Красный цвет в природе

Цель: изучить вещества ,образующие красный цвет в природе и оценить их влияние на живые организмы.

Задачи:

1. Изучить пластиды растительных клеток
2. Изучить влияние ликопенов на живые организмы.

Нами подробно изучены цветы, плоды, фрукты, листья и т.д., имеющие красную окраску.

Мы пришли к выводу, что помидоры красные ,так как в нем содержится природный краситель каротин. Впервые его выделил из осенних листьев Берцелиус в 1837 году. Чистые кристаллы каротина – фиолетовые. Но в помидоре есть еще и изомер каротина ликопен. Его кристаллы – оранжево-желтые. Комбинация этих двух веществ в кожуре дает разнообразную гамму оттенков. А в шиповнике вместе каротиноидами содержится и химически подобный ликопин , который под воздействием меди и железа вызывает некрасивую коричневую окраску плодов. Пигменты, содержащиеся в растениях, представляют собой очень разнородные химические вещества. Кроме своей явной функции, т.е. придания фруктам и овощам разнообразной и привлекательной окраски, некоторые из них играют и важную биохимическую роль. Так , зеленый растительный пигмент хлорофилл обуславливает своим присутствием уже ранее упомянутый фотосинтез. Во время тепловой обработки овощного сырья хлорофилл подвергается очень быстрым химическим изменениям и продукт приобретает оливковую окраску. Реакция ускоряется при повышении температуры и кислотности среды и происходит, например, при стерилизации и хранении огурцов, зеленого горошка, фасоли и т.п.Окраска красных и сине-фиолетовых плодов, таких ягод, как малина, черника, смородина, брусника, чернослив и других плодов, вызывается антоцианами. Окраска антоциана зависит от кислотности среды. Желтую или оранжевую окраску придают растениям каротиноиды. Некоторые из них, например, B-каротин и другие превращаются в человеческом организме в провитамин А. Богаты содержанием B-каротина морковь, шпинат, абрикосы, светлая черешня, помидоры и другие растения. В некоторых овощных растениях желтые каротиноиды прикрыты хлорофиллом. При технологических вмешательствах каротиноиды бывают сравнительно устойчивы, несколько чувствительны бывают по отношению к окислению.

1. В организм животных каротиноиды поступают с растительной пищей, определяя их окраску; защищают организмы от воздействия ультрафиолетового излучения.
2. Каротиноиды выполняют антиоксидантную и иммуностимулирующую функции.

Актуальность: В организме человека ликопен содержится в печени, простате, надпочечниках, яичках. Более 80% сконцентрировано в надпочечниках и яичках, что указывает связь ликопена с их биологическими функциями. Некоторые исследования показали, что употребление в пищу продуктов из помидоров уменьшает риск возникновения некоторых типов раковых заболеваний, в особенности рака простаты.

Результаты работы: Согласно исследованиям 1998 года, употребление американцами ликопена составляет в среднем от 3,1 до 3,7 мг в день. В других странах дневное потребление его ещё ниже: в среднем это 1,3 мг в Германии, 1,1 мг в Великобритании и 0,7 мг в Финляндии. Мужчины обычно употребляют больше ликопена ,чем женщины; с возрастом потребляемое его количество уменьшается. Самое большое кол-во ликопена была зафиксировано у американских подростков 12-19 лет. Благодаря употреблению кетчупов ,пасты и т.д. Но это не лучший источник ликопенов. Так же мы пришли к выводу, что для того чтобы избежать многих болезней нужно употреблять продукты,содержащие ликопен в больших количествах .К сожалению ,люди не могут ежедневно употреблять помидоры в нужных количествах. Но существует выход. Сейчас,в аптеках довольно много лекарств , с большим содержанием ликопенов. Некоторые из них продаются строго по рецепту врача ,а другие находятся в свободной продаже.

1. Изучение научной литературы;
2. Сравнение и анализ;
3. Описательный;
4. Фотографирование.

Во время предметной недели биологии была оформлена фотовыставка “Красный цвет в природе”. У нас возникла мысль о том, могут ли влиять на физиологические процессы животных вещества, определяющие красный цвет растений. Мы решили изучить этот вопрос и разработать одноименный проект.

Пластиды – бесцветные или окрашенные тельца растительных клеток. Пластиды характерны только для растений. В зависимости от окраски, связанной с наличием или отсутствием тех или иных пигментов, различают три основных типа пластид:

– хлоропласты (зеленого цвета),

– хромопласты (желтого, оранжевого или красного цвета) и

– лейкопласты (бесцветные).

