy, które pomagają oczyścić krew i zwiększyć jej zdolność do przenoszenia większej ilości tlenu. Jest budulcem krwi i jest również skuteczny w leczeniu anemii, która jest spowodowana niedoborem czerwonych krwinek w organizmie.
Rak
Chlorofil jest skuteczny przeciwko nowotworom, takim jak ludzki rak okrężnicy, i stymuluje indukcję apoptozy. Zapewnia ochronę przed szeroką gamą czynników rakotwórczych występujących w powietrzu, gotowanym mięsie i zbożach. Badania wykazały, że chlorofil pomaga w hamowaniu wchłaniania w organizmie szkodliwych toksyn, znanych również jako aflatoksyny, z przewodu pokarmowego. Chlorofil i jego pochodna chlorofilina hamują metabolizm tych prokarcynogenów, które mogą uszkadzać DNA, a także prowadzić do raka wątroby i zapalenia wątroby. Dalsze badania prowadzone w tym zakresie wykazały chemoprewencyjne działanie chlorofilu, przypisując mu właściwości antymutagenne. Inne badanie wykazało skuteczność chlorofilu w diecie jako substancji fitochemicznej ograniczającej powstawanie nowotworów.
Przeciwutleniacz
Chlorofil ma silne działanie przeciwutleniające, a także znaczne ilości niezbędnych witamin. Te skuteczne zmiatacze rodników pomagają neutralizować szkodliwe cząsteczki i chronią przed rozwojem różnych chorób i uszkodzeniami wynikającymi ze stresu oksydacyjnego wywołanego przez wolne rodniki.
Artretyzm
Właściwości przeciwzapalne chlorofilu są korzystne w leczeniu zapalenia stawów. Badania wykazały, że chlorofil i jego pochodne zakłócają rozwój stanów zapalnych wywołanych ekspozycją na bakterie. Ta ochronna natura chlorofilu sprawia, że jest on potężnym składnikiem do przygotowywania produktów fitosanitarnych stosowanych w leczeniu bolesnych schorzeń, takich jak fibromialgia i zapalenie stawów.
Detoksykacja
Chlorofil ma właściwości oczyszczające, które pomagają w detoksykacji organizmu. Obfitość tlenu i zdrowy przepływ krwi dzięki chlorofilowi w organizmie pomaga pozbyć się szkodliwych zanieczyszczeń i toksyn. Chlorofil łączy się z mutagenami i ma zdolność wiązania i wypłukiwania z organizmu toksycznych substancji chemicznych i metali ciężkich, takich jak rtęć. Wspomaga detoksykację i rewitalizację wątroby. Skutecznie ogranicza także szkodliwe skutki promieniowania oraz pomaga eliminować z organizmu pestycydy i pozostałości leków.
Przeciw starzeniu
Chlorofil pomaga zwalczać skutki starzenia i wspomagać zdrowie tkanek dzięki bogactwu przeciwutleniaczy i obecności magnezu. Stymuluje enzymy przeciwstarzeniowe i promuje zdrową, młodą skórę. Oprócz tego obecna w nim witamina K oczyszcza i odmładza nadnercza oraz poprawia ich funkcjonowanie w organizmie.
Układ trawienny
Chlorofil wspomaga zdrowe trawienie, utrzymując florę jelitową i stymulując ruchliwość jelit. Działa jako naturalny lek na przewód żołądkowo-jelitowy i pomaga w naprawie uszkodzonych tkanek jelitowych. Diety ubogie w zielone warzywa i zawierające głównie czerwone mięso zwiększają ryzyko chorób jelita grubego. Według badań chlorofil ułatwia oczyszczanie jelita grubego poprzez hamowanie cytotoksyczności wywołanej przez hem zawarty w diecie oraz zapobieganie proliferacji kolonocytów. Skutecznie łagodzi zaparcia i zmniejsza dyskomfort spowodowany gazami.
Bezsenność
Chlorofil działa uspokajająco na nerwy i pomaga w łagodzeniu objawów bezsenności, drażliwości i ogólnego zmęczenia nerwowego organizmu.
Właściwości antybakteryjne
Chlorofil ma skuteczne właściwości antybakteryjne. Ostatnie badania wykazały, że lecznicze działanie zasadowego roztworu chlorofilu w walce z chorobą zwaną Candida albicans, infekcją spowodowaną nadmiernym wzrostem drożdży Candida, występuje już w niewielkich ilościach w organizmie człowieka.
Odporność
Chlorofil pomaga wzmocnić ściany komórkowe i cały układ odpornościowy organizmu ze względu na swój zasadowy charakter. Bakterie beztlenowe, które przyczyniają się do rozwoju chorób, nie mogą przetrwać w zasadowym środowisku chlorofilu. Oprócz tego chlorofil jest utleniaczem, który zwiększa zdolność organizmu do walki z chorobami, zwiększa poziom energii i przyspiesza proces gojenia.
Właściwości dezodoryzujące
Chlorofil wykazuje właściwości dezodoryzujące. Skutecznie zwalcza nieświeży oddech i jest stosowany w płynach do płukania ust. Zła kondycja układu trawiennego jest jedną z głównych przyczyn nieświeżego oddechu. Chlorofil spełnia podwójne zadanie, eliminując nieświeży oddech i gardło, a jednocześnie promując zdrowie układu trawiennego, oczyszczając okrężnicę i przepływ krwi. Dezodoryzujące działanie chlorofilu jest również skuteczne w przypadku ran o nieprzyjemnym zapachu. Podaje się go doustnie pacjentom cierpiącym na kolostomię i zaburzenia metaboliczne, takie jak trimetyloaminuria, w celu zmniejszenia zapachu kału i moczu.
Gojenie się ran
Badania pokazują, że miejscowe stosowanie roztworów chlorofilu jest skuteczne w leczeniu ran i oparzeń. Pomaga zmniejszyć miejscowy stan zapalny, wzmacnia tkanki organizmu, pomaga zabijać zarazki i zwiększa odporność komórek na infekcje. Zapobiega rozwojowi bakterii dezynfekując środowisko, czyniąc je nieprzyjaznym dla rozwoju bakterii i przyspiesza gojenie. Chlorofil jest również bardzo skuteczny w leczeniu przewlekłych owrzodzeń żylaków.
Stosunek kwas-zasada
Spożywanie pokarmów bogatych w chlorofil pomaga zrównoważyć równowagę kwasowo-zasadową w organizmie. Obecny w nim magnez jest silną zasadą. Utrzymując odpowiednią zasadowość i poziom tlenu w organizmie, chlorofil zapobiega tworzeniu się środowiska dla rozwoju mikroorganizmów chorobotwórczych. Magnez, obecny w chlorofilu, odgrywa również ważną rolę w utrzymaniu zdrowia układu krążenia, nerek, mięśni, wątroby i funkcjonowania mózgu.
Mocne kości i mięśnie
Chlorofil pomaga w tworzeniu i utrzymaniu mocnych kości. Centralny atom cząsteczki chlorofilu, tj. Magnez odgrywa ważną rolę w zdrowiu kości, podobnie jak inne niezbędne składniki odżywcze, takie jak wapń i witamina D. Przyczynia się również do napięcia, skurczu i rozluźnienia mięśni.
Krzepnięcie krwi
Chlorofil zawiera witaminę K, która jest niezbędna do prawidłowego krzepnięcia krwi. Stosowany jest w medycynie naturalnej w leczeniu krwawień z nosa oraz u kobiet cierpiących na anemię i obfite krwawienia miesiączkowe.
Kamienie w nerkach
Chlorofil pomaga zapobiegać tworzeniu się kamieni nerkowych. Witamina K występuje w moczu w postaci estrów chlorofilu i pomaga w ograniczaniu wzrostu kryształów szczawianu wapnia.
Zapalenie zatok
Chlorofil jest skuteczny w leczeniu różnych infekcji dróg oddechowych i innych chorób, takich jak przeziębienie, nieżyt nosa i zapalenie zatok.
Równowaga hormonalna
Chlorofil jest przydatny w utrzymaniu równowagi hormonalnej płci u mężczyzn i kobiet. Witamina E obecna w chlorofilu pomaga stymulować produkcję testosteronu u mężczyzn i estrogenu u kobiet.
Zapalenie trzustki
Chlorofil podaje się dożylnie w leczeniu przewlekłego zapalenia trzustki. Według badań przeprowadzonych pod tym kątem pomaga obniżyć gorączkę oraz zmniejsza ból brzucha i dyskomfort wywołany zapaleniem trzustki, nie powodując przy tym żadnych skutków ubocznych.
Hygiena jamy ustnej
Chlorofil pomaga w leczeniu problemów stomatologicznych, takich jak ropniak. Stosowany jest w leczeniu objawów infekcji jamy ustnej oraz łagodzi ból i krwawiące dziąsła.
Źródła chlorofilu
Włączenie chlorofilu do codziennej diety nie jest bardzo trudne, gdyż prawie wszystkie rośliny zielone są w niego bogate, a wiele warzyw, które stanowią integralną część naszego pożywienia, zawiera zarówno chlorofil a, jak i chlorofil b. Spożywanie warzyw takich jak rukola, trawa pszeniczna, por, fasolka szparagowa oraz ciemnozielonych warzyw liściastych, takich jak pietruszka, kapusta, rzeżucha, boćwina i szpinak, dostarczają organizmowi naturalnego chlorofilu. Inne źródła to jarmuż, niebiesko-zielone algi, takie jak chlorella i spirulina. Gotowanie niszczy chlorofil i magnez w żywności, dlatego warzywa surowe lub gotowane na parze są zdrowsze.
Przestrogi
Pomimo wieloletniego stosowania klinicznego, nie było znane toksyczne działanie naturalnego chlorofilu w normalnych dawkach. Jednakże chlorofil po podaniu doustnym może powodować przebarwienie języka, moczu lub stolca. Oprócz tego chlorofil może również powodować łagodne pieczenie lub swędzenie po zastosowaniu miejscowym. W rzadkich przypadkach przedawkowanie chlorofilu może prowadzić do biegunki, skurczów brzucha i biegunki. Przy takich objawach wskazane jest skorzystanie z pomocy lekarskiej. Kobiety w ciąży lub karmiące piersią powinny unikać stosowania dostępnego na rynku chlorofilu lub suplementów chlorofilu ze względu na brak dowodów na jego bezpieczeństwo.
