Ο χρωματισμος στην βιολογια [Β]: δομικες και βιοχημικες χρωματικες βασεις
[Από την σειρά της ‘Britannica’ για τις βιο-χρωστικές]
Ο Χρωματισμός στην βιολογία
[Β]
Δομικές και βιοχημικές βάσεις χρωμάτων του έμβιου κόσμου
Οι οργανισμοί παράγουν χρώμα φυσικά, με υπομικροσκοπικές δομές που διαχωρίζουν το προσπίπτον φως στα συστατικά του χρώματα (σχημοχρωμίες). ή χημικά, με φυσικές χρωστικές (βιοχρωμίες) που αντανακλούν ή μεταδίδουν (ή και τα δύο) τμήματα του ηλιακού φάσματος.
Τα χρώματα των χρωστικών που είναι μοριακής προέλευσης, μπορούν να εκφράζονται ανεξάρτητα από το δομικό χρώμα και δεν αλλοιώνονται με σύνθλιψη, λείανση ή συμπίεση.
Τα δομικά χρώματα συχνά ενισχύονται από την παρουσία βιοχρωμάτων και αλλοιώνονται ή καταστρέφονται με σύνθλιψη, λείανση ή συμπίεση.
Δομικά χρώματα (σχημοχρωματισμοί):
Οι φυσικές αρχές της ολικής ανάκλασης, της φασματικής παρεμβολής, της σκέδασης και, σε κάποιο βαθμό, της πολυχρωματικής περίθλασης, όλες γνωστές σε σχέση με άψυχα αντικείμενα, απαντώνται επίσης στους ιστούς των ζωντανών μορφών, πιο συχνά στα ζώα.
Στα φυτά, αυτές οι φυσικές αρχές επεξηγούνται μόνο από την πλήρη ανάκλαση του λευκού φωτός από ορισμένους μύκητες και βακτήρια και από τα πέταλα ορισμένων λουλουδιών και φλοιών, και από κάποια φασματική παρεμβολή σε ορισμένα θαλάσσια φυτά.
Αντανάκλαση:
Η ολική αντανάκλαση του φωτός— η οποία προσδίδει λευκότητα στα λουλούδια, στα φτερά των πτηνών, στις τρίχες θηλαστικών και στα φτερά ορισμένων πεταλούδων— συχνά προκύπτει από το διαχωρισμό των λεπτών διαχωρισμένων υλικών από ελάχιστους χώρους αέρα.
Εκκρίσεις ή εναποθέσεις στους ιστούς μπορεί επίσης να συμβάλλουν στη λευκότητα. Για παράδειγμα, το λίπος και η πρωτεΐνη στο γάλα θηλαστικών και το ανθρακικό ασβέστιο στα κελύφη των μαλακίων, των καρκινοειδών, ορισμένων εχινόδερμων, κοραλλιών και πρωτόζωων.
Παρέμβαση:
Ο διαχωρισμός του λευκού φωτός στα συστατικά του συμβαίνει σε οργανισμούς (κυρίως ζώα) μέσω παρεμβολής: Το προσπίπτον φως διεισδύει στη δομή του ζώου και ανακλάται πίσω μέσω διαδοχικών μεμβρανών με εξαιρετικά λεπτά στρώματα, δίνοντας εντυπωσιακό ιριδισμό, ακόμη και σε διάχυτο φως, ως αποτέλεσμα του ασυγχρονισμού μεταξύ των μηκών κύματος του ορατού φωτός που εισέρχονται και αυτών που επιστρέφουν.
Τα λαμπερά χρώματα παρεμβολής μπορεί να παρουσιάζουν ποικιλία ή να είναι κυρίως ενός είδους, ανάλογα με το σχετικό πάχος των στρωμάτων και των ενδιάμεσων χώρων που προκαλούν τα χρώματα.
Τέτοια χρώματα είναι επίσης μεταβλητά ανάλογα με τη γωνία όρασης του θεατή.
Η καθαρά πρισματική διάθλαση του φωτός (μερικές φορές συγχέεται με τον ιριδισμό παρεμβολής) είναι πιθανώς σπάνια στα ζώα και περιορίζεται σε περιπτώσεις στις οποίες άμεσες δέσμες φωτός προσκρούουν σε ορισμένες μικροκρυσταλλικές αποθέσεις.
Η πολυχρωμική περίθλαση – π.χ. με φυσικές, λεπτές σχάρες ή κανονικές λεπτές ραβδώσεις – μπορεί να παρατηρηθεί σε ορισμένα έντομα, αλλά, όπως η πρισματική διάθλαση, είναι εμφανής μόνο όταν μια άμεση δέσμη φωτός προσπίπτει σε τέτοιες δομές και παρατηρούνται υπό γωνία.
Διασκορπισμός:
Μια ειδική περίπτωση περίθλασης, που συχνά αναφέρεται ως το φαινόμενο Tyndall (από την ανακάλυψη του, τον Βρετανού φυσικού του 19ου αιώνα John Tyndall), έχει ως αποτέλεσμα την παρουσία μπλε χρωμάτων σε πολλά ζώα.
Το φαινόμενο Tyndall προκύπτει από την ανάκλαση των βραχύτερων (μπλε) κυμάτων του προσπίπτοντος φωτός από λεπτά διασκορπισμένα σωματίδια που βρίσκονται πάνω από τα σκοτεινά στρώματα της χρωστικής, συνήθως εναποθέσεις μελανίνης.
Σε αυτά τα συστήματα σκέδασης μπλε, οι ανακλαστικές οντότητες -είτε πολύ μικρά σφαιρίδια πρωτεΐνης ή λιπιδίου, ημιστερεές ουσίες σε υδατικά μέσα ή πολύ μικρά κυστίδια αέρα- είναι τόσο μικρού μεγέθους ώστε να προσεγγίζουν τα μικρότερα μήκη κύματος του φωτός (περίπου 0,4 micron ). Τα μακρύτερα κύματα, όπως το κόκκινο, το πορτοκαλί και το κίτρινο, περνούν από τέτοια μέσα και απορροφώνται από την σκοτεινή μελανίνη που βρίσκεται από κάτω.
Τα μικρά κύματα, βιολετί και μπλε, συναντούν σώματα περίπου των δικών τους διαστάσεων και κατά συνέπεια αντανακλώνται πίσω.
Δύο τύποι χρωματισμού μπορούν να δρουν σε συνδυασμό.
Σε ορισμένες περιπτώσεις, για παράδειγμα, δομικοί χρωματισμοί και χρωματισμοί χρωστικών ουσιών μπορεί να υπερτίθενται.
Τα περισσότερα από τα πράσινα που βρίσκονται στο δέρμα των ψαριών, των αμφιβίων, των ερπετών και των πτηνών δεν προέρχονται από την παρουσία πράσινων χρωστικών (αν και υπάρχουν εξαιρέσεις). Αντίθετα, προκύπτουν από την ανάδυση διάσπαρτου μπλε φωτός μέσω ενός υποκείμενου στρώματος κίτρινης χρωστικής.
Η εξαγωγή της κίτρινης χρωστικής από την υποκείμενη επιδερμίδα ενός πράσινου φτερού ή ενός δέρματος ερπετού αφήνει το αντικείμενο μπλε.
admin is | Topic: Φύση και χρώματα, χρωστικές | Tags: None
No Comments, Comment or Ping
Reply to “Ο χρωματισμος στην βιολογια [Β]: δομικες και βιοχημικες χρωματικες βασεις”