Обычно в клетке встречаются пластиды только одного типа. Однако установлено, что одни типы пластид могут переходить в другие. Хлоропласты встречаются во всех зеленых органах растений, лейкопласты весьма обычны в клетках органов, скрытых от солнечного света, – корнях, корневищах, клубнях, а также в ситовидных элементах некоторых покрытосеменных. Хромопласты содержатся в клетках лепестков многих растений, зрелых окрашенных плодах (томаты, шиповник, рябина). В мембранах тилакоидов сосредоточен главнейший пигмент зеленых растений – хлорофилл и вспомогательные пигменты – каротиноиды. В лейкопластах пигменты отсутствуют, но здесь может осуществляться синтез и накопление запасных питательных веществ, в первую очередь крахмала, иногда белков, редко жиров.

Красноватая или оранжевая окраска хромопластов связана с присутствием в них каротиноидов. Считается, что хромопласты – конечный этап в развитии пластид, иначе говоря, это стареющие хлоропласты и лейкопласты. Наличие хромопластов отчасти определяет яркую окраску многих цветков, плодов и осенних листьев.

Синтез каротиноидов осуществляют только водоросли, фитопланктон, растения и некоторые разновидности грибов и бактерий.
Каротиноиды определяют формирование окраски живых организмов в природе, так, например, своими ярко-желтым и красным цветами фрукты, овощи и листья растений обязаны каротиноидам.
Хотя некоторые животные способны превращать каротиноиды в другие формы, они все же должны получать их из своего питательного рациона. Например, розовый фламинго фильтрует Спирулину и другие водоросли и превращает их желтые пигменты – бета-каротин и зеаксантин в розовато-красные каротиноиды – астаксантин и кантаксантин, которые затем, накапливаясь в оперении, придают ему столь восхитительный цвет. Многие виды птиц, рыб, ракообразных и насекомых окрашены каротиноидами, полученными вместе с пищей. Люди тоже используют себе на пользу широкие возможности каротиноидов. Так бета-каротин превращается в витамин А, лютеин и зеаксантин предохраняет от повреждения ультрофиолетом область желтого пятна сетчатки глаза.

Каротиноиды являются природными веществами, биосинтез которых осуществляется растениями и некоторыми микроорганизмами. Человек и животные не способны их синтезировать и должны регулярно получать их с пищей, так как каротиноиды выполняют в организме целый ряд жизненно-важных функций. Исходя из этого, биодоступность каротиноидов исследовали на вит. А-дефицитных животных. В настоящее время известно, что каротиноиды обладают и другими ценными специфическими свойствами, не связанными с А-витаминной активностью. В живых организмах они действуют как фотопротекторы и антиоксиданты.

Помимо бета-каротина, в плазме крови людей обнаружены другие каротиноиды: альфа-каротин, ликопин, зеаксантин, криптоксантин, лютеин.

Уровень бета-каротина в плазме крови значительно ниже у курящих, алкоголиков, онкологических и кардиологических больных.

Помидоры (томаты) имеют красную окраску. В состав помидора входят сахара – в основном фруктоза и глюкоза, минеральные соли, такие как йод, калий, фосфор, бор, магний, натрий, марганец, кальций, железо, медь, цинк. Помидоры богаты целым набором витаминов, а именно витамины A, B, B2, B6, C, E, K, PP и бета-каротин. Помидоры (томаты) содержат органические кислоты (лимонная, яблочная, винная и в небольшом количестве щавелевая). Также в состав помидора (томата) входит мощный антиоксидант – ликопен. Ликопен способен защитить мужчин от рака простаты, и женщин от рака шейки матки, прекратить деление опухолевых клеток и мутации ДНК. В переработанных томатах, ликопена даже больше, чем в сырых. Помидоры помогают сохранить зрение и предотвращают изменения в сетчатке глаз. Помидоры защищают организм от вредного воздействия солнечной радиации. Содержащийся в помидорах ликопен, улучшает работу мозга.

Лекарственные препараты, содержащие каротиноиды.

1. Ликопен, не лекарство, а БАД.

Ликопен (Lyc-0-Mate)™ – запатентованная форма ликопена, полученная из генетически немодифицированных томатов, содержит такие важные компоненты как токофенолы, фитостероиды и каротиноиды.

Главные источники ликопена – помидоры и продукты из помидоров; они обеспечивают 85% количества поступающего с пищей ликопена. Другими источниками являются арбуз, гуава, папайя, абрикосы, розовый грейпфрут, красные апельсины.

