Կանաչ բույսերի հիմնական պիգմենտը քլորոֆիլի մոլեկուլն է, որը մասնակցում է լույսի կլանման գործընթացին։ Բարձրագույն բույսերը պարունակում են քլորոֆիլի երկու ձև՝ քլորոֆիլ a և քլորոֆիլ բ։ Քլորոֆիլ ա-ի կառուցվածքը (նկ. 40) ստեղծվել է Վիլիպտետերի և Ֆիշերի կողմից և հաստատվել է 1960 թվականին Վուդվորդի կողմից, որն իրականացրել է քլորոֆիլ ա-ի ամբողջական սինթեզը։
Քլորոֆիլի մոլեկուլի հիմքը հարթ պորֆիրին օղակն է, որի կենտրոնում կա մագնեզիումի ատոմի իոն՝ կոորդինացված պորֆիրինի օղակի ազոտի ատոմների հետ։
Պորֆիրինի օղակի հարթ կառուցվածքը պայմանավորված է ածխածնի և ազոտի ատոմների միջև էլեկտրոնների կրկնակի և միայնակ կապերով: Այս էլեկտրոնները «դելոկալիզացված» են, այսինքն՝ միատեսակ բաշխված են պորֆիրին օղակի «ծայրամասի» երկայնքով (կետավոր տարածքը Նկար 40-ում): Օղակում -էլեկտրոնների շարժման վիճակի փոփոխությունը համեմատաբար քիչ էներգիա է պահանջում: Հետևաբար, քլորոֆիլի մոլեկուլի կողմից լույսի կլանման սպեկտրը գտնվում է կարմիր հատվածում: Գրգռված վիճակի անցման էլեկտրական դիպոլային մոմենտը պորֆիրին օղակի հարթությունում է։
Պորֆիրինի օղակից բացի, քլորոֆիլի մոլեկուլն ունի երկար հիդրոֆոբ շղթա՝ «պոչ», որը բաղկացած է 20 ածխածնի ատոմից։ Այս կողային շղթան ֆիտոլ ալկոհոլի մնացորդ է: Քլորոֆիլ b-ը տարբերվում է քլորոֆիլ a-ից նրանով, որ վերջինում խումբը փոխարինվում է CHO խմբով: Այսպիսով, քլորոֆիլ b-ը պարունակում է մեկ թթվածնի ատոմ ավելի և երկու ջրածնի ատոմ ավելի քիչ, քան քլորոֆիլ a-ն։
Քլորոֆիլի երկու ձևերի կլանման սպեկտրները ներկայացված են Նկ. 41. Քլորոֆիլի կլանման գոտիների առավելագույն չափերը գտնվում են K da 700 նմ (կարմիր) և K da 440 նմ (մանուշակագույն) ալիքի երկարության շրջաններում, քլորոֆիլ b-ի ներծծման գոտիների մաքսիմումը գտնվում է ալիքի երկարության 46060 նմ և 46060մ շրջաններում: .
Արևի լույսի առավելագույն ինտենսիվությունը հասնում է երկրի մակերեսը, ընկնում է կապտականաչ և կանաչ ալիքի երկարության շրջանների վրա (450–550 նմ)։ Պարզվում է, որ հենց այս հատվածներում է, որ քլորոֆիլի մոլեկուլների կողմից լույսի կլանումը նվազագույն է։
Քլորոֆիլ a-ն հանդիպում է բոլոր կանաչ բույսերում և ջրիմուռներում։ Քլորոֆիլ b-ը բացակայում է շատ ջրիմուռների մեջ։ Այս ջրիմուռները երբեմն պարունակում են քլորոֆիլի այլ տեսակներ՝ c և d: Ֆոտոսինթետիկ բակտերիաները, որոնք թթվածին չեն արտադրում, չեն պարունակում քլորոֆիլ ա։ Դրանք սովորաբար պարունակում են հատուկ տեսակի քլորոֆիլ՝ բակտերիոքլորոֆիլ։
Ինչպես նշվեց վերևում, բացի քլորոֆիլի մոլեկուլներից, շատ ֆոտոսինթետիկ բջիջներ պարունակում են նաև պիգմենտային մոլեկուլներ.
Բրինձ. 40. Քլորոֆիլ a-ի և քլորոֆիլ b-ի կառուցվածքային բանաձևերը.
կլանում է լույսը սպեկտրի այլ շրջաններում և օրգանիզմներին տալիս տարբեր գույներ։ Այս մոլեկուլները ընդլայնում են ֆոտոսինթեզի մեջ օգտագործվող լույսի սպեկտրալ տիրույթը։ Բացի այդ, կարոտինոիդները պաշտպանում են քլորոֆիլը թթվածնի կողմից անդառնալի ֆոտոօքսիդացումից:
Կարոտիններից մեկի և ֆիկոցիանոբիլինի կառուցվածքային բանաձևերը ներկայացված են նկ. 42. Կարոտիններն ունեն երկար պոլիիզոպրենային շղթաներ՝ կապված կրկնակի և միայնակ կապերի: Մոլեկուլի յուրաքանչյուր ծայրում ցիկլոհեքսանի օղակներ են։ Phycocyan-ները, որոնք մտնում են կապույտ-կանաչ ջրիմուռների մեջ, պարունակում են չորս պիրոլիտիկ օղակներ։ Նրանք կարող են բարդույթներ ստեղծել հատուկ սպիտակուցներով։
Նկ. 43-ը ցույց է տալիս քլորոֆիլ ա մոլեկուլի էներգիայի առաջին մակարդակների դիագրամը: Հիմնական վիճակում մոլեկուլն ունի զրոյական սպին։ Բոլոր գրգռված վիճակները զրոյական պտույտով կոչվում են սինգլներ (S): Մոլեկուլը կարող է ունենալ նաև գրգռված վիճակներ՝ սպինի միասնությամբ (h-ի միավորներով): Դրանք կոչվում են եռյակ (T): Առաջին սինգլ պետության կյանքի տևողությունը: Զուր եռյակի վիճակի կյանքի տևողությունը:
Բրինձ. 41. Քլորոֆիլ a (1) և քլորոֆիլ b (2) լույսի կլանման սպեկտրները:
Լույսի ազդեցության տակ մոլեկուլում տեղի են ունենում միայն անցումներ դեպի միաձույլ գրգռված վիճակներ: Եթե քլորոֆիլի մոլեկուլները լույսի ներծծմամբ անցնում են գրգռված վիճակների՝ առաջին գրգռված վիճակի էներգիան գերազանցող էներգիաներով, ապա ոչ ճառագայթային պրոցեսների պատճառով 10-12 - 10-13 վրկ ժամանակներում անցնում են առաջին սինգլին, բայց գրգռված վիճակ՝ ավելորդ էներգիա տալով լուծիչին։
Singleg վիճակից ժամանակի ընթացքում տեղի է ունենում անցում դեպի հիմնական վիճակ լույսի արտանետմամբ (նմ): Այս երեւույթը կոչվում է ֆլյուորեսցենտ: Կա նաև մոլեկուլի ոչ ճառագայթային անցման փոքր հավանականություն ոչ գրգռված վիճակից եռակի գրգռված վիճակի: Էլեկտրամագնիսական ալիքի հետ պտույտի թույլ փոխազդեցության պատճառով եռյակի վիճակի կյանքը լույսի արտանետման նկատմամբ λ. » 930 նմ գետնին միաձույլ վիճակին անցնելու ժամանակ համեմատաբար մեծ է: Եռյակի վիճակի երկար կյանքը պայմանավորված է մոլեկուլի պտույտը միասնությունից զրոյի փոխելու անհավանական գործընթացով։
Ցածր ջերմաստիճանում միայն մեկ տեսակի պիգմենտային մոլեկուլներ (քլորոֆիլ b, քլորոֆիլ a, կարոտինոիդներ և այլն) պարունակող լուծույթները ունեն բնորոշ ֆլյուորեսցենտային սպեկտրներ, որոնք համապատասխանում են էլեկտրոնների քվանտային անցումներին ամենացածր միալից գրգռված վիճակներից մինչև մոլեկուլի հիմնական միաձույլ վիճակ: Հիմնական ճառագայթման հետ մեկտեղ նկատվում է թույլ, դանդաղ քայքայվող, ավելի երկար ալիքի ճառագայթում, որը համապատասխանում է այս մոլեկուլների ամենացածր եռյակ վիճակներից անցումներին դեպի վերգետնյա միաձույլ վիճակ։
Շնորհիվ այն բանի, որ պիգմենտային մոլեկուլներում էլեկտրոնային անցումները ուղեկցվում են մոլեկուլների ցածր հաճախականության թրթռումային վիճակների փոփոխությամբ և միջավայրը, դրանց կլանման և լյումինեսցենտային գոտիները զգալի լայնություն ունեն։
Պիգմենտների ֆլուորեսցենտությունն ուսումնասիրելիս, որոնք մաս են կազմում
Բրինձ. 42. Ֆոտոսինթետիկ պիգմենտների կառուցվածքային բանաձևեր՝ ա - բետա-կարոտին; բ - ֆիկոցիանոբիլին.
քլորոպլաստներ, նկատվում է միայն քլորոֆիլ a-ի ֆլուորեսցենցիան։ Քլորոֆիլ 6-ի և այլ պիգմենտային մոլեկուլների ավելի կարճ ալիքի ֆլյուորեսցենցիան չի հայտնաբերվում նույնիսկ այն ժամանակ, երբ քլորոպլաստը լուսավորվում է լույսով ալիքի երկարությամբ, որը համընկնում է համապատասխան պիգմենտի կլանման սպեկտրի ալիքի երկարության հետ:
Այսպիսով, պիգմենտային մոլեկուլների հիմնական մասը խաղում է լույսի հավաքման համակարգերի (ալեհավաքների) դերը: Քլորոպլաստներում պիգմենտային մոլեկուլները կազմում են դասավորված մոլեկուլների համույթներ:
Քլորոպլաստի ֆլուորեսցենցիայի հատկությունները, որոնք նշված են վերևում, ցույց են տալիս, որ նման անսամբլներում տեղի է ունենում պիգմենտային մոլեկուլների միջոցով գրգռման էներգիայի համեմատաբար արագ (10-11 - 10-12 վրկ) միգրացիա դեպի քլորոֆիլ a մոլեկուլներ:
Թույլ փոխազդող միանման մոլեկուլների համակարգերի քվանտային տեսությունը ցույց է տալիս, որ համակարգում գրգռված և չգրգռված մոլեկուլների միջև ռեզոնանսային փոխազդեցության պատճառով առաջանում են կոլեկտիվ առանց հոսանքի գրգռված վիճակներ՝ էքսիտոններ, որոնք գրգռումը փոխանցում են համակարգի մի տեղից մյուսը: Ռեզոնանսային փոխազդեցությունը համեմատաբար դանդաղ է նվազում հեռավորության մեծացման հետ (ինչպես) և կարող է դրսևորվել նույնիսկ 50 Ա կարգի հեռավորությունների վրա:
Երբ էկցիտոնը, շարժվելով պիգմենտային մոլեկուլների համակարգով, հասնում է քլորոֆիլ ա մոլեկուլին, որն ունի գրգռման ավելի ցածր մակարդակ, այն տեղափոխում է գրգռված վիճակ,
Բրինձ. 43. Քլորոֆիլ ա մոլեկուլի միաձույլ (S t) և եռակի (71,) էներգիայի մակարդակների սխեման:
Ուղիղ կտրվածքները համապատասխանում են կլանմանը, ալիքային սլաքները՝ լյումինեսցենտին; թվերը ցույց են տալիս ալիքի երկարությունը նանոմետրերով:
ավելորդ էներգիայի փոխանցում ջերմային ջրամբար. Էներգիայի նման փոքր կորուստը բացառում է գրգռման էներգիայի հակառակ փոխանցումը քլորոֆիլ ա մոլեկուլներից դեպի պիգմենտային լույս հավաքող մոլեկուլներ:
Քլորոֆիլ ա մոլեկուլը, էներգիա ստանալով լույս հավաքող մոլեկուլներից, այն տալիս է լույսի արտանետման՝ ֆլուորեսցենտության տեսքով։ Այս երևույթը լավ ուսումնասիրվել է կեղտոտ մոլեկուլներ պարունակող մոլեկուլային բյուրեղների լյումինեսցենցիայի ուսումնասիրության մեջ, որոնց գրգռման էներգիան ավելի ցածր է, քան հիմնական նյութի մոլեկուլների գրգռման էներգիան, և կոչվում է զգայուն լուսարձակում:
Որոշ ժամանակ ենթադրվում էր, որ լույս հավաքող մոլեկուլներից գրգռման էներգիա ստացող մոլեկուլները քլորոֆիլ ա-ի հատուկ մոլեկուլներ են։ Այժմ հաստատվել է (տես բաժին 17.2), որ այս դերը քլորոպլաստներում և քրոմատոֆորներում խաղում է հատուկ ֆոտոսինթետիկ ռեակցիայի կենտրոնների կողմից, որոնք ներառում են մի քանի քլորոֆիլի մոլեկուլներ: Այս մոլեկուլները ռեակցիայի կենտրոնում կազմում են մի տեսակ բարդույթ, որը գործում է որպես ամբողջություն՝ գրգռված վիճակների իր սպեկտրով: Ընդ որում, դրանցից ամենացածր էներգիան ավելի քիչ է, քան առանձին քլորոֆիլի մոլեկուլի էներգիան։ Պարզվել է, որ թաղանթում ռեակցիայի կենտրոնների թիվը զգալի է թվից պակասլույս հավաքող մոլեկուլներ (1/400):
Ֆոտոսինթետիկ ռեակցիայի կենտրոնները (էկցիտոնային թակարդները) ֆոտոսինթետիկ համակարգերի (PS) մասն են, որոնցում տեղի են ունենում ֆոտոսինթեզի լուսային ռեակցիաներ։ Ֆոտոսինթետիկ համակարգերը, լույսի էներգիան ընկալող ռեակցիայի կենտրոնների հետ միասին, պարունակում են մի շարք այլ մոլեկուլներ՝ ֆերմենտներ, սպիտակուցներ, լիպիդներ, լիպոպրոտեիններ, որոնք մասնակցում են ֆոտոսինթետիկ համակարգի կազմակերպմանը և կենսաբանության լույսի մասի իրականացմանը։ քիմիական ռեակցիաներ. Ֆոտոսինթետիկ համակարգերը համեմատաբար կոշտ են ներկառուցված թիլաոիդ թաղանթների մեջ:
Մոլեկուլային մակարդակում ֆոտոսինթեզի առաջնային պրոցեսների ուսումնասիրության տեսանկյունից առանձնահատուկ հետաքրքրություն է ներկայացնում պիգմենտային շերտերի կազմակերպման և ֆոտոսինթետիկ համակարգերի կառուցվածքի ուսումնասիրությունը, մասնավորապես՝ դրանք կազմող ռեակցիայի կենտրոնների ուսումնասիրությունը։
քննադատական դերկանաչ պիգմենտները ներգրավված են ֆոտոսինթեզի գործընթացում քլորոֆիլներ.Ֆրանսիացի գիտնականներ Պ.Ժ. Peletier-ը և J. Caventou-ն (1818 թ.) տերևներից առանձնացրել են կանաչ նյութ և այն անվանել քլորոֆիլ (հունարեն «chloros» - կանաչ և «phyllon» - տերեւ): Ներկայումս հայտնի է մոտ տասը քլորոֆիլ։ Նրանք տարբերվում են քիմիական կառուցվածքով, գույնով, կենդանի օրգանիզմների միջև բաշխվածությամբ։ Բոլոր բարձրակարգ բույսերը պարունակում են a և b քլորոֆիլներ: Քլորոֆիլ c-ն հանդիպում է դիատոմներում, քլորոֆիլ d-ը՝ կարմիր ջրիմուռներում։ Բացի այդ, հայտնի են չորս բակտերիոքլորոֆիլներ (a, b, c և d), որոնք պարունակվում են ֆոտոսինթետիկ բակտերիաների բջիջներում։ Կանաչ բակտերիաների բջիջները պարունակում են բակտերիոքլորոֆիլներ c և d, մինչդեռ մանուշակագույն բակտերիաների բջիջները պարունակում են բակտերիոքլորոֆիլներ a և b:
Հիմնական պիգմենտներ, առանց որի ֆոտոսինթեզ տեղի չի ունենում, են քլորոֆիլ a կանաչ բույսերի համար և բակտերիոքլորոֆիլներ բակտերիաների համար. Առաջին անգամ բարձրագույն բույսերի կանաչ տերևի պիգմենտների մասին ճշգրիտ պատկերացում է ստացվել խոշորագույն ռուս բուսաբան M.S.-ի աշխատանքի շնորհիվ: Գույներ (1872-1919): Նա մշակեց նյութերի տարանջատման նոր քրոմատոգրաֆիկ մեթոդ և մեկուսացրեց տերևային պիգմենտները իրենց մաքուր տեսքով։ Նյութերի տարանջատման քրոմատոգրաֆիկ մեթոդը հիմնված է դրանց կլանման տարբեր կարողությունների վրա: Այս մեթոդը լայնորեն կիրառվել է։ Մ.Ս. Գույնը տերևից ստացված քաղվածքն անցել է փոշով լցված ապակե խողովակով՝ կավիճով կամ սախարոզով (քրոմատոգրաֆիկ սյունակ): Պիգմենտային խառնուրդի առանձին բաղադրիչները տարբերվել են կլանման աստիճանով և շարժվել տարբեր արագություններով, ինչի արդյունքում դրանք կենտրոնացել են սյունակի տարբեր գոտիներում։ Սյունակը բաժանելով առանձին մասերի (գոտիների) և կիրառելով համապատասխան լուծողական համակարգը՝ հնարավոր եղավ մեկուսացնել յուրաքանչյուր պիգմենտը։ Պարզվել է, որ բարձրակարգ բույսերի տերեւները պարունակում են քլորոֆիլ a և քլորոֆիլ b, ինչպես նաև կարոտինոիդներ (կարոտին, քսանթոֆիլ և այլն)։ Քլորոֆիլները, ինչպես կարոտինոիդները, անլուծելի են ջրում, բայց հեշտությամբ լուծվում են օրգանական լուծիչներում։ Քլորոֆիլ a-ն և b-ը տարբերվում են գույներով՝ քլորոֆիլ a-ն կապույտ-կանաչավուն է, մինչդեռ քլորոֆիլը՝ դեղնականաչավուն: Տերեւում քլորոֆիլ a-ի պարունակությունը մոտ երեք անգամ գերազանցում է քլորոֆիլ b-ի պարունակությանը:
Ըստ քլորոֆիլների քիմիական կառուցվածքը - երկկարբոքսիլային օրգանական թթվի էսթերներ՝ քլորոֆիլինի և սպիրտների երկու մնացորդներ՝ ֆիտոլ և մեթիլ: Էմպիրիկ բանաձեւը C55H7205N4Mg է: Քլորոֆիլինը ազոտ պարունակող օրգանամետաղային միացություն է, որը կապված է մագնեզիումի պորֆիրինների հետ։
Քլորոֆիլում կարբոքսիլային խմբերի ջրածինը փոխարինվում է երկու սպիրտների մնացորդներով՝ մեթիլ CH3OH և ֆիտոլ C20H39OH, հետևաբար քլորոֆիլը բարդ եթեր:
Քլորոֆիլ b-ը տարբերվում է քլորոֆիլ a-ից նրանով, որ այն պարունակում է երկու քիչ ջրածնի ատոմ և ևս մեկ թթվածնի ատոմ (CH3 խմբի՝ CHO խմբի փոխարեն)։ Այս առումով քլորոֆիլ a-ի մոլեկուլային զանգվածը 893 է, իսկ b-ը՝ 907։ Քլորոֆիլի մոլեկուլի կենտրոնում գտնվում է մագնեզիումի ատոմը, որը միացված է պիրոլի խմբերի չորս ազոտի ատոմներով։ Քլորոֆիլի պիրոլի խմբերն ունեն կրկնակի և միայնակ կապերի փոփոխական համակարգ։ Այս N-ն է քլորոֆիլի քրոմոֆոր խումբ, առաջացնելով որոշակի ճառագայթների կլանում արեգակնային սպեկտրըև դրա գունավորումը: Պորֆիրինի միջուկի տրամագիծը 10 նմ է, իսկ ֆիտոլի մնացորդի երկարությունը՝ 2 նմ։ Քլորոֆիլային միջուկում պիրոլի խմբերի ազոտի ատոմների միջև հեռավորությունը 0,25 նմ է։ Հետաքրքիր է, որ մագնեզիումի ատոմի տրամագիծը 0,24 նմ է: Այսպիսով, մագնեզիումը գրեթե ամբողջությամբ լրացնում է պիրոլի խմբերի ազոտի ատոմների միջև ընկած տարածությունը։ Սա տալիս է քլորոֆիլի մոլեկուլի միջուկը լրացուցիչ ուժ.
Քլորոֆիլի կառուցվածքի առանձնահատկություններից մեկը նրա մոլեկուլում, բացի չորս հետերոցիկլերից, հինգ ածխածնի ատոմներից բաղկացած մեկ այլ ցիկլային խմբի առկայությունն է. ցիկլոպենտանոն:Ցիկլոպենտանի օղակը պարունակում է բարձր ռեակտիվ keto խումբ. Կա ապացույց, որ էնոլացման գործընթացի արդյունքում ջուր է ավելացվում քլորոֆիլի մոլեկուլին այս keto խմբի տեղում: Քլորոֆիլի մոլեկուլը բևեռային էնրա պորֆիրինի միջուկն ունի հիդրոֆիլ հատկություններ, իսկ ֆիտոլի ծայրը հիդրոֆոբ է։ Քլորոֆիլի մոլեկուլի այս հատկությունը որոշում է նրա հատուկ տեղը քլորոպլաստների թաղանթներում։ Մոլեկուլի պորֆիրինային մասը կապված է սպիտակուցի հետ, իսկ ֆիտոլի շղթան ընկղմված է լիպիդային շերտի մեջ։
Տերևից ստացված քլորոֆիլը հեշտությամբ փոխազդում է երկուսի հետ թթուներ, ինչպես նաև ալկալիներ:ժամը փոխազդեցություն ալկալիների հետտեղի է ունենում քլորոֆիլի սապոնացում, որի արդյունքում առաջանում են երկու սպիրտներ և քլորոֆիլին թթվի ալկալային աղ:
Անձեռնմխելի կենդանի տերևում ֆիտոլը կարող է պառակտվել քլորոֆիլից քլորոֆիլազ ֆերմենտի ազդեցության տակ: ժամը փոխազդեցություն թույլ թթվի հետարդյունահանված քլորոֆիլը կորցնում է կանաչ գույն, առաջանում է ֆեոֆիտինային միացություն, որի դեպքում մոլեկուլի կենտրոնում գտնվող մագնեզիումի ատոմը փոխարինվում է ջրածնի երկու ատոմներով։
Քլորոֆիլը կենդանի անձեռնմխելի բջիջում ունի շրջելի ֆոտոօքսիդացման և ֆոտոռեդուկցիայի ունակություն. Պիրոլի միջուկների ազոտը կարող է օքսիդացվել (նվիրել էլեկտրոն) կամ կրճատվել (կցել էլեկտրոն)։
Ուսումնասիրությունները ցույց են տվել, որ տերևում և տերևից ստացված քլորոֆիլի հատկությունները տարբեր են, քանի որ տերևում այն գտնվում է. բարդ միացությունսպիտակուցի հետ: Դա ապացուցվում է հետևյալ տվյալներով.
- Տերևում քլորոֆիլի կլանման սպեկտրը տարբերվում է արդյունահանվող քլորոֆիլից:
- Չոր տերևներից քլորոֆիլը բացարձակ սպիրտով չի հանվում։ Արդյունահանումը հաջողվում է միայն այն դեպքում, եթե տերևները խոնավացվեն կամ ջուր ավելացնեն ալկոհոլի մեջ, որը քայքայում է կապը քլորոֆիլի և սպիտակուցի միջև:
- Տերևից մեկուսացված քլորոֆիլը հեշտությամբ քայքայվում է տարբեր ազդեցությունների ազդեցության տակ (բարձր թթվայնություն, թթվածին և նույնիսկ լույս):
Մինչդեռ տերևում քլորոֆիլը բավականին դիմացկուն է վերը նշված բոլոր գործոնների նկատմամբ։ Հեմոգլոբինը բնութագրվում է հաստատուն հարաբերակցությամբ՝ 4 հեմինի մոլեկուլ 1 սպիտակուցի մոլեկուլի համար։ Մինչդեռ քլորոֆիլի և սպիտակուցի հարաբերակցությունը տարբեր է և ենթարկվում է փոփոխության՝ կախված բույսերի տեսակից, զարգացման փուլից, շրջակա միջավայրի պայմաններից (1 սպիտակուցի մոլեկուլում 3-ից 10 քլորոֆիլի մոլեկուլ)։ Սպիտակուցի մոլեկուլների և քլորոֆիլի միջև կապն իրականացվում է անկայուն բարդույթներով, որոնք ձևավորվում են սպիտակուցային մոլեկուլների թթվային խմբերի և պիրոլի օղակների ազոտի փոխազդեցության ժամանակ։ Որքան բարձր է դիկարբոքսիլային ամինաթթուների պարունակությունը սպիտակուցի մեջ, այնքան լավ է դրանց բարդացումը քլորոֆիլով (T.N. Godnev):
Քլորոֆիլի մոլեկուլների կարևոր հատկությունը միմյանց հետ փոխազդելու կարողությունն է։ Մոնոմերայինից ագրեգացված ձևի անցումը առաջացել է երկու կամ ավելի մոլեկուլների փոխազդեցության արդյունքում, երբ դրանք մոտ են եղել։ Քլորոֆիլի ձևավորման գործընթացում կենդանի բջջում նրա վիճակը բնականաբար փոխվում է։ Այժմ ցույց է տրվել, որ պլաստիդային թաղանթներում քլորոֆիլը տարբեր աստիճանի ագրեգացման պիգմենտ-լիպոպրոտեինային համալիրների տեսքով է:
Ինչո՞ւ են խոտը, ինչպես նաև ծառերի ու թփերի տերևները կանաչ: Ամեն ինչ քլորոֆիլի մասին է: Դուք կարող եք վերցնել գիտելիքների ամուր պարան և ամուր ծանոթանալ նրա հետ։
Պատմություն
Եկեք մի կարճ էքսկուրսիա կատարենք համեմատաբար ոչ վաղ անցյալում: Ջոզեֆ Բիենեմ Կավանթուն և Պիեռ Ժոզեֆ Պելլետիեն նրանք են, ում հետ պետք է սեղմել ձեռքերը: Գիտության մարդիկ փորձել են տարբեր բույսերի տերևներից առանձնացնել կանաչ պիգմենտը։ Ջանքերը հաջողությամբ պսակվեցին 1817թ.
Պիգմենտը ստացել է քլորոֆիլ անվանումը։ Հունական chloros, կանաչ և phyllon, տերեւից: Անկախ վերը նշվածից, 20-րդ դարի սկզբին Միխայիլ Ցվետը և Ռիչարդ Վիլշտետերը եկան այն եզրակացության, որ պարզվում է, որ քլորոֆիլը ներառում է մի քանի բաղադրիչ։
Թևերը գլորելով՝ Ուիլստեթերը գործի անցավ։ Մաքրումը և բյուրեղացումը բացահայտեցին երկու բաղադրիչ. Դրանք պարզապես կոչվում էին ալֆա և բետա (ա և բ): 1915 թվականին այս նյութի հետազոտության ոլորտում կատարած աշխատանքի համար նա հանդիսավոր կերպով արժանացել է Նոբելյան մրցանակի։
1940 թվականին Հանս Ֆիշերը աշխարհին առաջարկեց քլորոֆիլ ա-ի վերջնական կառուցվածքը։ Սինթեզի արքա Ռոբերտ Բերնս Վուդվորդը և մի քանի գիտնականներ Ամերիկայից 1960 թվականին ստացան անբնական քլորոֆիլ: Եվ այսպես բացվեց գաղտնիության վարագույրը՝ քլորոֆիլի տեսքը։
Քիմիական հատկություններ
Քլորոֆիլի բանաձեւը, որը որոշվում է փորձարարական ցուցանիշներից, ունի հետևյալ տեսքը՝ C 55 H 72 O 5 N 4 Mg: Դիզայնը ներառում է օրգանական (քլորոֆիլին), ինչպես նաև մեթիլ և ֆիտոլ սպիրտներ: Քլորոֆիլինը մետաղական օրգանական միացություն է, որն անմիջականորեն կապված է մագնեզիումի պորֆիրինների հետ և պարունակում է ազոտ:
MgN 4 OH 30 C 32
Քլորոֆիլը նշված է որպես էսթեր՝ պայմանավորված այն հանգամանքով, որ մնացած մասերը մեթիլ սպիրտ CH 3 OH և ֆիտոլ C 20 H 39 OH փոխարինել են կարբոքսիլ խմբերի ջրածին:
Տեղադրված է վերևում կառուցվածքային բանաձեւքլորոֆիլ ալֆա. Ուշադիր նայելով դրան՝ կարող եք տեսնել, որ բետա-քլորոֆիլն ունի մեկ թթվածնի ավել, բայց երկու պակաս ջրածնի ատոմ (CH 3-ի փոխարեն CHO խումբ): Այսպիսով, ալֆա-քլորոֆիլի մոլեկուլային քաշը ավելի ցածր է, քան բետա:
Մագնեզիումը նստեց մեզ հետաքրքրող նյութի մասնիկի մեջտեղում։ Այն միավորվում է պիրոլի գոյացությունների 4 ազոտի ատոմների հետ։ Պիրոլային կապերում կարելի է դիտարկել տարրական և փոփոխական կրկնակի կապերի համակարգ։
Քլորոֆորի ձևավորումը, որը հաջողությամբ տեղավորվում է քլորոֆիլի բաղադրության մեջ, N է: Այն հնարավորություն է տալիս կլանել արեգակնային սպեկտրի առանձին ճառագայթները և նրա գույնը, անկախ նրանից, թե ինչ է այրվում բոցի պես, իսկ երեկոյան այն ածխի տեսք ունի:
Անցնենք չափերին։ Պորֆիրինի միջուկը 10 նմ տրամագծով է, ֆիտոլի բեկորը պարզվել է, որ երկարությունը 2 նմ է։ Միջուկում քլորոֆիլը 0,25 նմ է, պիրոլի ազոտային խմբերի միկրոմասնիկների միջև։
Կցանկանայի նշել, որ մագնեզիումի ատոմը, որը քլորոֆիլի մի մասն է, ունի ընդամենը 0,24 նմ տրամագիծ և գրեթե ամբողջությամբ լրացնում է պիրոլի ազոտային խմբերի ատոմների միջև ազատ տարածությունը, որն օգնում է մոլեկուլի միջուկն ավելի ամուր լինել։
Կարելի է եզրակացնել, որ քլորոֆիլը (ա և բ) բաղկացած է երկու բաղադրիչից՝ ալֆա և բետա պարզ անուններով։
Քլորոֆիլ ա
Հարաբերական - 893,52. Նրանք ստեղծում են սև միկրոբյուրեղներ՝ կապույտ երանգով առանձնացված վիճակում: Ցելսիուսի 117-120 աստիճան ջերմաստիճանում հալչում են ու վերածվում հեղուկի։
Էթանոլում նույն քլորոֆորմները, ացետոնում, ինչպես նաև բենզոլներում հեշտությամբ լուծվում են։ Արդյունքները ստանում են կապույտ-կանաչ գույն և ունեն տարբերակիչ հատկություն՝ հարուստ կարմիր լյումինեսցենտ: Վատ է լուծվում նավթային եթերի մեջ: Նրանք ընդհանրապես չեն լուծվում ջրի մեջ։
Ալֆա քլորոֆիլ բանաձև՝ C 55 H 72 O 5 N 4 Mg: Նյութը իր քիմիական կառուցվածքով դասակարգվում է որպես քլոր: Օղակում ֆիտոլը կցվում է պրոպիոնաթթվին, մասնավորապես՝ դրա մնացորդին։
Որոշ բույսերի օրգանիզմներ, քլորոֆիլ a-ի փոխարեն, կազմում են դրա անալոգը։ Այստեղ II պիրոլի օղակում էթիլային խումբը (-CH 2 -CH 3) փոխարինվեց վինիլայինով (-CH \u003d CH 2): Նման մոլեկուլը պարունակում է առաջին վինիլային խումբը օղակի մեկում, երկրորդը օղակի երկրորդում:
Քլորոֆիլ բ
Քլորոֆիլ-բետա բանաձևը հետևյալն է՝ C 55 H 70 O 6 N 4 Mg. Մոլեկուլային քաշընյութը 903 է: Պիրոլային օղակում ածխածնի C 3 ատոմում կա երկու, հայտնաբերվել է մի փոքր սպիրտ, զուրկ ջրածնից -H-C \u003d O, որն ունի դեղին. Սա է տարբերությունը քլորոֆիլից a.