Interakcje leków
Pacjenci poddawani badaniu na krew utajoną gwajakowi powinni unikać stosowania doustnej chlorofiliny, ponieważ może to spowodować fałszywie dodatni wynik.
Streszczenie
Chlorofil dostarcza naszemu organizmowi energię słoneczną w skoncentrowanej formie i jest jednym z najkorzystniejszych składników odżywczych. Zwiększa poziom energii i poprawia ogólne samopoczucie. Jest również korzystny w przypadku otyłości, cukrzycy, zapalenia żołądka, hemoroidów, astmy i chorób skóry, takich jak egzema. Pomaga w leczeniu wysypek i zwalczaniu infekcji skórnych. Spożywanie chlorofilu profilaktycznie zapobiega również niepożądanym skutkom operacji i zaleca się jego podawanie przed i po zabiegu. Zawartość magnezu pomaga w utrzymaniu przepływu krwi w organizmie i utrzymaniu prawidłowego poziomu ciśnienia krwi. Chlorofil ogólnie poprawia wzrost komórek oraz przywraca zdrowie i witalność organizmu.
:Tagi
Lista wykorzystanej literatury:
Meskauskiene R; Nater M; Gęsi D; Kessler F.; op den Obóz R; Apel K. (23 października 2001). „FLU: negatywny regulator biosyntezy chlorofilu u Arabidopsis thaliana”. Postępowanie Narodowej Akademii Nauk. 98(22):12826–12831. Kod Bib:2001PNAS...9812826M. doi:10.1073/pnas.221252798. JSTOR 3056990. PMC 60138do przeczytania bezpłatnie. PMID 11606728
Adams, Jad (2004). Ohydny absynt: historia diabła w butelce. Wielka Brytania: I.B.Tauris, 2004. s. 22. ISBN 1860649203.
Zarys wykładu:
4. Biosynteza chlorofilu
6. Karotenoidy
7. Fikobiliny
1. Pigmenty fotosyntetyczne. Chlorofile
Aby światło oddziaływało na organizm roślinny, a w szczególności mogło zostać wykorzystane w procesie fotosyntezy, musi zostać pochłonięte przez pigmenty fotoreceptorowe. Pigmenty- To są substancje barwne. Pigmenty absorbują światło o określonej długości fali. Odbijane są niewchłonięte części widma słonecznego, co decyduje o kolorze pigmentów. Zatem zielony pigment chlorofil pochłania promienie czerwone i niebieskie, podczas gdy promienie zielone są głównie odbijane. Widoczna część widma słonecznego obejmuje długości fal od 400 do 700 nm. Substancje pochłaniające całą widzialną część widma wydają się czarne.
Skład pigmentów zależy od systematycznego położenia grupy organizmów. Bakterie i algi fotosyntetyzujące charakteryzują się bardzo zróżnicowanym składem pigmentowym (chlorofile, bakteriochlorofile, bakteriorodopsyna, karotenoidy, fikobiliny). Ich zestaw i stosunek są specyficzne dla różnych grup i w dużej mierze zależą od siedliska organizmów. Pigmenty fotosyntetyczne u roślin wyższych są znacznie mniej zróżnicowane. Pigmenty skoncentrowane w plastydach można podzielić na trzy grupy: chlorofile, karotenoidy, fikobiliny.
Najważniejszą rolę w procesie fotosyntezy odgrywają zielone pigmenty - chlorofile. Francuscy naukowcy P.Zh. Pelletier i J. Caventou (1818) wyizolowali z liści zieloną substancję i nazwali ją chlorofilem (od greckiego „chloros” – zielony i „phyllon” – liść). Obecnie znanych jest około dziesięciu chlorofili. Różnią się budową chemiczną, kolorem i rozmieszczeniem wśród organizmów żywych. Wszystkie rośliny wyższe zawierają chlorofile A I B. Chlorofil Z występujący w okrzemkach, chlorofil D- w czerwonych algach. Ponadto znane są cztery bakteriochlorofile (a, b, c I D), zawarty w komórkach bakterii fotosyntetyzujących. Komórki zielonych bakterii zawierają bakteriochlorofile Z I D, w komórkach bakterii fioletowych - bakteriochlorofile A I B. Głównymi pigmentami, bez których fotosynteza nie zachodzi, są chlorofile dla roślin zielonych i bakteriochlorofile dla bakterii.
Po raz pierwszy dokładne wyobrażenie o pigmentach zielonych liści roślin wyższych uzyskano dzięki pracy największego rosyjskiego botanika M.S. Kolory (1872-1919). Opracował chromatograficzną metodę rozdzielania substancji i wyizolował pigmenty liści w czystej postaci. Chromatograficzna metoda rozdzielania substancji opiera się na ich różnych zdolnościach adsorpcyjnych. Metoda ta jest szeroko stosowana. SM. Barwnik przepuścił ekstrakt z liścia przez szklaną rurkę wypełnioną proszkiem – kredą lub sacharozą (kolumna chromatograficzna). Poszczególne składniki mieszaniny pigmentów różniły się stopniem adsorbowalności i przemieszczały się z różną prędkością, w wyniku czego gromadziły się w różnych strefach kolumny. Dzieląc kolumnę na oddzielne części (strefy) i stosując odpowiedni układ rozpuszczalników, można było wyizolować każdy pigment. Okazało się, że liście roślin wyższych zawierają chlorofil A i chlorofil B, a także karotenoidy (karoten, ksantofil itp.). Chlorofile, podobnie jak karotenoidy, są nierozpuszczalne w wodzie, ale dobrze rozpuszczalne w rozpuszczalnikach organicznych. Chlorofile A I B różnią się kolorem: chlorofil A ma niebiesko-zielony odcień i chlorofil B- żółty zielony. Zawartość chlorofilu A liść zawiera około trzy razy więcej chlorofilu B.
2. Właściwości chemiczne chlorofilu
Zgodnie ze strukturą chemiczną chlorofile są estrami organicznego kwasu dikarboksylowego - chlorofiliny i dwóch reszt fitolu i alkoholi metylowych. Wzór empiryczny to C 55 H 72 O 5 N 4 Mg. Chlorofilina jest związkiem metaloorganicznym zawierającym azot, spokrewnionym z porfirynami magnezowymi.
W chlorofilu wodór grup karboksylowych zastępuje się resztami dwóch alkoholi - metylu CH 3 OH i fitolu C 20 H 39 OH, dlatego chlorofil jest estrem. NA Rysunek 1, A podany jest wzór strukturalny chlorofilu A.
Chlorofil B różni się tym, że zawiera o dwa atomy wodoru mniej i o jeden atom tlenu więcej (zamiast grupy CH3 grupa CHO (ryc. 1, B) . Pod tym względem masa cząsteczkowa chlorofilu A - 893 i chlorofil B- 907. W 1960 r. R.B. Woodward przeprowadził całkowitą syntezę chlorofilu.
W centrum cząsteczki chlorofilu znajduje się atom magnezu, który jest połączony z czterema atomami azotu grup pirolowych. Grupy pirolowe chlorofilu mają układ naprzemiennych wiązań podwójnych i pojedynczych. To jest to chromofor grupa chlorofilu, która decyduje o absorpcji niektórych promieni widma słonecznego i jego kolorze. Średnica rdzenia porfiryny wynosi 10 nm, a długość reszty fitolowej wynosi 2 nm.
Rysunek 1 – Chlorofile A I B
Odległość między atomami azotu grup pirolowych w jądrze chlorofilu wynosi 0,25 nm. Co ciekawe, średnica atomu magnezu wynosi 0,24 nm. Zatem magnez prawie całkowicie wypełnia przestrzeń pomiędzy atomami azotu grup pirolowych. Daje to rdzeń cząsteczki chlorofilu dodatkową siłę. Również K.A. Timiryazev zwrócił uwagę na podobieństwo budowy chemicznej dwóch ważnych pigmentów: zielonego - chlorofilu liściowego i czerwonego - heminy krwi. Rzeczywiście, jeśli chlorofil należy do porfiryn magnezowych, to hemina należy do porfiryn żelaza. Podobieństwo to nie jest przypadkowe i stanowi kolejny dowód jedności całego świata organicznego.
Jedną ze specyficznych cech struktury chlorofilu jest obecność w jego cząsteczce, oprócz czterech heterocykli, innej cyklicznej grupy o pięciu atomach węgla - cyklopentanonu. Pierścień cyklopentanowy zawiera grupę ketonową, która jest wysoce reaktywna. Istnieją dowody na to, że w wyniku procesu enolizacji do cząsteczki chlorofilu w miejscu tej grupy ketonowej dodaje się wodę.
Cząsteczka chlorofilu jest polarna, jej rdzeń porfirynowy ma właściwości hydrofilowe, a koniec fitolowy ma właściwości hydrofobowe. Ta właściwość cząsteczki chlorofilu determinuje jej specyficzne położenie w błonach chloroplastów. Część cząsteczki porfirynowa jest związana z białkiem, a łańcuch fitolowy jest zanurzony w warstwie lipidowej.
Chlorofil ekstrahowany z liści łatwo reaguje zarówno z kwasami, jak i zasadami. Podczas interakcji z zasadami następuje zmydlanie chlorofilu, w wyniku czego powstają dwa alkohole i alkaliczna sól kwasu chlorofiliny. W nienaruszonym żywym liściu fitol można oddzielić od chlorofilu pod wpływem enzymu chlorofilazy. Podczas interakcji ze słabym kwasem wyekstrahowany chlorofil traci swój zielony kolor i powstaje związek feofityna, w którym atom magnezu w środku cząsteczki zostaje zastąpiony dwoma atomami wodoru.
