хлор и хлорофилл что общего
Что такое жидкий хлорофилл, для чего применяется, польза и вред жидкого хлорофилла для организма
Что такое жидкий хлорофилл? Чем полезен жидкий хлорофилл? Кому нельзя его пить?
В социальных сетях вирусится новый ЗОЖный тренд — жидкий хлорофилл. Зелёный пигмент пьют даже знаменитости, например, Гвинет Пэлтроу и Риз Уизерспун. Его добавляют в косметику, еду и воду. Что это, настоящая панацея или очередная интернет-тенденция и не больше?
Что такое жидкий хлорофилл?
Хлорофилл — это пигмент зелёного цвета, который обеспечивает питание растений, перерабатывая углекислый газ (этот процесс называется «фотосинтез»). В его названии заключены два греческих слова: chloros, что означает «зелёный», и phyllon — «лист».
Хлорофилл официально зарегистрирован как пищевая добавка Е140 и именуется «натуральным красителем». Не нужно бояться слова «краситель» — наоборот, хлорофилл содержит большее количество важных для человека веществ, антиоксидантов и минералов. Его используют врачи для вывода токсинов из организма, чистки крови и ощелачивания организма. Хлорофилл полезен для здоровья и сегодня относится к суперфудам.
Врачи-косметологи также нашли применение хлорофиллу: за счёт сильного антибактериального эффекта он борется с различными воспалениями, убирает прыщи, угри, а также очищает и успокаивает кожу лица.
Употреблять хлорофилл удобнее всего в жидкой форме. Его разводят в воде (в том числе минеральной), добавляют в смузи, холодные чаи, соки и разные напитки по желанию. Он содержится в шпинате, укропе, петрушке, кинзе, брокколи и спирулине.
Чем полезен жидкий хлорофилл?
В первую очередь, он укрепляет иммунитет человека. Очищает кишечник, обеззараживает кровь, борется с грибком, уничтожает вредные бактерии в организме, снижает тревожность, избавляет от стресса.
Жидкий хлорофилл способствует выработке клеток-эритроцитов, необходимых для детоксикации и укрепления организма. Кислород, который переносят эти клетки, выводит вредные вещества, токсины, устраняет «засоры» и вредные накопления. Чем больше насыщена кислородом кровь — тем меньше риск инфекций и заболеваний (в том числе онкологических).
Одно из важнейших свойств жидкого хлорофилла — расщепление жиров и снижение веса. Рекомендуется употреблять людям с повышенным холестерином.
На кишечник жидкий хлорофилл оказывает незаменимое воздействие — очищает и поддерживает здоровую микрофлору, улучшает обмен веществ и в целом нормализует работу желудочно-кишечного тракта (ЖКТ).
Женщинам полезно употреблять жидкий хлорофилл, чтобы улучшить качество кожи и уменьшить воспаления. Благотворное влияние происходит за счёт кальция, магния, железа и витамина А, содержащихся в хлорофилле. Поэтому при любых кожных воспалениях — прыщах, угрях, акне — рекомендуется принимать хлорофилл.
На сегодняшний день при больших нагрузках люди чаще страдают железодефицитной анемией, первые признаки которой — это усталость, слабость, отсутствие сил. Жидкий хлорофилл хорошо справляется с этой проблемой. Он повышает гемоглобин, насыщает организм кислородом и устраняет чувство усталости.
Жидкий хлорофилл обладает способностью регулировать потоотделение за счёт детоксикации организма. Поэтому если вы чрезмерно потеете, также рекомендуется ввести в рацион эту добавку.
Но не стоит злоупотреблять хлорофиллом, так как это чревато такими побочными эффектами, как аллергия, проблемы с пищеварением, диарея и индивидуальная непереносимость.
Когда нужно пить жидкий хлорофилл?
Принимать жидкий хлорофилл желательно утром за полчаса до еды. Две чайные ложки размешайте в стакане тёплой воды. Не забывайте, что жидкий хлорофилл всегда необходимо растворять. Суточная норма для здорового человека составляет 100 мг.
В период употребления хлорофилла важно исключить из рациона апельсины, мандарины, лимоны, грейпфруты, морковь, яблоки и сухофрукты. Дело в том, что морковный сок и хлорофилл содержат витамин А. При гипернасыщении организма этим витамином может возникнуть раздражение на коже или пигментация. Вместе с хлорофиллом, помимо витамина А, не рекомендуется употреблять витамины С, Е и К, а также железо, кальций и магний.
Хлорофилл – для чего нужен человеку
Имеются противопоказания необходимо проконсультироваться со специалистом (врачом).