Համարձակվում ենք նշել, որ բջջի հատուկ մշտական մասերում՝ նրա հետագա գոյության համար կենսական նշանակություն ունեցող պլաստիդ-քլորոպլաստներում, կան մի քանի տեսակի քլորոֆիլներ։
Քլորոֆիլներ c և d
Քլորոֆիլ գ. Դասական պորֆիրին - ահա թե ինչով է տարբերվում այս պիգմենտը:
Կարմիր ջրիմուռներն ունեն քլորոֆիլ դ. Ոմանք կասկածում են դրա գոյությանը։ Ենթադրվում է, որ դա միայն քլորոֆիլ ա-ի դեգեներացիայի արդյունք է։ Այս պահին կարելի է վստահորեն ասել, որ d տառով քլորոֆիլը որոշ ֆոտոսինթետիկ պրոկարիոտների հիմնական ներկն է։
Քլորոֆիլի հատկությունները
Երկարատև հետազոտություններից հետո ապացույցներ հայտնվեցին, որ բույսի մեջ առկա և դրանից արդյունահանվող քլորոֆիլի հատկությունների տարբերություն է նկատվել։ Բույսերի քլորոֆիլը կապված է սպիտակուցի հետ։ Այս մասին են վկայում հետևյալ դիտարկումները.
- Տերևում քլորոֆիլի կլանման սպեկտրը տարբերվում է արդյունահանվածի համեմատությամբ:
- Չորացրած բույսերից մաքուր սպիրտով նկարագրության առարկա ստանալն իրատեսական չէ։ Արդյունահանումը ապահով կերպով ընթանում է լավ խոնավացած տերևներով, կամ ջուրը պետք է ավելացնել ալկոհոլի մեջ: Հենց նա է քայքայում քլորոֆիլի հետ կապված սպիտակուցը։
- Բույսերի տերևներից հանված նյութը արագորեն քայքայվում է թթվածնով, կենտրոնացված թթու, լույսի ճառագայթներ.
Բայց բույսերի քլորոֆիլը դիմացկուն է վերը նշված բոլորի նկատմամբ:
Քլորոպլաստներ
Բույսերի մեջ քլորոֆիլը պարունակում է 1% չոր նյութ։ Այն կարող է հայտնաբերվել հատուկ բջջային օրգանելներում՝ պլաստիդներում, ինչը ցույց է տալիս դրա անհավասար բաշխումը բույսում։ Բջիջների պլաստիդները, որոնք ունեն կանաչ գույն և պարունակում են քլորոֆիլ, կոչվում են քլորոպլաստներ:
H 2 O-ի քանակը քլորոպլաստներում տատանվում է 58-ից 75%, չոր նյութի պարունակությունը բաղկացած է սպիտակուցներից, լիպիդներից, քլորոֆիլից և կարոտինոիդներից։
Քլորոֆիլի գործառույթները
Գիտնականները զարմանալի նմանություն են հայտնաբերել քլորոֆիլի և հեմոգլոբինի մոլեկուլների կառուցվածքում, որոնք մարդու արյան հիմնական շնչառական բաղադրիչն են: Տարբերությունը կայանում է նրանում, որ մագնեզիումը գտնվում է բուսական ծագման պիգմենտի մեջտեղում գտնվող ճանկերի տեսքով հանգույցում, իսկ երկաթը՝ հեմոգլոբինում։
Ֆոտոսինթեզի ընթացքում մոլորակի բուսականությունը կլանում է ածխաթթու գազը և արտազատում թթվածին։ Ահա ևս մեկը հրաշալի հատկանիշքլորոֆիլ. Ակտիվության առումով այն կարելի է համեմատել հեմոգլոբինի հետ, սակայն մարդու օրգանիզմի վրա ազդեցության չափը մի փոքր ավելի մեծ է։
Քլորոֆիլը բուսական պիգմենտ է, որը զգայուն է լույսի նկատմամբ և պատված է կանաչ գույնով: Հաջորդը գալիս է ֆոտոսինթեզը, որի ընթացքում նրա միկրոմասնիկները բույսերի բջիջների կողմից կլանված արևի էներգիան վերածում են քիմիական էներգիայի։
Կարող եք գալ հետևյալ եզրակացությունների, որ ֆոտոսինթեզը արևի էներգիայի փոխակերպման գործընթացն է։ Եթե վստահենք ժամանակակից տեղեկատվությանը, ապա նկատվել է, որ լույսի էներգիայի օգտագործմամբ ածխաթթու գազից և ջրից օրգանական նյութերի սինթեզը բաժանվում է երեք փուլի։
Փուլ թիվ 1
Այս փուլն ավարտվում է ջրի ֆոտոքիմիական տարրալուծման գործընթացում՝ քլորոֆիլի օգնությամբ։ Ազատվում է մոլեկուլային թթվածին։
Փուլ թիվ 2
Այստեղ նկատվում են մի քանի ռեդոքս ռեակցիաներ։ Նրանք վերցնում են ցիտոքրոմների և այլ էլեկտրոնային կրիչների ակտիվ օգնությունը։ Ռեակցիան տեղի է ունենում լույսի էներգիայի շնորհիվ, որը էլեկտրոնների միջոցով փոխանցվում է ջրից դեպի NADPH և ձևավորում է ATP: Այստեղ պահվում է լույսի էներգիան։
Փուլ 3
Փոխակերպման համար օգտագործվում են արդեն ձևավորված NADPH և ATP ածխաթթու գազածխաջրերի մեջ: Կլանված լույսի էներգիան ներգրավված է 1-ին և 2-րդ փուլերի ռեակցիաներում։ Վերջին, երրորդի ռեակցիաները տեղի են ունենում առանց լույսի մասնակցության և կոչվում են մութ։
Ֆոտոսինթեզը միակ կենսաբանական գործընթացն է, որը տեղի է ունենում ազատ էներգիայի աճով: Ուղղակի կամ անուղղակիորեն տրամադրում է մատչելի քիմիական ձեռնարկություն երկոտանի, թեւավոր, անթև, չորքոտանի և երկրի վրա ապրող այլ օրգանիզմներ:
Հեմոգլոբին և քլորոֆիլ
Հեմոգլոբինի և քլորոֆիլի մոլեկուլներն ունեն բարդ, բայց միևնույն ժամանակ նման ատոմային կառուցվածք։ Նրանց կառուցվածքում տարածված է պրոֆինը` փոքր օղակների օղակը: Տարբերությունը նկատվում է պրոֆինին կցված գործընթացներում և ներսում գտնվող ատոմներում՝ երկաթի ատոմը (Fe) հեմոգլոբինում, քլորոֆիլ մագնեզիումում (Mg):
Քլորոֆիլը և հեմոգլոբինը կառուցվածքով նման են, բայց կազմում են տարբեր սպիտակուցային կառուցվածքներ: Քլորոֆիլը ձևավորվում է մագնեզիումի ատոմի շուրջ, իսկ հեմոգլոբինը` երկաթի շուրջ: Եթե վերցնեք հեղուկ քլորոֆիլի մոլեկուլ և անջատեք ֆիտոլի պոչը (20 ածխածնային շղթա), մագնեզիումի ատոմը փոխեք երկաթի, ապա պիգմենտի կանաչ գույնը կդառնա կարմիր: Արդյունքն ավարտված հեմոգլոբինի մոլեկուլ է:
Քլորոֆիլը հեշտությամբ և արագ յուրացվում է հենց այդպիսի նմանության շնորհիվ։ Լավ աջակցում է օրգանիզմին թթվածնային սովի ժամանակ: Այն հագեցնում է արյունը անհրաժեշտ հետքի տարրերով, այստեղից ավելի լավ է տեղափոխում կյանքի համար ամենակարևոր նյութերը բջիջներ։ Տեղի է ունենում բնական նյութափոխանակության արդյունքում առաջացած թափոնների, տոքսինների, թափոնների ժամանակին արտազատում: Այն ազդում է քնած լեյկոցիտների վրա՝ արթնացնելով նրանց։
Նկարագրված հերոսը, առանց վախի և նախատինքի, պաշտպանում, ամրացնում է բջջային թաղանթները և օգնում կապի հյուսվածքի վերականգնմանը։ Քլորոֆիլի առավելությունները ներառում են խոցերի, տարբեր վերքերի և էրոզիայի արագ բուժումը: Բարելավում է իմունային ֆունկցիան, ընդգծում է ԴՆԹ-ի մոլեկուլների պաթոլոգիական խանգարումները դադարեցնելու ունակությունը:
Դրական միտում վարակիչ և մրսածության բուժման մեջ. Սա դիտարկվող նյութի բարի գործերի ամբողջ ցանկը չէ։
Երկարատև շփում երկաթի հետ խոնավության առկայության դեպքում: Ստացված գազը, որը կոչվում է «դեֆլոգիստիկացված սելիտրայի օդ», այլևս չի փոխում իր գույնը, երբ խառնվում է սովորական օդի հետ (ի տարբերություն սկզբնական «նիտրատային օդի»), և մոմը այրվում է դրանում նույնքան վառ, որքան սովորական «դեֆլոգիստիկ օդում»՝ այրելով բեկորը: «Դեֆլոգիստիկացված սելիտրա օդը» սովորական «ֆլոգիստիկացված օդի» վերածմանը։ 1) Տրե՛ք J. Priestley-ի նկարագրած օդի բոլոր վեց տեսակների բանաձևերը և ժամանակակից անվանումները: 2) Յուրաքանչյուրի համար տվեք մեկ ռեակցիայի հավասարում: 54. Նորվեգական սելիտրան, որն օգտագործվում է որպես պարարտանյութ, պարունակում է 11,86% ազոտ։ 1) Սահմանեք դրա բանաձևը. 2) Ինչո՞ւ է այս սելիտրան կոչվում նորվեգական, քանի որ Նորվեգիայում (ի տարբերություն Չիլիի) սելիտրայի հանքավայրեր չկան։ 3) Ի՞նչ կապ ունեն Վոլտան և Բիրքլենդը նորվեգական սելիտրայի հետ: 55. 19-րդ դարի երկրորդ կեսին ռուս քիմիկոս Ն.Ն. Բեկետովն առաջարկել է մետաղական ռուբիդիումի ստացման մեթոդ։ Դա անելու համար նա տաքացրեց ռուբիդիումի հիդրօքսիդի և ալյումինի փոշի խառնուրդը երկաթե գլանով, որը հագեցած էր ավելի սառը խողովակով և ընդունիչով: Ն.Ն.-ի գրառումներից. Բեկետովա. «Ռուբիդիումը աստիճանաբար քշվում է, սնդիկի նման հոսում է ներքև և պահպանում է իր մետաղական փայլը այն պատճառով, որ արկը շահագործման ընթացքում լցված է ջրածնով»: 1) Գրե՛ք N.N-ի կողմից իրականացված ռեակցիայի հավասարումը. Բեկետովը։ 2) Ձեզ ծանոթ մետաղների լարման շարքում ռուբիդիումը գտնվում է ալյումինից շատ ձախ: Ինչպե՞ս կարելի է բացատրել այս արձագանքը: 3) Կարո՞ղ է այս գործընթացը օգտագործվել լիթիում մետաղ արտադրելու համար: 56. Յոդը հայտնաբերել է 1811 թվականին ֆրանսիացի քիմիկոս Բեռնար Կուրտուան։ Ասում են, որ մի օր լաբորատորիայում կատուն, որը միշտ հանգիստ նստում էր Կուրտուայի ուսին, հանկարծակի ցատկեց սեղանի վրա, որտեղ կանգնած էին ռեակտիվներով կոլբաները։ Նրանք վթարի ենթարկվեցին, և օդ բարձրացան մանուշակագույն «ծխի»՝ յոդի գոլորշի ամպերը։ Նատրիումի յոդիդը, որը ստացվում է ջրիմուռներից, փոխազդելով ծծմբաթթվի հետ, տալիս է յոդ I2; Միաժամանակ առաջանում է «ծծմբային գազ»՝ ծծմբի երկօքսիդ SO2։ Հաշվե՛ք 15 գ NaI-ի ծծմբաթթվի ավելցուկի հետ փոխազդեցության արդյունքում արձակված գազերի ընդհանուր ծավալը (N.C.), ինչպես նաև ստացված գազային խառնուրդի հարաբերական խտությունը (օդում) D, եթե աստիճանը α ռեագենտի փոխակերպումը 90% է: 22 10-րդ դասարանի տեսական փուլի առաջադրանքների օրինակներ Առաջադրանք 1. Կշեռքի վրա հավասարակշռված են քիմիայի բաժակներ, որոնցում յուրաքանչյուրում 0,1 գ ալյումինե մետաղ կա: Ինչպե՞ս կփոխվի կշեռքի հավասարակշռությունը, եթե մեկ բաժակի մեջ լցնեն 5% լուծույթ աղաթթվի կշռում է 10 գ, մյուսում՝ 10 գ կշռող նատրիումի հիդրօքսիդի 5% լուծույթ Լուծում. Մետաղական ալյումինը փոխազդում է աղաթթվի և նատրիումի հիդրօքսիդի հետ՝ համաձայն հավասարումների՝ 2Al + 6 HCl → 2 AlCl3 + 3 H2 2Al + 2 NaOH + 6 H2O → 2 Na + 3 H2 Արձագանքած ալյումինի միևնույն զանգվածով երկու դեպքում էլ արտազատվում է նույն քանակությամբ ջրածին։ Հետեւաբար, եթե ալյումինը լիովին լուծարվի, ապա կշեռքի հավասարակշռությունը չի փոխվի: Ալյումինի թերի լուծարման դեպքում կշեռքի թավան կգերազանցի, որտեղ ալյումինի ավելի փոքր մասն է արձագանքում: 10 գ կշռող 5% լուծույթները պարունակում են 0,5 գ (10⋅0,05) աղաթթու և նատրիումի հիդրօքսիդ։ M(Al)=27 գ/մոլ M(HCl)= 36.5 գ/մոլ M(NaOH)= 40 գ/մոլ 2 գ կշռում է HCl-ի հետ (36.5⋅ 6) գ Al 0.1 գ կշռող HCl-ի հետ՝ xg x=0.406. g HCl Al կշռող 27⋅ 2 գ NaOH-ի հետ փոխազդելիս 0,1 գ զանգվածով (40⋅ 2) գ Al-ի հետ փոխազդում է NaOH-ի հետ y g y = 0,148 NaOH HCl և NaOH երկու նյութերն էլ ավելցուկով են վերցված, հետևաբար՝ ամբողջական Երկու բաժակներում ալյումինի տարրալուծումը տեղի կունենա, և կշիռների հավասարակշռությունը չի խախտվի: Առաջադրանք 2. Հաշվե՛ք բութանից C4H10 կազմված գազերի խառնուրդի ազոտի հարաբերական խտությունը, եթե այս խառնուրդում ածխածնի երեք ատոմից մեկ թթվածնի ատոմ կա: Լուծում. Խառնուրդի միջին մոլային զանգվածի որոշման բանաձև ) = 44 գ/մոլ M(N2) = 28 գ/մոլ 23 Գրենք ածխածնի ատոմների քանակը՝ ենթադրելով, որ խառնուրդը պարունակում է մեկ մոլ թթվածնի ատոմ. ածխաթթու գազը պարունակում է մեկ մոլ թթվածնի ատոմ՝ ν(CO2) = ν (O) / 2 = 1 մոլ / 2 = 0,5 մոլ բութանում: (С) / 4 = 2,5 մոլ / 4 = 0,625 մոլ: 0,625 մոլ ⋅ 58 գ / մոլ + 0,5 մոլ ⋅ 44 գ / մոլ M (ավ.) = = 51,78 գ / մոլ (0,625 + 0,5) մոլ.) = 51. / 28 = 1,85 Առաջադրանք 3. Քլորոֆիլը կարևոր պիգմենտ է, որը որոշում է բույսերի տերևների կանաչ գույնը: Ավելորդ թթվածնի մեջ 89,2 մգ քլորոֆիլ այրելիս ստացվում են միայն հետևյալ չորս նյութերը՝ 242 մգ գազ, որը սովորաբար գազավորված ըմպելիքներ են; 64,8 մգ հեղուկ, որը կազմում է այս ըմպելիքների հիմքը; 5,6 մգ գազ, որն ամենաշատն է երկրագնդի մթնոլորտը և 4,00 մգ սպիտակ փոշի, որը թեթև, լայնորեն օգտագործվող մետաղի օքսիդ է, որը կազմում է երկրակեղևի մոտավորապես 2,3%-ը։ 1) Ի՞նչ նյութերի մասին է խոսքը: 2) Հաշվե՛ք քլորոֆիլի բանաձևը՝ հաշվի առնելով, որ նրա մոլեկուլը պարունակում է միայն մեկ մետաղի ատոմ։ 3) Գրի՛ր քլորոֆիլի այրման ռեակցիայի հավասարումը. 