6. Открытие роли хлорофилла в фотосинтезе 1837 г. Р

Тем временем
1837 г.
20 июня 1837 года на английский престол
вступила королева Виктория
В 1837 году на британский престол вступает королева
Виктория. Годы ее правления составили целую эпоху
истории Великобритании, которая получила название
«викторианской».
В 1837 году открыта первая железная дорога в
России между Санкт-Петербургом и Царским Селом
протяженностью 26 км.
В конце XVIII века во Франции и США произошли
буржуазные революции, уничтожившие старые феодальные порядки. Результатом прошедших в начале
XIХ века наполеоновских войн стал процесс «втягивания» все новых и новых государств в становление капиталистического уклада. Развитие капитализма изменило
социальную картину общества: развились новые классы
– буржуазия и наемные рабочие. Начавшийся в Англии
в XVIII веке промышленный переворот охватил в первой
половине XIХ века большинство европейских стран и
США. Возникла и стала ведущей новая отрасль – машиностроение. Однако с 1825 года вначале в Англии, а затем в других индустриально развитых странах, стали
происходить кризисы перепроизводства.
В XIХ веке начинается бурный процесс урбанизации. Промышленные города превращаются в крупные
центры. Это стало возможным в связи с ростом продуктивности сельского хозяйства – возникла возможность
прокормить большие города, а также с развитием городского транспорта. В начале XIХ века появляются
первые автомобили с паровым двигателем. В 1825–
1829 гг. в Англии Георг Стефенсон построил первые
железные дороги. В 1832 году открыта первая железная
дорога во Франции. Изобретение паровой машины повлияло и на благоустройство городов: появилась возможность доставлять воду и на верхние этажи зданий.
Развитие
производства
ускорило
технический
прогресс. В XVIII–XIХ в. большие успехи были достигнуты в области науки, многие научные открытия получили
практическое применение. Прогрессивные изменения
произошли и в просвещении – больше стало грамотных
и хорошо образованных людей.
В 1820–1821 гг. в Европе и Америке поднимается
новая революционная волна: происходят буржуазные
революции в Испании, Португалии, Италии, разворачиваются
национально-освободительные
движения
в
странах Латинской Америки и Греции. В 1830 году во
Франции вновь происходит революция, установившая
буржуазную монархию. Королем французов провозглашается представитель младшей ветви Бурбонов – ЛуиФилипп Орлеанский.
Портреты
Рене Иоахим Анри Дютроше
Рене Иоахим Анри Дютроше (1776–1847), Франция
Рене Дютроше родился недалеко от города Пуатье
(Франция), в семье богатых и знатных родителей. Ему
еще не исполнилось тринадцати лет, когда в стране началась революция. Отец Дютроше эмигрировал, а его
имение было конфисковано. Рене поступил добровольцев на флот в 1799 году. Вскоре он дезертировал и присоединился к братьям, воевавшим в королевских войсках. В 1802 году, после объявления амнистии бывшим
роялистам, Дютроше поехал в Париж, чтобы изучать медицину. Ему было 26 лет. Он окончил курс в 1806 году, а
в 1808 году получил квалификацию военного врача и был
направлен в Испанию. Там заболел тифом и вернулся во
Францию для лечения. На родине Дютроше жил у матери, сторонясь общества. В возрасте 34 лет решил посвятить себя занятиям естествознанием. В 1819 году был
избран членом-корреспондентом Академии наук, в 1831
году – действительным членом. После смерти матери
жил в Париже. В 1845 году пережил инсульт.
Дютроше занимался фонетикой, провел опыты с голосовыми связками. В 1814 году написал труд о развитии земноводных, рептилий, птиц и млекопитающих, где
обратил особое внимание на ранние стадии развития.