Х лорофилл — это специальный пигмент, окрашивающий хлоропласты растений в зелёный цвет. Благодаря ему происходит всем известный фотосинтез, который по праву является настоящим чудом природы. С его помощью углекислый газ превращается в химические связи углеводов и выделяется кислород — это знает каждый школьник. Из статьи вы узнаете: для чего хлорофилл нужен человеку, чем обуславливается его способность ускорять регенерацию тканей, положительный эффект на сердечно-сосудистую, дыхательную, мочевыводящую, пищеварительную системы.
Главная причина полезных свойств хлорофилла кроется в антиоксидантных и противораковых действиях.
Он играет активную роль в формировании иммунитета, так как может создавать плотные молекулярные связи с определёнными веществами, нейтрализуя их. Эти вещества — прокарциногены — способствуют окислительному разрушению и приводят к злокачественным образованиям или болезням печени.
Существуют следующие прокарциногены:
В составе хлорофилла есть витамины C, A, E, K, фолиевая кислота, железо и кальций, а также он обладает антиоксидантным эффектом, поэтому продуктивно борется со свободными радикалами.
Что такое жидкий хлорофилл?
Для чего применяется жидкий хлорофилл:
Помимо этого очищает кровь, если есть пониженное количество эритроцитов в кровотоке, то хлорофилл поможет данную проблему изменить в лучшую сторону. Новые эритроциты за счёт гемоглобина распространяют кислород по всем клеткам тела, что положительно сказывается на общем состоянии.
Ещё один неочевидный плюс препарата в том, что он является натуральным внутренним дезодоратором для тела: спустя пару недель применения минимизируется потливость, исчезают неприятные запахи.
Научные исследования о хлорофилле
Источники хлорофилла
Получается, что польза хлорофилла для человека незаменима. Если употреблять больше продуктов с его максимальным содержанием, то можно не только укрепить и сохранить здоровье. Хлорофилл можно выбрать из двух основных источников: природные варианты и БАДы, разработанные на их основе.
Природные источники хлорофилла — это все виды зелени, прикорневые листья, сами зелёные овощи, а также водоросли (в частности, сырьё после переработки водорослей ламинарии).
Самым большим содержанием могут «похвастаться»:
Вы когда-нибудь задумывались, почему овощи и фрукты разного цвета? Или замечали, что обычно предпочитаете зелёные без каких-то видимых причин? А всё это не просто так. Яркий, красивый, насыщенный цвет овощей и фруктов способен рассказать, чем именно они полезны. Цвет плодам придают фитохимикаты — биологически активные вещества растительного происхождения. Организм людей и животных не вырабатывает фитохимикаты, поэтому получить их мы можем только из растений.
Биологически активные добавки из хлорофилла могут также восполнить его нехватку в рационе. Они выпускаются как в капсулированном виде, так и в жидком. Для этого производители выжимают свежий сок из листьев растений, из него создают сразу готовые растворы, либо данную жидкость высушивают и расфасовывают по капсулам. Жидкая форма способствует более эффективному оздоровительному действию хлорофилла на организм человека.
Польза хлорофилла для организма
Максимилиан Оскар Бирхер-Беннер (швейцарский врач, практиковавший в XIX–XX веках) писал в своих трудах, что солнечные лучи, аккумулирующиеся в листьях и травах, имеют небывалую важность.
Все стебли, плоды и овощи зелёного цвета содержат концентрированные хлоропласты в своём составе и должны всегда быть в рационе питания, так как содержащийся в них хлорофилл всесторонне действует на организм человека.
Бирхер-Беннер первым ответил на вопрос «чем полезен хлорофилл?» и агитировал за грамотное и здоровое питание. Если у человека есть хоть один из нижеуказанных симптомов, то возможен дефицит данного вещества в организме:
При любом из этих признаков нужно подумать о начале приёма хлорофилла в жидком либо капсульном виде. Своевременное реагирование на симптомы может значительно ускорить процесс выздоровления.
Польза хлорофилла для крови
Он отлично помогает с анемией, запускает активацию кроветворения. Ведь хлорофилл стимулирует костный мозг, следовательно, увеличивается производство эритроцитов — красных кровяных телец, самых многочисленных клеток крови. Также он очищает кровь от токсинов и излишков фармацевтических средств. Плюс он активирует действие ферментов, участвующих в синтезе витамина K, который необходим для естественного свёртывания крови, поэтому необходимо знать как правильно пить жидкий хлорофилл при носовых и тяжёлых менструальных кровотечениях.
Рекомендованный приём хлорофилла: по 1 ч. л., разведённой в стакане чистой питьевой воды, 1—3 раза в сутки за 15—20 минут до еды. При простуде можно увеличить дозу в 2—3 раза.
Совет по эффективному приёму: для усиления результата желательно, чтобы вода была слегка тёплой (но не горячей!). Перед применением необходима медицинская консультация.