Chlorofil w żywej, nienaruszonej komórce ma zdolność do ulegania odwracalnej fotoutlenianiu i fotoredukcji. Zdolność do reakcji redoks związana jest z obecnością w cząsteczce chlorofilu sprzężonych wiązań podwójnych z komórkami
π-elektrony i atomy azotu z samotnymi elektronami. Azot rdzeni pirolowych może zostać utleniony (oddanie elektronu) lub zredukowany (zyskać elektron).
Badania wykazały, że właściwości chlorofilu występującego w liściu i ekstrahowanego z liści są różne, ponieważ w liściu jest on skompleksowany z białkiem. Świadczą o tym następujące dane:
Widmo absorpcji chlorofilu obecnego w liściach jest inne niż widmo ekstrahowanego chlorofilu.
Chlorofilu nie można ekstrahować absolutnym alkoholem z suchych liści. Ekstrakcja kończy się sukcesem tylko wtedy, gdy liście zostaną zwilżone lub do alkoholu doda się wodę, co niszczy wiązanie chlorofilu z białkiem.
Chlorofil wyizolowany z liści łatwo ulega zniszczeniu pod wpływem różnorodnych czynników (zwiększona kwasowość, tlen, a nawet światło).
Tymczasem chlorofil w liściu jest dość odporny na wszystkie powyższe czynniki. Należy zauważyć, że chociaż wybitny rosyjski naukowiec V.N. Lyubimenko zaproponował nazwanie tego złożonego kompleksu chloroglobiną, przez analogię z hemoglobiną, związek między chlorofilem a białkiem ma inny charakter niż między heminą a białkiem. Hemoglobina charakteryzuje się stałym stosunkiem – na 1 cząsteczkę białka przypadają 4 cząsteczki heminy. Tymczasem stosunek chlorofilu do białka jest różny i ulega zmianom w zależności od rodzaju roślin, fazy ich rozwoju i warunków środowiskowych (od 3 do 10 cząsteczek chlorofilu na 1 cząsteczkę białka). Połączenie cząsteczek białka z chlorofilem odbywa się poprzez niestabilne kompleksy powstałe w wyniku oddziaływania grup kwasowych cząsteczek białka i azotu pierścieni pirolowych. Im wyższa zawartość aminokwasów dikarboksylowych w białku, tym lepsze jest ich kompleksowanie z chlorofilem (T.N. Godney). Białka związane z chlorofilem charakteryzują się niskim punktem izoelektrycznym (3,7-4,9). Masa cząsteczkowa tych białek wynosi około 68 kDa. Jednocześnie chlorofil może również oddziaływać z lipidami błonowymi.
Ważna właściwość cząsteczek chlorofil jest ich zdolność do wzajemnego oddziaływania. Przejście z formy monomerycznej do formy zagregowanej nastąpiło w wyniku oddziaływania dwóch lub większej liczby cząsteczek, gdy znajdowały się one blisko siebie. Podczas powstawania chlorofilu jego stan w żywej komórce w naturalny sposób się zmienia. Jednocześnie następuje jego agregacja (A.A. Krasnovsky). Obecnie wykazano, że chlorofil w błonach plastydowych występuje w postaci kompleksów pigmentowo-lipoproteinowych o różnym stopniu agregacji.
3. Właściwości fizyczne chlorofilu
Jak już wspomniano, chlorofil jest zdolny do selektywnej absorpcji światła. Widmo absorpcyjne danego związku określa się na podstawie jego zdolności do pochłaniania światła o określonej długości fali (określonej barwy). Aby otrzymać widmo absorpcyjne K.A. Timiryazev przepuścił wiązkę światła przez roztwór chlorofilu. Część promieni została pochłonięta przez chlorofil, a po przejściu przez pryzmat w widmie odkryto czarne pasma. Wykazano, że chlorofil w takim samym stężeniu jak w liściu ma dwie główne linie absorpcji w promieniach czerwonym i niebiesko-fioletowym . Jednocześnie chlorofil A w roztworze ma maksimum absorpcji 429 i 660 nm, natomiast chlorofil B- 453 i 642 nm. Należy jednak wziąć pod uwagę, że widma absorpcji chlorofilu w liściu różnią się w zależności od jego stanu, stopnia agregacji i adsorpcji na niektórych białkach. Obecnie wykazano, że istnieją formy chlorofilu, które pochłaniają światło o długości fali 700, 710, a nawet 720 nm. Te formy chlorofilu, które pochłaniają światło o dużej długości fali, są szczególnie ważne w procesie fotosyntezy.
Chlorofil ma zdolność fluorescencji. Fluorescencja to świecenie ciał, wzbudzane przez oświetlenie i trwające bardzo krótko (10 8 -10 9 s). Światło emitowane podczas fluorescencji ma zawsze dłuższą długość fali w porównaniu do światła absorbowanego. Dzieje się tak dlatego, że część pochłoniętej energii jest uwalniana w postaci ciepła. Chlorofil ma czerwoną fluorescencję.
4. Biosynteza chlorofilu
Synteza chlorofilu przebiega w dwóch fazach: ciemnej – do protochlorofilidu i jasnej – powstawanie chlorofilidu z protochlorofilidu (ryc. 2). Synteza rozpoczyna się od konwersji kwasu glutaminowego do kwasu δ-aminolewulinowego. 2 cząsteczki kwasu δ-aminolewulinowego kondensują do porfobilinogenu. Następnie 4 cząsteczki porfobilinogenu przekształcają się w protoporfirynę IX. Następnie do pierścienia włącza się magnez i otrzymuje się protochlorofilid. W świetle i w obecności NADH powstaje chlorofilid: protochlorofilid + 2H + + hv →chlorofilid
Rycina 2 - Schemat biosyntezy chlorofilu
Protony przyłączają się do czwartego pierścienia pirolowego w cząsteczce pigmentu. Na ostatnim etapie zachodzi interakcja chlorofilidu z alkoholem fitolowym: chlorofilid + fitol → chlorofil.
Ponieważ synteza chlorofilu jest procesem wieloetapowym, biorą w nim udział różne enzymy, tworząc najwyraźniej kompleks wieloenzymowy. Warto zauważyć, że tworzenie wielu z tych białek enzymatycznych jest przyspieszane przez światło. Światło pośrednio przyspiesza powstawanie prekursorów chlorofilu. Jednym z najważniejszych enzymów jest enzym katalizujący syntezę kwasu δ-aminolewulinowego (syntaza aminolewulinianowa). Należy zauważyć, że aktywność tego enzymu wzrasta również pod wpływem światła.
5. Warunki powstawania chlorofilu
Badania wpływu światła na akumulację chlorofilu w etiolowanych sadzonkach pozwoliły ustalić, że chlorofil pojawia się jako pierwszy w procesie zazieleniania A. Analiza spektrograficzna pokazuje, że proces powstawania chlorofilu zachodzi bardzo szybko. Tak, już po
Po 1 minucie od rozpoczęcia naświetlania pigment wyizolowany z etiolowanych sadzonek posiada widmo absorpcji pokrywające się ze widmem absorpcji chlorofilu A. Według A.A. Shlyka, chlorofil B powstaje z chlorofilu A.
Badając wpływ jakości światła na powstawanie chlorofilu, w większości przypadków ujawniono pozytywną rolę światła czerwonego. Natężenie światła ma ogromne znaczenie. Istnienie dolnej granicy oświetlenia dla powstawania chlorofilu wykazano w eksperymentach V.N. Lyubimenko na kiełki jęczmienia i owsa. Okazało się, że oświetlenie lampą elektryczną o mocy 10 W w odległości 400 cm stanowiło granicę, poniżej której tworzenie się chlorofilu ustało. Istnieje również górna granica oświetlenia, powyżej której powstawanie chlorofilu jest hamowane.
Nazywa się sadzonki uprawiane przy braku światła etiolowany. Takie sadzonki charakteryzują się zmienionym kształtem (wydłużone łodygi, nierozwinięte liście) i słabą żółtą barwą (nie mają chlorofilu). Jak wspomniano powyżej, powstawanie chlorofilu w końcowych etapach wymaga światła.
Od czasów J. Sachsa (1864) wiadomo, że w niektórych przypadkach chlorofil powstaje przy braku światła. Zdolność do tworzenia chlorofilu w ciemności jest charakterystyczna dla organizmów na niższym etapie procesu ewolucyjnego. Zatem w sprzyjających warunkach żywieniowych niektóre bakterie mogą syntetyzować bakteriochlorofil w ciemności. Sinice, zaopatrzone w wystarczającą ilość materii organicznej, rosną i tworzą pigmenty w ciemności. Zdolność do tworzenia chlorofilu w ciemności stwierdzono również u tak wysoce zorganizowanych alg, jak Characeae. Mchy liściaste i wątrobowe zachowują zdolność tworzenia chlorofilu w ciemności. U prawie wszystkich gatunków drzew iglastych, gdy nasiona kiełkują w ciemności, liścienie zmieniają kolor na zielony. Zdolność ta jest bardziej rozwinięta u gatunków drzew iglastych tolerujących cień. Gdy sadzonki rosną w ciemności, powstały chlorofil ulega zniszczeniu, a 35-40 dnia sadzonki umierają przy braku światła. Warto zauważyć, że sadzonki drzew iglastych wyhodowane z izolowanych zarodków w ciemności nie tworzą chlorofilu. Jednak wystarczy obecność małego kawałka nierozdrobnionego bielma, aby sadzonki zaczęły zmieniać kolor na zielony. Zazielenianie następuje nawet wtedy, gdy zarodek wchodzi w kontakt z bielmem innego gatunku drzewa iglastego. W tym przypadku obserwuje się bezpośrednią korelację pomiędzy wartością potencjału redoks bielma a zdolnością sadzonek do zazieleniania się w ciemności.
Można stwierdzić, że w ujęciu ewolucyjnym chlorofil pierwotnie powstał jako produkt uboczny ciemnego metabolizmu. Jednak w późniejszym świetle rośliny z chlorofilem uzyskały większą przewagę ze względu na zdolność do wykorzystania energii światła słonecznego, a cecha ta została utrwalona przez dobór naturalny.
