На головну

 Речовини, з яких складаються рослини - Біологія і хімія

А.Д. Микитюк, пн.ш. No 589, м Москва

У земній корі зустрічається близько 100 хімічних елементів, але для життя необхідні тільки 16 з них (табл. 1). Найбільш поширені в живих організмах чотири елементи: водень, вуглець, кисень і азот. На їх частку припадає понад 99% як маси, так і числа атомів, що входять до складу всіх живих організмів.

Які речовини рослин утворені цими елементами? Найбільше в рослинах міститься води H2O - від 60 до 95% загальної маси організму. Крім того, в рослинах є «будівельні блоки» - прості органічні сполуки, з яких будуються біомакромолекул (табл. 2).

Таким чином, з порівняно невеликого числа видів молекул виходять всі макромолекули і структури живих клітин.

Макромолекули являють собою полімери, побудовані з багатьох повторюваних одиниць. Ланки, з яких складаються макромолекули, називають мономерами. Існує три типи макромолекул: полісахариди, білки і нуклеїнові кислоти (рис. 1). Мономерами для них служать відповідно моносахариди, амінокислоти і нуклеотиди (табл. 3).

Рис. 1. Полімерні макромолекули:

а - полісахарид (розгалужений); б - фрагмент подвійної спіралі ДНК (полинуклеотид);

в - поліпептид (фрагмент молекули міоглобіну)

Вуглеводи

Вуглеводи є основним поживним і опорним матеріалом рослинних клітин і тканин. У молекулах більшості вуглеводів водень і кисень присутні в тому ж співвідношенні, що і в молекулі води (наприклад, глюкоза С6Н12О6 або С6 (Н2О) 6). Всі вуглеводи - поліфункціональні сполуки. До них відносяться моносахариди - полігідроксіальдегіди (альдози), полігідроксікетони (кетози) і полісахариди (крохмаль, целюлоза та ін.) (Див. Табл.4).

Вуглеводи - один з найважливіших класів природних речовин, що містяться в рослинах. На їх частку припадає до 90% сухої речовини рослин.

Вуглеводи є головними продуктами фотосинтезу в зелених рослинах:

У багатьох рослин вуглеводи у великій кількості накопичуються у вигляді цукру і крохмалю в коренях, бульбах і насінні і використовуються потім в якості запасних поживних речовин.

Рослини, з яких отримують цукор в промисловості:

а - цукрові буряки; б - цукровий очерет

Полісахариди зручні як запасні поживних речовин з ряду причин. По-перше, великі розміри молекул роблять їх практично нерозчинними у воді. Тому полісахариди не роблять на клітку ні осмотичного, ні хімічного впливу. По-друге, ланцюги полісахаридів можуть компактно згортатися і при необхідності легко перетворюватися в цукру шляхом гідролізу:

Стінки клітин рослин і рослинні волокна складаються головним чином з целюлози. У плодах і ягодах також переважають вуглеводи. Вуглеводи - це крохмаль, клітковина (целюлоза), цукру, пектинові речовини і багато інших сполуки рослинного походження (рис. 3). В процесі розпаду вуглеводів організми отримують основну частину енергії, яка необхідна для підтримання життя і біосинтезу інших складних з'єднань.

Рослинні продукти - поставщики крохмалю і целюлози:

а - картопля; б - кукурудза; в - зерно; г - бавовник; д - деревина

Питання

1. У чому відмінність між молекулярної і структурної формулами сполук?

2. Напишіть структурні формули лінійного і циклічного ізомерів глюкози С6Н12О6.

3. Які молекулярні формули моносахаридів, що розрізняються числом атомів вуглецю в молекулі: тріози (3С), тетрози (4С), пентози (5С), гексози (6С) і гептози (7С)?

4. Яка валентність елементів С, Н і О в їх з'єднаннях?

5. Скільки гідроксильних груп мається на лінійній та циклічної формах вуглеводів: а) рибози; б) глюкози?

6. Вкажіть, які з наступних цукрів являють собою пентози, а які - гексози.

7. З яких залишків глюкози (a- або b-форми) побудовані молекули: а) крохмалю, б) целюлози?

Фрагмент молекули амілопектину (крохмалю)

Фрагмент молекули целюлози

8. Які хімічні зв'язки в молекулах ди- і полісахаридів називають глікозіднимі зв'язками?