Хлорофилл для иммунитета
Одно из лечебных свойств хлорофилла — укрепление иммунной системы. Он результативно стимулирует фагоцитоз и усиливает иммунную функцию организма. Плюс он увеличивает общую сопротивляемость различным болезням, помогает бороться с вирусами, снижает вероятность быстрой утомляемости, избавляет от частых простуд и герпесов. Также содержащееся в зелёных листьях вещество помогает росту и развитию крепких костей, поскольку магний — это центральный атом молекулы хлорофилла. Как и витамин D, этот минерал отвечает за расслабление-сокращение мышц — так он тонизирует ткани. Помогает в лечении рецидивов панкреатита, поддержании функции поджелудочной железы.
Обратите внимание! Регулярный рацион питания с употреблением большого количества красного мяса и малой долей зелёных овощей значительно повышает риск развития рака толстого кишечника. Поэтому, если часто употребляете мясные продукты, обязательно включайте в своё меню больше свежих овощей, фруктов и зелени.
Антибактериальное действие хлорофилла
Благодаря сильному антибактериальному действию его применяют против кожных воспалений и акне; также хлорофилл подсушивает прыщики, угри и другие высыпания, плюс он подавляет развитие грибков. Польза хлорофилла в косметических средствах:
Поэтому его часто используют компонентом при производстве косметического мыла, чтобы усилить бактерицидные, антибактериальные, дезодорирующие свойства, в продуктах для ухода, чтобы избавить от запаха пота, в зубных принадлежностях — как бактерицидный ингредиент и как составляющее средство для принятия ванны, чтобы придать аромат, а также для расслабляющего, успокаивающего эффекта.
Хлорофилл для органов пищеварения
Он отлично ускоряет детоксикацию организма за счёт выведения отходов, регуляции уровня жидкости, что способствует избавлению от запоров. Благодаря этому особому действию хлорофилл весьма полезен людям с лишним весом, так как помогает ускорить обмен веществ. Также употребление продуктов, богатых зелёным ферментом, помогает легко корректировать кислотно-щелочной баланс в организме, что, в свою очередь, предотвращает развитие патогенных микроорганизмов в теле.
Для хорошей работы ЖКТ можно пить коктейли из зелёных овощей и трав, которые диетологи советуют включать в рацион не менее 3—4 раз в сутки по 170 мл.
Вот несколько рецептов таких полезных напитков:
Зелёный смузи. Возьмите один банан, пучок свежего салата, 100 г воды, взбейте блендером. Им можно сытно позавтракать. Это вкусно и питательно!
Освежающий коктейль. Понадобится по пучку мяты и салата, нарежьте грушу, залейте 200 г чистой воды. Взбейте блендером. Подавайте в бокалах.
Летний напиток. Возьмите один спелый помидор и огурец, добавьте листья петрушки. Взбейте блендером. Если получилось густо, можно добавить немного воды.
Сладкий напиток. Возьмите один банан и пару сочных слив, добавьте пучок зелёного базилика и 200 г воды. Взбейте всё блендером, подавайте в десертных фужерах.
«Жидкий» салат. Взбейте в блендере петрушку, укроп, сок кислой капусты, один помидор, затем добавьте чайную ложечку сахара и 100 мл воды. По вкусу это напоминает салат к обеду или ужину, но его проще и быстрее употреблять в таком, жидком, виде.
Комбинированный коктейль. Возьмите по пучку петрушки, укропа, сельдерея, добавьте нарубленные крупно огурец и морковь, немного воды, взбейте до образования пены. Подавайте с кусочками льда.
Смузи при простуде. Возьмите листья салата, натрите свежий имбирь на тёрке, нарубите морковь, выжмите апельсин. Взбейте блендером, при желании можно добавить немного воды.
«Крапивная» влага. Берём пучок крапивы, петрушки и один банан, взбиваем при помощи блендера, добавляем кружку воды. Настоящая сила витаминов в одном стакане!
Известно, что запах изо рта является симптомом кардинальных нарушений в пищеварении. В связи с этим, получается тройная польза хлорофилла для человека:
Также его активно назначают пациентам с неутешительным диагнозом триметиламинурия, главный симптом которого — от тела «исходит» запах гнилой рыбы.
Хлорофилл для женщин
Ещё одно из полезных свойств хлорофилла — это действие на женское здоровье. Его применение облегчает состояние женщин с железодефицитной анемией, вызванной маточными кровотечениями или обильными менструациями.
Хлорофилл необходим женщинам для быстрого природного восстановления гормонального баланса, так как хорошо способствует выработке женского гормона — эстрогена. В частности, нутрициологи даже рекомендуют его беременным и кормящим женщинам. Но доза для них определяется индивидуально, строго под контролем врача, поэтому будущим матерям, прежде чем решать как принимать хлорофилл, обязательно нужно получить консультацию своего гинеколога.