Tworzenie się chlorofilu zależy od temperatury. Optymalna temperatura akumulacji chlorofilu to 26-30°C. Jedynie powstawanie prekursorów chlorofilu (ciemna faza) zależy od temperatury. W obecności już utworzonych prekursorów chlorofilu proces zazieleniania (faza jasna) przebiega z tą samą szybkością, niezależnie od temperatury.
Na szybkość tworzenia się chlorofilu wpływa zawartość wody. Silne odwodnienie sadzonek prowadzi do całkowitego zaprzestania tworzenia się chlorofilu. Tworzenie protochlorofilidu jest szczególnie wrażliwe na odwodnienie.
Również V.I. Pallad zwrócił uwagę na zapotrzebowanie na węglowodany, aby mógł nastąpić proces zazieleniania. Właśnie dlatego zazielenienie etiolowanych sadzonek na świetle zależy od ich wieku. Po 7-9 dniach życia zdolność do tworzenia chlorofilu w takich sadzonkach gwałtownie spada. Po opryskaniu sacharozą sadzonki znów zaczynają intensywnie zielenieć.
Warunki żywienia mineralnego mają ogromne znaczenie dla powstawania chlorofilu. Przede wszystkim potrzebujesz wystarczającej ilości żelaza. Z braku żelaza liście nawet dorosłych roślin tracą kolor. Zjawisko to nazywa się blednica.Żelazo jest ważnym katalizatorem powstawania chlorofilu. Jest niezbędny na etapie syntezy kwasu δ-aminolewulinowego, a także syntezy protoporfiryny. Ogromne znaczenie dla zapewnienia syntezy chlorofilu ma normalne zaopatrzenie roślin w azot i magnez, ponieważ oba te pierwiastki wchodzą w skład chlorofilu. Przy braku miedzi chlorofil łatwo ulega zniszczeniu. Wynika to najwyraźniej z faktu, że miedź sprzyja tworzeniu stabilnych kompleksów pomiędzy chlorofilem i odpowiednimi białkami.
Badania procesu akumulacji chlorofilu w roślinach w okresie wegetacyjnym wykazały, że maksymalna zawartość chlorofilu występuje dopiero na początku kwitnienia. Uważa się nawet, że zwiększoną produkcję chlorofilu można wykorzystać jako wskaźnik wskazujący, że rośliny są gotowe do kwitnienia. Synteza chlorofilu zależy od aktywności systemu korzeniowego. Zatem podczas szczepienia zawartość chlorofilu w liściach zrazu zależy od właściwości systemu korzeniowego podkładki. Możliwe, że wpływ systemu korzeniowego wynika z faktu, że powstają tam hormony (cytokininy). U roślin dwupiennych liście żeńskie charakteryzują się dużą zawartością chlorofilu.
6. Karotenoidy
Oprócz zielonych pigmentów, chloroplasty i chromatofory zawierają pigmenty należące do grupy karotenoidów. Karotenoidy to żółte i pomarańczowe pigmenty o strukturze alifatycznej, pochodne izoprenu. Karotenoidy występują we wszystkich roślinach wyższych i wielu mikroorganizmach. Są to najpopularniejsze pigmenty posiadające różnorodne funkcje. Nazywa się karotenoidy zawierające tlen ksantofile. Głównymi przedstawicielami karotenoidów w roślinach wyższych są dwa pigmenty -
β- karoten(pomarańczowy) C 40 H 56 i ksantofil(żółty) C 40 H 56 O 2. Karoten składa się z 8 reszt izoprenowych (ryc. 3).
Rysunek 3 – Struktura β-karotenu
Gdy łańcuch węglowy zostanie przerwany na pół i na końcu utworzy się grupa alkoholowa, karoten przekształca się w 2 cząsteczki witaminy A. Na uwagę zasługuje podobieństwo budowy fitolu, alkoholu wchodzącego w skład chlorofilu, i łańcucha węglowego łączące pierścienie jononowe karotenu. Przyjmuje się, że fitol powstaje jako produkt uwodornienia tej części cząsteczki karotenoidu. Pochłanianie światła przez karotenoidy, ich barwa, a także zdolność do wchodzenia w reakcje redoks wynikają z obecności sprzężonych wiązań podwójnych, β-karoten ma dwa maksima absorpcji, odpowiadające długościom fali 482 i 452 nm. W przeciwieństwie do chlorofilów, karotenoidy nie absorbują promieni czerwonych i nie fluoryzują. Podobnie jak chlorofil, karotenoidy w chloroplastach i chromatoforach występują w postaci nierozpuszczalnych w wodzie kompleksów z białkami.
Już sam fakt, że karotenoidy są zawsze obecne w chloroplastach sugeruje, że biorą one udział w procesie fotosyntezy. Nie zaobserwowano jednak ani jednego przypadku, w którym proces ten zachodziłby przy braku chlorofilu. Obecnie ustalono, że karotenoidy, pochłaniając pewne części widma słonecznego, przekazują energię tych promieni cząsteczkom chlorofilu. W ten sposób przyczyniają się do wykorzystania promieni, które nie są pochłaniane przez chlorofil.
Fizjologiczna rola karotenoidów nie ogranicza się do ich udziału w przekazywaniu energii cząsteczkom chlorofilu. Według rosyjskiego badacza
DI. Sapozhnikova, w świetle następuje wzajemna konwersja ksantofili (wiolaksantyna zamienia się w zeaksantynę), czemu towarzyszy uwalnianie tlenu. Widmo działania tej reakcji pokrywa się ze widmem absorpcji chlorofilu, co pozwoliło zasugerować jego udział w procesie rozkładu wody i uwalnianiu tlenu podczas fotosyntezy.
Istnieją dowody na to, że karotenoidy pełnią funkcję ochronną, chroniąc różne substancje organiczne, przede wszystkim cząsteczki chlorofilu, przed zniszczeniem pod wpływem światła w procesie fotoutleniania. Eksperymenty przeprowadzone na mutantach kukurydzy i słonecznika wykazały, że zawierają one protochlorofilid (ciemny prekursor chlorofilu), który pod wpływem światła zamienia się w chlorofil A, ale zostaje zniszczony. To ostatnie wynika z braku zdolności badanych mutantów do tworzenia karotenoidów.
Wielu badaczy wskazuje, że karotenoidy odgrywają rolę w procesach seksualnych u roślin. Wiadomo, że w okresie kwitnienia roślin wyższych zawartość karotenoidów w liściach maleje. Jednocześnie rośnie zauważalnie w pylnikach, a także w płatkach kwiatów. Według P. M. Żukowskiego mikrosporogeneza jest ściśle związana z metabolizmem karotenoidów. Niedojrzałe ziarna pyłku mają kolor biały, natomiast dojrzały pyłek jest żółto-pomarańczowy. W komórkach rozrodczych alg obserwuje się zróżnicowane rozmieszczenie pigmentów. Męskie gamety są żółte i zawierają karotenoidy. Gamety żeńskie zawierają chlorofil. Uważa się, że to karoten warunkuje ruchliwość plemników. Według V. Meviusa komórki macierzyste glonów Chlamydomonas tworzą komórki płciowe (gamety) początkowo bez wici, w tym okresie nie mogą one jeszcze poruszać się w wodzie. Wici powstają dopiero po oświetleniu gamet promieniami długofalowymi, które są wychwytywane przez specjalny karotenoid – krocetynę.
Tworzenie karotenoidów. Synteza karotenoidów nie wymaga światła. Podczas tworzenia liści powstają karotenoidy, które gromadzą się w plastydach nawet w okresie, gdy zawiązek liścia jest chroniony w zarodku przed działaniem światła. Na początku naświetlania powstawaniu chlorofilu w etiolowanych sadzonkach towarzyszy przejściowy spadek zawartości karotenoidów. Następnie jednak zawartość karotenoidów zostaje przywrócona, a nawet wzrasta wraz ze wzrostem natężenia światła. Stwierdzono, że istnieje bezpośrednia korelacyjna zależność pomiędzy zawartością białka i karotenoidów. Równolegle następuje utrata białka i karotenoidów w ciętych liściach. Tworzenie się karotenoidów zależy od źródła żywienia azotem. Korzystniejsze wyniki w zakresie akumulacji karotenoidów uzyskano w przypadku roślin uprawianych na tle azotanowym w porównaniu z amoniakiem. Brak siarki gwałtownie zmniejsza zawartość karotenoidów. Duże znaczenie ma stosunek Ca/Mg w pożywce. Względny wzrost zawartości wapnia prowadzi do zwiększonej akumulacji karotenoidów w porównaniu z chlorofilem. Zwiększenie zawartości magnezu ma odwrotny skutek.
7. Fikobiliny
Fikobiliny to czerwone i niebieskie pigmenty występujące w sinicach i niektórych algach. Badania wykazały, że krasnorosty i sinice wraz z chlorofilem A zawierają fikobiliny. Struktura chemiczna fikobilin opiera się na czterech grupach pirolowych. W przeciwieństwie do chlorofilu, fikobiliny mają grupy pirolowe ułożone w otwarty łańcuch (ryc. 4) . Fikobiliny są reprezentowane przez pigmenty: fikocyjanina, fikoerytryna I allofikocyjanina. Fikoerytryna jest utlenioną fikocyjaniną. Algi czerwone zawierają głównie fikoerytrynę, natomiast sinice zawierają fikocyjaninę. Fikobiliny tworzą silne związki z białkami (białka fikobiliny). Połączenie między fikobilinami i białkami jest niszczone tylko przez kwas. Zakłada się, że grupy karboksylowe pigmentu wiążą się z grupami aminowymi białka. Należy zauważyć, że w przeciwieństwie do chlorofili i karotenoidów znajdujących się w błonach, fikobiliny skupiają się w specjalnych granulkach (fikobilisomach), ściśle związanych z błonami tylakoidów.
Rycina 4 - Grupa chromoforów fikoerytryny
Fikobiliny pochłaniają promienie w zielonej i żółtej części widma słonecznego. Jest to część widma leżąca pomiędzy dwiema głównymi liniami absorpcji chlorofilu. Fikoerytryna pochłania promienie o długości fali 495-565 nm, a fikocyjanina - 550-615 nm. Porównanie widm absorpcyjnych fikobilin ze składem widmowym światła, w którym zachodzi fotosynteza u cyjanobakterii i krasnorostów, pokazuje, że są one bardzo blisko. Sugeruje to, że fikobiliny absorbują energię świetlną i podobnie jak karotenoidy przekazują ją cząsteczce chlorofilu, po czym zostaje ona wykorzystana w procesie fotosyntezy.
Obecność fikobilin w algach jest przykładem przystosowania się organizmów w procesie ewolucji do korzystania z obszarów widma słonecznego przenikających przez grubość wody morskiej (adaptacja chromatyczna). Jak wiadomo, czerwone promienie, odpowiadające głównej linii absorpcyjnej chlorofilu, są pochłaniane podczas przechodzenia przez słup wody. Zielone promienie wnikają najgłębiej i są pochłaniane nie przez chlorofil, ale przez fikobiliny.
FOTOSYNTEZA (12 godzin)
Od dawna zauważono, że bezbarwne komórki i narządy roślinne (na przykład korzenie) nie są zdolne do fotosyntezy. Szczególnie oczywiste pod tym względem są albinosy (od łacińskiego albus - biały) - bezbarwne sadzonki, które czasami rozwijają się na roślinach wyższych nawet przy dobrym oświetleniu. Brak koloru w takich roślinach jest spowodowany pewnymi czynnikami wewnętrznymi, które zapobiegają tworzeniu się specjalnych substancji barwiących - pigmenty(od łacińskiego pigmentum - farba) w najkorzystniejszych do tego warunkach zewnętrznych. W całkowitym albinizmie, który można dość często zaobserwować u kukurydzy, siewki nie są w stanie przeprowadzić fotosyntezy i dlatego umierają z wycieńczenia wkrótce po pojawieniu się dwóch lub trzech liści. Częściowy albinizm występuje zwykle w przypadku pstrokatych liści, gdy poszczególne odcinki liścia okazują się białe i niezdolne do fotosyntezy. Różnorodne formy wyróżniają się niepowtarzalnym pięknem i dlatego są szeroko stosowane jako rośliny ozdobne.
Zjawisko albinizmu u roślin wskazuje na ogromną rolę pigmentów w aktywności fotosyntetycznej. Ustalono, że proces fotosyntezy związany jest przede wszystkim z absorpcją światła przez pigmenty plastydowe. Energię promieniowania słonecznego można przekształcić w energię chemiczną powstałych substancji organicznych tylko wtedy, gdy zostanie ona najpierw pochłonięta przez pigmenty układów fotosyntetycznych, a przede wszystkim przez zielony pigment – chlorofil.
Pigmenty w układach fotosyntetycznych można podzielić na trzy główne grupy: chlorofile, karotenoidy i fikobiliproteiny. Skład pigmentów różnych układów fotosyntetycznych nie jest taki sam i zależy od przynależności rośliny do tej czy innej grupy systematycznej.
Najważniejsi przedstawiciele barwników układów fotosyntetycznych różnych grup roślin
| Pigmenty | Bakterie siarkowe | Wodorost | Wyższe rośliny | |||||
| fioletowy | zielony | niebieski zielony | czerwony | okrzemki | brązowy | zielony | ||
| Chlorofile | ||||||||
| chlorofil a | - | - | + | + | + | + | + | + |
| chlorofil b | - | - | - | - | - | - | + | + |
| chlorofil c | - | - | - | - | + | + | - | - |
| chlorofil d | - | - | - | + | - | - | - | - |
| bakteriochlorofil | + | - | - | - | - | - | - | - |
| bakteriowirydyna | - | + | - | - | - | - | - | - |
| Fikobiliproteiny | ||||||||
| fikoerytryna | - | - | + | + | - | - | - | - |
| fikocyjan | - | + | + | - | - | - | - | |
| Karotenoidy | ||||||||
| β-karoten | - | - | + | + | + | + | + | + |
| luteina | + | - | - | + | + | |||
| wiolaksanti | - | - | - | + | + | + | ||
| fukoksantyna | - | - | - | ? | + | + | - | - |
Legenda:
+ obecność pigmentu; - nieobecność; ? - bardzo mała ilość; puste komórki - brak badań.
Do oznaczenia różnych form chlorofilu używa się liter alfabetu łacińskiego: a,B, Z,D.
Z tabeli wynika, że spośród różnych form chlorofilu najbardziej rozpowszechniony jest chlorofil a – niezbędny składnik plastydów wszystkich roślin fotosyntetyzujących. Chlorofilu a nie ma w fioletowych i zielonych bakteriach siarkowych, które charakteryzują się najbardziej prymitywną formą syntezy substancji organicznych, tzw. fotosyntezą bakteryjną lub fotoredukcją. Bakterie te redukują CO 2 w warunkach beztlenowych do poziomu substancji organicznych wykorzystując energię światła słonecznego za pomocą siarkowodoru lub innych substancji nieorganicznych, bez wydzielania tlenu cząsteczkowego. Zamiast chlorofilu a, fioletowe bakterie siarkowe zawierają bakteriochlorofil, a zielone bakterie siarkowe zawierają bakteriowirydynę.
Struktura pigmentów
Badanie właściwości chemicznych chlorofilu a umożliwiło rozszyfrowanie jego struktury. Poprawność zaproponowanego wzoru strukturalnego potwierdziła całkowita synteza chlorofilu, przeprowadzona w 1960 roku niemal jednocześnie w laboratoriach M. Strella i R. Woodwarda. Szkielet cząsteczki chlorofilu składa się z czterech pierścieni pirolowych (I, II, III i IV). Pirol jest pięcioczłonowym związkiem cyklicznym. Pozostałości pierścieni pirolowych, łącząc się ze sobą, tworzą rdzeń cząsteczki chlorofilu, w środku którego znajduje się atom magnezu. Łączy się z azotem pierścieni pirolowych, przy czym dwa atomy azotu łączą się z magnezem z ich podstawowymi wartościowościami, a pozostałe dwa z ich dodatkowymi wartościowościami. Zielony kolor chlorofilu jest ściśle określony obecnością metalu w jego cząsteczce. Łatwo to zweryfikować, wystarczy ostrożnie działać na alkoholowy ekstrakt chlorofilu za pomocą kwasu. Magnez zastępuje się z kwasu dwoma atomami wodoru i otrzymuje się brązowy produkt - feofitynę. Możesz przywrócić zielony kolor okapu, dodając trochę soli magnezu lub innego metalu dwuwartościowego.
Jedną ze specyficznych cech chlorofili jest obecność w ich cząsteczce dodatkowego pierścienia o pięciu atomach węgla (V). Grupa kwasowa lub karboksylowa (-COOH) tego pierścienia jest połączona wiązaniem eterowym z alkoholem metylowym (CH3OH). Druga grupa karboksylowa, zlokalizowana w pobliżu czwartego pierścienia pirolowego, jest połączona wiązaniem eterowym z innym alkoholem - fitolem (C 20 H 39 OH).
Zatem ze względu na swoją naturę chemiczną chlorofil (patrz jego wzór strukturalny na okładce książki) jest estrem chlorofiliny kwasu dwuzasadowego, w jednym karboksylu, w którym wodór jest zastąpiony resztą alkoholu metylowego (-CH 3), a w drugi resztą fitolu (-C20N39).
Co ciekawe, obecność reszty fitolowej determinuje lipofilowość cząsteczki chlorofilu, która objawia się jej rozpuszczalnością w rozpuszczalnikach tłuszczowych. Ponadto reszta fitolowa odgrywa znaczącą rolę w tworzeniu kompleksów chlorofilu z lipidami. Fitol wyizolowany w czystej postaci przypomina bezbarwną woskową masę.
Ze względu na swój charakter chemiczny chlorofil jest bardzo blisko niektórych ważnych enzymów oddechowych, a także substancji barwiącej we krwi – hemu hemoglobiny. Wspólność charakteru chemicznego dwóch głównych barwników organizmów żywych, a mianowicie chlorofilu roślinnego i hemoglobiny zwierzęcej, polega na tym, że hem również posiada rdzeń składający się z czterech połączonych ze sobą pierścieni pirolowych, w środku których znajduje się atom metalu, tylko chlorofil ma ten magnez, a hem ma żelazo. Badania S. Granika, T.N. Godneva i innych naukowców wykazały, że biosynteza chlorofilu i hemu na początkowych etapach przebiega w podobny sposób z tych samych substancji. Te fakty dotyczące podobieństwa strukturalnego w sposobie powstawania chlorofilu i hemoglobiny hemowej po raz kolejny wskazują na pokrewieństwo pochodzenia tak odległych organizmów, jak rośliny i zwierzęta.
Oprócz chlorofilu a, który ma niebiesko-zieloną barwę, w chloroplastach zielonych alg i roślin wyższych znaleziono inną żółto-zieloną formę, chlorofil b. W przeciwieństwie do chlorofilu a, który ma wzór empiryczny C 55 H 72 O 5 N 4 Mg, chlorofil b zawiera tylko dwa atomy wodoru mniej i jeden atom tlenu więcej. Strukturalnie ta niewielka różnica sprowadza się do tego, że zamiast grupy metylowej (-CH3) na drugim pierścieniu pirolu, chlorofil b ma grupę aldehydową COH. Algi czerwone zawierają dwa zielone pigmenty: chlorofile a i d, które mają bardzo podobną strukturę. Różnią się tylko tym, że chlorofil d ma grupę aldehydową przy pierwszym pierścieniu pirolowym (-CH = CH2). Algi brunatne i okrzemki zawierają chlorofil c zamiast chlorofilu b, który w przeciwieństwie do innych form nie zawiera reszty fitolowej.
