გაფართოებული ძებნა
"ქიმიის უწყებანი" ტომი:7, ნომერი:3, 10-12 გვ.
შემოდგომის ბუნების ქიმიური სპექტაკლი
საქართველოს აგრარული უნივერსიტეტი, სტუდენტი
რეზიუმე: შემოდგომაზე ფოთლების ფერთა გამა მრავალფეროვანია. საინტერესოა, რა დგას ამის უკან. საქმე იმაშია, რომ ფოთლების ფერს განაპირობებს პიგმენტები. პიგმენტი ქიმიური ნივთიერებაა, რომელიც შთანთქავს გარკვეული სიგრძის ტალღებს, მაგრამ ირეკლავს სხვა სიგრძისას. ჩვენი თვალები ხედავს არეკლილი ტალღის სიგრძის შესაბამის ფერებს.
საკვანძო სიტყვები: ქიმია, პიგმენრი, ქლოროფილი, ფოტოსინთეზი, არომატი
შემოდგომაზე ფოთლების ფერთა გამა მრავალფეროვანია. საინტერესოა, რა დგას ამის უკან. საქმე იმაშია, რომ ფოთლების ფერს განაპირობებს პიგმენტები. პიგმენტი ქიმიური ნივთიერებაა, რომელიც შთანთქავს გარკვეული სიგრძის ტალღებს, მაგრამ ირეკლავს სხვა სიგრძისას. ჩვენი თვალები ხედავს არეკლილი ტალღის სიგრძის შესაბამის ფერებს. გაზაფხულსა და ზაფხულში მცენარის ფოთლებში ყველაზე გავრცელებული პიგმენტი ქლოროფილია, რომელიც მცენარის უჯრედის ქლოროპლასტებშია განთავსებული. ეს მოლეკულა ძალიან ჰგავს ჰემის ჯგუფს, რომელიც სისხლში ჟანგბადს ატარებს, მაგრამ ცენტრში რკინის ნაცვლად მაგნიუმია. მაგნიუმის ქლოროფილის მოლეკულასთან შერწყმა ნიშნავს, რომ ის მწვანე სინათლეს ირეკლავს. ქლოროფილი შთანთქავს ხილული სპექტრის დანარჩენ ნაწილს და ბიომოლეკულური მექანიზმების მთელი რიგით შეუძლია ამ ენერგიის ნახშირწყლებად გარდაქმნა ფოტოსინთეზის სახელით ცნობილი პროცესის მეშვეობით. [2]
სქემა 1. ფოტოსინთეზი
სქემა 2. ქლოროფილის სტრუქტურული ფორმულები
ქლოროფილი შთანთქავს ფოთლებზე დაცემული მზის სხივების წითელ და ლურჯ სინათლეს. ამიტომ, ფოთლების მიერ არეკლილი სინათლე მწვანედ გამოიყურება. ქლოროფილი სინამდვილეში მოიცავს ორ პიგმენტს, ქლოროფილ a-ს და ქლოროფილ b-ს. აღსანიშნავია, რომ ის არ არის ძალიან სტაბილური ნაერთი; მზის კაშკაშა შუქი იწვევს მის დაშლას. ფოთლებში ქლოროფილის რაოდენობის შესანარჩუნებლად მცენარეები განუწყვეტლივ ასინთეზებენ მას. მცენარეებში ქლოროფილის სინთეზს სჭირდება მზის შუქი და თბილი ტემპერატურა. ამიტომ, ზაფხულში ქლოროფილი განუწყვეტლივ იშლება და აღდგება ფოთლებში. [1]
მაგრამ საინტერესოა, რა ხდება შემოდგომასა და ზამთარში, როდესაც მზე არც თუ ისე კარგად აცხუნებს და შესაბამისად ტემპერატურაც იკლებს. შემოდგომის დადგომასთან ერთად, ცივ ამინდში, ფოთლებში ქიმიური რეაქციები ნელდება და მცენარე ვეღარ აგროვებს საკმარის ქიმიურ ენერგიას სინათლის ენერგიის გარდაქმნით. შედეგად ბევრი მცენარე წყვეტს პიგმენტის გამოყოფას. ზამთრის მოახლოებასთან ერთად, როდესაც მცენარეებში მთლიანად იშლება ქლოროფილი, მათი ფოთლები თანდათან ყვითლდება ქსანთოფილების სახელით ცნობილი მოლეკულების ოჯახის წყალობით, რომლებიც ფოთლებში მთელი წლის განმავლობაში გვხვდება. (ბერძ. ξανθός — ყვითელი და φύλλον — ფოთოლი. ქსანთოფილები, კაროტინოიდების ქვეჯგუფი, არის მოლეკულები, რომლებიც შეიცავს დიდი რაოდენობით შეუღლებულ ნახშირბად-ნახშირბადის ორმაგ ბმებს, რომლებიც ირეკლავს ყვითელ სინათლეს და ასევე პასუხისმგებელია კვერცხის გულისა და მზესუმზირის ფერზე [2]. ისინი შთანთქავენ მოლურჯო-მწვანე და ლურჯ სინათლეს. მათგან არეკლილი სინათლე კი ყვითელია. ქლოროფილების მსგავსად, კაროტინოიდებიც დიდი მოლეკულებია და ასევე შედიან ქლოროპლასტებში. კაროტინოიდების კიდევ ერთი ქვეჯგუფია კაროტინები (ლათ. carota — სტაფილო), რომლებიც ნახშირწყალბადებია, ნაერთები, რომლებიც შეიცავს მხოლოდ ნახშირბადსა და წყალბადს, მაგალითად, ბეტა-კაროტინი. ქსანთოფილები კი, ნახშირბადისა და წყალბადის გარდა, შეიცავს ჟანგბადის ატომებს, მაგალითად, ლუტეინი. კაროტინოიდები ქლოროფილს ჟანგვისაგან იცავენ. ისინი შთანთქავენ ენერგიას სხვადასხვა ფერის სინათლისგან, განსხვავებულს ქლოროფილისაგან. მათ მიერ შთანთქმული ენერგია კი გადადის ქლოროფილზე. რადგან ფოთლები შეიცავს გაცილებით მეტ ქლოროფილს, ვიდრე კაროტინოიდებს, კაროტინოიდებს მცირე გავლენა აქვთ ფოთლების ფერზე, სანამ ქლოროფილი არსებობს.
სქემა 3. ბეტა-კაროტინისა და ლუტეინის სტრუქტურული ფორმულები
ფოთლებში ასევე არსებობს სხვა პიგმენტებიც, მაგალითად ანტოციანები. ისინი შთანთქავენ ლურჯ, მოლურჯო-მწვანე და მწვანე სინათლეს. ამიტომ, ანტოციანების შემცველი ფოთლების მიერ არეკლილი სინათლე წითლად გამოიყურება. ქლოროფილისა და კაროტინოიდებისგან განსხვავებით, ანტოციანები არ არის მიმაგრებული უჯრედის მემბრანებზე. ისინი უჯრედში წარმოიქმნება ენერგიის მომთხოვნი პროცესით, რომელიც იწყება სინათლით. წარმოქმნისას ისინი გამოიყოფა უჯრედის წვენში. ანტოციანის პიგმენტები პასუხისმგებელია მწიფე ვაშლის წითელ კანზე და მწიფე ყურძნის იისფერ ფერზე. რადგან წითელი პიგმენტის წარმოსაქმნელად სინათლის ზემოქმედებაა საჭირო, ვაშლი ხშირად ერთ მხარეს წითლად და მეორე მხარეს მწვანედ ჩანს. ანალოგიურად, ფოთლები ყველაზე წითელია მზიან მხარეს. [1]
სქემა 5. კაროტინოიდები
მწვანე ფოთლის აქროლადი ნივთიერებები
ახალი ფოთლების სუნი ძირითადად განპირობებულია მწვანე ფოთლის აქროლადი ნივთიერებებით, როგორიცაა ალდეჰიდები, ექვსნახშირბადიანი სპირტები და ესტერები, რომლებიც გამოიყოფა მცენარის მექანიკური დაზიანებისას. ფოთლები შეიცავს ლიპოქსიგენაზებს. იგი ენზიმია, რომელიც აკატალიზებს დაჟანგვის პროცესს და იწყებს მცენარის უჯრედებში მემბრანების დაშლას, რომლის შედეგადაც ლინოლის და ლინოლენის მჟავები წარმოიქმნება. შემდგომ კი ჟანგბადის ზემოქმედება იწვევს ცის-3-ჰექსენალის წარმოქმნას, რომელიც სწრაფად იშლება ცის-3-ჰექსენ-1-ოლად (ფოთლის სპირტი) და ტრანს-2-ჰექსენალად (ფოთლის ალდეჰიდი). ჩამოცვენილი ან დამპალი ფოთლების სუნი განსხვავებულია, რაც გამოწვეულია ორგანული ნივთიერებების დაშლით აქროლად ორგანულ ნაერთებად, რომლებსაც უფრო მიწის, მუშკის ან ტკბილი სურნელი აქვთ. ფოთლების სუნის გამომწვევი მთავარი ნაერთია ცის-3-ჰექსენალი. მას აქვს სუნის აღმოჩენის დაბალი ზღვარი, რომლის აღქმაც ადამიანებს შეუძლიათ მილიარდზე 0.25 ნაწილის კონცენტრაციის დროსაც კი. ნაერთი ძალიან არასტაბილურია და იშლება ტრანს-2-ჰექსენალად, რაც შეიძლება ხსნიდეს იმ ფაქტს, რომ სუნი სწრაფად ქრება.