Противопоказания и побочные эффекты
Поскольку это вещество природным образом есть почти в любых растениях на Земле, следовательно, оно не токсично и абсолютно безопасно. Но при этом всё же имеются побочные действия хлорофилла, такие как изменение цвета стула, зуд или жжение при местном нанесении. Объясняются они чрезмерным употреблением его в пищу. Среди основных противопоказаний хлорофилла:
В заключении хотим сказать, что польза хлорофилла бесценна. Особенно это касается его способности благотворно действовать на формирование эритроцитов и повышение гемоглобина в крови, а также производные пигмента используются для профилактики рака. Употребление хлорофилла способствует улучшению повседневной жизни, очищению кожи лица, снижению стрессов и усталости (убирает недостаток магния, который вызывает стрессы, раздражительность, нарушение сна, усталость), можно легко и быстро зарядиться естественной энергией природы!
Хлорофилл
Это основа всего растительного мира. Его называют продуктом солнечной энергии, который способствует омоложению и снабжению кислородом нашего организма.
Исследованиями установлен факт: молекулярный состав гемоглобина и хлорофилла отличается всего одним атомом (вместо железа в хлорофилле присутствует магний), поэтому данное вещество считается жизненно необходимым элементом для нормального функционирования организма человека.
Продукты с максимальным содержанием хлорофилла:
Общая характеристика хлорофилла
В 1915 году д-р Рихард Вильштаттер открыл химическое соединение хлорофилл. Оказалось, что в состав вещества входят такие элементы как азот, кислород, магний, углерод и водород. В 1930 д-р Ханс Фишер, исследовавший структуру эритроцитов, с удивлением обнаружил ее большое сходство с формулой хлорофилла.
Сегодня хлорофилл используется во многих оздоровительных программах в качестве зеленых коктейлей, соков. «Жидкий хлорофилл» применяется в спортивном питании.
В Европейском реестре хлорофилл числится как пищевая добавка № 140. Сегодня хлорофилл успешно используется в качестве натуральной замены красителей для производства кондитерских изделий.
Суточная потребность в хлорофилле
Зеленые коктейли легко готовятся в домашних условиях самостоятельно с помощью блендера. Небольшие траты времени и средств обеспечивают омоложение и нормализацию всех процессов организма.
Потребность в хлорофилле возрастает:
Потребность в хлорофилле снижается:
Противопоказаний практически не имеет.
Усваиваемость хлорофилла
Усваивается хлорофилл отлично. Научный сотрудник Офтен Кранц в своих исследованиях подтверждает, что хлорофилл – натуральный антибиотик, который легко и быстро усваивается организмом взрослого и ребенка.
Полезные свойства хлорофилла и его влияние на организм
Влияние хлорофилла на организм человека огромно. Употреблять продукты, содержащие хлорофилл, важно всем. Но особенно это необходимо жителям городов и мегаполисов. Ведь горожане обычно получают малое количество солнечной энергии.
Хлорофилл препятствует развитию онкологических болезней. Отлично чистит организм, избавляя его от вредных веществ и остатков тяжелых металлов. Способствует заселению микрофлоры кишечника полезными аэробными бактериями.
Вещество улучшает пищеварение. Доказано, что хлорофилл ослабляет симптомы и последствия панкреатита. Кроме того хлорофилл служит дезодоратором, который полностью ликвидирует неприятные запахи тела.
Потребление продуктов и напитков, богатых хлорофиллом, повышает уровень гемоглобина в крови. Таким образом, вещество обеспечивает организм большим количеством кислорода и энергии.
Хлорофилл просто необходим при сердечно-сосудистых заболеваниях. Он снижает повышенное давление. Используется организмом для улучшения функционального состояния сердца. Необходим для нормальной работы кишечника. Имеет легкое мочегонное действие.
Хлорофилл в составе продуктов очень полезен детям. Для детей хлорофилл применяют, начиная с 6 месяцев. Также благоприятное влияние хлорофилл оказывают во время беременности. Его рекомендуется применять в обязательном порядке пожилым людям.
Взаимодействие с эссенциальными элементами
Данное вещество отлично взаимодействует с хлором и натрием. Кроме того, нормализует метаболизм, способствуя усвоению веществ в организме.
Признаки нехватки хлорофилла в организме:
Признаки избытка хлорофилла в организме:
Факторы, влияющие на содержание хлорофилла в организме
Полноценный рацион, который включает в себя продукты, содержащие хлорофилл, является основным факторам. Также местность, в которой проживает человек, косвенно влияет на концентрацию хлорофилла в организме. Так человек, проживающий в городе, имеет большую потребность в хлорофилле, чем человек, живущий в сельской местности.
Хлорофилл для красоты и здоровья
Все факты свидетельствуют о пользе и важности использования хлорофилла. В повседневной жизни данное вещество применяется в составе зеленых коктейлей. Преимущество таких напитков: насыщение без чувства тяжести и дискомфорта в желудке.