Fioletowe bakterie siarkowe mają bakteriochlorofil bardzo zbliżony do chlorofilu a. Niewielka różnica polega na tym, że pigment ten ma w pierwszym pierścieniu pirolowym grupę acetylową (-CO-CH3) zamiast winylowej, a w drugim pierścieniu pirolowym znajdują się jeszcze dwa atomy wodoru. Bakteriowirydyna, charakterystyczna dla zielonych bakterii siarkowych (czasami nazywanych chlorobowo-chlorofilem), nie została jeszcze w pełni zbadana, a jej skład i struktura nie zostały jeszcze ostatecznie ustalone. Wiadomo jedynie, że nie daje charakterystycznych reakcji na obecność piątego pierścienia w swojej cząsteczce i zamiast fitolu zawiera transfarnezol (C 15 H 26 O).
Wraz z chlorofilami karotenoidy są stałymi składnikami kompleksu pigmentów w układach fotosyntetycznych. Zazwyczaj są to pigmenty żółte, pomarańczowe i jasnoczerwone, które są dobrze rozpuszczalne w tłuszczach i rozpuszczalnikach tłuszczowych, ale są nierozpuszczalne w wodzie. Z reguły ich kolor jest maskowany przez intensywną zieloną barwę chlorofilów. Dlatego w naturze dopiero jesienią, kiedy zielone pigmenty ulegają zniszczeniu, liście żółkną, a karotenoidy stają się dostępne do bezpośredniej obserwacji.
Do głównych karotenoidów plastydów zaliczają się karoteny, które są węglowodorami nienasyconymi (wzór empiryczny C 40 H 56) oraz ich pochodne zawierające tlen - ksantofile.
Większość cząsteczek karotenoidów ma długi łańcuch węglowy, który często jest zakończony na jednym lub obu końcach pierścieniem jononowym. Atomy węgla są połączone ze sobą długim łańcuchem poprzez naprzemienne wiązania pojedyncze i podwójne. Wiązania takie nazywane są sprzężonymi, ich obecność w cząsteczce determinuje charakterystyczną barwę karotenoidów.
Plastydy roślin wyższych i większości alg zawierają do ośmiu lub więcej różnych karotenoidów. Przyjrzyjmy się pokrótce charakterystyce niektórych z nich.
Typowymi, szeroko rozpowszechnionymi wyższymi karotenoidami roślinnymi są β-karoten, luteina i wiolaksantyna. β-Karoten jest żółto-pomarańczowym pigmentem. Jej nazwa pochodzi od łacińskiego słowa carota – marchew, w korzeniach której odkłada się jej znaczna ilość w postaci żółto-pomarańczowych kryształków. Luteina ma podobny skład i strukturę do β-karotenu. Jest to żółty pigment z grupy ksantofilów, będący alkoholem diwodorotlenowym o wzorze empirycznym C 40 H 56 O 2, w którym obie grupy alkoholowe (-OH) są umiejscowione w pierścieniach jononowych. Kolejnym pigmentem z grupy ksantofilów, bliskim luteinie, jest wiolaksantyna o wzorze empirycznym C 40 H 56 O 4. Zawiera o dwa atomy tlenu więcej niż luteina. Ustalono, że te dwa atomy tlenu wchodzą w skład pierścieni jononowych w postaci dodatkowych grup epoksydowych (>O), charakteryzujących się dużą labilnością i reaktywnością.
Do grupy ksantofili zalicza się także fukoksantynę (od łacińskiego fucus – rodzaj brunatnic i od greckiego xanthos – żółty), występującą w algach brunatnych i okrzemkach. Ma pomarańczowo-brązową barwę i swoimi właściwościami jest zbliżony do luteiny i wiolaksantyny, jednak jego skład i struktura nie zostały jeszcze w pełni wyjaśnione, dlatego wzór empiryczny (C 40 H 54-60 O 6) wskazuje możliwą liczbę atomów wodoru atomy.
Zestaw karotenoidów w chromatoforach fotoreduktorów (fioletowych i zielonych bakterii siarkowych) różni się znacznie od tego w chloroplastach fotosyntetyków. Fotoreduktory charakteryzują się brakiem pigmentów z grupy ksantofili zawierających grupy epoksydowe. Głównym karotenoidem zielonych bakterii siarkowych okazał się żółty pigment, γ-karoten, który ma tylko jeden pierścień jononowy. Jeśli chodzi o fioletowe bakterie siarkowe, wśród nich szeroko rozpowszechniony jest likopen i inne podobne karotenoidy typu acyklicznego, które nie zawierają ani jednego pierścienia jononowego.
Oprócz chlorofili i karotenoidów, czerwone i niebiesko-zielone algi zawierają dodatkowe pigmenty, które są dobrze rozpuszczalne w wodzie, tak zwane fikobiliproteiny, do których zaliczają się fikoerytryny (czerwone) i fikocyjany (niebiesko-fioletowe). Sama nazwa wskazuje, że pod względem chemicznym pigmenty te są złożonymi białkami - białkami. Ich składnikami niebiałkowymi są fikobiliny określające kolor, które wiążą się z białkami w złożone kompleksy. Wiązanie grupy niebiałkowej z białkiem jest tak silne, że fikobiliny można oddzielić od białka jedynie poprzez gotowanie z mocnymi kwasami.
Niebiałkowym składnikiem fikoerytryny jest mezobilerytryna, a fikopianu mesobiliwiolina, której strukturę pokazano na rysunku. Jak widać, fikobiliny zawierają cztery pierścienie pirolowe połączone ze sobą w formie rozwiniętego łańcucha, jednak ich budowa nie została jeszcze w pełni ustalona. Należy podkreślić, że fikobiliny swoim charakterem chemicznym są bardzo zbliżone do barwników żółciowych zwierząt.
Zastanówmy się teraz krótko nad kwestią ilościowej zawartości głównych przedstawicieli różnych grup pigmentów i ich stosunku. Całkowita ilość chlorofilu jest niewielka i wynosi średnio około 1% suchej masy liścia, ale może się znacznie różnić i wahać się od 0,6 do 1,5% w algach i od 0,7 do 1,3% w wyższych roślinach lądowych. Nawet w obrębie tej samej rośliny różne liście często znacznie różnią się zawartością zielonych barwników; chlorofilu a jest zawsze więcej; zwykle na każde trzy jego cząsteczki przypada jedna cząsteczka chlorofilu b. Jednak zacienione liście i rośliny tolerujące cień mają więcej chlorofilu B niż rośliny światłolubne. Zatem u wielu zielonych alg rosnących w warunkach silnego zacienienia średni stosunek chlorofilu a do chlorofilu b zmniejsza się do 1,4. Jednocześnie ich stosunek w roślinach wyłącznie światłolubnych osiąga średnio 5,5.
Liście normalnie rozwinięte zawierają znacznie mniej karotenoidów niż liście. zielone pigmenty, około 3-5 razy, a czasem nawet mniej. Stosunek ksantofili do karotenu może zmieniać się w zależności od rodzaju rośliny i warunków ich wzrostu w bardzo szerokim zakresie, od 1,8 do 15, ale średnio jest taki, że na każde 2-3 cząsteczki przypada jedna cząsteczka karotenu z ksantofili.
Według V.N. Lyuba stosunek fikoerytryny do chlorofilu waha się w różnych typach krasnorostów od 0,06 do 0,66. Zawartość fikoerytryny wzrasta wraz ze wzrostem głębokości siedliska tych glonów. Na każdy kwantosom przypada średnio 230 cząsteczek chlorofilu i 48 cząsteczek karotenoidów.
Właściwości optyczne i stan pigmentów
Głębokie zrozumienie mechanizmu procesu fotosyntezy jest możliwe jedynie w oparciu o współczesne poglądy na temat właściwości fizycznych pigmentów i ich stanu w żywej komórce. Główną funkcją pigmentów w układach fotosyntetycznych jest pochłanianie światła. Wyjaśnia to niezwykle istotne znaczenie znajomości właściwości optycznych różnych pigmentów, a przede wszystkim ich widm absorpcyjnych.
Absorpcja energii świetlnej przez pigmenty nie jest ciągła, lecz selektywna i zależy od budowy cząsteczki danego pigmentu. Zjawisko to można zaobserwować zarówno w widzialnej części widma słonecznego, jak i w obszarach niewidzialnych (podczerwień i ultrafiolet), przy czym widma absorpcyjne pigmentów są szczególnie interesujące jedynie w zakresie promieniowania aktywnego fotosyntetycznie (380-720 ∙ 10 - 9 m).
Chlorofile a, b, c, d, a także bakteriowirydyna mają dwa główne maksima absorpcji w czerwonej i niebiesko-fioletowej części widma, z niewielkimi różnicami w ich położeniu. Jak widać na rysunku, w chlorofilu b maksimum absorpcji w czerwonej części widma jest nieco przesunięte w stronę promieni krótkofalowych, a w części niebiesko-fioletowej przeciwnie, w stronę promieni długich w porównaniu do położenie podobnych maksimów w chlorofilu a.
Widma absorpcyjne roztworów zielonych pigmentów pokazują, że promienie niebiesko-fioletowe i czerwone są absorbowane intensywnie, natomiast promienie zielone i żółte są absorbowane bardzo słabo, dlatego te ostatnie dobrze przenikają przez te pigmenty, powodując ich zabarwienie. Ponieważ żółte promienie są maskowane przez zielone, kolor chlorofilu okazuje się zielony. Jednakże ten sam roztwór chlorofilu, który w promieniach przechodzących ma zieloną barwę, w świetle odbitym jest postrzegany jako wiśniowo-czerwony ze względu na zjawisko fluorescencji.
Fluorescencja(od angielskiego fluorescent - blask) to krótkotrwałe świecenie, które ustaje niemal jednocześnie z zaprzestaniem świecenia danej substancji. Zdolność do świecenia w ten sposób jest bardzo ważną właściwością optyczną zielonych pigmentów, wskazującą na ich znaczną aktywność fotochemiczną. Właściwość tę znacznie lepiej wykrywa się nie na żywych liściach, ale na roztworach zielonych barwników, gdyż blask chlorofilu znajdującego się w komórkach liści jest około 10 razy słabszy niż w roztworze. Czerwoną poświatę chlorofilu łatwo zaobserwować, badając jego ekstrakt (np. alkohol) od strony padającego światła i umieszczając za probówką z ekstraktem czarne tło, pochłaniające wszystkie przechodzące przez nie promienie. W tym przypadku naturalnie pojawia się pytanie: dlaczego barwa ekstraktu chlorofilu w świetle odbitym nie jest taka sama jak w świetle przechodzącym? Spróbujmy to krótko wyjaśnić.
