Чтение онлайн

Совершенно необходима медь и растениям. Особую роль играет она также в процессе фотосинтеза, влияя на образование хлорофилла и препятствуя его разрушению. О хлорофилле и фотосинтезе наш следующий рассказ.

Магний не относится к металлам древности, но его природные соединения применяли издавна. Достаточно сказать, что этот элемент входит в состав почти 200 минералов, среди которых всем известные асбест, долмит, тальк, нефрит. Поделки из нефрита ценились высоко, особенно в средние века, когда свято верили в магическую и целебную силу камней. Вот, например, один из рецептов XII века: «Если кто-нибудь носит на пальце перстень с нефритом, это предохраняет от удара молнии. Если повесят его как талисман на шею, это предохранит от заболевания желудка».

Осмысленное применение солей магния в медицине следует, по-видимому, отнести к XVII веку. С этим связывают историю, которая приключилась засушливым летом 1618 года с английским пастухом Генри Уикером. Он пас стадо в окрестностях города Эпсома и в поисках хоть какой-нибудь лужи, из которой можно было бы напоить жаждущую скотину, набрёл на яму с водой. К его разочарованию, коровы воду пить не стали, так как она оказалась очень горькой. Зато незадачливый пастух стал первооткрывателем нового минерального источника, прославившегося затем на весь мир именно своей горькой солью.

В 1695 году доктор Неми Грю, прослышав о целебных свойствах эпсомского источника, выпарил пробу воды из него и получил соль, обладавшую горьким вкусом и слабительным действием. Далее было обнаружено, что, взаимодействуя с содой и поташом, эта соль образует белый рыхлый порошок. Точно такой же белый остаток получался и при прокаливании минерала, который издавна находили в гористых окрестностях греческого города Магнезии. Так белый порошок получил латинское название «магнезия альба» — белая магнезия. Это карбонат магния. В противоположность ему окись магния, например, раньше называлась жжёная магнезия, или «магнезия уста». А собственно соль эпсомского источника представляет собой гидрат сульфата магния. С тех далёких времён она так и называется — горькая, или английская соль. Ее по-прежнему применяют в качестве слабительного. Это действие основано на том, что стенки кишечника почти полностью непроницаемы для ионов магния, чем создаётся осмотический эффект, ведущий к задержке всасывания воды из кишечника.

Своими свойствами эпсомская соль привлекала не только врачей, но и химиков, хотя лет 200—300 назад определённой разницы между теми и другими ещё не было. Так или иначе, но было установлено, что эпсомская соль могла быть получена и искусственно — при добавлении соляной кислоты к маточному раствору, оставшемуся после очистки морской соли. Таким образом её приготовляли в Портсмуте.

Собственно магний в чистом виде впервые был получен в 1808 году в результате длительных и чрезвычайно напряжённых экспериментов знаменитого английского химика Гемфри Дэви с большой вольтовой батареей. В процессе электролиза магнезии он выделил незначительное количество относительно чистого металла, который справедливее было бы назвать «магнезиум». Но это название можно было спутать со словом «магнезиум», которым обозначали марганец. Поэтому Дэви назвал новый металл «магниум»...

Магния на Земле очень много. По распространённости в земной коре он занимает 8-е место, а его кларк равен 1,87, то есть в 2,5 раза меньше, чем кларк железа. Зато если взять средний химический состав живого вещёства, то окажется, что магния в нем содержится 0,04 %, а железа в 4 раза меньше. Особенно много магния в виде соединений находится в морской воде. Здесь он занимает третье место после хлора и натрия. Концентрация магния в воде Мирового океана составляет 1,35 г/л, а общее его количество здесь оценивается в 2,1 • 1О15.т.

Человеческий кларк магния — 0,027, а содержание его в нашем организме не превышает 20 г.

Приведённые цифры лишний раз свидетельствуют: наиболее распространённые в природе металлы являются и важнейшими для живых организмов. Что касается магния, то вряд ли будет преувеличением назвать его главным металлом жизни.

