Вопрос 1. Химический состав растительной клетки. Состав клетки растения

Растительная клетка - элементарная биологическая система растений

Растительная клетка представляет собой элементарную единицу живого организма - растения. Она содержит компоненты, которые присущи всем эукариотическим организмам: ядро, цитоплазму, аппарат Гольджи, митохондрии, эндоплазматическую сеть, рибосомы и лизосомы, микротрубочки. Однако клетка растения имеет отличия - это наличие пластид, вакуоли и целлюлозной стенки.

Объединяет все органеллы между собой и участвует в обмене веществ особая полужидкая среда элементарной живой единицы (клетки) - цитоплазма. Строение цитоплазмы довольно сложное. Она представляет собой многокомпонентный коллоидный раствор, который может переходить из золя в гель. При этом вся клетка пронизана белковыми нитями, образующими цитоскелет структурной единицы. В ее состав входит вода, на долю которой приходится от 60 до 90% всей массы, белки (10-20%) и липиды (до 23%), а также органические и неорганические вещества. Роль цитоплазмы в жизни клетки очень велика:

• она является средой, в которой протекают химические реакции;
• принимает активное участие в метаболизме;
• поддерживает тургор и терморегуляцию;
• выполняет опорную функцию, помогает клетке сохранять форму.

Влияние на полужидкую среду клетки оказывают и внешние факторы – температура, свет, состав воздуха, количество воды. Все это прямо воздействует на движение цитоплазмы, в котором она постоянно пребывает. За счет перемещения коллоидного раствора с питательными веществами (кислородом, АТФ и т.д.) элементарная единица живого организма существует. Жизнедеятельность клетки осуществляется совокупностью физиологических процессов. Питание структурной единицы живого организма происходит в процессе биохимических реакций, в результате чего неорганические вещества преобразуются в органические. Дышит растительная клетка кислородом, образующимся в ходе окисления сложных веществ - углеводов, липидов, аминокислот. Одновременно при дыхании происходит синтез и высвобождение энергии, необходимой для поддержания жизни. Растительная клетка растет путем растяжения целлюлозной стенки и увеличения объема цитоплазмы и вакуоли.

В совокупности все эти процессы жизнедеятельности принимают участие в метаболизме, основная суть которого - образование новых продуктов, их разложение на более мелкие составляющие, выведение из клетки продуктов распада либо отложение в виде резервных веществ. Выделение ненужных звеньев происходит через клеточную стенку, а перемещение, сбор (образование) новых структур осуществляется за счет движения цитоплазмы.

Важным свойством клеток является способность их размножаться путем деления. Итог этого процесса - образование двух дочерних структурных единиц живого организма, которые имеют набор хромосом, идентичный материнской.

Таким образом, растительная клетка является мельчайшей живой структурой организма, она питается, дышит, реагирует на раздражители, растет, размножается, а цитоплазма и погруженные в нее органеллы принимают участие в обмене веществ.

fb.ru

Химический состав растительной клетки

Растительная клетка – сложная структура. Она имеет много общего в строении с клеткой животной. В тоже время у растительной клетки имеются специфичные присущие только для нее органоиды, обеспечивающие осуществление различных физиологических процессов клетки. К субклеточным структурам растительной клетки относится клеточная стенка, и немембранные макромолекулярные структуры – микротрубочки и микрофиламенты. (см. рис.1).

Клеточная стенка или оболочка расположена кнаружи от плазматической мембраны. Особенно хорошо выраженная у растений и прокариотических организмов, у животных клеток она или отсутствует, или выражена очень слабо. У низших растений голыми являются лишь репродуктивные клетки, а вегетативное тело состоит из клеток имеющих клеточные стенки. У высших растений клеточной стенкой обладают абсолютно все клетки.

Клеточная стенка окружает клетку со всех сторон и служит связующим звеном между ней и соседними клетками, обеспечивая единство и целостность растительного организма. В жестких оболочках растительных клеток образуются каналы, в которых располагаются тонкие нити цитоплазмы – плазмодесмы. Благодаря этому осуществляются межклеточные контакты. В ходе эволюции у растений возникли разнообразные по структуре и химическому составу типы клеточных стенок. Во многом растительные клетки классифицируют именно по форме и природе клеточных стенок.