Światło jest pochłaniane dyskretnie, to znaczy porcjami w postaci kwantów, czyli fotonów. Energię kwantową (E) można wyrazić jako E = h ∙ v, gdzie h to stała Plancka, v to częstotliwość drgań światła, odwrotnie proporcjonalna do długości fali. W podstawowym, ustalonym stanie cząsteczki chlorofilu każdy elektron znajduje się na określonym poziomie energii i ma odpowiednią rezerwę energii. Absorpcja kwantu światła powoduje przejście elektronu na wyższy poziom energetyczny, a cząsteczka zostaje wzbudzona nadmiarem energii. Jednakże czas przebywania cząsteczki w stanie wzbudzonym jest niezwykle krótki, około 10 -9 sekund, w związku z czym stan wzbudzony jest niestabilny i cząsteczka szybko powraca do stanu bardziej stabilnego z mniejszą energią lub do stanu pierwotnego. Wzbudzona cząsteczka może tracić energię na kilka sposobów, z których najważniejszym jest przekształcanie tej energii w energię chemiczną. Ponadto energia wzbudzonej cząsteczki może zostać rozproszona w postaci energii cieplnej, wewnątrzcząsteczkowej lub międzycząsteczkowej, albo wyemitowana w postaci kwantu światła. Podczas fluorescencji wzbudzone cząsteczki emitują kwanty światła o niższej energii, a zatem o większej długości fali, w porównaniu z kwantami powodującymi to świecenie. Każda substancja emituje promienie o określonej długości fali, to znaczy ma swoje specyficzne widmo fluorescencji. Stosując takie widma, jedną substancję fluorescencyjną można dość łatwo odróżnić od drugiej.
Widmo fluorescencji chlorofilu ma tylko jedno główne maksimum luminescencji, które przypada na czerwony obszar widma o dłuższej długości fali w porównaniu z maksimum absorpcji w tym samym obszarze. Oznacza to, że gdy chlorofil fluoryzuje, zawsze emituje tylko czerwone promienie o dużej długości fali, nawet jeśli jest oświetlony promieniami niebieskimi lub fioletowymi. Dlatego ekstrakt chlorofilu w świetle odbitym ma ciemnoczerwoną barwę.
Oprócz zielonych pigmentów fikobiliproteiny są również zdolne do fluorescencji, a fikocyjan w roztworze wykazuje czerwoną poświatę, fikoerytryna - pomarańczową. Karotenoidy są ogólnie uważane za niezdolne do fluorescencji.
Naukowcy od dawna interesują się stanem chlorofilu w chloroplastach. O szczególnym stanie pigmentów w żywej komórce przekonująco świadczy w szczególności rozbieżność między ich właściwościami optycznymi a właściwościami roztworów tych samych pigmentów, na przykład rozbieżność między widmami absorpcji i widmami fluorescencji. Maksima absorpcji chlorofili i szeregu innych pigmentów występujących w żywej komórce okazują się silnie przesunięte w stronę dłuższych fal w porównaniu z maksimami absorpcji światła przez roztwory tych pigmentów. Zatem roztwór bakteriochlorofilu ma w zakresie podczerwieni widma tylko jedno maksimum absorpcji przy 770-780 ∙ 10 -9 m (7700-7800 Å), podczas gdy ten sam pigment, ale znajdujący się w komórkach fioletowych bakterii siarkowych, wykazuje trzy maksima absorpcji, wszystkie przypadają na dłuższy obszar fal promieni podczerwonych: 800, 850 i 890 ∙ 10 -9 m (8000, 8500 i 8900 Å). Maksymalna fluorescencja bakteriochlorofilu w żywych komórkach jest również znacznie przesunięta w stronę długiej fali i spada przy 900-920 ∙ 10 -9 m zamiast 780-790 ∙ 10 -9 m - położenie maksymalnej fluorescencji tego pigmentu w roztworze .
Do niedawna powszechne było stanowisko największego specjalisty w dziedzinie fotosyntezy V.N. Lyubimenko, że o szczególnym stanie zielonych pigmentów w żywej komórce decyduje ich połączenie z białkami. Jednakże zgromadzono obecnie wystarczające dane eksperymentalne wskazujące, że specyficznych właściwości optycznych chlorofilów w żywych komórkach nie można wyjaśnić wyłącznie ich połączeniem z białkami. A. A. Krasnovsky, T. N. Godnev i inni ustalili możliwość istnienia tego samego pigmentu żywej komórki w kilku postaciach, z których niektóre charakteryzują się stanem zagregowanym z różnymi wzorami upakowania molekularnego. Okazało się, że położenie maksimów absorpcji w widmach chlorofilu a, bakteriochlorofilu i bakteriowirydyny zależy od charakteru agregacji. Jako przykład ilustrujący wpływ agregacji pigmentu na jego widma przedstawiamy wyniki eksperymentów dotyczących badania bakteriochlorofilu występującego w żywych komórkach (bakterie fioletowe) oraz układy modelowe; eksperymenty te przeprowadzili A. A. Krasnovsky i jego współpracownicy. W niektórych przypadkach za układy modelowe służyły filmy stałe, które otrzymywano poprzez odparowanie eterowego roztworu bakteriochlorofilu pod próżnią, czyli w warunkach sprzyjających agregacji cząsteczek pigmentu.
Dobra zgodność widm absorpcji i fluorescencji stałych warstw tego pigmentu z odpowiadającymi im widmami bakterii purpurowych wskazuje na obecność zagregowanych form bakteriochlorofilu w żywych komórkach. Obecnie uważa się, że bakterie fioletowe zawierają trzy różnie zagregowane formy zielonego pigmentu. Zgodnie z położeniem głównych maksimów absorpcji w podczerwonej części widma przy 800, 850 i 890 ∙ 10 -9 m, te formy bakteriochlorofilu są zwykle oznaczane jako B800, B850 i B890.
Zagadnienie wielości form chlorofilu nabrało ogromnego znaczenia po ustaleniu, że pierwotny proces fotosyntezy obejmuje nie jedną reakcję fotochemiczną, a dwie, a różne formy pigmentu mogą niezależnie pełnić określone funkcje.
Widma wszystkich karotenoidów w obszarze widzialnym charakteryzują się dwoma lub trzema intensywnymi pasmami absorpcji w części niebiesko-fioletowej. Widma absorpcyjne fikoerytryny i fikocyjanu są blisko siebie, ich maksima przypadają na zieloną i żółtą część widma, zlokalizowaną pomiędzy dwoma głównymi pasmami absorpcji zielonych pigmentów. Sugeruje to, że fikobiliproteiny wraz z karotenoidami są dodatkowymi pigmentami chlorofilu.
Dostosowanie do warunków oświetleniowych
Fikocyjan i fikoerytryna, jako dodatkowe pigmenty, odgrywają znaczącą rolę w adaptacji (przystosowaniu) roślin do warunków oświetleniowych, zapewniając najlepsze wykorzystanie energii słonecznej do fotosyntezy.
Dostosowanie do jakości i natężenia światła widać wyraźnie w pionowym rozmieszczeniu wodorostów w zależności od ich barwy: w najbardziej powierzchniowych warstwach wody przeważają zielone algi, w najgłębszych krasnorosty zajmują pozycję pośrednią. To rozmieszczenie glonów jest spowodowane następującymi przyczynami. Skład widmowy i intensywność światła słonecznego przechodzącego przez słup wody ulegają dużym zmianom. Pochłaniane selektywnie światło słoneczne jest zubożone przede wszystkim w promienie czerwone, a na głębokości kilku metrów staje się niebieskawo-zielonkawe, praktycznie pozbawione promieni czerwonych, które całkowicie wygasają na głębokości około 20 m. Pod tym względem pojawienie się w proces ewolucji pigmentów dodatkowych obok chlorofilu, intensywnie pochłaniających promienie zielone i żółte, zapewnił algom czerwonym i brunatnym możliwość wykorzystania do fotosyntezy obszarów światła słonecznego docierającego na duże głębokości. Można powiedzieć, że obecność dodatkowych pigmentów w algach brunatnych i czerwonych należy uznać za szczególne przystosowanie do warunków oświetleniowych, a przede wszystkim jako adaptację chromatyczną mającą na celu jak najlepsze wykorzystanie promieni dominującej barwy przechodzących przez słup wody.
Ponadto, gdy światło przechodzi przez słup wody, jego intensywność gwałtownie maleje. Tym samym światło wnikające na głębokość 20 metrów jest osłabiane około 20 razy w porównaniu do oświetlenia powierzchni wody. Dlatego u glonów głębinowych oprócz adaptacji chromatycznej dobrze wyraża się również adaptacja do korzystania ze światła o bardzo niskim natężeniu. Glony głębinowe można słusznie zaliczyć do roślin typowo „miłujących cień” o dużej zawartości pigmentu, dlatego bezpośrednie działanie promieni słonecznych powoduje ich uszkodzenie.
W przypadku roślin lądowych przystosowanie się do natężenia światła ma ogromne znaczenie, ponieważ natężenie światła podlega wahaniom w większym stopniu niż jego skład widmowy. Adaptacja chromatyczna jest w nich słabo wyrażona i objawia się zmianami proporcji pomiędzy różnymi pigmentami chloroplastowymi, głównie pomiędzy chlorofilem a i chlorofilem b, a także pomiędzy chlorofilami a karotenoidami.