4) Արդյո՞ք քլորոֆիլը քլոր է պարունակում: Որտեղի՞ց է առաջացել «քլորոֆիլ» անվանումը: 5) Բերե՛ք բնական նյութի օրինակ, որը պարունակում է նմանատիպ կառուցվածքի բեկոր: Լուծում. 1. Խմիչքները գազավորված են ածխաթթու գազով, ըմպելիքներն իրենք հիմնականում ջուր են, երկրագնդի մթնոլորտում ամենատարածված գազը ազոտն է, իսկ փոշին՝ մագնեզիումի օքսիդը։ 2. Հաշվե՛ք մոլեկուլում տարրերի հարաբերակցությունը՝ n(CO2) = 242/44 = 5,5 մմոլ, m (C) = 5,5⋅ 12 = 66 մգ n(H2O) = 64?8/18 = 3,6 մմոլ , m( H) = 3,6⋅ 2=7,2 մգ n(N2) = 5,60/28 = 0,2 մմոլ n(MgO) = 40/4,00 = 0,1 մմոլ, m(Mg) = 0,1⋅ 24=2,4 մգ մ(O2) = 89,2 - 66 - 7.2 - 5.6 - 2.4 = 8 մգ, n(O) = 8/16 = 0.5 մմոլ: 24 C:H:N:O:Mg = 5.5:7.2:0.4:0.5:0.1 = 55:72:4:5:1 հարաբերակցությունը, որտեղից էլ առաջացել է քլորոֆիլի բանաձեւը. 36 H2O + 2 N2 + MgO 4. Հունարեն «chloros» բառը նշանակում է «կանաչ»: Այստեղից էլ առաջացել է և՛ քլորի, և՛ քլորոֆիլի անվանումը։ 5. Առավել հայտնի են արյան ներկանյութը՝ հեմը (հեմոգլոբին) և հեմի և քլորոֆիլի ածանցյալները։ Առաջադրանք 4. Դպրոցականների համար քիմիայի համամիութենական և համառուսաստանյան օլիմպիադաների հիմնադիր, Մոսկվայի պետական համալսարանի պրոֆեսոր Ալֆրեդ Ֆելիքսովիչ Պլեյտը ասել է, որ Հայրենական մեծ պատերազմի ժամանակ իրեն հանձնարարվել է շտապ հետաքննել երկու լիտրանոց բարակ խտության պարունակությունը։ պատերով մետաղական ամպուլա, որը եղել է խոցված հակառակորդի կործանիչի խցիկում: Անալիզի արդյունքների համաձայն՝ այս հեղուկը պարունակում էր 22% ածխածին, 4,6% ջրածին և 73,4% բրոմ (ըստ զանգվածի)։ Վերլուծության արդյունքները տարակուսանքի մեջ են գցել ինժեներներին և ռազմական փորձագետներին։ Արտահայտեք ձեր մտքերն այն մասին, թե ինչ նպատակով է ամրացվել անսովոր պարունակությամբ այս բարակ պատերով ամպուլը օդաչուի խցիկում։ Լուծում. Ուսումնասիրված հեղուկում տարրերի ատոմների քանակի հարաբերակցությունը. C: H: Br \u003d (22/12) : 4.6: (73.4/80) \u003d 1.83: 4.6: 0.92 \u003d 2: 5: 1 Հետազոտված հեղուկի բանաձևը C2H5Br է: Բնականաբար, այս նյութի զգալի քանակի հայտնաբերումը և, առավել ևս, անսովոր փաթեթավորման մեջ տարակուսանք առաջացրեց, մինչև որ փորձարար քիմիկոսներից մեկը շատ պարզ գաղափարով հանդես եկավ. էթիլբրոմիդը եռում է + 38 ° C ջերմաստիճանում և տեղադրվում է օդաչուի խցիկը որպես պոտենցիալ հրդեհաշիջման միջոց: Հրդեհի դեպքում ամպուլը պայթում է, իսկ էթիլբրոմիդի գոլորշին, որը գրեթե 4 անգամ ծանր է օդից, որոշ ժամանակով մեկուսացնում է կրակը՝ կասեցնելով կրակի տարածումը։ Առաջադրանք 5. Դիտարկենք փոխակերպումների շղթան՝ 1. A = B + C 2. B + C2H5Cl = D 3. D + C2H5Cl = D + A 4. B + TiCl4 = A + E 5. B + C4H8Cl2 = A + G. 6. B + N2O4 \u003d I + NO Վերծանել նյութերը A - I, եթե հայտնի է, որ A նյութը դառը համ է տալիս ծովի ջրին, B, C և E պարզ նյութեր են, 1 և 4 ռեակցիաները տեղի են ունենում բարձր ջերմաստիճանում, ռեակցիա 1 անցնում է գործողության տակ էլեկտրական հոսանք, ռեակցիա 2-ն իրականացվում է դիէթիլ եթերի մեջ։ 1) Գրի՛ր 1 - 6 ռեակցիաների հավասարումները. 2) Ինչ կարող է լինել G նյութը և անվանի՛ր այն: 25 Լուծում. Ծովի ջրի դառը համը գալիս է մագնեզիումի միացություններից: Քանի որ A նյութի հալույթի էլեկտրոլիզից առաջանում են երկու պարզ նյութեր, ակնհայտ է, որ դա մագնեզիումի հալոգենիդն է, այն է՝ դրա քլորիդը, ինչպես հետևում է 4-րդ ռեակցիայից: Քլորէթանի հետ փոխազդեցության ժամանակ առաջանում է հավելման ռեակցիա: Քանի որ հալոգենները հագեցած ածխաջրածիններկարող է մտնել փոխարինման ռեակցիաներ, ապա B-ն մագնեզիում է: Քանի որ ռեակցիայի ընթացքում առաջանում է միայն մեկ նյութ, ապա D նյութը մագնեզիումի ավելացման, մագնեզիում-օրգանական նյութի, Գրիգնարդի ռեագենտի արգասիք է։ A – MgCl2 B – Mg C – Cl2 D – C2H5MgCl E – C4H10 E – Ti G – C4H8 I – Mg(NO3)2 MgCl2 = Mg + Cl2 Mg + C2H5Cl = C2H5MgCl C2H5MgCl + C2H5MgCl C2H5MgCl + C2H10Cl C2H5MgCl + C2H10Cl +C2H5MgCl + C2H10Cl +C2H10Cl +C2H5MgCl + C2H10Cl +C2H5Cl + C4H10Cl + C2H5MgCl + Mg = C4H8 + MgCl2 Mg + 2 N2O4 = Mg(NO3)2 + 2 NO Կախված C4H8Cl2 մոլեկուլում քլորի ատոմների փոխադարձ դասավորվածությունից՝ կարելի է ստանալ տարբեր արգասիքներ։ Եթե քլորի ատոմները գտնվում են նույն ածխածնի ատոմում, օկտենը կարող է առաջանալ նկատելի քանակությամբ: Եթե քլորի ատոմները գտնվում են երկու հարակից ածխածնի ատոմներում, ապա ստացվում են չհագեցած ածխաջրածիններ CH2=CH-CH2-CH3 (բուտեն-1) կամ CH3-CH=CH-CH3 (բութեն-2): Երբ քլորի ատոմները գտնվում են երկու ածխածնի ատոմների միջև, ցիկլային ածխաջրածինները (ցիկլոբութանը) կարող են արտադրվել փոքր քանակությամբ: Առաջադրանքներ համար անկախ լուծում 1. 130 մլ ազոտի, ջրածնի եւ մեթանի խառնուրդին ավելացրել են 200 մլ թթվածին, եւ խառնուրդը վառել են։ Ջրային գոլորշիների այրման և խտացման ավարտից հետո նույն պայմաններում ընդհանուր ծավալը կազմել է 144 մլ, իսկ այրման արտադրանքը ալկալային լուծույթի ավելցուկով անցնելուց հետո ծավալը նվազել է 72 մլ-ով։ Գտե՛ք ազոտի, ջրածնի և մեթանի սկզբնական ծավալները։ 2. Որոշե՛ք կառուցվածքը և անվանե՛ք C9H8 բաղադրության բենզոլային շարքի միացությունը, եթե հայտնի է, որ այն գունազրկում է բրոմաջուրը, մտնում է Կուչերովի ռեակցիայի մեջ, փոխազդում նատրիումի ամիդի հետ։ Կալիումի պերմանգանատով օքսիդացումից ստացվում է բենզոաթթու հիմնական միացություն։ 3. Իհարկե, դուք գիտեք հոմոլոգ շարքի անդամների ընդհանուր բանաձեւերը՝ մեթան, էթեն, էթին։ Փորձեք դուրս բերել ցանկացած 26 հոմոլոգ շարքի անդամների ընդհանուր բանաձևը (պարտադիր չէ, որ ածխաջրածիններ), եթե հայտնի է այս շարքի առաջին անդամի բանաձևը: 4. Որոշ գազային ածխաջրածին քլորի մեջ այրելիս սպառվում է քլորի եռապատիկ ծավալը։ Իսկ երբ նույն ածխաջրածինը այրվում է թթվածնի մեջ, օքսիդացնողի զանգվածային սպառումը նվազում է 1,48 անգամ։ Ի՞նչ է ածխաջրածինը: 5. Մեթանի եւ ջրածնի այրման ջերմությունները համապատասխանաբար 890 եւ 284 կՋ/մոլ են։ 6,72 լիտր ջրածին-մեթան խառնուրդի այրման ժամանակ (n.o.) արձակվել է 148 կՋ։ Ի՞նչ ծավալով թթվածին է սպառվել: 6. Ցածր եռման ածխաջրածինը, որը գոյություն ունի երկու երկրաչափական իզոմերների տեսքով, ունի 2,93 գ/լ գոլորշիների խտություն 1215,6 ԳՊա ճնշման և 67 ° C ջերմաստիճանի դեպքում: Սահմանեք դրա կառուցվածքը և տվեք բոլորի կառուցվածքային բանաձևերը: ացիկլիկ ածխաջրածինները իզոմեր են դրան: 7. Բարդ քիմիական ռեակցիայի արդյունքում առաջանում է բրոմբենզոլ C6H5Br եւ յոդոբենզոլ C6H5I խառնուրդ։ Ռեակցիայի մեխանիզմը ուսումնասիրելու համար քիմիկոսը պետք է հստակ իմանա ստացված խառնուրդում երկու միացությունների տոկոսը: Խառնուրդը ենթարկվում է տարրական վերլուծության։ Այնուամենայնիվ, Br-ի և I-ի համար առանձին-առանձին տարրական վերլուծություն միշտ չէ, որ հնարավոր է: Որոշեք C6H5Br-ի և C6H5I-ի տոկոսը խառնուրդում, եթե հայտնի է, որ այն պարունակում է %ածխածին, իսկ (Br և I) գումարը 1% է։ 8. Էթիլային սպիրտի գոլորշիները քայքայվել են տաքացված կավահողով: Ստացված գազն անցել է 250 մլ 0,4 Մ բրոմի լուծույթի միջով, մինչև բրոմի գույնն ամբողջությամբ անհետացավ: Ի՞նչ ծավալով գազ (n.o.s.) արձագանքեց բրոմ ջրի հետ. Որքա՞ն ապրանք է այն կազմել: 9. Եթերների սապոնացումը արագանում է ալկալիների ազդեցությամբ։ Որոշ եթերների հիդրոլիզի համար սովորաբար վերցնում են նատրիումի հիդրօքսիդի 6% լուծույթ (խտությունը 1,0 գ/սմ3)՝ 1 գ եթերի դիմաց 150 մլ ալկալային լուծույթի չափով։ Որքա՞ն 40% (խտությունը 1,4 գ/սմ3) պետք է վերցնել 6 գ եթերը հիդրոլիզացնելու համար. 10. Միացությունը պարունակում է ջրածին, զանգվածային բաժինը՝ 6,33; ածխածին, զանգվածային բաժին - 15,19; թթվածին, զանգվածային բաժինը՝ 60,76 և ևս մեկ տարր, որի ատոմների թիվը մոլեկուլում հավասար է ածխածնի ատոմների թվին։ Որոշեք, թե ինչ միացություն է այն, ինչ դասի է պատկանում և ինչպես է վարվում տաքացման ժամանակ: 11. Կառուցվածքի տեսության հիման վրա կանխատեսված և ստացված Ա.Մ. Բուտլերովը ածխաջրածին A-ն անցկացրեց ալյումին-քրոմ ջրազրկման կատալիզատորի վրայով 450°C-ում, և ստացվեց երկու այրվող գազ՝ ավելի ցնդող B և ավելի քիչ ցնդող C: Գազը C-ն անցավ ծծմբաթթվի ջրային լուծույթով՝ 64% զանգվածային բաժնով: Կատարվում է B նյութի թթվային կատալիզացված դիմերացում՝ հնազանդվելով Մարկովնիկովի կանոնին։ Այս ռեակցիայի արդյունքում առաջանում է D և D իզոմերային հեղուկ արտադրանքների խառնուրդ, որոնց հարաբերական մոլեկուլային քաշը մոտավորապես երկու անգամ մեծ է սկզբնական A-ից: D և D արտադրանքները, թթվային լուծույթից առանձնացվելուց և չորացնելուց հետո, մշակվել են: այրվող գազով B՝ կմախքի նիկելի կատալիզատորի առկայության դեպքում։ G-ից և D-ից առաջացել է նույն E նյութը, որն օգտագործվում է որպես ստանդարտ 100 օկտանի պարունակությամբ ավտոմեքենաների վառելիքի համար: Անվանեք A, B, C, D, D և E նյութերը: Գրեք ռեակցիաների սխեմաներ. որ տեղի են ունենում. 