მიუხედავად იმისა, რომ ფოთლები ჩვეულებრივ ძლიერი მზის სხივების საპასუხოდ მცირე რაოდენობით ნახშირწყალბადებს გამოყოფენ, ფოთლების დაზიანების შემთხვევაში 180-ჯერ შეიძლება გაიზარდოს ამ ორგანული ნივთიერებების გამოყოფა. გამოყოფილი მაღალრეაქტიული ნახშირწყალბადები ერწყმის ისეთ აირებს, როგორიცაა აზოტის ოქსიდები და ამძიმებს ფოტოქიმიურ სმოგს და ქალაქის ჰაერის დაბინძურებას აეროზოლებისა და ოზონის წარმოქმნის ხელშეწყობით.
საინტერესოა შემდეგი ფაქტები:
- ამ ორგანული ნივთიერებების სუნს აქვს სტრესით გამოწვეული ფსიქოლოგიური დაავადებების სამკურნალო ეფექტები. მაგალითად ჰექსანალს, რომელიც ახლად მოჭრილი ბალახის სუნს წააგავს, შეუძლია გაზარდოს ინტერპერსონალური ნდობა.
- ადამიანების დაახლოებით 12%-ს უჭირს ცის-3-ჰექსენ-1-ოლის სუნის აღქმა. ეს ფენომენი, დაკავშირებულია OR2J3 გენის ერთნუკლეოტიდურ პოლიმორფიზმებთან. ყნოსვითი რეცეპტორი 2J3 არის ცილა, რომელიც ადამიანებში კოდირებულია OR2J3 გენით.
- ტოქსიკურ უფერო აირს - ფოსგენს, ახლად მოჭრილი ბალახის სუნი აქვს.
- ზოგიერთ ცქრიალა ღვინოს (მაგ. Blanquette de Limoux) ახლად მოჭრილი ბალახის არომატი აქვს [3].
ამრიგად, შემოდგომის ფერთა და არომატთა მაგია შემთხვევითი როდია. ისინი მცენარეთა უჯრედებში მიმდინარე ქიმიური რეაქციების შედეგებია, რომლებიც, თავის მხრივ, პასუხებია გარემოს ცვლილებებზე. წელიწადის ამ დროს ბუნების შუქნიშანზე მწვანე ფერის ნაცვლად ყვითელი და წითელი ფერები ,,ინთება”, რაც მოცდას, შესვენებას უნდა ნიშნავდეს. მართლაც ხომ ასეა?!
ლიტერატურა:
[1] “THE CHEMISTRY OF AUTUMN COLORS.” Available: http://scifun.org/CHEMWEEK/AutumnColors2017.pdf
[2] F. Gomollón-Bel, “Explainer: The chemistry of autumn,” Chemistry World, Oct. 28, 2016. https://www.chemistryworld.com/news/explainer-the-chemistry-of-autumn/1017619.article?adredir=1 (accessed Nov. 19, 2025).
[3] M. Soniak, “That ‘Fresh Cut Grass’ Smell Is a Distress Signal,” Mental Floss, May 2012. https://www.mentalfloss.com/science/chemistry/what-causes-fresh-cut-grass-smell (accessed Nov. 19, 2025).
გამოქვეყნებულია: 05-12-2025