Оболочка, как правило бесцветна и прозрачна. Она легко пропускает солнечный свет. Оболочки соседних клеток как бы сцементированы межклеточными веществами, образующими срединную пластинку. Вследствие этого соседние клетки отделяются друг от друга стенкой, образованной двумя оболочками и срединой пластинкой.

Химический состав

Клеточная стенка растительных клеток состоит, главным образом, из полисахаридов. Все компоненты, входящие в состав клеточной стенки, можно разделить на 4 группы:

Структурные компоненты, представленные целлюлозой у большинства автотрофных растений.

Компоненты матрикса, т. е. основного вещества, наполнителя оболочки – гемицеллюлозы, белки, липиды.

Компоненты, инкрустирующие клеточную стенку, (т.е. откладывающиеся и выстилающие ее изнутри) – лигнин и суберин.

Компоненты, адкрустирующие стенку, т.е. откладывающиеся на ее поверхности, - кутин, воск.

Основной структурный компонент оболочки – целлюлоза представлена неразветвленными полимерными молекулами, состоящими из 1000-11000 остатков  - D глюкозы, соединенных между собой гликозидными связями. Наличие гликозидных связей создает возможность образования поперечных стивок. Благодаря этому, длинные и тонкие молекулы целлюлозы объединяются в элементарные фибриллы или мицеллы. Каждая мицелла состоит из 60-100 параллельно расположенных цепей целлюлозы. Мицеллы сотнями группируются в мицеллярные ряды и составляют микрофибриллы диаметром 10-15 нм. Целлюлоза обладает кристаллическими свойствами благодаря упорядоченному расположению мицелл в микрофибриллах. Микрофибриллы, в свою очередь перевиваются между собой как пряди в канате и объединяются в макрофибриллы. Макрофибриллы имеют толщину около 0,5 мкм. и могут достигать в длину 4мкм. Целлюлоза не обладает ни кислыми, ни щелочными свойствами. По отношению к повышенным температурам она достаточно стойка и может быть нагрета без разложения до температуры 200о С.. Многие из важных свойств целлюлозы обусловлены ее высокой стойкостью по отношению к ферментам и химическим реагентам. Она не растворима в воде, в спирте, в эфире и в других нейтральных растворителях; не растворяется в кислотах и щелочах. Целлюлоза, пожалуй, самый распространенный вид органических макромолекул на Земле.

Микрофибриллы оболочки погружены в аморфный пластичный гель – матрикс. Матрикс является наполнителем оболочки. В состав матрикса оболочек растений входят гетерогенные группы полисахаридов, называемые гемицеллюлозами и пектиновыми веществами.

Гемицеллюлозы представляют собой ветвящиеся полимерные цепи, состоящие из различных остатков гексоз (D-глюкоза, D-галактоза, манноза),

пентоз (L-ксилоза, L-арабиноза) и уриновых кислот (глюкуроновая и галактуроновая). Эти компоненты гемицеллюлоз сочетаются между собой в разных количественных отношениях и образуют разнообразные комбинации.

Цепочки гемицеллюлоз состоят из 150-300 молекул мономеров. Они значительно короче. Кроме этого цепи не кристаллизуются и не образуют элементарных фибрилл.

Именно поэтому гемицеллюлозы нередко называют полуклетчатками. На их долю приходится около 30-40 % сухого веса клеточных стенок.

По отношению к химическим реагентам гемицеллюлозы гораздо менее стойки, чем целлюлоза: они растворяются в слабых щелочах без подогревания; гидролизуются с образованием сахаров в слабых растворах кислот; растворяются полуклетчатки и в глицерине при температуре 300о С.

Гемицеллюлозы в теле растений играют:

Механическую роль, участвуя наряду с целлюлозой и другими веществами в построении клеточных стенок.

Роль запасных веществ, отлагающихся, а затем расходующихся. При этом функцию запасного материала несут преимущественно гексозы; а гемицеллюлозы с механической функцией обычно состоят из пентоз. В качестве запасных питательных веществ гемицеллюлозы отлагаются также в семенах многих растений.