12. Ածխաջրածնային բաղադրության որոշակի քանակություն CnH2n-2 քլորի ավելցուկով տալիս է 21,0 գ տետրաքլորիդ։ Նույն քանակությամբ ածխաջրածինը՝ բրոմի ավելցուկով, տալիս է 38,8 գ տետրաբրոմիդ։ Բացի՛ր այս ածխաջրածնի մոլեկուլային բանաձևը և գրի՛ր դրա հնարավոր կառուցվածքային բանաձևերը։ 13. Կալցիումի եւ ալյումինի կարբիդների խառնուրդի ամբողջական հիդրոլիզով առաջանում է գազերի խառնուրդ, որը 1,6 անգամ թեթեւ է թթվածնից։ Որոշեք կարբիդների զանգվածային բաժինները սկզբնական խառնուրդում: 14. 672 մլ ծավալով ացետիլենի հիդրոգենացումից (N.O.) ստացվել է էթանի և էթիլենի խառնուրդ, որը գունազրկում է 40 գ ածխածնի քառաքլորիդում բրոմի լուծույթը, որի զանգվածային բաժինը կազմում է 4%: Որոշեք խառնուրդում էթանի և էթիլենի քանակը և դրանց մոլային ֆրակցիաները: 15. Իներտ էլեկտրոդներով սերիական միացված էլեկտրոլիզատորների միջոցով, որոնք պարունակում են՝ առաջինը բարիումի քլորիդի լուծույթ է, երկրորդը՝ կալիումի սուլֆիտի լուծույթ՝ նույն քանակությամբ նյութերով, անցնում է էլեկտրական հոսանք։ Էլեկտրոլիզը դադարեցվել է, երբ առաջին էլեկտրոլիզատորից լուծույթի նմուշը թթվայնացումից հետո իր ավելցուկով ազոտական թթու դադարել է նստել արծաթի նիտրատի լուծույթով, և այս էլեկտրոլիզատորի անոդում բաց է թողնվել 1,12 լիտր գազ։ Էլեկտրոլիզի արդյունքում ստացված լուծույթները խառնել են։ Որոշեք նստվածքի բաղադրությունը և զանգվածը: 16. 1 մոլ մեթանի այրումից ազատվում է 802 կՋ ջերմություն։ Ի՞նչ ծավալով մեթան պետք է այրվի (N.C.) 100 գ կշռող պղնձի կտորը 20-ից մինչև 50°C տաքացնելու համար: Պղնձի տեսակարար ջերմային հզորությունը 0,38 կՋ/կգ oC է։ 17. A հեղուկը NaOH-ի առկայությամբ փոխազդում է ֆենոլի հետ A + 2 C6H5OH սխեմայի համաձայն՝ առաջացնելով B անուշաբույր նյութ (եռման կետը ֆենոլից ցածր է), որը FeCl3-ով գույն չի տալիս; ձևավորվում է նաև նատրիումի սուլֆատ: Նատրիումի սուլֆատը և մեթանոլը նույնպես ձևավորվում են, երբ Ա-ն տաքացվում է ջրային NaOH-ով։ Ելնելով խնդրի տվյալ պայմաններից՝ սահմանել Ա նյութի կառուցվածքը. հիմնավորեք պատասխանը. 18. Որոշ ալդեհիդ B գտնվում է ալդեհիդի A-ի կողքին ալդեհիդների հոմոլոգ շարքում: Ալդեհիդ A-ի 100 գ ջրային լուծույթին ավելացվել է 19 գ ալդեհիդ B, վերջինիս զանգվածային բաժինը 23% է: AgNO3-ի ամոնիակային լուծույթի ավելացումը 2 գ ալդեհիդի լուծույթին առաջացնում է 4,35 գ արծաթի արտազատում։ 19. Ացետիլենի և պրոպենի ամբողջական այրման ժամանակ առաջացած 1,12 լ ծավալով գազերը (ն.օ.) անցնում են կալիումի հիդրօքսիդի 0,3 լ ծավալով լուծույթով, որի մոլային կոնցենտրացիան 0,5 մոլ/լ է։ Ստացված լուծույթը կարող է կլանել ևս 0,448 լիտր ածխաթթու գազ։ Որոշեք սկզբնական խառնուրդի բաղադրությունը տոկոսներով: 20. Լաբորատորիայում որոշ քիմիական ռեակցիաներ իրականացնելու համար անհրաժեշտ է ունենալ «բացարձակ սպիրտ», որը գործնականում ջուր չի պարունակում։ 28 Ինչպե՞ս կարելի է այն պատրաստել սովորական սպիրտից՝ ռեկտիֆիկացված, մոտ 4% խոնավություն պարունակող: 21. 30 մլ պրոպան-բութան խառնուրդը էուդիոմետրում խառնել են 200 մլ թթվածնի հետ և պայթել։ Պայթյունից առաջ ռեակցիայի խառնուրդն ուներ 127°C ջերմաստիճան և նորմալ ճնշում։ Պայմանները նախնական վիճակին հասցնելուց հետո էուդիոմետրում գազերի ծավալը կազմել է 270 մլ։ Որքա՞ն է պրոպան-բութան խառնուրդի բաղադրությունը ծավալային տոկոսով: 22. Կալցինացված 17,5 գ անհայտ մետաղի նիտրատ իներտ գազի մթնոլորտում: Ցնդող արտադրանքները հավաքվել և սառչվել են: Սա ձևավորեց 13,5 գ ազոտաթթվի 70% լուծույթ: Սահմանեք նիտրատի բանաձևը: 23. Պայթեցվել է մեթանի և թթվածնի խառնուրդ: Նախնական (սենյակային) պայմաններին բերելուց հետո պարզվեց, որ խտությունը ավելացել է մեկուկես անգամ (համեմատած նախնական խառնուրդի խտության հետ)։ Արդյունքները Ca(OH)2 լուծույթի ավելցուկով անցնելուց ստացվում է 13 մլ չներծծված գազ։ Հաշվել՝ ա) խառնուրդների բաղադրությունը պայթյունից առաջ և հետո (ըստ ծավալի). բ) սկզբնական խառնուրդի ծավալը. Տվեք ռեակցիայի հավասարումներ: 24. Թթվածնի ավելցուկով այրվել է անհայտ նյութի 10% լուծույթ սառցադաշտային քացախաթթվի մեջ, սպառվել է 672 մլ թթվածին (n.o.): Այս դեպքում առաջացել են միայն ջուր (0,569 մլ) և ածխածնի երկօքսիդ (708 մլ ն.օ.): Ի՞նչ լուծույթ է այրվել. Առաջարկվող նյութերից որի՞ հետ կարող է փոխազդել՝ KOH, HI, CH3 - CH = CH - CH3: Գրի՛ր ռեակցիայի հավասարումներ։ 25. 4,36 գ ձևաթթուների խառնուրդը չեզոքացնելու համար սպառվում է 45 սմ3 2 ն ալկալիական լուծույթ: Նույն նմուշի ամբողջական օքսիդացումով առաջանում է 2464 սմ3 ածխաթթու գազ (n.c.)։ Որքա՞ն է թթուների մոլային հարաբերակցությունը: 26. 25-ից պակաս ջրածնի հարաբերական խտությամբ ածխածնի երկօքսիդի այրման արդյունքում առաջացած ածխածնի ծավալը կազմում է արձագանքած ածխաջրածնի եւ թթվածնի ծավալների գումարի 4/7-ը: Ո՞րն է ածխաջրածնի բանաձևը: 27. Քլոր գազն անցել է 75 գ կշռող մրջնաթթվի 10% տաք լուծույթով, մինչև լուծույթի երկու թթուների զանգվածային բաժինները հավասարվեն: Որոշեք առաջացած թթուների զանգվածը: 28. XVI դ. Գերմանացի քիմիկոս Անդրեաս Լիբավիուսը HgCl2 փոշու հետ տաքացնելով արծաթափայլ հեղուկը և արտազատվող գոլորշիների հետագա խտացումը, ստացավ ծանր (ρ=2,23 գ/սմ3) թափանցիկ հեղուկ, որը նա անվանեց «սնդիկ քլորիդ սպիրտ»։ «Սնդիկի քլորիդի» վրա ջրածնի սուլֆիդի ազդեցության տակ ձևավորվում են ոսկեդեղնավուն թիթեղներ, որոնք կոչվում են «ոսկու տերև», և 1 ծավալ «սնդիկի քլորիդ» կարող է արձագանքել 383 ծավալ ջրածնի սուլֆիդի հետ (n.o.): Եթե, այնուամենայնիվ, գործել «սուբլիմացիայի ալկոհոլի» վրա 29 ջրային լուծույթամոնիակ, առաջանում է ամֆոտերային հատկություններով հիդրոքսոմային միացության սպիտակ նստվածք։ 1) Ո՞րն է Libavius-ի կողմից օգտագործվող բնօրինակ արծաթափայլ հեղուկը, «սնդիկի քլորիդը» և «ոսկու տերեւը»: 2) Կարո՞ղ է «սուբլիմատ ալկոհոլը» վերագրվել բևեռային լուծիչներին: Ինչո՞ւ։ 3) Գրի՛ր պայմանում նշված բոլոր քիմիական ռեակցիաների հավասարումները. 29. 1860 թվականին Քիմիկոսների միջազգային կոնգրեսում ընդունվեց հետևյալ սահմանումը. «Մոլեկուլը ռեակցիայի մեջ ներգրավված նյութի ամենափոքր քանակությունն է»։ Ներկայումս հնարավոր է ձեռք բերել մոլեկուլային նատրիումի քլորիդ՝ պինդ արգոնում մեկուսացված առանձին մոլեկուլների տեսքով մոտ 10 Կ (-263°C) ջերմաստիճանում։ 1) Ինչպե՞ս կարող է մոլեկուլային և բյուրեղային նատրիումի քլորիդի քիմիական ակտիվությունը տարբերվել ռեակցիաներում առանց լուծիչների մասնակցության (նույն պայմաններում): 2) Որո՞նք են այս տարբերության հնարավոր պատճառները: 30. Հ.Ա. Բրիտանական հանրագիտարանի իններորդ հրատարակության «Քիմիա» հոդվածի հեղինակ Արմսթրոնգը (1878), գրել է, որ Մենդելեևն առաջարկել է 240 արժեք ուրանի ատոմային զանգվածի համար՝ Բերցելիուսի կողմից հաստատված 120-ի հին արժեքի փոխարեն։ Միևնույն ժամանակ Արմսթրոնգը նախընտրեց երրորդ արժեքը՝ հավասար 180-ի։ Ինչպես հայտնի է, Մենդելեևը ճիշտ էր։ Ուրանի մակարդակի իրական բանաձևը U3O8 է: Ի՞նչ բանաձև կարող էին գրել Բերցելիուսը և Արմսթրոնգը այս հանքանյութի համար: 31. Ա.Է. Ֆավորսկին 1887 թվականին կատարել է հետևյալ ուսումնասիրությունները. ա) 2,2-դիքլորբուտանի փոխազդեցությունը փոշիացված KOH-ի հետ հանգեցրել է C4H6 բաղադրության ածխաջրածնի ձևավորմանը, որը արծաթի օքսիդի ամոնիակային լուծույթով մշակելիս ստացել է արծաթի ածանցյալ. բ) երբ 2,2-դիքլորբութանը մշակվել է ալկալիի ալկոհոլային լուծույթով, առաջացել է նույն կազմի ածխաջրածին, որը սակայն չի արձագանքել արծաթի օքսիդի ամոնիակային լուծույթի հետ։ Բացատրություններ տվեք այս երևույթներին: 32. Նախ Համաշխարհային պատերազմ. Վրա Արևմտյան ճակատԲելգիայում, Իպր գետի երկայնքով, գերմանական բանակի բոլոր հարձակումները հետ են մղվել անգլո-ֆրանսիական զորքերի լավ կազմակերպված պաշտպանության շնորհիվ։ 1915 թվականի ապրիլի 22-ին, ժամը 17:00-ին, գերմանական դիրքերի կողմից Բիկսշուտե և Լանգեմարկ կետերի միջև, երկրի մակերևույթի վերևում հայտնվեց սպիտակավուն մառախուղի շերտ, որը 5-8 րոպե անց առաջ անցավ հազար. մետր եւ անսխալ հսկա ալիքով ծածկել ֆրանսիական զորքերի դիրքերը։ Գազային հարձակման հետևանքով թունավորվել է 15 հազար մարդ, որից ավելի քան 5 հազարը մահացել է մարտի դաշտում, իսկ փրկվածների կեսը դարձել է հաշմանդամ։ Այս հարձակումը, որը ցույց տվեց նոր տեսակի զենքի արդյունավետությունը, պատմության մեջ մտավ որպես «անձրևոտ օր Իպրում» և համարվում է քիմիական պատերազմի սկիզբ։ 1) Գրե՛ք այս գազային գրոհի ժամանակ օգտագործվող նյութի կառուցվածքային (գրաֆիկական) բանաձևը. Եթե որևէ ատոմ ունի միայնակ էլեկտրոնային զույգեր, նշեք դրանք: 30 2) Տվեք նկարագրված նյութի անվանումը ըստ համակարգված անվանացանկի. Դրան այլ անուններ տվեք (չնչին և այլն): 3) Գրի՛ր այն ռեակցիայի հավասարումները, որով մինչ այժմ ստացվել է այս նյութի հիմնական քանակությունը: Նշեք սինթեզի տեխնոլոգիական գործընթացի իրականացման պայմանները. 4) Կազմե՛ք ջրի հետ այս նյութի փոխազդեցության ռեակցիաների հավասարումները՝ նատրիումի հիդրօքսիդի ջրային լուծույթով. 5) Առաջարկեք այս նյութի գազազերծման ոլորտում առկա երկու եղանակ՝ հաշվի առնելով, որ բաց կրակ պատրաստելը չի կարող պաշտպանիչ ազդեցություն ունենալ։ 33. 