讲解员:秋天的化学

没有说秋天就像安慰、温暖、橙色和红色色调:红薯,雕刻南瓜,落叶,一个晚上的壁炉。但化学秋天的颜色是什么?为什么有些植物落叶?所有这些过程酶扮演着什么样的角色?

先做重要的事。为什么植物叶子绿色呢?

叶子的颜色来自被称为色素分子。色素是一种化学吸收某些波长的光,但反映了别人。我们的眼睛看到相对应的颜色反射的波长。在春天和夏天,最丰富的色素在植物叶子叶绿素。这个棒棒糖形状的分子非常类似于血液中携带氧气的血红素组,但在其中心而不是铁镁。镁叶绿素分子的结合意味着它反映了绿灯。叶绿素吸收剩余的可见光谱和能力-与生物分子机械的数组将这种能量转化为碳水化合物的过程称为光合作用。

为什么秋天叶子变黄或红色?

秋天到来一样变得越来越深,有叶子富含叶绿素的植物很多能源成本小的回报。这是因为化学反应比较慢的时候冷和短天更多的漫射光意味着小能量收获。因此许多植物完全停止生产颜料。植物叶绿素分解所有入冬,它们的叶子逐渐变黄由于家庭的分子称为叶黄素在树叶一年四季。叶黄素是分子的共轭碳碳双键反映黄色光,还负责蛋黄的颜色和向日葵。

虽然我们可能会想黄色的叶子漂亮,他们的问题。这是因为黄色树叶吸引蚜虫和其他寄生虫能破坏它。因此,植物开发化学防御机制隐藏这些黄色的叶子:类胡萝卜素和花青素。这些分子特征和强烈的橙色和红色的颜色,负责的色彩胡萝卜,南瓜和枫叶。在类胡萝卜素存在树叶一年四季,花青素是专门合成的植物的树叶在秋天和注入缺陷不仅伪装植物,但也保护他们免受阳光,一旦叶绿素消失了,可能会严重损害树叶。

为什么有些树木落叶?

落叶植物相比,一些树全年保持他们的叶子。这些树木的拉丁名称通常包括“sempervivens”这个词总是活着的意义。大多数常绿乔木在热带气候演化,寒冷季节短,甚至不存在。而常绿乔木落叶,他们总是立即更换。

大多数树木在寒冷气候是落叶,因为保持叶子活着的能源成本太高。同时,大叶子像帆在那些寒冷的风的日子,将树被吹倒的危险。即便如此,一些常青树像松柏能熬过寒冷的,但是他们是例外,而不是常态。

树木怎么决定放弃它们的叶子?

这个问题的答案是荷尔蒙。当你听到这个词的荷尔蒙,你可能会觉得阴沉的青少年,更年期或性吸引。但激素只是分子运输化学信息在这两种动物和植物。

当秋天到来时,叶绿素含量下降,一个信号,触发一系列激素的释放。多年来,科学家们认为的主要分子,导致树木失去叶子——或者他们称之为离层——是脱落酸。尽管它的名字,事实证明这种物质在离层并不重要。两个不同的植物激素,乙烯和植物生长激素,发挥更重要的作用。

乙烯,最简单的烯烃,是气体,加速果实成熟,但降低叶生长和促进离层。乙烯生产的氨基酸蛋氨酸通过生化反应的长链。黑暗刺激气体的生物合成、植物在秋季和冬季增加乙烯生产,导致它们的叶子下降。

茁长素家族的吲哚衍生物,调节细胞生长。一个健康、绿色叶子产生大量的植物生长激素和持续增长。它还提供茁长素的植物通过其叶柄,茎连接树的叶子。然而,当秋天来了,叶绿素含量下降,植物生长激素。叶子的树不再接收化学信号,他们绿色和健康,所以离层的开始。

树木减少叶子宽松吗?

当乙烯和茁长素触发离层树叶开始“自毁”。树停止发送营养叶和叶柄的底部退化,称为离层区,开始。大多数细胞已经知道如何拆卸自己但降解纤维素的主要成分植物细胞壁,有点棘手。

纤维素是世界上最丰富的聚合物。它是由成千上万的单位的葡萄糖通过糖苷键相连。你可以在实验室中降解纤维素,但这需要极其酸性条件。植物,另一方面,利用酶,大自然的催化剂。他们使用一个家庭被称为糖苷酶的酶专攻打破糖苷键。糖苷酶,专门从事降解纤维素被称为多种纤维素酶。

这些酶在自然界中是非常罕见的,但大多数植物。人类,另一方面,不能使多种纤维素酶,所以我们无法消化这个多糖。这就是为什么膳食纤维(主要是纤维素)可以满足你的食欲但不会让你桩磅。甚至食草动物,富含纤维素的饮食为生,如草,不能消化它,因为他们不生产了多种纤维素酶。他们依靠共生细菌生活在他们的消化系统,可以慢慢聚合物分解成葡萄糖单位。这就是为什么反刍动物消化午饭花那么多时间。