Dostosowanie do natężenia światła u roślin lądowych objawia się istnieniem typów kochających cień i kochających światło. Rośliny cieniolubne, rosnące na przykład pod okapem lasu, mają dobrze wyrażoną adaptację do warunków słabego oświetlenia. Jak wiadomo, zacienione liście charakteryzują się ogólnie znacznie większą zawartością zielonych barwników, co przyczynia się do lepszego wchłaniania światła o niskim natężeniu. Ponadto liście roślin tolerujących cień zawierają więcej chlorofilu b, co nietrudno uznać za adaptację do nieco zmienionego składu widmowego światła przenikającego pod koroną lasu. W cieniu pod zwisającymi liśćmi rozproszone światło jest stosunkowo wzbogacone w promienie krótkofalowe w zakresie 450-480 ∙ 10 -9 m, które są intensywnie pochłaniane przez chlorofil 6, czasami nazywany w związku z tym cieniem zielonym pigmentem.
Biosynteza pigmentów
W ciągu ostatnich 20 lat osiągnięto niezwykle duży postęp w dziedzinie badań biosyntezy pigmentów. Do tej pory szczególnie dogłębnie zbadano biosyntezę chlorofilu. Za pomocą znakowanych atomów, chromatografii bibułowej i innych nowoczesnych metod badawczych udało się niemal całkowicie rozszyfrować chemię wszystkich głównych etapów powstawania cząsteczki chlorofilu, określić ich kolejność, a także poznać warunki niezbędne do powstania występowanie określonych reakcji oraz układy enzymatyczne katalizujące poszczególne reakcje. Nie mamy tutaj możliwości szczegółowego omawiania wszystkich reakcji łańcucha biosyntetycznego chlorofilu, opiszemy jedynie pokrótce główne etapy i przedstawimy wzory strukturalne najważniejszych związków pośrednich.
Początkowy etap biosyntezy cząsteczki chlorofilu a obejmuje szereg reakcji, w wyniku których z prostych substancji organicznych powstaje kwas δ-aminolewulinowy – aminokwas glikokol (NH 2-CH 2-COOH) i kwas bursztynowy (HOOC -CH 2 -CH 2 -COOH), a gdy dwie cząsteczki tego kwasu ulegają kondensacji, powstaje porfobilinogen.
Jeden z kolejnych ważnych etapów składa się z reakcji prowadzących najpierw do syntezy głównego jądra strukturalnego chlorofilu poprzez połączenie czterech cząsteczek porfobilinogenu, a następnie do powstania protochlorofilidu a, który zawiera już atom magnezu. Następnie protochlorofilid redukuje się, dodając dwa atomy wodoru w wyniku podwójnego wiązania czwartego pierścienia pirolowego i przekształca w chlorofilid a. W przypadku zdecydowanej większości gatunków roślin reakcja ta ma charakter fotochemiczny i zachodzi tylko w obecności światła. Wyjątkiem jest wiele glonów, a także niektórzy przedstawiciele mchów i paproci, u których reakcję redukcji można przeprowadzić w ciemności.
Po redukcji fotochemicznej do chlorofilidu a dodaje się fitol, co nie wymaga obecności światła, lecz odbywa się przy udziale enzymu chlorofilazy. Dodanie fitolu jest ostatnim etapem łańcucha biosyntezy, w którym chlorofilid a przekształca się w chlorofil a.
Wcześniej uważano, że do protochlorofilidu najpierw dodaje się nie wodór, ale fitol, a następnie powstały protochlorofil fotochemicznie redukuje się do chlorofilu. Okazało się, że za bezpośredniego poprzednika chlorofilu należy uznać protochlorofil. Stosunkowo niedawno odkryto, że choć nie wyklucza się powstawania w roślinie protochlorofilu w ten sposób, to ostatni etap biosyntezy chlorofilu odbywa się głównie za pośrednictwem chlorofilidu, który jest głównym prekursorem chlorofilu.
Wykorzystując znakowane atomy wykazano, że chlorofil a jest z kolei prekursorem chlorofilu b. Jednocześnie udowodniono, że biosynteza chlorofilu b z chlorofilu a nie wymaga obowiązkowego udziału światła i może zachodzić nawet w całkowitej ciemności.
Chlorofil c według założenia S. Granika może powstawać w roślinach z protochlorofilidu a, gdyż oba te związki posiadają niezredukowany czwarty pierścień pirolowy i nie posiadają reszty fitolowej.
Biosynteza karotenoidów nie została jeszcze w pełni zbadana i nie wszystkie jej powiązania zostały ostatecznie ustalone. Nie poznano jeszcze chemii poszczególnych reakcji i nie poznano charakteru związków będących bezpośrednimi prekursorami różnych karotenoidów. Najlepiej zbadać początkowe etapy i można uznać, że ostatecznie udowodniono, że biosynteza karotenoidów i fitolu przebiega tą samą drogą, przynajmniej do momentu powstania kwasu mewalonowego.
Ustalono również, że światło stymuluje biosyntezę zarówno karotenoidów, jak i fitolu. Chociaż powstawanie tych substancji jest bardziej intensywne w świetle, światło nadal nie jest potrzebne do ich biosyntezy. Dalsze etapy przejścia od kwasu mewalonowego zawierającego sześć atomów węgla do fitolu zawierającego dwadzieścia atomów węgla, a tym bardziej do karotenoidów zawierających czterdzieści atomów węgla, nie zostały jeszcze ostatecznie ustalone i są różnie interpretowane.
Podczas badań biosyntezy zielonych pigmentów zrodził się pomysł o możliwym związku pomiędzy powstawaniem i niszczeniem cząsteczek chlorofilu. Następnie, stosując metodę izotopową, F.V. Turchin, V.M. Kutyurin, A.A. Shlyk i inni byli w stanie odkryć i zbadać proces odnowy chlorofilu. Według A. A. Shlyka uzyskane dane eksperymentalne pozwalają dotychczas mówić o głównej metodzie odnowy chlorofilu - poprzez rozpad wcześniej utworzonych cząsteczek i pełną syntezę nowych. Tempo odnowienia może się różnić w zależności od rodzaju rośliny i warunków uprawy. Według wstępnych danych, w ciągu dnia zwykle odnawia się około 10% całkowitej liczby wszystkich dostępnych cząsteczek. Jednak w niektórych przypadkach prędkość aktualizacji może być bardzo niska, granicząc z całkowitym zatrzymaniem procesu.
Metodą izotopową wyjaśniono także szczególną rolę nowo syntetyzowanych („młodych”) cząsteczek w metabolizmie chlorofilu. Szczególna rola „młodych” cząsteczek wynika z tego, że znajdują się one w stanie bardziej reaktywnym, bardziej labilnym (mobilnym) niż cząsteczki „stare”. Ponadto „młode” cząsteczki chlorofilu a i chlorofilu b mają zwiększoną labilność. Świadczą o tym różnice we właściwościach „młodych” i „starych” cząsteczek. Na przykład „młode” cząsteczki chlorofilu a są łatwiej ekstrahowane przez rozpuszczalniki organiczne, łatwiej tracą kolor i ulegają zniszczeniu pod wpływem kwasów, ultradźwięków lub przy braku światła, a także łatwiej przekształcają się w chlorofil b.
Biosynteza pigmentów to łańcuch procesów, które nie zachodzą samodzielnie i niezależnie, ale są powiązane z całym metabolizmem i aktywnością życiową organizmu roślinnego. Na biosyntezę pigmentów duży wpływ mają także różne czynniki środowiskowe, w tym wpływ światła, jak omówiono powyżej. Zatem powstawanie chlorofilu jest możliwe tylko w obecności tlenu w środowisku. Brak tlenu spowalnia ten proces, podobnie jak spadek temperatury. Według T.N. Godneva i jego współpracowników syntezę chlorofilu u niektórych roślin zimozielonych można zaobserwować w temperaturach nie niższych niż -2°C, a karotenoidów - nie niższych niż -5°C, przy czym zdolność do przeprowadzania fotosyntezy jest w tych roślinach zachowana. gatunki nawet przy - Warunki żywienia mineralnego mają niewielki wpływ na powstawanie chlorofilu. Zjawisko chlorozy u roślin jest powszechnie znane (od greckiego chloros – zielonkawo-żółty, blady), gdy liście są ubogie w chlorofil i mają żółtawy kolor. Najczęściej chloroza jest spowodowana brakiem lub niedoborem żelaza w pożywce, ale ten związek nie zawsze jest obserwowany. Rośliny chlorotyczne mogą również rozwijać się przy braku lub braku magnezu, miedzi, siarki, potasu i niektórych innych składników minerałów w środowisku. Brak potasu powoduje chlorozę, podobnie jak nadmiar tego pierwiastka przy niedostatecznym odżywieniu azotem. Przy braku azotu obserwuje się gwałtowne osłabienie syntezy chlorofilu. Brak lub niedobór magnezu w glebie również nieuchronnie powoduje chlorozę roślin, ponieważ pierwiastek ten jest częścią cząsteczki chlorofilu.
Znaczenie chlorofilu i karotenu dla medycyny
Chlorofil i inne pigmenty, niezależnie od ich roli i znaczenia w fotosyntezie, same w sobie są cennymi substancjami organicznymi. Bardzo ważna jest bliskość składu chemicznego karotenu i witaminy A. Karoten można uznać za prowitaminę A, gdyż po rozszczepieniu jego cząsteczki na pół pod wpływem tlenu powstają dwie cząsteczki tej witaminy. U zwierząt ten rozkład karotenu do witaminy A zachodzi przy udziale specjalnego enzymu – karotynazy, który jest zawarty w ich wątrobie.
Chlorofil znajduje ostatnio coraz większe zastosowanie w medycynie. Cenne właściwości lecznicze chlorofilu można prawdopodobnie wytłumaczyć faktem, że swoją budową jest bardzo zbliżony do barwnika hemoglobiny we krwi. Nic więc dziwnego, że w organizmie człowieka i zwierzęcia chlorofil sprzyja zwiększonemu tworzeniu się hemoglobiny hemowej we krwi, a także wspomaga gojenie się ran. Ponadto okazało się, że właściwości chlorofilu i witamin są w dużej mierze podobne.