Ліпіди

Ліпіди - це нерозчинні у воді органічні речовини, які можна отримати з клітин органічними розчинниками - ефіром, хлороформом і бензолом. Класичні ліпіди - це складні ефіри жирних кислот і трехатомного спирту гліцерину. Їх називають тріацілгліцеріни або тригліцериди.

Связьмежду карбонільним вуглецем і киснем при алкильной групі жирної кислоти називають складноефірного зв'язком:

Триолеат

Тріацілгліцеріни прийнято ділити на жири і масла в залежності від того, чи залишаються вони твердими при 20 ° C (жири) або мають при цій температурі рідку консистенцію (олії). Температура плавлення ліпіду тим нижче, чим більше в ньому частка ненасичених жирних кислот.

Велика частина жирних кислот RCOOH містить парне число атомів вуглецю, від 14 до 22 (найчастіше R = C15 і С17). У складі рослинних жирів зазвичай зустрічаються ненасичені (що мають одну або кілька подвійних зв'язків С = С) кислоти - олеїнова, лінолева і ліноленова кислоти і насичені жирні кислоти, у яких всі зв'язки С-С одинарні. У деяких маслах у великих кількостях містяться рідкісні жирні кислоти. Наприклад, в касторовій олії, отримуваний із насіння рицини, накопичується багато рицинолевої кислоти (див. Табл.).

Ліпіди, що містяться в рослинах, можуть перебувати в них у формі запасного жиру або бути структурним компонентом протопласта клітин. Запасні і «структурні» жири виконують різні біохімічні функції. Запасний жир відкладається в певних органах рослин, найчастіше в насінні, і використовується при їх зберіганні і проростанні в якості поживної речовини. Ліпіди протопласта є необхідною складовою частиною клітин і містяться в них у постійних кількостях. З ліпідів і з'єднань ліпідної природи (комбінацій з білками - ліпопротеїнів, вуглеводами - гликолипидов) побудовані цитоплазматическая мембрана на поверхні клітин і мембрани клітинних структур - мітохондрій, пластид, ядра. Завдяки мембран регулюється проникність клітин для різних речовин. Кількість мембранних ліпідів в листі, стеблах, плодах, коренях рослин зазвичай досягає 0, 1-0, 5% від ваги сирої тканини. Зміст запасного жиру в насінні різних рослин різна і характеризується наступними величинами: у жита, ячменю, пшениці - 2-3%, бавовнику, сої - 20-30% (рис. 4).

Олійні культури: а - льон; б - соняшник; в - коноплі; г - олива; д - соя

Цікаво, що приблизно у 90% всіх видів рослин в якості основного запасного речовини в насінні відкладається НЕ крохмаль (як у зернових культур), а жири (як у соняшника). Пояснюється це тим, що в якості джерела енергії при проростанні насіння використовуються головним чином запасні жири. Відкладення жирів в запас вигідно для рослин, так як при їх окислюванні виділяється приблизно в два рази більше енергії, ніж при окисленні вуглеводів або білків.

Основними константами, що характеризують властивості жиру, є його температура плавлення, кислотне число, число омилення і йодне число. Нижче наведені температури плавлення деяких рослинних олій:

бавовняне масло -1 ... -6 ° C;

оливкова олія -2 ... -6 ° C;

соняшникова олія -16 ... -18 ° C;

лляне масло -16 ... -27 ° C.

Кислотне число жиру - кількість міліграмів лугу КОН, необхідної для нейтралізації вільних жирних кислот, що містяться в 1 г жиру. По кислотному числу контролюють якість жирів.

Число омилення - кількість міліграмів лугу КОН, необхідної для нейтралізації вільних і пов'язаних у вигляді гліцеридів кислот, що містяться в 1 г жиру. Число омилення характеризує середню величину молекулярної маси жиру.

Йодне число - кількість грамів галогену I2, яке здатне приєднатися до 100 г жиру. Йодне число характеризує ступінь ненасиченості жирних кислот у складі жиру. Йодні числа більшості рослинних жирів знаходяться в межах 100-160.

Список літератури

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://bio.1september.ru

© 8ref.com - українські реферати
8ref.com