Ликопен – один из наиболее мощных каротиноидов-антиоксидантов. На плазменные уровни ликопена влияют питание, возраст, пол, гормональный статус, конституция, уровни липидов крови, курение, алкоголь и понижающие уровень холестерина лекарства.

В организме человека ликопен содержится в печени, простате, надпочечниках, яичках; более 80% сконцентрировано в двух последних, что предполагает связь ликопена с их биологическими функциями.

Главными действующими веществами БАД “Лесмин” являются производные хлорофилла, витамин Е, каротиноиды, фитостерины.

Хлорофилл – пигмент растений, с помощью которого осуществляется процесс фотосинтеза. Содержится в зеленых листовых овощах: петрушке, сельдерее, салате, шпинате, луке-перо, а также в морских водорослях. По своей химической структуре хлорофилл близок к гемоглобину крови. Действие на организм человека многогранно: усиливает кроветворение; стимулирует восстановление тканей; препятствует токсическому действию мутагенов и канцерогенов – вредных агентов, повреждающих гены; стимулирует иммунитет; уничтожает болезнетворные вирусы, бактерии и грибки; обладает противовоспалительным действием, антиоксидантными свойствами — способностью нейтрализовать постоянно образующиеся в нашем организме разрушительные свободные радикалы.

Каротиноиды – растительные пигменты. Каротиноиды содержатся в ярко окрашенных оранжевых и желто-зеленых овощах и фруктах, преобладает в них бета-каротин. Кроме того, что они превращаются в витамин А, каротиноиды выполняют антиоксидантную и иммуностимулирующую функции. Каротиноиды выполняют и ряд других важнейших функций: предотвращают нестабильность хромосом; тормозят избыточное деление клеток; подавляют работу онкогенов – генов нашего организма, которые запускают процесс ракового перерождения клеток; регулируют генетические программы уничтожения опухолевых клеток; активируют ферменты, разрушающие вредные вещества; тормозят воспалительные реакции; поддерживают функцию зрения.

Источниками каротиноидов являются морковь, рябина садовая, зелень петрушки и шпината, зеленый лук, красный перец, абрикосы, салат, тыква, помидоры, персики, дыня.

Для чего нужен астаксантин?
Астаксантин – это король семейства каротиноидов. Если сравнить его с бета-каротином(в моркови) то можно увидеть, что он имеет два дополнительных атома кислорода на каждом из колец, что придает ему глубокий красный цвет и делает его элитой ксантофиллов. Эти дополнительные функциональные группы увеличивают антиоксидантные свойства астаксантина, и придают ему уникальные свойства, не присущие никаким другим каротиноидам. Астаксантин также обладает способностью стабилизировать клетки, играя роль заклепки между мембранами.
Впервые астаксантин был выделен из омаров в 1938 году. С тех пор он был найден в тканях различных птиц, креветок, крабов, рыб, растений, и, наверное у всех лососей (нерки, Атлантического, розового лососей, кеты, лосося Чинук и форели). Так что астаксантин присутствовал в нашей диете на протяжении многих тысяч лет.
Недавно Министерством по контролю над Пищей и Лекарствами США было проведено измерение концентрации астаксантина в мясе разных лососевых рыб. Это исследование показало, что в среднем в них содержится от 5 до 40 миллионных частей астаксантина.

Интересно, но животные научились использовать антиоксидантные свойства астаксантина. Все знают, что лососи преодолевают тысячи миль для того, чтобы отложить икру там, где родились они сами.
Лососи накапливают астаксантин, получаемый ими вместе с пищей, Природа выбрала астаксантин в качестве защитника жирных кислот от окислительного стресса, наблюдающегося во время травмирующей миграции.
Самка лосося откладывает икринки, обогащенные астаксантином (чтобы обезопасить развивающегося малька от воздействия ультрафиолетового излучения.

Микроводоросль Haematococcus (ге-ма-то-кок-кус) – это богатейший источник астаксантина. На Гаваях ее можно встретить в небольших водоемах со свежей водой. В хороших условиях водоросль имеет зеленую окраску и постоянно двигается в поисках скоплений питательных веществ.
Когда питательные вещества подходят к концу, клетки начинают переходить в покоящуюся фазу, и производить огромные количества астаксантина для защиты от ультрафиолетового света и окисления.
Еще одним источником астаксантина являются дрожжи, Phaffia, их можно иногда видеть растущими на коре некоторых деревьев. Еще одним возможным источником является крилевое масло, однако оно обладает неприятным рыбным запахом, содержить всего около 1200 миллионных долей астаксантина и является довольно редким.