Одна из внешних оболочек желтка птицы до сих пор на-
зывается мембраной Дютроше. Главная область интересов ученого – физиология животных и, особенно, растений. Дютроше изучал обмен газов между атмосферой
и организмом, первым заявил, что дыхание у животных
и растений происходит одинаково. В 1832 году установил, что устьица на листе растения ведут в полости в
более глубоких тканях листа. Открыл, что только зеленые части растений могут усваивать СО2. Исследовал
возбудимость и подвижность тканей. Пробовал доказать, что эти эффекты можно наблюдать и у животных,
и у растений. Исследовал физиологическую роль осмоса и диффузии. Открыл свойство полупроницаемости
мембран. Оно заключается в том, что некоторые оболочки могут пропускать воду, но задерживать растворенные в ней молекулы. Вода в системах растворов с
разной концентрацией солей, разделенных полупроницаемой мембраной, переходит через мембрану в раствор с большей концентрацией соли, даже против силы
тяжести. Основываясь на этом эффекте, Дютроше построил первый осмометр. Ученый указал, что такой эффект может передвигать соки в растении, способствовать поглощению веществ животными и растениями.
Подобные идеи позже развил физиолог Карл Людвиг,
изучавший образование мочи в почках. В 1831 году
Дютроше доказал, что шляпочные грибы – это плодовые тела, порождаемые мицелием. В 1840 году он при
помощи термоэлектрического прибора первым продемонстрировал образование тепла в мышцах.
Опыты Дютроше часто бывали неточны, но он предложил много новых идей. Ученый последовательно пытался объяснить явления жизни с позиций физики и химии, отказавшись от признания «жизненной силы».
Минимум знаний
1837 г.
Р.Дютроше установил,
что хлорофилл необходим для фотосинтеза
В 1818 году французские химики Ж.Пелетье и Ж.Каванту
выделили из листьев зеленый пигмент, который назвали
хлорофиллом (от греческих слов «хлорос» – зеленый и
«филон» – лист. В 1837 году еще один фрацузский ученый, физиолог растений Дютроше доказал, что хлорофилл необходим для фотосинтеза. Уже в ХХ веке выяснилось, что именно этот пигмент улавливает свет и при
этом переходит в возбужденное состояние. Затем хлорофилл возвращается в основное состояние, а энергия
используется для фотолиза – расщепления воды на ион
водорода и гидроксильный радикал.
В 1864 году англичанин Джордж Стоукс установил,
что существуют разные виды хлорофилла. Михаил Семенович Цвет в конце XIX – начале ХХ века придумал
метод хроматографии, позволивший эффективно разделять хлорофиллы и другие пигменты листа. Рихард
Вильштеттер разработал мягкие методы извлечения
хлорофиллов, не повреждающие их сложные молекулы,
а также научился отщеплять части этих молекул, что
позволило выяснить их строение. Вильштеттер подтвердил предположение о том, что хлорофилл по структуре похож на гемин, входящий в гемоглобин крови,
только содержит не железо, как гемоглобин, а магний.
Разные хлорофиллы различаются природой заместителей, присоединенных к центральной, порфириновой
структуре (это могут быть группы –СН3, –С2Н5 и другие).
Они также различаются спектрами поглощения света и
функциями: одни только улавливают кванты света и передают их на реакционный центр, а другие принимают
эти кванты и используют для фотолиза. Такая напоминающая воронку система нужна, чтобы улавливать и
использовать больше световой энергии.
Хлорофиллы есть не только у растений, но и у многих фотосинтезирующих бактерий.
Методические рекомендации
Материалы этой карточки можно использовать при подготовке уроков по биологии по теме «Фотосинтез».
Портрет Дютроше можно демонстрировать на
уроках биологии в 6-м классе по теме «Лист и его функции» и в 10-м классе по теме «Фотосинтез».
Сделай сам
Проделайте опыт
«Экстракция хлорофилла из листьев растений»
Свежий лист зелёного растения поместите в химический
стакан, залейте небольшим количеством спирта и поместите стакан в сосуд с горячей водой. Спустя некоторое время спирт окрасится в зелёный цвет, а лист обесцветится. Хлорофилл экстрагируется спиртом из клеток
растения.
Что еще можно прочитать
Полищук В.Р., Толин А.В. А вам не стыдно есть
шпинат? «Химия и жизнь», 1973, № 11, с. 37–40.
Иванов А.Г. Путешествия хлорофилла. «Химия
и жизнь», 1974, № 10, с. 73–77.
Азарова Л.В. Листопад. «Химия и жизнь», 1967,
№ 9, с. 43–44.