Жасыл жапырақтарының пигменттері

Пластид пигменттерінің ішіндегі жақсы зерттелгені – хлорофиллдер. Хлорофилл сақинасының ортасында магний атомы орналасады, орталық бөлігі пиролл тобынан түзілген. Бұл топтар порфирин ядросын түзеді.

Ертеректе өсімдіктердің көпшілігінде хлорофилдердің а және в деген екі түрі болады деп ұйғарылды. Ал қазіргі кезде хлорофилдің онға жуық түрі белгілі; а хлорофилі фотосинтез процесін жүргізуші барлық өсімдіктерде болады. Жоғары сатыдағы өсімдіктер мен жасыл балдырларда а хлорофилімен қатар в хлорофилі де болады. Қоңыр және диатомды балдырларда d хлорофилі болады. Пурпурлық күкірт бактерияларында бактериохлорофилл кездеседі [12,1,12,14].

Липофильдік қасиеттері бар фитол липидтермен қосылыс түзуде белгілі роль атқарады. Хлорофилл молекуласының порфириндік бөлігі липидтерден қашықтайды, керісінше белоктарға жақындай алады.

Хлорофилл молекуласының порфирин ядросы оның гидрофильдік, ал фитол тобы гидрофобтық қасиетін анықтайды.

Қазіргі кезде белгілі хлорофилл түрлерінің ішінде фотосинтез процесіне тікелей а хлорофилі ғана қатысады. Басқа түрлері, сондай-ақ каротиноидтар өздерінің молекулалық құрылысындағы ерекшеліктеріне байланысты күн нұрының әртүрлі толқынды сәулелерін сіңіріп, қабылдаған энергиясын хлорофилл а-ға жеткізеді.

Фотосинтездің реакциялары хлоропластағы екі фотосинтездік жүйелер арқылы жүзеге асады, пигменттердің жарық жинаушы жиынтығы және реакциялық орталығы болады. Соңғысының құрамында хлорофилдің ерекше молекулалары жарық жинаушы пигменттер жиынтығынан қабылданған энергияны фотосинтез реакцияларына жұмсайды.

Хлорофилдер негізінен органикалық еріткіштерінде, этил эфирінде, бензолда, хлороформда, ацетонда, этил спиртте жақсы еріп, петролейн эфирінде нашар және суда ерімейді.

Этил эфиріндегі хлорофилл ерітіндісі көк-жасыл, в хлорофилдердің сіңіру спектріне ең жоғары деңгейі қызыл және көк сәулелер аймағына тура келеді.

Пигменттердің сәулелерді сіңіру деңгейіне еріткіштің қасиеті, молекулаларының өзара басқа пигменттермен, липидтермен, белоктармен әрекеттестіктері үлкен әсер етеді.

Жасылдану процесі аяқталған соң хлорофилдің мөлшері гүлдену басталғанша жоғарылайды да, одан соң төмендейді.

Өсімдік жапырағындағы хлорофилдің мөлшеріне минералдық қоректену жағдайлары үлкен әсер етеді. Әсіресе, азо тыңайтұыштары оның мөлшерін көбейтеді. Пигменттердің синтезделуіне жылылық және жарық жағдайлары да елеулі ықпал тигізеді.

Тірі клеткадағы пигменттердің физикалық күйі ерітіндідегі қарағанда өзгеше болады. Мысалы, жапырақтағы хлорофилл а спектердің қызыл аймағындағы 680 нм-лік сәулені өте жоғары сіңіреді де, этил эфиріндегі ерітіндісі 663 нм-лік сәулені сіңіреді. Бұндай өзгешілікті 1921 жылы В.Н.Любименко клеткадағы хлорофилл молекуласаның белок молекулаларымен ерекше байланысқан күйде болатындығымен дәл түсіндірді [16,13].

Көпшілік авторлардың жорамалдауы бойынша өсімдіктердің өте жоғары температураға бейімделгендері хлорофилл липоидты комплексінің берітігінен ерекшеленеді дейді.

Топырақ ылғалдылығы пигменттердің құрамы мен күйіне де әсерін тигізеді. Ылғалдылығы жеткілікті жағдайда өскен өсімдіктің хлорофилл құрамы өте жоғары жне хлорофилл белокпен берік байлансад [15].

Барлық жоғары және төменгі сатыдағы өсімдіктерді хлорофилмен қатар каратиноидтар деп аталатын сары пигменттер тобы болады. Барлық тканьдерде кездеседі, бірақ, олардың ең көп тараған мөлшері хлоропласт организмдерде фотосинтезделмейтін жоғары сатыдағы өсімдік ұлпаларында, жемісінде, тозаңында, тамырда және саңырауқұлақтар құрамында болады [17].

Каротиннің үш түрі кездеседі: α-каротин, β-каротин, γ-каротин деп белгілейді. Каротиноидтар терпенді құрылысты тетра терпендер туындылары. Олар дитерпендік қалдықтардың «Құйрықтан құйрыққа» деген жолымен пайда болады. Каротиноидтарда екі класқа бөледі:

1.Оттексіз каротиноидтар; α, β және γ каротиноидтар.

2.Оттекті каротиноидтар туындылары ксантофилдер олардың ішінен гидроксильді туындылар – вилоксантин және неокоантинаттар.

Каротиноидтар хлорофилмен күрделі қосылыс жасайды [13,14].

Ксантофилдер каротиноидтардың тотыққан туындылары ксантофилдердің ішінде лютеин неғұрлым кең таралған. Ол өсімдіктер пластидтерінде каротин және хлорофилмен қатар кездеседі.

Сары пигменттер спектрдің күлгін-көк бөлігінде жарықты хлорофилге қарағанда көп сіңіреді. Каротиноидтар фотосинтез кезінде молекулалық оттегінің бөлініп шығуына ксантофилдің тікелей қатысы бар екенін көрсетті [18].

Каротиноидтар қосымша пигменттер ретінде жарықты сіңіруге қатысады, хлорофилдерді қайтымсыз тотығудан сақтайды.

Каротиноидтардың хлорофилл молекулаларын бұзылудан сақтаушылық мүмкіндігі бірінші рет 1913 жылы Д.И.Ивановский зерттеулерінде байқалды. Оның тәжірибелерінде ішіне бірдей көлемде хлорофилл ерітіндісі және әртүрлі көлемде каротиноидтар ерітіндісі құйылған шыны түтіктерді 3 сағатқа тікелей күн сәулесі түсетін орындарға қойылды. Бұнда каротиноидтардың мөлшері неғұрлым көбірек болса, соғұрлым хлорофилл аз бұзылатындығы байқалды.

Өсімдіктердің өсіп-даму кезеңдерінде тек жасыл пигменттер ғана емес, каротиноидтардың мөлшері де өзгеріске ұшырайды. Жарықтың әсерінен β-каротиннің мөлшері күрт көбейіп,лютеин мөлшері аздап қана жоғарылайды.

Каротиноидтар өсу және даму процестерін реттейді. М.Х.Чайлахин (1950) сабақтың кесілген жеріне каротинді жібергенде көпшілік өсімдіктерде өсу бастапқы сабақтың өсуін баяулататынын, ал керісінше бүйір сабақтары тез дамитынын байқаған.

Каротиноидтар өсімдіктердің дамуына маңызды роль атқарады. Пісу кезінде каротиноидтар концентрациясы өседі. Сонымен каротиннің қызметі көп санды және әртүрлі.