Продукты с хлорофиллом содержат множество антиоксидантов, которые защищают организм от вредного воздействия окружающей среды. Зеленые коктейли помогают в борьбе с лишним весом и способствуют выведению шлаков. Ежедневное употребление хлорофилла – простой способ зарядиться энергией и бодростью на целый день.
Внимание! Информация носит ознакомительный характер и не предназначена для постановки диагноза и назначения лечения. Всегда консультируйтесь с профильным врачом!
Физиология растений: фотосинтез, хлорофилл, хлоропласты и производительность растений
ФОТОСИНТЕЗ
Фотосинтез является единственным механизмом получения энергии для биосферы (за исключением процессов, происходящих у некоторых хемосинтезирующих бактерий, которые получают энергию от окисления неорганических субстратов). Фотосинтез включает в себя окислительно-восстановительные реакции. В общем, в процессе окисления молекулы воды высвобождаются электроны с выделением кислорода и восстановлением диоксида углерода с образованием углеводов (Salisbury и Ross, 1994).
Фотосинтез важен для человека, среди прочего, потому что через него производится пища и кислород (Barcelo и др., 1983). Кроме того, он прямо или косвенно кормит почти весь живой мир на планете (Campbell и Reece, 2005).
Первые организмы-фотосинтезаторы, вероятно, появились 3 миллиарда или 3,5 миллиардов лет назад. По мере их распространения они устанавливали взаимозависимости и отношения, которые не только трансформировали их, но и изменили внешний облик планеты. Древние организмы жили в среде без свободного кислорода в атмосфере, в состав которой входил большой процент водорода. Кислород, даже был токсичным для этих примитивных организмов, так же, как в настоящее время для анаэробов. Энергия приобреталась такими процессами, как ферментация или гликолиз, что должно было привести к постепенному накоплению углекислого газа в ранней атмосфере. Если бы живые существа использовали сразу солнечную энергию, используя углекислый газ и выделяя кислород, они, безусловно, более эффективно использовали бы ресурсы своей окружающей среды, отметив веху в истории и эволюции жизни на планете. Условием фотосинтеза является поглощение фотонов, квантовых частиц определенными пигментами (Curtis и Barnes, 2001).
Фотосинтез представляет собой эндергонический процесс, потому что необходимо участие энергии солнечного излучения, чтобы начать цепные реакции, которые приводят к образованию органических соединений, которые накапливает организм.
Общая реакция фотосинтеза:
(CH2O)n- это сокращенная форма представления крахмала или других углеводов по эмпирической формуле. Крахмал является наиболее распространенным продуктом фотосинтеза. Фотосинтез зависит от различных факторов окружающей среды, таких как интенсивность и качество освещения, влажность воздуха, температура, наличие воды, минеральных веществ и углекислого газа. Фотосинтез одного листа опирается на более, чем 50 индивидуальных реакций, каждая из которых зависят от параметров окружающей среды (Cogua, 2011).
Способность растений компенсировать воздействия окружающей среды зависит от их производительности и выживания в конкретной среде. Скорость фотосинтеза может измениться в течение следующих десятилетий в зависимости от приспособительных реакций к изменению уровней CO2, начиная от прямых реакций собственно на CO2, вплоть до косвенных реакций в связи с изменением температуры и водного режима, которые могут произойти в будущем (Cogua, 2011).
Хлоропласты
Клеточными органеллами, в которых происходит фотосинтез, являются хлоропласты.
Размер и форма хлоропластов изменчивы; они происходят из структур, известных как протопластиды (молодые хлоропласты), которые делятся по мере развития эмбриона. Хлоропласты окружены двойным набором мембран, контролирующих движение наружу и внутрь молекул. Внутренне они состоят из студенистого материала, богатого ферментами, называемого строма. Здесь происходит реакция превращения диоксида углерода в углеводы. Хлоропласты имеют пластинчатые мембраны и плоские закрытые «мешочки», похожие на пузырьки, называемые тилакоидами. Тилакоиды образуют стопки, называемые гранами, которые соединены между собой другими тилакоидами более вытянутой формы. В тилакоидных мембранах находятся хлорофиллы и другие пигменты, которые участвуют в поглощении света, ферменты для переноса электронов и фактор связи для образования АТФ (ATP). Основные пигменты, присутствующие в тилакоидных мембранах — хлорофилл a и хлорофилл b. В свою очередь, там найдены и другие пигменты, называемые каротинами и ксантофиллами (Salisbury и Росс, 1994).
Пигменты фотосинтеза
Чтобы световая энергия могла быть использована живыми существами, она должна быть поглощена фотосинтезирующими пигментами. Эти пигменты представляют собой вещества, способные поглощать свет на определенных длинах волн, например, хлорофилл – пигмент, который придает растениям характерный зеленый цвет, поглощает свет на длинах волн, соответствующих фиолетовому, синему и красному цвету, отражая зеленый цвет (Azcon и Talon, 1993).
