Tại sao lá cây có màu xanh? Chất diệp lục trong lá cây
CachHayNhat - Bạn không biết tại sao lá cây lại có màu xanh? Hay vì sao khi mùa thu lá cây lại chuyển sang màu vàng? Lá cây thường có màu xanh, nhưng lí do vì sao lá cây có màu xanh thì không nhiều người biết. Bây giờ hãy cùng Cách Hay Nhất khám phá câu trả lời nhé.
Tại sao lá cây lại có màu xanh mà không phải là màu nào khác? Vì sao lá cây vào mùa thu thì lại chuyển sang màu vàng? Màu xanh của lá cây có vai trò nào quan trọng không? Tại sao có một số loại cây không có lá màu xanh? Tất tần tật những câu hỏi thú vị trên sẽ được chúng tôi giải đáp ngay bây giờ nhé.
1. Tại sao lá cây có màu xanh?
Tại sao lá cây có màu xanh? Lá cây có màu xanh là do trong lá cây có bào quan là lục lạp. Trong lục lạp có chứa chất diệp lục giúp cho quá trình quang hợp. Thực ra có các chất khác trong lá có màu vàng, cam và đỏ, nhưng do chiếm tỉ lệ thứ yếu nên màu xanh lục của diệp lục vẫn nổi trội.
Tuy nhiên, để trả lời chi tiết hơn một chút “Tại sao lá cây màu xanh” thì chúng ta có thể hiểu một cách đơn giản rằng: Lá cây có màu xanh vì các tế bào của lá chứa nhiều lục lạp. Mỗi một mi-li-mét lá chứa tới bốn mươi vạn lục lạp. Trong các lục lạp này có chứa một chất gọi là diệp lục, tức là chất xanh của lá. Ngoài chất diệp lục, trong lá cây còn có rất nhiều chất khác. Chúng có màu cam, đỏ, tím, vàng,…Tuy nhiên chất diệp lục chiếm tỉ lệ lớn nhất.
2. Tại sao chất diệp lục lại có màu xanh?
Vậy muốn biết tại sao chất diệp lục lại có màu xanh, chúng ta cần tìm hiểu thêm về vật lý quang phổ. Màu sắc mà mắt thường con người nhìn thấy là màu các chất, vật thể ngoại quan không hấp thu được. Ánh sáng trắng có trong tia sáng mặt trời phát ra có bảy màu cơ bản. Các màu này được mắt thường phân biệt rõ nhất khi nhìn thấy cầu vòng sau mưa, bao gồm: đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím. Sở dĩ chất diệp lục có màu xanh lục vì nó hấp thu các tia sáng có màu khác, nhất là tia màu đỏ và tia xanh tím. Ngược lại, chất diệp lục không hấp thu ánh sáng màu xanh lục. Vì vậy màu xanh được phản chiếu lại mắt ta, do đó chúng ta sẽ thấy lá cây màu xanh.
Về tên gọi, trong từ điển Hán – Việt, “diệp” nghĩa là “lá”, “lục” là “màu xanh”. Chỉ mới nghe tên thôi, chúng ta đã có thể tưởng tượng được màu sắc của lá cây rồi.
Trong trường hợp chúng ta chiếu chất diệp lục của lá cây bằng một nguồn sáng màu đỏ, chất này sẽ thu nhận các tia màu đỏ, nhưng vì không có tia sáng màu xanh lục để phản chiếu lại, nên kết quả ta nhìn vào lá cây chỉ thấy một màu đen sì… Như vậy lá cây có màu xanh là do chất diệp lục trong lá cây.
3. Chất diệp lục
3.1. Chất diệp lục là gì?
Chất diệp lục là sắc tố quang tổng hợp màu xanh lá cây có ở thực vật, tảo, vi khuẩn lam. Ngoài chất diệp lục, carotenoid và xantophyl cũng là các sắc tố cảm quang được tìm thấy ở thực vật và một số sinh vật quang tổng hợp khác. Các sắc tố này được cố định trong màng lục lạp của lục lạp.
Chất diệp lục hấp thu mạnh nhất ánh sáng xanh dương và đỏ, kém ở phần xanh lá của phổ điện từ, do đó màu của mô chứa chất diệp lục giống màu của lá cây.
3.2. Lợi ích của chất diệp lục:
Đối với sức khoẻ con người: Chất diệp lục là một trong những nguồn chính của thực phẩm và năng lượng của chúng rất tốt cho sức khỏe. Chất diệp lục bảo vệ cơ thể dưới nhiều hình thức từ làm sạch cơ thể khỏi các kim loại nặng và các chất độc đến chống nhiễm trùng.
3.3. Vai trò của diệp lục trong quang hợp
Các phương trình cân bằng tổng thể cho quang hợp là:
6CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6O2
nơi carbon dioxide và nước phản ứng để tạo ra glucose và oxy. Tuy nhiên, phản ứng tổng thể không chỉ ra mức độ phức tạp của các phản ứng hóa học hoặc các phân tử có liên quan.