Пектиновые вещества имеют довольно сложный химический состав и строение. Это гетерогенная группа, в которую входят разветвленные полимеры, несущие отрицательные заряды из-за множества остатков галактуроновой кислоты. Характерная особенность: пектиновые вещества сильно набухают в воде, а некоторые в ней растворяются. Легко они разрушаются и под действием щелочей и кислот.

Все клеточные стенки на ранней стадии развития почти целиком состоят из пектиновых веществ. Межклеточное вещество срединной пластинки, как бы цементирующее оболочки соседних стенок, состоит также из этих веществ, главным образом из пектата кальция. Пектиновые вещества, хотя и в небольших количествах, имеются в основной толщине и взрослых клеток.

В состав матрикса клеточных стенок помимо углеводных компонентов входит также структурный белок, называемый экстенсином. Он является гликопротеином, углеводная часть которого представлена остатками сахара арабинозы.

biofile.ru

Химический состав клетки - урок, биология

beaplanet.ru

Химический состав растительной клетки

Вещества

Неорганические: вода – до 85%, минеральные вещества – 1,5%.

Органические: белки – 10%, углеводы – 40%, липиды – 2%, нуклеиновые к-ты (ДНК,

РНК) – 1—1,5%, витамины, вещества вторичного происхождения

Белки: строение, свойства, функции

Белки – высокомолекулярные природные полимеры, построенные из остатков аминокислот, соединенных амидной (пептидной) связью —СО—NH—. Каждый белок характеризуется специфической аминокислотной последовательностью и индивидуальной пространственной структурой (конформацией). В состав природных белков входят 20 аминокислот и два амида (аспарагин и глутамин).

Классификация аминокислот основана на природе специфического радикала R:

• Алифатические: глицин, аланин, валин, лейцин, изолейцин. R - углеводородной природы придает гидрофобность,

• Оксиаминокислоты (серин, треонин). Наличие группы -ОН обусловливает гидрофильность,

• Серосодержащие (цистеин, метионин) – участвуют в стабилизации третичной структуры белков. Метионин является источником метильных групп.

• Дикарбоновые: глутаминовая, аспарагиновая. Вторая -СООН-группа - придает им высокую химическую активность, гидрофильность, дополнительный отрицательный заряд. При аминировании этих аминокислот образуются амиды глутамин (глн) и аспарагин (асн).

• Двухосновные: лизин, аргинин - содержат по 2 аминогруппы, имеют щелочные свойства, положительный заряд;

• Ароматические: фенилаланин, тирозин – имеют ароматическую группу, придающую свойство гидрофобности,

• Гетероциклические: триптофан (предшественник витамина РР, фитогормона ИУК), гистидин – имеет щелочные свойства;

• Иминокислоты (пролин, оксипролин) - обладают высокой гидрофильностью, синтезируются в большом количестве при стрессе («стрессовые» аминокислоты).

Организм человека и животных, в отличие от растений и микроорганизмов не способен синтезировать ряд аминокислот (вал, лей, иле, тре, мет лиз, три, фен, гис, который– необходим для детей), поэтому данные аминокислоты называютнезаменимыми. Высокую биологическую ценность имеют белки семян бобовых культур, особенно фасоли, сои.Биологическая ценность пищевых белковзависит в основном от содержания и соотношения входящих в их состав незаменимых аминокислот. Белки животного происхождения (мяса, рыбы, яиц, молочных продуктов), имеют высокую биологическую ценность. Растительные белки лимитированы по ряду незаменимых аминокислот и прежде всего — по лизину, триптофану, треонину. Много биологически ценного белка содержится в семенах бобовых культур (соя, горох, фасоль и др.).

Формулы протеиногенных аминокислот

Уровни структурной организации белков

1. Первичной структурой белков называется линейная полипептидная цепь из аминокислот, соединенных между собой пептидными связями.

2. Вторичная структура представляет собой способ укладки полипептидной цепи в упорядоченную структуру благодаря образованию водородных связей между пептидными группами одной цепи или смежными полипептидными цепями. По конфигурации вторичные структуры делятся на спиральные (α-спираль) и слоисто-складчатые.