Хлорофилл
Структура молекулы хлорофилла
Хлорофилл является тетрапиррольным соединением, т.е. состоит из четырех пиррольных колец, соединенных метильными мостиками, которые образуют порфирин. Тетрапиррол является основной структурой порфирина, который, как и в хлорофилле, является частью гемоглобина и цитохрома.
В центре структуры находится металл (магний). Кольцо IV этерифицируется спиртом (фитолом), состоящим из серии из двадцати атомов углерода с двойной связью. Это «хвост» восковой природы, который приводит к тому, что пигмент является нерастворимым в воде, но растворим в некоторых органических растворителях. Отсюда и двойственная природа хлорофилла с центром гидрофильного порфирина и гидрофобным фитолом (Azcon и Talon, 1993).
Хлорофиллы a и b
Как упоминалось выше, хлорофилл a – это пигмент, непосредственно связанный с превращением световой энергии в химическую. Тем не менее, существует еще один тип хлорофилла, хлорофилл b, и пигменты, называемые каротиноидами, которые бывают красными, оранжевыми или желтыми, и которые в зеленых листьях маскируются обилием хлорофиллов. Эти дополнительные пигменты хлорофилла позволяют растениям поглощать более широкий диапазон спектра света, доступного для фотосинтеза, действуя в качестве рецепторов, которые передают энергию. Также существует хлорофилл с, найденный в бурых водорослях. В красных водорослях найден хлорофилл d. Наконец, существует тип хлорофилла (бактериохлорофилл), который является пигментом фототрофных бактерий (Cogua, 2011).
Каротиноиды
Организация пигментов в тилакоидах
Как отмечено выше, структурные единицы фотосинтеза у эукариот представляют собой хлоропласты, расположенные преимущественно в листьях. Внутренние ткани каждого листа покрыты эпидермальными клетками, покрытыми кутикулой, восковым слоем. Кислород и углекислый газ проникают в листья через специальные поры, называемые устьицами. Высокий процент фотосинтеза происходит в клетках палисадной паренхимы, которые расположены под эпидермисом и образуют мезофилл. Хлоропласты ориентированы внутри клеток, чтобы облегчить поглощение света тилакоидными мембранами (Curtis and Barnes, 2001).
Стадии фотосинтеза
Английский физиолог Ф. Блэкмэн (F. F. Blackman) после проведения различных экспериментов предположил, что в процессе фотосинтеза существует, по крайней мере, два ограничивающих фактора: интенсивность света и температура. Поэтому существует группа реакций, которые зависят от света, но не зависят от температуры, как видно из общей схемы фотосинтеза (Рисунок 3) (Curtis and Barnes, 2001).
В опытах Блэкмэна скорость реакций, которые зависят от температуры, увеличивалась лишь около 30°С. Затем скорость уменьшалась. На основании экспериментальных данных он сделал вывод, что эти реакции контролировались ферментами, так как это способ, по которому ферменты предположительно реагируют на температуру. Это способствовало дифференциации стадии световых реакций, зависящей от света и ферментативной стадии, не зависящей от света, или «темновых» реакций. Эти последние реакции нуждаются в химических веществах, синтезированных в «световых» реакциях, но они могут происходить и в светлых, и в темных условиях (Curtis и Barnes 2001).
Общая схема фотосинтеза
Поглощение света
Световые реакции можно резюмировать следующим образом. Светопоглощающие пигменты делятся на две группы: те, которые поглощают и передают энергию к реакционному центру, и те, которые образуют этот реакционный центр, представляющий собой определенный тип молекул хлорофилла (хлорофилл a P680 и Р700) и осуществляют фотохимическую реакцию.
Для обеспечения фотосинтеза требуется сотрудничество двух типов фотосистем, называемых I и II (PS I и PS II). В PS II вода используется в качестве донора электронов, выделяя кислород в качестве побочного продукта. В PS I восстанавливается терминальный акцептор, отдавая электрон ферредоксину, чтобы с его помощью восстановить НАДФ (NADP), которая, наконец, используется для превращения CO2 в углеводы (Melgarejo, 2010).
Фотосистемы I и II работают вместе, хотя в то же время фотосистема I может работать независимо, как это описано на рисунке.
В данной модели энергия света достигает фотосистемы II, где она захватывается молекулой хлорофилла a P680. Электрон молекулы Р680 высвобождается на более высоком энергетическом уровне, из которого он передается к молекуле первичного акцептора электронов. Электрон проходит вниз на фотосистему I вдоль цепи переноса электронов. В результате потока электронов вдоль транспортной цепи устанавливается протонный градиент по всей тилакоидной мембране; потенциальная энергия этого электрохимического градиента используется для формирования АТФ (ATP) из АДФ (ADP) – хемиосмотического процесса, аналогичного процессу у митохондрий. Этот процесс известен как фотофосфорилирование (Curtis и Barnes, 2001).