Thực vật và các sinh vật quang hợp khác sử dụng chất diệp lục để hấp thụ ánh sáng (thường là năng lượng mặt trời) và chuyển hóa thành năng lượng hóa học. Chất diệp lục hấp thụ mạnh ánh sáng xanh và một số ánh sáng đỏ. Nó kém hấp thụ màu xanh lục (phản chiếu nó), đó là lý do tại sao lá và tảo giàu chất diệp lục có màu xanh lục .
3.4. Các sắc tố và quang hợp khác
Chất diệp lục là phân tử được công nhận rộng rãi nhất được sử dụng để thu thập ánh sáng cho quá trình quang hợp, nhưng nó không phải là sắc tố duy nhất phục vụ chức năng này. Chất diệp lục thuộc về một lớp phân tử lớn hơn được gọi là anthocyanins. Một số anthocyanin hoạt động cùng với chất diệp lục, trong khi những antho khác hấp thụ ánh sáng một cách độc lập hoặc tại một điểm khác trong vòng đời của sinh vật.
3.5. Sinh tổng hợp chất diệp lục
Thực vật tạo ra chất diệp lục từ các phân tử glycine và succinyl-CoA. Có một phân tử trung gian gọi là protochlorophyllide, được chuyển đổi thành chất diệp lục. Ở thực vật hạt kín, phản ứng hóa học này phụ thuộc vào ánh sáng. Những cây này sẽ nhợt nhạt nếu chúng được trồng trong bóng tối vì chúng không thể hoàn thành phản ứng tạo ra chất diệp lục. Tảo và thực vật không mạch không cần ánh sáng để tổng hợp diệp lục.
4. Tại sao lá cây chuyển sang màu vàng?
Vì sao lá cây lại chuyển sang màu vàng khi mỗi độ thu về? Đâu là lý do khiến lá cây vốn có màu xanh lại chuyển thành màu vàng, thậm chí là màu đỏ, tạo nên những khung cảnh tuyệt đẹp, lãng mạn trong ngày thu.
Lá cây màu xanh là nhờ có một loại chất sắc gọi là diệp lục. Chất này tiếp nhận ánh sáng mặt trời để tạo nên năng lượng cho quá trình quang hợp của cây. Khi mùa hè kết thúc, thời gian chiếu sáng của mặt trời trong ngày giảm đi, điều này sẽ khiến lá cây không thể tiếp tục quang hợp trong mùa đông. Do điều kiện không khí khô và thiếu ánh sáng mặt trời, cây tạo thành một lớp vách tại mỗi chiếc lá để ngăn cách lá với cây. Sau đó, nó dừng sản xuất chất diệp lục vì cây sẽ không cần đến sắc tố này cho đến mùa xuân năm sau. Khi chất diệp lục không còn, sắc tố màu vàng và màu cam có cơ hội xuất hiện.
Khi lá cây ngừng sản xuất diệp lục – chất tạo điều kiện cho cây bắt ánh sáng và tạo ra năng lượng, lá cây sẽ đổi màu rất nhanh sang màu vàng, vốn phát xuất từ sắc tố gọi là carotinoids. Một số nhà khoa học cho rằng lá vẫn tiếp tục tạo ra chất carotinoids sau khi chất diệp lục ngưng hoạt động, bởi sắc vàng giúp chúng hấp thụ thêm một chút năng lượng mặt trời nữa.
Bên cạnh màu vàng thì một số loài cây lại cho lá màu đỏ, ví như cây phong – biểu tượng của đất nước Canada. Màu đỏ này xuất phát từ sắc tố anthocyanin, phức tạp hơn một chút so với carotinoids. Điều này có liên quan đến đến lớp vách tại mỗi chiếc lá. Khi lớp vách này xuất hiện, những chiếc lá sẽ rụng để bảo tồn năng lượng cho cây. Trước khi lá rụng, cây sẽ giữ lại đường và chất dinh dưỡng từ lá, chính lúc này sắc tố anthocyanin xuất hiện.
Giải thích về việc lá cây chuyển sang màu đỏ, người ta lí giải rằng sắc tố anthocyanin có tác tác dụng như một tấm chắn ánh sáng mặt trời, ngăn các tia có hại như UV và tránh ánh sáng có cường độ quá mạnh. Nó cũng đóng vai trò như là chất chống đông, bảo vệ các tế bào cây khỏi bị đông cứng và còn là chất chống oxy hóa. Ngoài ra, lá cây màu đỏ cũng là dấu hiệu của bệnh tật và mệt mỏi.
