Криптонит для растений

Дано:
- растительные клетки,
- солнечный свет (длина волны 380-780 нм).
Найти:
химические соединения, вызывающие неспособность клеток воспринимать солнечный свет, но не убивающие ее.
2

Хлорофилл
3

Криптохром
Криптохромы — белки, локализованые в ядре и цитоплазме клеток.
к
4

Фитохром
Фитохром — белок, существующий в двух формах. Распределенный во всей цитоплазме и ее мембранах.
ф
5

протохлорофиллид
железопорфирин
феофитин
6

СПОСОБ 1
Хлорофилл →протохлорофиллид
Хлорофилл можно превратить в протохлорофиллид, если провести гидролиз фитоловой эфирной связи хлорофилла. При этом отщепляется фитольный хвост.
РЕЗУЛЬТАТ: клетка не гибнет.
7

СПОСОБ 2
Хлорофилл → железопорфирин
Заменить в центре молекулы магний железом, отщепить фитольный хвост. Получится железопорфирин (гем - небелковая часть молекулы гемоглобина) - пигмент красного цвета.
РЕЗУЛЬТАТ: клетка не гибнет. Это подтверждает то, что гем входит в состав цитохромов.
Fe
8

СПОСОБ 3
Хлорофилл → феофитин
РЕАКЦИИ: при действии слабых кислот (например, щавелевой) ион магния вытесняется из центра порфиринового ядра и замещается водородом, образуется феофитин.
РЕЗУЛЬТАТ: клетка не гибнет, это подтверждается тем, что феофитин содержат темные оливковые овощи.
H
9

РЕЗУЛЬТАТ: хлорофилл
поврежден, но клетка по-прежнему светочувствительна!
10

СПОСОБ 4
Экранирование клетки
РЕШЕНИЕ: поместить клетки в водный раствор оптического отбеливателя, который не нарушает структуру растительных клеток.
Оптические отбеливатели поглощают ультрафиолет и флоресцируют. Если применить прямой белый отбеливатель – будет отражена видимая часть спектра.
РЕЗУЛЬТАТ: клетка воспринимает не солнечный, а флуоресцентный свет и не гибнет. Задача решена.
Прямой белый
для хлопка
11

УФ + ВИДИМЫЙ СВЕТ
УФ
флуоресцентный свет
12

Дополнительное решение
13

Способ 5а
Можно окружить клетку двумя оболочками физиологического геля. Первый слой окружения сделать спектрально непроницаемым для синего, а второй слой – непроницаемым для красного света.
Вольвокс золотистый в двухслойном геле
УФ + ВИДИМЫЙ СВЕТ
УФ
14

Способ 5б

Оранжево-
красный
краситель
Зеленый
краситель
15

Реальный краситель
трипафлавин
Реальный краситель
малахитовый зеленый
16

СПОСОБ 6
СПОСОБ 6
Увиолевое стекло ́— стекло, пропускающее ультрафиолет.
Если поместить растение в «увиолевый» раствор, то он будет пропускать к клетке не солнечный (видимый) свет, а длинноволновый ультрафиолет.

УФ + ВИДИМЫЙ СВЕТ
УФ

Вывод
Были найдены 2 способа «ослепить» клетку, не убивая ее.
Предложены вещества :
1) оптический отбеливатель «Прямой белый для хлопковых волокон» - производное бистрианизил-4,4′-диаминостильбен-2,2′-дисульфокислоты,
2) водный раствор пары красителей трипафлавин (флавакридин) – малахитовый зеленый (бензоилгрюн).
17