110-112 սերիական համարներով տարրերը հայտնաբերվել են 1994-1996 թվականներին Դարմշտադտի (Գերմանիա) ծանր իոնային արագացուցիչում համապատասխանաբար մեկ, երեք և մեկ ատոմների քանակով։ Հետևյալ ռեակցիաների արդյունքում կապարի և բիսմութային թիրախները իոններով ռմբակոծելու ժամանակ առաջացել են նոր տարրեր՝ 34. ??? + 208Pb → 269110Uun + n, 35. ??? + 209Bi → 272111Uuu + n, 36. ??? + 208Pb → 277112Uub + n. Դիմահարդարում ամբողջական հավասարումներմիջուկային ռեակցիաներ՝ հարցականները փոխարինելով քիմիական տարրերի համապատասխան թվերով կամ նշաններով: Բացատրեք, թե ինչ են նշանակում նոր տարրերի եռատառ նշանները: 34. Մեջ օրգանական քիմիաշատ ռեակցիաներ կոչվում են դրանք հայտնաբերած գիտնականների անունով: Գրե՛ք հետևյալ ռեակցիաների հավասարումները՝ նշելով դրանց իրականացման պայմանները (մեկ առ մեկ կոնկրետ օրինակյուրաքանչյուր ռեակցիայի համար). 1) վերականգնում ըստ Զինինի. 2) խոնավացում ըստ Կուչերովի. 3) օքսիդացում ըստ Պրիլեժաևի. 4) նիտրացիա ըստ Կոնովալովի. 5) Բայեր-Վագներ-Վիլիգեր օքսիդացում. 6) հալոգենացում ըստ Գել-Վոլհարդ-Զելինսկու. 11-րդ դասարանի տեսական փուլի առաջադրանքների օրինակներ Առաջադրանք 1. Երբ որոշակի մետաղի որոշակի քանակություն փոխազդում է 214,91 մլ ծավալով ծծմբաթթվի 20% լուծույթի հետ (ρ = 1,14 գ/մլ), ապա 22,53% լուծույթը. առաջացել է սուլֆատ: Մետաղը և ծծմբաթթուն վերցվում են ստոիխիոմետրիկ հարաբերակցությամբ։ Նույն քանակությամբ մետաղն ամբողջությամբ փոխազդում է 80 գ կշռող նատրիումի հիդրօքսիդի լուծույթի հետ։Հաշվե՛ք այս դեպքում գոյացած նյութի զանգվածային բաժինը։ Որոշեք, թե որ մետաղն է վերցված: Գտեք լուծույթի զանգվածը և ծծմբաթթվի պարունակությունը դրանում. W (H2SO4) \u003d 245 գ ⋅ 0,2 \u003d 49 գ Գտեք ծծմբաթթվի քիմիական քանակությունը՝ N (H2SO4) \u003d m / M \u003d 49 գ / 98 գ / մոլ \u003d 0,5 մոլ թթու է պարունակում: 1 գ կշռող ջրածին (49 2: 98): Մետաղի զանգվածը թող x գ:Այնուհետև վերջնական լուծույթի զանգվածը՝ 31
Դասախոսության պլան.
4. Քլորոֆիլի կենսասինթեզ
6. Կարոտինոիդներ
7. Ֆիկոբիլիններ
1. Ֆոտոսինթեզի պիգմենտներ. քլորոֆիլներ
Որպեսզի լույսը ազդեցություն ունենա բույսի օրգանիզմի վրա և, մասնավորապես, օգտագործվի ֆոտոսինթեզի գործընթացում, այն պետք է ներծծվի ֆոտոռեցեպտորային պիգմենտներով։ Գունանյութերգունավոր նյութեր են։ Գունանյութերը կլանում են որոշակի ալիքի երկարության լույսը: Արեգակնային սպեկտրի չներծծված մասերը արտացոլվում են, ինչը որոշում է պիգմենտների գույնը։ Այսպիսով, կանաչ պիգմենտը քլորոֆիլը կլանում է կարմիր և կապույտ ճառագայթները, մինչդեռ կանաչ ճառագայթները հիմնականում արտացոլվում են: Տեսանելի մասԱրեգակնային սպեկտրը ներառում է 400-ից 700 նմ ալիքի երկարություն: Նյութերը, որոնք կլանում են ամբողջ տեսանելի սպեկտրը, սև են թվում:
Պիգմենտների բաղադրությունը կախված է մի խումբ օրգանիզմների համակարգված դիրքից։ Ֆոտոսինթետիկ բակտերիաների և ջրիմուռների մեջ պիգմենտային բաղադրությունը շատ բազմազան է (քլորոֆիլներ, բակտերիոքլորոֆիլներ, բակտերիորոդոպսին, կարոտինոիդներ, ֆիկոբիլիններ): Դրանց հավաքածուն և հարաբերակցությունը հատուկ են տարբեր խմբերի համար և մեծապես կախված են օրգանիզմների բնակության վայրից։ Բարձր բույսերի ֆոտոսինթեզի պիգմենտները շատ ավելի քիչ բազմազան են: Պլաստիդներում խտացված պիգմենտները կարելի է բաժանել երեք խմբի. քլորոֆիլներ, կարոտինոիդներ, ֆիկոբիլիններ:
Ֆոտոսինթեզի գործընթացում ամենակարեւոր դերը խաղում են կանաչ պիգմենտները՝ քլորոֆիլները։ Ֆրանսիացի գիտնականներ Պ.Ժ. Peletier-ը և J. Caventou-ն (1818 թ.) տերևներից առանձնացրել են կանաչ նյութ և այն անվանել քլորոֆիլ (հունարեն «chloros» - կանաչ և «phyllon» - տերեւ): Ներկայումս հայտնի է մոտ տասը քլորոֆիլ։ Նրանք տարբերվում են քիմիական կառուցվածքով, գույնով, կենդանի օրգանիզմների միջև բաշխվածությամբ։ Բոլոր բարձրակարգ բույսերը պարունակում են քլորոֆիլներ ԱԵվ բ.Քլորոֆիլ Հետհայտնաբերվել է դիատոմներում, քլորոֆիլում դ- կարմիր ջրիմուռներում: Բացի այդ, հայտնի են չորս բակտերիոքլորոֆիլներ (ա, բ, գԵվ դ)պարունակվում է ֆոտոսինթետիկ բակտերիաների բջիջներում: Կանաչ բակտերիաները պարունակում են բակտերիոքլորոֆիլներ ՀետԵվ դ,մանուշակագույն բակտերիաների բջիջներում `բակտերիոքլորոֆիլներ ԱԵվ բ. Հիմնական պիգմենտները, առանց որոնց ֆոտոսինթեզը չի ընթանում, քլորոֆիլներն են կանաչ բույսերի համար և բակտերիոքլորոֆիլները բակտերիաների համար:
Առաջին անգամ բարձրագույն բույսերի կանաչ տերևի պիգմենտների մասին ճշգրիտ պատկերացում է ստացվել խոշորագույն ռուս բուսաբան M.S.-ի աշխատանքի շնորհիվ: Գույներ (1872-1919): Նա մշակել է նյութերի տարանջատման քրոմատոգրաֆիկ մեթոդ և առանձնացրել տերևային պիգմենտները իրենց մաքուր տեսքով։ Նյութերի տարանջատման քրոմատոգրաֆիկ մեթոդը հիմնված է դրանց կլանման տարբեր կարողությունների վրա: Այս մեթոդը լայնորեն կիրառվել է։ Մ.Ս. Գույնը տերևից ստացված քաղվածքն անցել է փոշով լցված ապակե խողովակով՝ կավիճով կամ սախարոզով (քրոմատոգրաֆիկ սյունակ): Պիգմենտային խառնուրդի առանձին բաղադրիչները տարբերվել են կլանման աստիճանով և շարժվել տարբեր արագություններով, ինչի արդյունքում դրանք կենտրոնացել են սյունակի տարբեր գոտիներում։ Սյունակը բաժանելով առանձին մասերի (գոտիների) և կիրառելով համապատասխան լուծողական համակարգը՝ հնարավոր եղավ մեկուսացնել յուրաքանչյուր պիգմենտը։ Պարզվել է, որ բարձր բույսերի տերեւները պարունակում են քլորոֆիլ Աև քլորոֆիլ բ,ինչպես նաև կարոտինոիդներ (կարոտին, քսանթոֆիլ և այլն): Քլորոֆիլները, ինչպես կարոտինոիդները, անլուծելի են ջրում, բայց հեշտությամբ լուծվում են օրգանական լուծիչներում։ քլորոֆիլներ ԱԵվ բտարբերվում են գույնով` քլորոֆիլ Աունի կապույտ-կանաչ երանգ և քլորոֆիլ բ- դեղին-կանաչ: Քլորոֆիլի պարունակությունը Ամոտ երեք անգամ ավելի շատ քլորոֆիլ տերևում բ.
2. Քիմիական հատկություններքլորոֆիլ
Ըստ քիմիական կառուցվածքի՝ քլորոֆիլները երկկարբոքսիլային օրգանական թթվի՝ քլորոֆիլինի և ֆիտոլի և մեթիլ սպիրտների երկու մնացորդների էսթեր են։ Էմպիրիկ բանաձեւը C 55 H 72 O 5 N 4 Mg է: Քլորոֆիլինը ազոտ պարունակող օրգանամետաղային միացություն է, որը կապված է մագնեզիումի պորֆիրինների հետ։
Քլորոֆիլում կարբոքսիլային խմբերի ջրածինը փոխարինվում է երկու սպիրտների մնացորդներով՝ մեթիլ CH 3 OH և ֆիտոլ C 20 H 39 OH, հետևաբար, քլորոֆիլը էսթեր է: Վրա նկար 1, Ա հաշվի առնելով քլորոֆիլի կառուցվածքային բանաձևը Ա.
Քլորոֆիլ բտարբերվում է նրանով, որ այն պարունակում է երկու պակաս ջրածնի ատոմ և մեկ ավելի թթվածնի ատոմ (CH 3 խմբի փոխարեն՝ CHO խումբ (Նկար 1, Բ) . Արդյունքում քլորոֆիլի մոլեկուլային քաշը Ա - 893 և քլորոֆիլ բ- 907. 1960 թվականին Ռ.Բ. Վուդվորդն իրականացրել է քլորոֆիլի ամբողջական սինթեզը։
Քլորոֆիլի մոլեկուլի կենտրոնում գտնվում է մագնեզիումի ատոմը, որը կապված է պիրոլի խմբերի չորս ազոտի ատոմների հետ։ Քլորոֆիլի պիրոլի խմբերն ունեն կրկնակի և միայնակ կապերի փոփոխական համակարգ։ Ահա թե ինչ է դա քրոմոֆորիկքլորոֆիլների խումբ, որը որոշում է արեգակնային սպեկտրի որոշակի ճառագայթների կլանումը և դրա գույնը։ Պորֆիրինի միջուկի տրամագիծը 10 նմ է, իսկ ֆիտոլի մնացորդի երկարությունը՝ 2 նմ։
Նկար 1 - քլորֆիլներ ԱԵվ բ
Քլորոֆիլային միջուկում պիրոլի խմբերի ազոտի ատոմների միջև հեռավորությունը 0,25 նմ է։ Հետաքրքիր է, որ մագնեզիումի ատոմի տրամագիծը 0,24 նմ է: Այսպիսով, մագնեզիումը գրեթե ամբողջությամբ լրացնում է պիրոլի խմբերի ազոտի ատոմների միջև ընկած տարածությունը։ Սա քլորոֆիլի մոլեկուլի միջուկին տալիս է լրացուցիչ ուժ: Ավելին Կ.Ա. Տիմիրյազևը ուշադրություն է հրավիրել երկու ամենակարևոր պիգմենտների քիմիական կառուցվածքի սերտության վրա՝ կանաչ՝ տերևային քլորոֆիլ և կարմիր՝ արյան հեմին։ Իսկապես, եթե քլորոֆիլը պատկանում է մագնեզիումի պորֆիրիններին, ապա հեմինը պատկանում է երկաթի պորֆիրիններին։ Այս նմանությունը պատահական չէ և ծառայում է որպես ամբողջ օրգանական աշխարհի միասնության ևս մեկ ապացույց։
Քլորոֆիլի կառուցվածքի առանձնահատկություններից մեկը նրա մոլեկուլում, բացի չորս հետերոցիկլերից, հինգ ածխածնի ատոմներից բաղկացած մեկ այլ ցիկլային խմբի՝ ցիկլոպենտանոնի առկայությունն է։ Ցիկլոպենտանի օղակը պարունակում է բարձր ռեակտիվ keto խումբ: Կա ապացույց, որ էնոլացման գործընթացի արդյունքում ջուր է ավելացվում քլորոֆիլի մոլեկուլին այս keto խմբի տեղում:
Քլորոֆիլի մոլեկուլը բևեռային է, նրա պորֆիրինի միջուկն ունի հիդրոֆիլ հատկություններ, իսկ ֆիտոլի ծայրը հիդրոֆոբ է։ Քլորոֆիլի մոլեկուլի այս հատկությունը որոշում է նրա հատուկ տեղը քլորոպլաստների թաղանթներում։ Մոլեկուլի պորֆիրինային մասը կապված է սպիտակուցի հետ, իսկ ֆիտոլի շղթան ընկղմված է լիպիդային շերտի մեջ։
Տերևից ստացված քլորոֆիլը հեշտությամբ փոխազդում է ինչպես թթուների, այնպես էլ ալկալիների հետ: Ալկալիների հետ փոխազդեցության ժամանակ տեղի է ունենում քլորոֆիլի սապոնացում, որի արդյունքում առաջանում են երկու սպիրտներ և քլորոֆիլին թթվի ալկալային աղ։ Անձեռնմխելի կենդանի տերևում ֆիտոլը կարող է պառակտվել քլորոֆիլից քլորոֆիլազ ֆերմենտի ազդեցության տակ: Թույլ թթվի հետ շփվելիս արդյունահանված քլորոֆիլը կորցնում է իր կանաչ գույնը, առաջանում է ֆեոֆիտին միացությունը, որի մեջ մոլեկուլի կենտրոնում գտնվող մագնեզիումի ատոմը փոխարինվում է ջրածնի երկու ատոմներով։
Կենդանի անձեռնմխելի բջիջում քլորոֆիլն ունի շրջելի ֆոտոօքսիդացման և ֆոտոկրճատման հատկություն: Redox ռեակցիաների ունակությունը կապված է քլորոֆիլային մոլեկուլում բջջային կապի հետ կապված կրկնակի կապերի առկայության հետ:
π-էլեկտրոններ և ազոտի ատոմներ՝ չբաշխված էլեկտրոններով: Պիրոլի միջուկների ազոտը կարող է օքսիդացվել (նվիրել էլեկտրոն) կամ կրճատվել (կցել էլեկտրոն)։
Ուսումնասիրությունները ցույց են տվել, որ տերևում և տերևից ստացված քլորոֆիլի հատկությունները տարբեր են, քանի որ տերևում այն գտնվում է սպիտակուցի հետ բարդ համակցությամբ։ Դա ապացուցվում է հետևյալ տվյալներով.
