大自然的色彩是怎么来的

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 大自然的色彩是怎么来的 “绿杨烟外晓寒轻，红杏枝头春 意闹。 ”的确，在春意盎然的日子里，大 自然被装饰得五彩缤纷，鲜艳夺目，到 处呈现出一派生气蓬勃的景象。 中国论文网 /1/view-12831145.htm 从生物学的角度来看，各类色彩 当然都有其存在的价值。例如，妖娆迷 人的花朵，常常招引大批蜜蜂之类的昆 虫光顾，于是就可能更好地得到授粉机 会；鸟类华丽的羽毛，是引诱异性的重 要手段。但是，自然界里最重要的有色 物质，却并非仅仅起装饰作用的花色、 羽色，而是一类被称作为“卟啉” 的色素。 因为它和所有机体的生长、繁衍、合成、 分解，有着密切关系，任何别的物质都 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 无法替代，所以称得上是生命世界的关 键性分子。 卟啉是什么 确切地说起来，卟啉是一种含氮 的色素，它在自由状态时，平平庸庸， 看不出有什么生物学功能。但它一旦和 金属搭上关系，组成金属络合物的时候， 就显得非同凡响了。 卟啉和镁的络合物，就是大名鼎 鼎的叶绿素，是地球上几乎所有生命的 食物来源，都仰赖于它那神话般的催化 活力。 卟啉和铁的络合物，可组成血红 素。鲜红的热血意味着什么，大家当然 是很清楚的。还有一种铁卟啉络合物， 被称为细胞色素，存在于一切需氧机体 的细胞中，是动植物及细菌细胞氧化有 机分子过程中最重要的基本元件。 除此之外，还有一些略为次要的 卟啉物质，像维生素 B12（抗恶性贫血 因素） ，就是一种结构上和卟啉有关的 红色钴络合物；非洲大杜鹃羽毛中的鲜 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 红色物质，则是卟啉的铜络合物。所以 说，从动物到植物，从细菌到人类，没 有任何生命离得开卟啉分子。 叶绿素和它的功能 当然，自然界中，卟啉的最大作 用还在于利用太阳能。这是卟啉镁络合 物叶绿素的基本职能。 光合作用中，绿色植物借助光能， 将二氧化碳和水转变成为葡萄糖，接着 进一步形成别的更加复杂的分子。这些 分子以后作为异养生物的食料，被广泛 利用。 现在已经查明，高等植物的叶绿 素含有 a 和 b 两种形式，两者的区别仅 仅在于叶绿素 a 结合着一个甲基，而叶 绿素 b 则是结合着一个醛基。在绿色叶 片中，此外还有类胡萝卜素之类的物质， 通常叶绿素吸收红橙光及蓝紫光，类胡 萝卜素则主要吸收蓝光，它们吸收的光 量子最后传递给叶绿素 a，而绝不可能 “各自为政，自搞一套 ”。进一步研究还 表明，不但其他色素吸收的光能要传给 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 叶绿素 a，就是在叶绿素 a 之间，也会 进行能量传递。这样传来传去，最后都 汇集到“作用中心 ”上来，由它加以利用。 据估计，平均每 300 个叶绿素分子，就 有一个作用中心。这种作用中心究竟是 什么东西呢？很可能仍然是叶绿素 a， 不过它的存在状态有些不同，与有关酶 联系得很紧密，所以光能传到这儿，会 引起一连串的化学反应，有机合成才得 以进行。 至于光合作用的具体过程，可概 括为光合磷酸化和碳还原循环两方面。 经历光合磷酸化，绿色细胞产生了化学 能（ATP）和还原剂（NADPH） ，于是 就可能将二氧化碳还原成碳水化合物。 至此，光能终于找到了归宿，它的产物 （被称为“光能罐头 ”）哺育着整个生命 世界，使得大地生意盎然，到处都变得 繁茂昌盛起来。 独特的结构 从演化的历程来看，血红素的产 生远要迟得多，是在地球上充满氧气， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 动物发展到相当水平之后的事。可是对 于哺乳动物来说，血红素的重要性却如 同叶绿素对于植物那样，也是必不可缺 的。它一方面由肺脏把氧气运输到机体 的各个细胞中去，另一方面通过同样的 线路，把细胞中排弃的二氧化碳运往肺 脏，输出体外。在这一过程中，卟啉中 心的二价铁离子，可以和氧形成一种不 稳定的络合物，随着环境中氧分压的升 高或降低，两者之间一会儿络合，一会 儿脱离开来，所以作为运输气体的工具， 实在是最理想不过了，想来这也是自然 设计师的伟大杰作吧！ 至于另一种卟啉铁络合物细 胞色素，则起了电子传递体的作用，是 氧化还原过程中，不可缺少的元件。 写了这么多推崇赞美的介绍之后， 有人必然会问：为什么卟啉分子会如此 多才多艺，其中究竟有什么奥秘？现在 人们终于明白，原来这和它结构上的一 系列特点分不开。大家知道，卟啉的分 子骨架，是一副由单双键交替组成的环 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 状系统，这正是芳香族分子的基本特色， 此外它和金属络合后，也带来了许多独 特的性质。看来，它之所以能成为生化 反应（光合作用、呼吸作用）中的主角， 就是由于具有这些特点的缘故吧！ 源远流长 有关卟啉的故事，就谈了这些， 其中情节虽然并不动人，却也有值得深 思之处。大家都知道，从外形来看，动 物和植物是两类迥然有异的生命，可它 们却用着同一种分子作为生化工具，这 种分子对于两者都具有鲜艳的色彩，都 能传递电子，虽然在结构上有着不少区 别，但是合成过程的开始步骤，一律相 同，只是形成原卟啉后，才出现了不同。 动物细胞引入铁原子后，就成了血红素； 而植物细胞则还需将侧链进一步的改造， 最终形成叶绿素。至于卟啉的另一种铁 络合物细胞色素，不但存在于一切 需氧的动植物细胞之中，而且也存在于 细菌之中，以不同的变态行使同样的生 化职能。这一系列特点，除了使我们联 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 想起生命起源同一性的深刻含义外，还 可能有什么别的解释吗？ 人们设想，在那古老的岁月里， 生命还处于襁褓之中，动植物还没有开 始分化，就出现了一种类似卟啉的生化 物质，由