Còn về lý do tại sao một số lá chuyển thành màu vàng và một số lại chuyển thành màu đỏ, các nhà thực vật học cho rằng những cây phát triển tốt nhất khi có đầy đủ ánh sáng thường có màu sắc sặc sỡ hơn, vì vậy vào mùa thu chúng có thể sống được với sự bảo vệ của chất carotinoids vàng. Các cây sống trong bóng râm hay đất cằn cỗi thường có cơ chế tinh xảo hơn, cần được bảo vệ nhiều hơn, vì vậy lá của chúng tạo ra nhiều anthocyanin và trở nên sẫm màu hơn.
5. Màu xanh của lá cây có liên quan tới quang hợp không?
Lá cây có màu xanh, vậy màu xanh có liên quan đến chức năng quang hợp của cây hay không? Chúng ta đã biết rằng, lá cây có màu xanh là do trong tế bào lá cây có chứa lục lạp. Mà trong lục lạp có chứa chất diệp lục giúp cho quá trình quang hợp của cây.
Chất diệp lục khi quang hợp sẽ hấp thụ ánh sáng mặt trời để tạo ra sản phẩm hữu cơ và ánh sáng được hấp thụ mạnh nhất nằm trong vùng hồng đỏ và xanh tím. Còn màu xanh thì hấp thụ rất ít và bị phản lại mắt ta, cho nên mới khiến mắt ta nhìn thấy lá có màu xanh.
Lá cây màu xanh do chất diệp lục, chất diệp lục có cấu trúc gồm một vòng porphyrin có nhân Mg, màu xanh của diệp lục là do nhân Mg tạo nên. Chức năng của diệp lục là hấp thụ năng lượng ánh sáng mặt trời được thực hiện bởi sự thay đổi vị trí các nối đôi trong phân tử diệp lục cho nên màu xanh của diệp lục không liên quan đến chức năng của chúng. Vì thế, màu xanh của lá cây không liên quan đến chức năng quang hợp.
6. Những loại cây không có lá màu xanh
Thường lá cây có màu xanh, nhưng không phải tất cả các loài cây đều sẽ có lá màu xanh. Có thể điểm qua một vài loài tiêu biểu sau đây:
6.1. Rong biển
Một số loài rong biển có lá màu đỏ hoặc nâu để nó hấp thu tốt ánh sáng xanh vì ánh sáng đỏ sẽ khó xuyên qua nước biển. Bởi vậy, ở vùng nước nông ta thường thấy rong biển có màu xanh, nhưng khi đến vùng nước sâu thì rong biển lại chuyển dần sang màu nâu hoặc đỏ.
6.2. Thu hải đường
Một loài cây phổ biến khác là thu hải đường. Loài cây này thường sống núp trong vùng tối tăm dưới tán của loài cây khác. Lá loài cây này có hai màu, mặt trên màu xanh lục do có thể hứng được một ít ánh sáng còn sót lại từ trên cao rọi xuống. Mặt dưới có màu nâu đỏ để hấp thu tốt những tia sáng yếu ớt phản xạ từ dưới đất hoặc từ các lá khác của nó.
6.3. Cây rau dền
Nếu như ở những loài cây thông thường chất diệp lục chiếm đa số thì với cây rau dền, anthocyanin lại chiếm phần nhiều hơn. Anthocyanin là một hợp chất có màu đỏ và dễ tan trong nước nóng. Để chứng minh sự có mặt của diệp lục trong cây rau dền, người ta đã sử dụng lá của loài cây này cho vào nước nóng, chỉ trong vòng vài phút lá của cây chuyển dần từ màu đỏ sang màu xanh.
6.4. Phong đỏ
Phong đỏ (danh pháp khoa học: Acer rubrum) là một loài thực vật thuộc chi Phong, họ Bồ hòn. Đây là một trong những cây rụng lá phổ biến nhất và rộng rãi của miền đông Bắc Mỹ. Nó có phạm vi dao động từ hồ Woods trên biên giới giữa Ontario và Minnesota, phía đông Newfoundland, phía nam gần Miami, Florida, và tây nam sang đông Texas. Cây trưởng thành thường đạt độ cao khoảng 15 m (49 ft). Tên gọi của nó xuất phát từ thực tế hoa, cuống lá, cành con và hạt của nó đều có màu đỏ ở các mức độ khác nhau. Tuy nhiên, trong số các đặc trưng này thì nó được biết dến nhiều nhất là do tán lá chuyển thành màu đỏ của nó khi tới mùa thu.
Qua bài viết trên đây chắc hẳn các bạn đã có cho mình những câu trả lời về vấn đề tại sao lá cây lại có màu xanh hay vì sao lá cây lại chuyển sang màu vàng, cũng như biết thêm được về một số loài không có lá màu xanh. Cách Hay Nhất hi vọng sẽ luôn là người bạn đồng hành cùng bạn khám phá thêm những kiến thức hay và thú vị nhé!
Commentaires