Важное значение при выборе того или иного растения имеет его цвет. Почему? Многие вещества, которые участвуют в переносе энергии в биологических системах, имеют определенный цвет. К примеру, травы, окрашенные в зеленый цвет, содержат пигмент хлорофилл. Это вещество обладает высокой биологической активностью. По своей химической структуре он близок к гемоглобину крови. Установлено, что введение препаратов хлорофилла в организм способствует увеличению количества гемоглобина и стимулирует образование форменных элементов крови. Уже через 15 мин после введения этого растительного пигмента содержание гемоглобина в крови увеличивается, активизируя защитные функции организма. Растения зеленого цвета обладают противомикробной и противовирусной активностью. При этом их биологическая активность сохраняется и после нагревания до температуры 100 °C.

Алая, красная, малиновая, фиолетовая и синяя окраски кожицы и мякоти растений обусловлены пигментами, обладающими противомикробными и противогрибковыми свойствами. Они выводят из организма химические вещества и радионуклиды.

Желтая окраска плодов и цветов растений – это признак наличия в их тканях флавоноидов. Они обладают противомикробным действием, которое усиливается под влиянием аскорбиновой кислоты. Желтые пигменты играют важную роль в обменных процессах в организме человека.

За покраснение листьев осенью отвечают пигменты под названием антоцианы. Одна из теорий предполагает, что красный цвет отпугивает паразитов так же, как яркая окраска ядовитых насекомых предупреждает других животных об опасности.

Окультуренные растения несут значительно меньше листьев, краснеющих осенью, по сравнению с дикими. Чаще всего люди проводят селекцию деревьев, ориентируясь на размер и вкусовые качества плодов. Дички, в свою очередь, больше "озабочены" защитой от паразитов. Исследователь предположил, что красный цвет листьев коррелирует со способностью растений противостоять вредителям.

Для проверки своей гипотезы ученый поместил на листья диких и окультуренных яблонь, растущих в Средней Азии, одинаковое количество тли. При этом на "дикарях" осенью покраснело приблизительно 62 процента листьев, а на "прирученных" деревьях – только 3. К весне на диких яблонях выжило 29 процентов насекомых, в то время как на окультуренных эта цифра составила 60 процентов. Автор исследования предположил, что в красных листьях содержатся вещества, ядовитые для тли.

Сторонники другой точки зрения считают, что антоцианы защищают листья от воздействия солнечных лучей.

Приложение 4

Выводы:

1. Каротиноиды определяют красный, желтый, оранжевый цвет у растений.
2. В организм животных каротиноиды поступают с растительной пищей, определяя их окраску (оперение у розового фламинго, многие виды птиц, рыб, ракообразных и насекомых окрашены каротиноидами, полученными вместе с пищей).
3. Лососи накапливают каротиноид- астаксантин, который защищает жирные кислоты от окислительного стресса, наблюдающегося во время травмирующей миграции, а развивающихся мальков от воздействия ультрафиолетового излучения.
   Введение препаратов хлорофилла в организм способствует увеличению количества гемоглобина и стимулирует образование форменных элементов крови.
4. Ликопен – один из наиболее мощных каротиноидов-антиоксидантов Ликопен способен защитить мужчин от рака простаты, и женщин от рака шейки матки, прекратить деление опухолевых клеток и мутации ДНК.
5. Каротиноиды препарата лесмин выполняют антиоксидантную и иммуностимулирующую функции, а также предотвращают нестабильность хромосом; тормозят избыточное деление клеток; подавляют работу онкогенов – генов нашего организма, которые запускают процесс ракового перерождения клеток; регулируют генетические программы уничтожения опухолевых клеток; активируют ферменты, разрушающие вредные вещества; тормозят воспалительные реакции; поддерживают функцию зрения.

1. Власова З.А. “Справочник по биологии”.
2. Гусев М.В Минеева Л.А. “Микробиология”, Москва “Академия”, 2008.
3. Коничев А.С. Севастьянова “Молекулярная биология”; Москва. Издательский дом “Академия”, 2008.
4. Материал сети Интернет.
5. http://www.piluli.ru/product/Prostata-Likopen
6. http://mysci.ru/tag/karotinoid-likopen
7. http://www.karotinoli-m.com/glossary/word/12/1/
8. http://www.medbiol.ru/medbiol/botanica/001458ef.htm