3. Третичная - способ укладки полипептидной цепи в пространстве. По форме третичной структуры белки делятся в основном на глобулярные и фибриллярные.

4. Четвертичная (надмолекулярная): Некоторые белки построены из нескольких полипептидных цепей, каждая из которых имеет третичную структуру. Например, гемоглобин (из 4х субъединиц) фермент РБФ-карбоксилаза из 8 субъединиц.

studfiles.net

Вопрос 1. Химический состав растительной клетки

Сравнивая химический состав клеток самых разных организмов, нельзя не обратить внимания на строгий отбор, который осуществила природа при создании живой материи. Конкуренция между организмами началась лишь после конкуренции между молекулами.

Из 100 известных химических элементов в составе живых клеток постоянно обнаруживается чуть более 20, а обязательными для выполнения жизненных функций можно считать 16.

В то же время с помощью этого ограниченного набора элементов построено огромное множество разнообразных веществ. Так, одних только белков у человека 5 млн. Очевидно, что в процессе отбора выделились именно те элементы, которые способны создать соединения с наиболее важными биологическими свойствами.

Средний хим. состав растительной клетки (%): вода (85), сухое в-во (15)

Из 15 % сухого вещества протопласта:

Белки – 10 %

Липиды – 2 %

РНК – 0,7 %

ДНК – 0,4 %

Другие органические вещества – 0,4 %

Неорганические вещества – 1,5 %

Классификация химических компонентов клетки

1) По химическому составу:

органогенные (95 %) – в %: С-45, О-42, Н-6,5, N-1,5

минеральные ( %) - зола.

2) По содержанию:

макроэлементы (10-10-3 %) – С,О,Н,Р,К,N,Са,Мg,S,Na

микроэлементы (10-3-10-5 %) – Mo,Zn,Fe,B,Cl,Mn

ультрамикроэлементы (меньше10-5 %) – Au,Ag,Pb

По происхождению

ВПП– углеводы, белки, липиды, нуклеиновые кислоты

ВВП – алкалоиды, гликозиды, фенольные соединения

4) По выполняемым функциям:

конституционные (углеводы, липиды, сложные белки)

ЗПВ (углеводы, жиры, белки, фитин)

обменные (неорг.в-ва, орг.к-ты, моносахариды)

ФАВ (витамины, гормоны, ферменты, фитонциды)

защитные (антитела-белки, сахара)

МЭС (АТФ, УДФ

Характеристика химических компонентов клетки и их основные функции.

Углеводы

Углеводы - органические вещества, построенные из С, Н и О.

Общая формула – Сn(Н2О)m

Функции углеводов:

- Структурная

- Запасная

- Пластическая

- Энергетическая

- Транспортная

- Защитная

- Используются в пищу

Белки

Белки (протеины) – высокомолекулярные азотсодержащие соединения, построенные из аминокислот.

аминокислоты содержат аминогруппу (-Nh3) и карбоксильную группу (-СООН)

Из 200 аминокислот в построении белков участвуют только 20 и два амида (аспарагин и глутамин). Из 20 – 8 а.к. незаменимые: валин, метионин, лизин, треонин, лейцин, изолейцин, фенилаланин, триптофан.

Аминокислоты, образуя молекулу белка, взаимодействуют между собой с образованием пептидной связи

Состав белков: С - 50-55 %,О - 20-24 %, Н - 6-7 %, N - 15-19 %, S - 0-3 %

Белки по содержанию в растениях стоят на третьем месте (после У и Ж), но играют первую роль в обмене веществ

Функции белков

1) Структурная- образуют основу протоплазмы, мембран, органелл

2) Каталитическая - все ферменты являются белками

3) Транспортная -белки-переносчики

4) Запасная- белки семян растений

5) Двигательная – сократительные белки цп

6) Рецепторная- гликопротеины мб

7) Защитная –антитела

8) Энергетическая –окисление 1 г белка дает 17 кДж энергии.