Одновременно выделяются три других действия:
1. Молекула хлорофилла P680, теряя свой электрон, ищет замену. Она находит ее в молекуле воды, которая, будучи прикрепленной к молекуле, содержащей марганец, лишается электрона, а затем распадается на протоны и газообразный кислород.
2. Дополнительно световая энергия захватывается в реактивной молекуле хлорофилла Р700 фотосистемы I. Молекула окисляется, и электрон высвобождается в первичный акцептор электронов, из которого он перемещается вниз по направлению к НАДФ+ (NADP+).
3. Электрон, удаленный из молекулы P700 фотосистемы I, замещается электроном, который перемещался вниз от первичного акцептора электронов фотосистемы II. Таким образом, на свету происходит непрерывный поток электронов от воды к фотосистеме II, к фотосистеме I, к НАДФ+ (CURTIS, Helena, BARNES, Sue, 2001). Энергия, восстановленная на этих этапах, представлена молекулой АТФ (ATP) (образование которой высвобождает молекулу воды) и НАДФH (NADPH), которые затем преобразуются в основные источники энергии для восстановления углекислого газа. Для генерации одной молекулы НАДФН необходимо поглотить 4 протона: 2 фотосистемой II и 2 фотосистемой I (Curtis и Barnes, 2001).
Восстановление и фиксация CO2
На второй стадии фотосинтеза энергия используется для восстановления углерода. Углерод доступен для фотосинтезирующих клеток в форме диоксида углерода. У растений двуокись углерода достигает фотосинтезирующих клеток через специализированные отверстия листьев и зеленых стеблей, называемые устьицами (Curtis и Barnes 2001).
На этой второй стадии фотосинтеза, АТФ и НАДФН, сформированные на первой стадии, используются для восстановления углерода из диоксида углерода до простого сахара. Затем химическая энергия, временно хранящаяся в молекулах АТФ и НАДФН, передается соответствующим молекулам для транспортировки и хранения энергии в клетках водорослей или органов растений. Результатом этого процесса является формирование углеродного скелета, из которого затем могут быть построены и другие органические молекулы (Cogua, 2011).
Реакции фиксации углерода проходят в условиях, которые не требуют света, но некоторые ферменты регулируются им и производятся в строме посредством цикла Кальвина (Рисунок 5). НАДФ и АТФ, образованные в реакциях, которые поглощают световую энергию, используются для восстановления углекислого газа. Цикл производит глицеральдегид фосфат, из которого может быть сформирована глюкоза и другие органические соединения (Cogua, 2011).
Цикл Кальвина
Это преобразование происходит в строме хлоропластов. CO2 поступает в хлоропласт, проходя через клеточные мембраны органеллы по определенным каналам. Этот газ поступает в тело растения, благодаря устьичному отверстию, которое в то же время облегчает выделение водяного пара в процессе, известном как транспирация (Cogua, 2011). Цикл Кальвина представляет собой центральный путь восстановления СО2 до органических молекул. Он начинается, когда фермент рибулоза 1,5 бифосфат карбоксилаза оксигеназа (Rubisco) выполняет карбоксилирование СО2 и дает начало двум молекулам из трех атомов углерода (Melgarejo, 2010). Чтобы выяснить это, было проведено несколько экспериментов, которые были успешными, благодаря использованию радиоизотопов в зеленых водорослях Chlorella pyrenoidosa и Scenedesmus obliquus. После получения 14СО2 в течение 60 секунд в культурах вышеупомянутых водорослей появляется несколько меченых соединений; фосфаты сахаров, органические кислоты и аминокислоты. Сокращая время применения С14О2 шаг за шагом, удалось восстановить образованные меченые продукты. Менее чем за 2 секунды появляется только одно меченое соединение, 3-фосфоглицериновая кислота (3-PGA), состоящая из трех атомов углерода. Таким образом, первая стадия восстановления СО2 состоит в карбоксилировании, в ходе которого СО2 включается в молекулу акцептора, имеющую 5 атомов углерода, рибулозо-1,5-дифосфат, расщепление которого приводит к образованию двух молекул 3-PGA. Механизм восстановления СО2 является циклическим процессом из нескольких частичных ферментативных стадий (Мельгарехо, 2010).