Տերևում քլորոֆիլի կլանման սպեկտրը տարբերվում է արդյունահանվող քլորոֆիլից:
Չոր տերևներից քլորոֆիլը բացարձակ սպիրտով չի հանվում։ Արդյունահանումը հաջողվում է միայն այն դեպքում, եթե տերևները խոնավացվեն կամ ջուր ավելացնեն ալկոհոլի մեջ, որը քայքայում է կապը քլորոֆիլի և սպիտակուցի միջև:
Տերևից մեկուսացված քլորոֆիլը հեշտությամբ քայքայվում է տարբեր ազդեցությունների ազդեցության տակ (բարձր թթվայնություն, թթվածին և նույնիսկ լույս):
Մինչդեռ տերևում քլորոֆիլը բավականին դիմացկուն է վերը նշված բոլոր գործոնների նկատմամբ։ Հարկ է նշել, որ չնայած ռուս ականավոր գիտնական Վ. Հեմոգլոբինը բնութագրվում է հաստատուն հարաբերակցությամբ՝ 4 հեմինի մոլեկուլ 1 սպիտակուցի մոլեկուլի համար։ Մինչդեռ քլորոֆիլի և սպիտակուցի հարաբերակցությունը տարբեր է և ենթարկվում է փոփոխության՝ կախված բույսերի տեսակից, զարգացման փուլից, շրջակա միջավայրի պայմաններից (1 սպիտակուցի մոլեկուլում 3-ից 10 քլորոֆիլի մոլեկուլ)։ Սպիտակուցի մոլեկուլների և քլորոֆիլի միջև կապն իրականացվում է անկայուն բարդույթներով, որոնք ձևավորվում են սպիտակուցային մոլեկուլների թթվային խմբերի և պիրոլի օղակների ազոտի փոխազդեցության ժամանակ։ Որքան բարձր է դիկարբոքսիլային ամինաթթուների պարունակությունը սպիտակուցում, այնքան լավ է դրանց կոմպլեքսավորումը քլորոֆիլով (T.N. Godnee): Քլորոֆիլի հետ կապված սպիտակուցները բնութագրվում են ցածր իզոէլեկտրական կետով (3,7-4,9): Այս սպիտակուցների մոլեկուլային զանգվածը մոտ 68 կԴա է։ Միևնույն ժամանակ, քլորոֆիլը կարող է փոխազդել նաև թաղանթային լիպիդների հետ։
Մոլեկուլների կարևոր հատկություն քլորոֆիլմիմյանց հետ շփվելու նրանց կարողությունն է: Մոնոմերայինից ագրեգացված ձևի անցումը առաջացել է երկու կամ ավելի մոլեկուլների փոխազդեցության արդյունքում, երբ դրանք մոտ են եղել։ Քլորոֆիլի ձևավորման գործընթացում կենդանի բջջում նրա վիճակը բնականաբար փոխվում է։ Այս դեպքում տեղի է ունենում դրա ագրեգացումը (Ա.Ա. Կրասնովսկի): Այժմ ցույց է տրվել, որ պլաստիդային թաղանթներում քլորոֆիլը տարբեր աստիճանի ագրեգացման պիգմենտ-լիպոպրոտեինային համալիրների տեսքով է:
3. Ֆիզիկական հատկություններքլորոֆիլ
Ինչպես արդեն նշվեց, քլորոֆիլն ունակ է ընտրովի կլանել լույսը: Տվյալ միացության կլանման սպեկտրը որոշվում է որոշակի ալիքի լույսը կլանելու ունակությամբ ( որոշակի գույն) Կ.Ա.-ի կլանման սպեկտրը ստանալու համար. Տիմիրյազևը լույսի ճառագայթ է անցել քլորոֆիլի լուծույթով։ Ճառագայթների մի մասը կլանվել է քլորոֆիլով, և պրիզմայով փոխանցվելուց հետո սպեկտրում հայտնաբերվել են սև շերտեր: Ցույց է տրվել, որ քլորոֆիլը նույն կոնցենտրացիայում, ինչ տերևում, ունի երկու հիմնական կլանման գիծ կարմիր և կապույտ-մանուշակագույն ճառագայթներում: . Մինչդեռ քլորոֆիլը Ալուծույթում ունի առավելագույն կլանման 429 և 660 նմ, մինչդեռ քլորոֆիլը բ- 453 և 642 նմ: Այնուամենայնիվ, պետք է հաշվի առնել, որ տերևում քլորոֆիլի կլանման սպեկտրը տարբերվում է կախված դրա վիճակից, ագրեգացման աստիճանից և որոշակի սպիտակուցների վրա կլանման աստիճանից: Այժմ ցույց է տրվել, որ կան քլորոֆիլի ձևեր, որոնք կլանում են լույսը 700, 710 և նույնիսկ 720 նմ ալիքի երկարությամբ: Քլորոֆիլի այս ձևերը, որոնք կլանում են լույսը երկար ալիքների երկարությամբ, հատկապես կարևոր են ֆոտոսինթեզի գործընթացում։
Քլորոֆիլն ունի ֆլյուորեսցիայի հատկություն։ Լյումինեսցենտը մարմինների փայլն է, որը գրգռված է լուսավորությամբ և տևում է շատ կարճ ժամանակահատված (10 8 -10 9 վրկ): Լույսը, որը արձակվում է լյումինեսցենցիայի ժամանակ, միշտ ավելի երկար ալիքի երկարություն ունի, քան կլանված լույսը։ Դա պայմանավորված է նրանով, որ ներծծվող էներգիայի մի մասն ազատվում է ջերմության տեսքով։ Քլորոֆիլն ունի կարմիր ֆլուորեսցենտ:
4. Քլորոֆիլի կենսասինթեզ
Քլորոֆիլի սինթեզը տեղի է ունենում երկու փուլով՝ մութից մինչև պրոտոքլորոֆիլիդ և լուսային՝ պրոտոքլորոֆիլիդից քլորոֆիլիդի ձևավորում։ (նկ. 2): Սինթեզը սկսվում է գլուտամինաթթվի դ-ամինոլևուլինաթթվի փոխակերպմամբ։ δ-ամինոլևուլինաթթվի 2 մոլեկուլ խտացվում է պորֆոբիլինոգենի։ Այնուհետև, պորֆոբիլինոգենի 4 մոլեկուլները վերածվում են պրոտոպորֆիրին IX-ի: Այնուհետև մագնեզիումը մտնում է օղակի մեջ՝ առաջացնելով պրոտոքլորոֆիլիդ: Քլորոֆիլիդը ձևավորվում է լույսի և NADH-ի առկայության դեպքում. պրոտոքլորոֆիլիդ + 2H + + hv → քլորոֆիլիդ
Նկար 2 - Քլորոֆիլի կենսասինթեզի սխեմա
Պրոտոնները կցվում են պիգմենտի մոլեկուլի չորրորդ պիրոլի օղակին։ Վրա վերջին քայլըքլորոֆիլիդը փոխազդում է ֆիտոլ ալկոհոլի հետ. քլորոֆիլիդ + ֆիտոլ → քլորոֆիլ.
Քանի որ քլորոֆիլի սինթեզը բազմափուլ գործընթաց է, դրանում ներգրավված են տարբեր ֆերմենտներ, որոնք, ըստ երևույթին, կազմում են պոլիֆերմենտային համալիր։ Հետաքրքիր է նշել, որ այս ֆերմենտային սպիտակուցներից շատերի առաջացումը արագանում է լույսի ներքո: Լույսն անուղղակիորեն արագացնում է քլորոֆիլային պրեկուրսորների առաջացումը։ Ամենակարևոր ֆերմենտներից է δ-ամինոլևուլինաթթվի (ամինոլևուլինատ սինթազ) սինթեզը կատալիզացնող ֆերմենտը։ Կարևոր է նշել, որ այս ֆերմենտի ակտիվությունը նույնպես մեծանում է լույսի ներքո։
5. Քլորոֆիլի առաջացման պայմանները
Էթիոլացված սածիլներում քլորոֆիլի կուտակման վրա լույսի ազդեցության ուսումնասիրությունը թույլ է տվել պարզել, որ քլորոֆիլն առաջինն է հայտնվում կանաչապատման գործընթացում: Ա.Սպեկտրոգրաֆիկ վերլուծությունը ցույց է տալիս, որ քլորոֆիլի առաջացման գործընթացը շատ արագ է ընթանում։ Այո, արդեն անցել է
Լուսավորության մեկնարկից 1 րոպե անց էթիոլացված սածիլներից մեկուսացված պիգմենտը ունի կլանման սպեկտր, որը համընկնում է քլորոֆիլի կլանման սպեկտրի հետ: Ա.Ըստ Ա.Ա. Շլիկա, քլորոֆիլ բառաջացել է քլորոֆիլից Ա.
Լույսի որակի ազդեցությունը քլորոֆիլի առաջացման վրա ուսումնասիրելիս շատ դեպքերում բացահայտվել է կարմիր լույսի դրական դերը։ Մեծ նշանակությունունի լույսի ինտենսիվություն. Քլորոֆիլի առաջացման համար լուսավորության ստորին սահմանի առկայությունը ցույց է տրվել Վ.Ն. Լյուբիմենկո գարու և վարսակի սածիլների համար: Պարզվել է, որ 400 սմ հեռավորության վրա 10 Վտ հզորությամբ էլեկտրական լամպով լուսավորությունն այն սահմանն է, որից ցածր քլորոֆիլի առաջացումը դադարել է։ Գոյություն ունի նաև լուսավորության վերին սահման, որից բարձր արգելակվում է քլորոֆիլի առաջացումը։
Լույսի բացակայության պայմաններում աճեցված սածիլները կոչվում են էթիոլացված.Նման սածիլները բնութագրվում են փոփոխված ձևով (երկարացած ցողուններ, չմշակված տերևներ) և թույլ դեղին գույնով (քլորոֆիլ չեն պարունակում)։ Ինչպես նշվեց վերևում, վերջնական փուլերում քլորոֆիլի ձևավորումը պահանջում է լույս:
Ջ.Սաքսի ժամանակներից (1864 թ.) հայտնի է, որ որոշ դեպքերում քլորոֆիլ առաջանում է նույնիսկ լույսի բացակայության դեպքում։ Մթության մեջ քլորոֆիլ ձևավորելու ունակությունը բնորոշ է էվոլյուցիոն գործընթացի ստորին փուլում գտնվող օրգանիզմներին։ Այսպիսով, սննդային բարենպաստ պայմաններում որոշ բակտերիաներ կարող են սինթեզել բակտերիոքլորոֆիլը մթության մեջ: Օրգանական նյութերի բավարար պաշարով ցիանոբակտերիաները մթության մեջ աճում և գոյանում են պիգմենտներ։ Մթության մեջ քլորոֆիլ ձևավորելու ունակությունը հայտնաբերվել է նաև այնպիսի բարձր կազմակերպված ջրիմուռների մեջ, ինչպիսիք են characeae-ն: Տերեւաթափ եւ լյարդի մամուռները պահպանում են մթության մեջ քլորոֆիլ ձեւավորելու հատկությունը։ Գրեթե բոլոր փշատերեւ տեսակների մոտ, երբ սերմերը բողբոջում են մթության մեջ, կոթիլեդոնները կանաչում են։ Այս ունակությունն առավել զարգացած է փշատերեւ ծառերի ստվերահանդուրժող տեսակների մոտ: Քանի որ սածիլները մթության մեջ աճում են, ձևավորված քլորոֆիլը քայքայվում է, իսկ 35-40-րդ օրը սածիլները սատկում են լույսի բացակայության դեպքում։ Հետաքրքիր է նշել, որ մթության մեջ մեկուսացված սաղմերից աճեցված փշատերևների սածիլները քլորոֆիլ չեն առաջացնում: Այնուամենայնիվ, չկոտրված էնդոսպերմի փոքր կտորի առկայությունը բավական է, որպեսզի սածիլները սկսեն կանաչել: Կանաչապատումը տեղի է ունենում նույնիսկ այն դեպքում, երբ սաղմը շփվում է փշատերեւ ծառերի մեկ այլ տեսակի էնդոսպերմի հետ: Այս դեպքում ուղղակի կապ կա էնդոսպերմի ռեդոքս ներուժի արժեքի և սածիլների մթության մեջ կանաչ դառնալու ունակության միջև:
Կարելի է եզրակացնել, որ էվոլյուցիոն առումով քլորոֆիլն ի սկզբանե ձևավորվել է որպես մութ նյութափոխանակության կողմնակի արտադրանք: Սակայն ավելի ուշ աշխարհում քլորոֆիլ ունեցող բույսերն ավելի մեծ առավելություն ստացան՝ շնորհիվ արևի լույսի էներգիան օգտագործելու ունակության, և այդ հատկանիշը ամրագրվեց բնական ընտրությամբ։
Քլորոֆիլի առաջացումը կախված է ջերմաստիճանից։ Քլորոֆիլի կուտակման օպտիմալ ջերմաստիճանը 26-30°C է։ Ջերմաստիճանից է կախված միայն քլորոֆիլային պրեկուրսորների առաջացումը (մութ փուլ): Արդեն ձևավորված քլորոֆիլի պրեկուրսորների առկայության դեպքում կանաչապատման գործընթացը (թեթև փուլ) ընթանում է նույն արագությամբ՝ անկախ ջերմաստիճանից։
Քլորոֆիլի առաջացման արագության վրա ազդում է ջրի պարունակությունը: Սածիլների խիստ ջրազրկումը հանգեցնում է քլորոֆիլի առաջացման ամբողջական դադարեցմանը։ Ջրազրկման նկատմամբ հատկապես զգայուն է պրոտոքլորոֆիլիդի առաջացումը:
Ավելին V.I. Փալադին ուշադրություն է հրավիրել ածխաջրերի անհրաժեշտության վրա՝ կանաչապատման գործընթացն իրականացնելու համար։ Հենց դրանով է, որ լույսի ներքո էթիոլացված սածիլների կանաչապատումը կախված է նրանց տարիքից: 7-9 օրական տարիքից հետո նման տնկիների մեջ քլորոֆիլ առաջացնելու ունակությունը կտրուկ նվազում է։ Երբ ցողում են սախարոզա, սածիլները նորից սկսում են ինտենսիվ կանաչել։
Քլորոֆիլի առաջացման համար ամենակարեւորը հանքային սնուցման պայմաններն են։ Առաջին հերթին անհրաժեշտ է բավարար քանակությամբ երկաթ։ Երկաթի պակասի դեպքում նույնիսկ մեծահասակ բույսերի տերևները կորցնում են իրենց գույնը: Այս երեւույթը կոչվում է քլորոզ.Երկաթը կարևոր կատալիզատոր է քլորոֆիլի ձևավորման համար: Անհրաժեշտ է δ-ամինոլևուլինաթթվի սինթեզի, ինչպես նաև պրոտոպորֆիրինի սինթեզի փուլում։ Քլորոֆիլի սինթեզի ապահովման համար մեծ նշանակություն ունի բույսերի նորմալ մատակարարումը ազոտով և մագնեզիումով, քանի որ այս երկու տարրերն էլ քլորոֆիլի մի մասն են: Պղնձի պակասով քլորոֆիլը հեշտությամբ քայքայվում է։ Սա, ըստ երեւույթին, պայմանավորված է նրանով, որ պղինձը նպաստում է քլորոֆիլի և համապատասխան սպիտակուցների միջև կայուն բարդույթների ձևավորմանը:
Աճող սեզոնի ընթացքում բույսերում քլորոֆիլի կուտակման գործընթացի ուսումնասիրությունը ցույց է տվել, որ քլորոֆիլի առավելագույն պարունակությունը նախատեսված է մինչև ծաղկման սկիզբը: Նույնիսկ կարծիք կա, որ քլորոֆիլի ձևավորման աճը կարող է օգտագործվել որպես ծաղկման բույսերի պատրաստակամության ցուցիչ: Քլորոֆիլի սինթեզը կախված է արմատային համակարգի ակտիվությունից։ Այսպիսով, պատվաստելիս քլորոֆիլի պարունակությունը սերմի տերևներում կախված է պաշարի արմատային համակարգի հատկություններից։ Հնարավոր է, որ արմատային համակարգի ազդեցությունը պայմանավորված է նրանով, որ այնտեղ առաջանում են հորմոններ (ցիտոկինիններ)։ Երկտուն բույսերում էգերի տերևներին բնորոշ է քլորոֆիլի բարձր պարունակությունը։
6. Կարոտինոիդներ
Կանաչ պիգմենտների հետ միասին քլորոպլաստներն ու քրոմատոֆորները պարունակում են կարոտինոիդների խմբին պատկանող գունանյութեր։ Կարոտինոիդները դեղին և նարնջագույն ալիֆատիկ պիգմենտներ են, որոնք ստացվում են իզոպրենից: Կարոտինոիդները հայտնաբերված են բոլոր բարձր բույսերում և շատ միկրոօրգանիզմներում: Սրանք ամենատարածված պիգմենտներն են, որոնք ունեն տարբեր գործառույթներ: Թթվածին պարունակող կարոտինոիդները կոչվում են քսանթոֆիլներ.Բարձրագույն բույսերում կարոտինոիդների հիմնական ներկայացուցիչները երկու գունանյութեր են.