Похожие статьи:

poznayka.org

Растительной клетки

Количество просмотров публикации Растительной клетки - 798

Природа и функции базовых химических компонентов

Химический состав растительной клетки. Клетка весьма сложная по химическому составу. Это и понятно, т.к в ней протекают всœе жизненные процессы. В среднем в растительных клетках содержится на сырой вес 85% воды, 10 % белков, 0,4% ДНК, 0,7% РНК, 2% липидов и 0,4% других органических веществ. В каждой группе содержится десятки, сотни, а то и тысячи наименований веществ. Неорганические вещества составляют 1,5% . Из 100 распространенный в земной коре элементов в растении постоянно встречается 20, а необходимых только 16. Абсолютно необходимые, без которых растения не растут и погибают, составляют всœего 7.(N,F,S,K,Ca,Mg,Fe) Учитывая зависимость отсостояния растительных клеток и их функций их химический состав варьирует. Так если взять соотношение органических и неорганических веществ на сухой вес, то оно составит 63% белков, 21% липидов, углеводов и других органических веществ 10% , минœеральных веществ около 5-6%. Клетки специализированных органов, к примеру семян пшеницы содержат 78% углеводов, 16% белков, 2% жиров и 2% минœеральных веществ(золы).

Основными органическими веществами растительной клетки являются углеводы, белки, липиды, нуклеиновые кислоты. и их производные гликолипиды, липопротеиды.

Углеводы наиболее распространенные в растении и включают в себя моносахариды, олигосахариды, полисахариды. Специфичны для растений полисахариды : крахмалл, клетчатка (целлюлоза), пектиновые вещества.

Липиды - ϶ᴛᴏ жиры и жироподобные вещества. Οʜᴎ близки по химической природе животным, но различаются по биологической роли. Это гидрофобные вещества, не растворимые в воде, но растворимые в органических растворителях. Разделяются на 2 группы : жиры ( масла), запасная форма и жироподобные вещества – липоиды, отличающиеся по физиологическим функциям, химическим строением : фосфолипиды, воскá, стероиды, жирорастворимые витамины (D, Е, А), липоидные пигменты : хлорофиллы, каротиноиды.

Белки. Каждый белок специфичен и функции их самые разнообразные, входят в состав, практически всœе структурные компоненты клетки и ферменты, катализирующие биохимические процессы обмена веществ.

Нуклеиновые кислоты, носители генетической информации, ответственных за регуляцию всœех жизненных, как биохимических, так и физиологических процессов. Учитывая зависимость отвыполняемой функции они делятся на ряд видов: ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота ; РНК (рибонуклеиновая кислота), которая разделяется на и-РНК – информационная или матричная РНК, РНК – транспортная РНК и рРНК – рибосомальная РНК.

Наиболее специфичными веществами живой растительной клетки являются биополимеры: белки, НК, полисахариды и составляющие их молекулы (аминокислоты, нуклеотиды, простые углеводы), липиды ( жиры, жирные кислоты, воска и др. Размещено на реф.рфВсе эти вещества находятся в теснейшей динамической биохимической взаимосвязи, взаимопревращении, взаимоконтроле и регуляции. Такие взаимопревращения и изменением биохимического статуса можно наблюдать при прорастании семян. Проведя биохимический состав содержания семени обнаруживается в нем, в основном запасные формы органических веществ в виде запасных белков, углеводов, липидов. После прорастания семени и формировании проростка биохимический анализ показывает, что в нем в образовавшихся органах обнаруживаются так же и белки, и углеводы и липиды, но они совсœем иной формы, они находятся в составе растущего проростка в форме живой цитоплазмы, клеточных структур, тканей, разных органов. Что произошло? Произошло превращение одних форм веществ в другие. Вначале это были запасные вещества, сосредоточенные в кладовых клетки, а в проростках это уже компоненты живого организма, участвующих в формировании структуры растения, превращения одних веществ в другие, обеспечивая распад или синтез новых органических веществ с полным расходованием запасных веществ семени. Это позволяет в растении и клетках выделить 3 группы веществ, которые разделяются по физиологическим функциям , и получивших название физиологические группы веществ в клетке. Это 1. –запасные вещества; 2. – Конституционные вещества и 3. – регуляторные вещества. Причем в состав всœех 3 групп могут входить вещества одинаковой химической природы.