Помните, у нас шёл разговор об.ионах металлов, которые могут занимать вакантные места в порфириновых кольцах? Так вот, если в порфирин внедряется магний, то получается структурная основа молекулы... хлорофилла, того самого вещества, которое придаёт растениям зелёный цвет. Совсем, казалось бы, несущественная замена железа на магний — и вот красное превращается в зеленое.

Самой, пожалуй, важнейшей особенностью магний-порфиринового комплекса, в противоположность аналогичным соединениям железа, является то, что он активен лишь в возбуждённом состоянии. Этим различием и воспользовалась природа, разделив функции железо- и маг-ний-порфиринов. Первые были приспособлены для переноса кислорода, вторые — для превращения энергии1 света в химическую энергию, которая приводит в действие сложнейший механизм фотосинтеза растений. А это, как известно, важнейший процесс живой природы.

Итак, хлорофилл. Впервые такое название (от греческого «хлорос» — зелёный и «филлон» — лист) было дано в 1817 году французскими химиками-фармацевтами Ж. Пельтье и Ж. Каванту спиртовой вытяжке из зелёного листа. Учёные опубликовали исследование под названием «Заметка о зелёной материи листьев». Зелёный пигмент был открыт ими походя, случайно (а кто сказал, что открытия делаются планомерно?). Пельтье и Каванту больше' всего интересовали поиски новых лекарств из различных растений. Они прославились открытием таких препаратов, как стрихнин — сильнейший яд ; и возбудитель нервной деятельности и хинин — популярное средство лечения малярии, полученное ими из коры хинного дерева. Занимаясь лекарственными препаратами, Пельтье и Каванту не. придали особого значения открытию хлорофилла.

Человеком, который посвятил исследованию хлорофилла и фотосинтеза всю жизнь, был замечательный русский учёный Климент Аркадьевич Тимирязев. В конце 60-х — начале 70-х годов прошлого века он учился и работал за границей под руководством таких выдающихся учёных, как Кирхгоф, Бунзен, Гофмейстер, Клод Бернар, Бертло и Буссенго.

В 1871 году Тимирязев получил степень магистра, защитив диссертацию «Спектральный анализ хлорофилла». Именно в ней 28-летний учёный впервые обращает внимание на сходство между хлорофиллом итемом крови. И только более чем через четверть века—в 1897 году М. В. Ненцкий экспериментально доказал это положение.

Как и красный пигмент крови, зелёный пигмент растений весьма заинтересовал учёный мир. В дальнейшем выяснилось, что Пельтье и Каванту получили не один какой-либо пигмент, а смесь нескольких природных красителей. Были предприняты попытки их разделения, в результате чего установили: хлорофилл, по существу, состоит из двух пигментов — зелёного и жёлтого. Именно последним и объясняется цвет осенних листьев. В 1864 году

попытку спектрального анализа хлорофилла предпринял известный английский физик Дж. Стоке, обнаруживший впигментах листьев два зелёных и два жёлтых красителя.

Собственно жёлтые пигменты нас не интересуют. Стоит лишь заметить, что они относятся к природным красителям — каротинам и тоже участвуют в процессе фотосинтеза. А вот на двух зелёных красителях остановимся подробнее

Исследованием хлорофилла занимался и замечательный русский ботаник Михаил Семенович Цвет, прославившийся: более изобретением хроматографии— простого способа разделения смесей который в наше время стал совершенно незаменимым в химическом анализе. М. С. Цвет родился в Италии и немало скитался по свету в поисках пристанища для спокойной работы.; В конце концов он обосновался в России, на родине своего отца. Здесь им были сделаны главные его открытия, здесь он и. умер в 1919 году, не дожив до 47 лет. Созданный учёным аналитический метод, который он назвал хроматографией (от греческого «хрома» — цвет), позволил доказать наличие двух пигментов, составляющих хлорофилл.