β- կարոտին(նարնջագույն) C 40 H 56 և քսանթոֆիլ(դեղին) C 40 H 56 O 2: Կարոտինը բաղկացած է 8 իզոպրենային մնացորդներից (նկ. 3):
Նկար 3 - β-կարոտինի կառուցվածքը
Երբ ածխածնային շղթան կիսով չափ բաժանվում է, և վերջում ձևավորվում է ալկոհոլային խումբ, կարոտինը վերածվում է վիտամին A-ի 2 մոլեկուլի: կարոտինի իոնային օղակները միացնող շղթա: Ենթադրվում է, որ ֆիտոլը առաջանում է որպես կարոտինոիդի մոլեկուլի այս մասի հիդրոգենացման արդյունք։ Կարոտինոիդների կողմից լույսի կլանումը, դրանց գույնը, ինչպես նաև ռեդոքսային ռեակցիաների ունակությունը պայմանավորված են կոնյուգացված կրկնակի կապերի առկայությամբ, β-կարոտինունի կլանման երկու առավելագույնը, որոնք համապատասխանում են 482 և 452 նմ ալիքի երկարություններին: Ի տարբերություն քլորոֆիլների, կարոտինոիդները չեն կլանում կարմիր ճառագայթները, ինչպես նաև չունեն ֆլյուորեսցիայի հատկություն։ Ինչպես քլորոֆիլը, այնպես էլ քլորոպլաստներում և քրոմատոֆորներում առկա կարոտինոիդները սպիտակուցներով ջրում չլուծվող բարդույթների տեսքով են։
Հենց այն փաստը, որ կարոտինոիդները միշտ առկա են քլորոպլաստներում, հուշում է, որ նրանք մասնակցում են ֆոտոսինթեզի գործընթացին։ Այնուամենայնիվ, ոչ մի դեպք չի գրանցվել, երբ այս գործընթացը տեղի ունենա քլորոֆիլի բացակայության դեպքում: Այժմ հաստատվել է, որ կարոտինոիդները, կլանելով արեգակնային սպեկտրի որոշակի հատվածներ, այդ ճառագայթների էներգիան փոխանցում են քլորոֆիլի մոլեկուլներին։ Այսպիսով, նրանք նպաստում են ճառագայթների օգտագործմանը, որոնք չեն ներծծվում քլորոֆիլով:
Կարոտինոիդների ֆիզիոլոգիական դերը չի սահմանափակվում նրանց մասնակցությամբ քլորոֆիլի մոլեկուլներին էներգիայի փոխանցմանը: Ըստ ռուս հետազոտողի
Դ.Ի. Սապոժնիկով, լույսի ներքո քսանթոֆիլները փոխակերպվում են (վիոլաքսանտինը վերածվում է զեաքսանտինի), որն ուղեկցվում է թթվածնի արտազատմամբ։ Այս ռեակցիայի գործողության սպեկտրը համընկնում է քլորոֆիլի կլանման սպեկտրի հետ, ինչը թույլ տվեց ենթադրել, որ այն մասնակցում է ֆոտոսինթեզի ընթացքում ջրի քայքայման և թթվածնի արտազատման գործընթացին։
Կան ապացույցներ, որ կարոտինոիդները կատարում են պաշտպանիչ գործառույթ՝ պաշտպանելով տարբեր օրգանական նյութեր, հիմնականում քլորոֆիլի մոլեկուլները, ֆոտոօքսիդացման ժամանակ լույսի ներքո ոչնչացումից: Եգիպտացորենի և արևածաղկի մուտանտների վրա անցկացված փորձերը ցույց են տվել, որ դրանք պարունակում են պրոտոքլորոֆիլիդ (քլորոֆիլի մուգ նախադրյալ), որը լույսի ներքո վերածվում է քլորոֆիլի։ Ա,բայց ավերված է։ Վերջինս պայմանավորված է ուսումնասիրված մուտանտների կարոտինոիդներ առաջացնելու ունակության բացակայությամբ։
Մի շարք հետազոտողներ նշում են, որ կարոտինոիդները որոշակի դեր են խաղում բույսերի սեռական գործընթացում։ Հայտնի է, որ բարձր բույսերի ծաղկման շրջանում տերեւներում նվազում է կարոտինոիդների պարունակությունը։ Միաժամանակ նկատելիորեն աճում է փոշեկուլներում, ինչպես նաև ծաղկաթերթերում։ Ըստ Պ.Մ.Ժուկովսկու, միկրոսպորոգենեզը սերտորեն կապված է կարոտինոիդների նյութափոխանակության հետ: Չհասունացած ծաղկափոշու հատիկները սպիտակ են, իսկ հասուն ծաղկափոշին դեղնանարնջագույն է։ Ջրիմուռների սեռական բջիջներում նկատվում է պիգմենտների տարբերակված բաշխում։ Արական սեռական բջիջները դեղին են և պարունակում են կարոտինոիդներ։ Իգական գամետները պարունակում են քլորոֆիլ։ Ենթադրվում է, որ հենց կարոտինն է որոշում սպերմատոզոիդների շարժունակությունը։ Ըստ Վ.Մևիուսի՝ քլամիդոմոնաս ջրիմուռների մայր բջիջները սկզբնական շրջանում առանց դրոշակի ձևավորում են սաղմնային բջիջներ (գամետներ), այս ընթացքում նրանք դեռ չեն կարող շարժվել ջրի մեջ։ Դրոշակները ձևավորվում են միայն երկար ալիքային ճառագայթներով գամետների լուսավորությունից հետո, որոնք գրավվում են հատուկ կարոտինոիդով` կրոկետինով:
կարոտինոիդների ձևավորում.Կարոտինոիդների սինթեզը լույս չի պահանջում։ Տերևների ձևավորման ընթացքում կարոտինոիդներ են ձևավորվում և կուտակվում պլաստիդներում այն ժամանակահատվածում, երբ բողբոջում տերևի ռուդիմենտը պաշտպանված է լույսից: Լուսավորության սկզբում էթիոլացված սածիլներում քլորոֆիլի առաջացումը ուղեկցվում է կարոտինոիդների պարունակության ժամանակավոր անկմամբ։ Այնուամենայնիվ, այնուհետև կարոտինոիդների պարունակությունը վերականգնվում է և նույնիսկ ավելանում է լույսի ինտենսիվության աճով: Հաստատվել է, որ կա ուղիղ կապ սպիտակուցի և կարոտինոիդների պարունակության միջև։ Կտրված տերևներում սպիտակուցների և կարոտինոիդների կորուստը ձեռք ձեռքի տված է: Կարոտինոիդների առաջացումը կախված է ազոտի սնուցման աղբյուրից։ Կարոտինոիդների կուտակման ավելի բարենպաստ արդյունքներ են ձեռք բերվել նիտրատային ֆոնի վրա բույսեր աճեցնելիս՝ համեմատած ամոնիակի հետ։ Ծծմբի պակասը կտրուկ նվազեցնում է կարոտինոիդների պարունակությունը։ Մեծ նշանակություն ունի հարաբերակցությունը` Ca/Mg in կուլտուրայի միջավայր. Կալցիումի պարունակության հարաբերական աճը հանգեցնում է կարոտինոիդների կուտակման ավելացմանը՝ համեմատած քլորոֆիլի հետ։ Մագնեզիումի պարունակության ավելացումը հակառակ ազդեցությունն է ունենում։
7. Ֆիկոբիլիններ
Ֆիկոբիլինները կարմիր և կապույտ պիգմենտներ են, որոնք առկա են ցիանոբակտերիաներում և որոշ ջրիմուռներում: Ուսումնասիրությունները ցույց են տվել, որ կարմիր ջրիմուռները և ցիանոբակտերիաները քլորոֆիլի հետ միասին Ապարունակում է ֆիկոբիլիններ. Ֆիկոբիլինների քիմիական կառուցվածքը հիմնված է չորս պիրոլի խմբերի վրա. Ի տարբերություն քլորոֆիլի՝ ֆիկոբիլիններն ունեն պիրոլի խմբեր՝ դասավորված բաց շղթայով։ (նկ. 4) . Ֆիկոբիլինները ներկայացված են պիգմենտներով. ֆիկոցիանին, ֆիկոերիտրինԵվ ալոֆիկոցիանին.Ֆիկոերիտրինը օքսիդացված ֆիկոցիանին է: Կարմիր ջրիմուռները հիմնականում պարունակում են ֆիկոերիտրին, իսկ ցիանոբակտերիաները՝ ֆիկոցիանին։ Ֆիկոբիլինները սպիտակուցներով ուժեղ միացություններ են կազմում (ֆիկոբիլինի սպիտակուցներ): Ֆիկոբիլինների և սպիտակուցների միջև կապը ոչնչացվում է միայն թթվով։ Ենթադրվում է, որ պիգմենտի կարբոքսիլային խմբերը կապվում են սպիտակուցի ամինո խմբերին։ Հարկ է նշել, որ, ի տարբերություն թաղանթներում տեղակայված քլորոֆիլների և կարոտինոիդների, ֆիկոբիլինները կենտրոնացած են հատուկ հատիկներում (ֆիկոբիլիզոմներում), որոնք սերտորեն կապված են թիլաոիդ թաղանթների հետ:
Նկար 4 - Ֆիկոերիտրինների քրոմոֆոր խումբ
Ֆիկոբիլինները կլանում են արեգակնային սպեկտրի կանաչ և դեղին մասերի ճառագայթները: Սա սպեկտրի այն մասն է, որը գտնվում է քլորոֆիլի երկու հիմնական կլանման գծերի միջև: Ֆիկոերիտրինը ներծծում է 495-565 նմ ալիքի երկարությամբ ճառագայթները, իսկ ֆիկոցյանինը՝ 550-615 նմ։ Ֆիկոբիլինների կլանման սպեկտրների համեմատությունը լույսի սպեկտրալ կազմի հետ, որում ֆոտոսինթեզը տեղի է ունենում ցիանոբակտերիաներում և կարմիր ջրիմուռներում, ցույց է տալիս, որ դրանք շատ մոտ են։ Սա ենթադրում է, որ ֆիկոբիլինները կլանում են լույսի էներգիան և, ինչպես կարոտինոիդները, այն փոխանցում են քլորոֆիլի մոլեկուլին, որից հետո այն օգտագործվում է ֆոտոսինթեզի գործընթացում։
Ֆիկոբիլինների առկայությունը ջրիմուռներում էվոլյուցիայի գործընթացում օրգանիզմների հարմարվելու օրինակ է արեգակնային սպեկտրի այն մասերի օգտագործմանը, որոնք թափանցում են հաստությամբ: ծովի ջուր(քրոմատիկ հարմարեցում): Ինչպես հայտնի է, ջրի սյունով անցնելիս քլորոֆիլի հիմնական կլանման գծին համապատասխանող կարմիր ճառագայթները ներծծվում են։ Առավել խորը թափանցում են կանաչ ճառագայթները, որոնք ներծծվում են ոչ թե քլորոֆիլով, այլ ֆիկոբիլիններով։
ՖՈՏՈՍԻՆԹԵԶ (12 ժամ)