Метаболизм Хэтча/Слэка
Существуют и другие адаптивные процессы у различных типов растений, например, некоторые растения присоединяют диоксид углерода к первому соединению, известному как фосфоенолпировиноградная кислота или фосфоенолпируват (РЕР) с образованием соединения из четырех атомов углерода, щавелевоуксусной кислоты (промежуточное соединение в цикле Кребса). Среди других растений, которые имеют этот тип метаболизма, кукуруза и сорго. У них диоксид углерода, включенный в щавелевоуксусную кислоту, окончательно переносится в RuBP и входит в цикл Кальвина, но только после прохождения ряда реакций, которые транспортируют его в более глубокие участки внутри листа. Эти реакции протекают в клетках мезофилла, где хлоропласты характеризуются наличием обширной сети тилакоидов, организованных в хорошо развитые граны. Яблочная или аспарагиновая кислота, в зависимости от вида, транспортируются к клеткам обкладки сосудистого пучка, благодаря сети плазмодесм. Хлоропласты этих клеток, которые образуют плотные оболочки вокруг сосудистых пучков листа, имеют неразвитые граны и часто содержат граны крахмала. Растения, использующие этот путь, или путь Хэтча-Слэка, обычно называют C4-растениями, благодаря 4-углеродному соединению, которое служит в качестве акцептора СО2 (Cogua, 2011).
Кислотный метаболизм Толстянковых или растения MAC (CAM)
Существуют некоторые виды растений сухого климата, которые имеют толстые листы, с низким соотношением поверхности к объему, толстой кутикулой и низкой скоростью транспирации. Такие растения называются суккулентами. Как правило, фотосинтезирующие клетки листьев или стебля у них представлены в губчатом мезофилле. У некоторых суккулентов метаболизм CO2 необычен, первоначально исследован у членов семейства Толстянковых, поэтому его называют Кислотный метаболизм Толстянковых (Crasulaceae Acid Metabolism (CAM или MAC) по-английски).
Новый фотосинтетический путь, упомянутый выше, был найден у некоторых растений суккулентов или полусуккулентов из родов Бриофи́ллум, Каланхоэ, Седум, Клейния, Толстянка, Опунция (Salisbury и Ross, 1994). MAC или CAM растения поглощают диоксид углерода в течение ночи, фиксируя в органических кислотах, которые подкисляют среду и высвобождают его в течение дня, чтобы сразу же использовать в цикле Кальвина. Этот тип метаболизма уменьшает потери воды, связанные с открытием устьиц. (Cogua, 2011).
Факторы окружающей среды и фотосинтез
Подсчитано, что количество углерода, который фиксируется каждый год на планете, колеблется от 70000 до 120000 млн. тонн или эквивалентно около 170 – 290 гигатоннам сухого вещества, с минимальной формулой 0. Эта огромная производительность имеет место, несмотря на низкую концентрацию в атмосфере. Более 13% атмосферного углерода используется каждый год в процессе фотосинтеза, и почти равное количество обменивается при растворении в океанах. На фотосинтез оказывают влияние такие факторы, как вода, концентрация СО2, свет, питательные вещества и температура, а также возраст и генетика растений (Salisbury и Ross, 1994).
Количество СО2 является фактором, определяющим производительность, тем не менее некоторые реакции фотосинтеза могут быть осуществлены в его отсутствие. Однако, без этого газа не будет синтеза углеводов. Концентрация CO2 в атмосфере не является оптимальной для фотосинтеза, в сельскохозяйственной практике используется искусственное добавление газообразного СО2 в условиях постоянного освещения, для увеличения фотосинтетической скорости и урожайности при производстве биологического материала (Salisbury и Ross, 1994). CO2, как известно, производит немедленное увеличение скорости фотосинтеза, особенно у C3-растений. Однако, когда растения растут непрерывно с повышенным уровнем СО2, происходят биохимические изменения, которые снижают фотосинтетическую способность листьев, поэтому большой начальный рост фотосинтеза при высокой концентрации СО2 обычно не сохраняется таким же высоким, когда проходят несколько недель или месяцев. Это явление известно как акклиматизация фотосинтеза (Cogua, 2011).
Вода
Внеклеточно у высших растений вода транспортирует такие материалы, как соли, которые перемещаются от корней ко всем частям растения. Помимо того, что она является сырьем в процессе фотосинтеза, вода способствует в качестве реагента нескольким метаболическим реакциям. Ионы, образующие молекулу воды (Н) и (ОН) собираются и рекомбинируются в новые молекулы воды (Cogua, 2011).
Свет
Нет света, нет фотосинтеза, растения нуждаются в свете с точки зрения интенсивности и качества излучения. С увеличением интенсивности света увеличивается фотосинтетическая интенсивность вначале по линейной зависимости, а затем плавно уменьшается и, наконец, достигает постоянного значения, т.е. фотосинтетическая способность насыщается светом. Это значение насыщения достигается различными видами с разной скоростью. У светолюбивых растений это происходит после достижения высокой интенсивности излучения, а у тенелюбивых растений это насыщение достигается быстро, то есть требуется низкая интенсивность света (Cogua, 2011).
Температура
Инга Костенко, Mivena,Украина
Анна Устименко, Клуб Sirius Agro Plant