Запасные вещества - ϶ᴛᴏ вещества нейтральные, не входящие в структурные элементы клетки, сосредоточенные в специальных клеточных образованиях и не участвуют непосредственно в обмене веществ. В процессе распада служат источником энергии и материалом для образования конституционных веществ. Сюда относятся запасные белки, жиры ( масла) и углеводы (крахмалл).

Конституционные вещества ( структурные) - ϶ᴛᴏ вещества, входящие в состав клеточных структур и которые не подвергаются расщеплению и другим превращениям в живом организме. Это углеводы клеточных стенок( целлюлоза) белки цитоплазмы, липиды мембран и др.

Регуляторные вещества - ϶ᴛᴏ вещества, обеспечивающие регуляцию обмена веществ, ускоряющие распад и синтезе веществ, регулируют протекание физиологических процессов, роста и развития растения. Это белки-ферменты, фитогормоны, нуклеиновые кислоты и др.

Здесь уместно коснуться вопроса о связи структуры вещества с его физиологическими функциями, которые теснейшим образом взаимосвязаны. Причем, это характерно для всœех без исключения химическим соединœениям, участвующих в биохимических и физиологических процессах, как обмена веществ, так и регуляторных функций. При даже незначительных изменениях структуры, иногда связанной даже при перестановке радикалов внутри молекулы, перестановки функциональной группы, уменьшении в молекуле всœего лишь одной молекулы водорода или кислорода приводит либо к нейтрализации активности соединœения, либо изменение действия в противоположном направлении. Витамин может стать антивитамином, стимулятор роста превращается в ингибитор и т.д.

referatwork.ru

Химический состав растительных клеток

Лекция 1

ТРАДИЦИОННОЕ РАСТИТЕЛЬНОЕ СЫРЬЕ

Общая характеристика и классификация растительного сырья

Растительное сырье - растительные организмы (как целые растения, так и отдельные их части - корни, стебли, почки, цветки, плоды), используемые человеком в различных отраслях промышленности. В зависимости от цели применения различают растительное сырье пищевое, кормовое, лекарственное, техническое (эфиромасличное, красящее, дубильное и др.).

Пищевое растительное сырье используют в качестве основного ингредиента, а также как вкусо-ароматическую добавку в производстве традиционных продуктов питания (хлебных и кондитерских изделий, спирта, вина, соков и др.). Для создания специализированных продуктов питания - диетических и лечебно-про­филактических продуктов, в том числе биологически активных добавок (БАД) возможно применение лекарственных растений различной функциональной направленности.

Различают две группы пищевого растительного сырья: культивируемое и дикорастущее. Каждая из этих групп включает сырье плодовоовощное и травянистое. К культивируемому сырью также относят зерно и продукты его переработки. Культивируемое сырье (зерновое и плодоовощное) может быть традиционным и генетически модифицированным.

На 80 % растения состоят из углеводов. Углеводы растений широко используются человеком в пищу, являясь для него основным источником энергии. Главные усваиваемые углеводы в питании человека - крахмал (примерно 80 % всех потребляемых человеком углеводов) и сахароза. Растения являются источниками пищевых волокон, объединяющих неперевариваемые углеводы (клетчатка, пектин, гемицеллюлоза, инулин, гумми, слизи). Растения — основной поставщик витаминов для человека.

В производстве продуктов питания крахмал, пектиновые вещества, клетчатка используются в качестве структурообразователей. Насыщенность жирами семян масличных культур - до 60 % сухого вещества (СВ) - делает их ценнейшим сырьем для производства масел, используемых в пищевых и промышленных целях. Традиционными источниками для производства белковых продуктов растительного происхождения служат соя и пшеница.

Химический состав растительных клеток

Клетка - элементарная живая система, основная структурная единица растительных и животных организмов, способная к самообновлению, саморегуляции и самовоспроизведению.

1. Пищевые волокна представляют собой большую группу веществ различной химической природы, к которым относятся клетчатка (целлюлоза), гемицеллюлоза, гумми (камеди), пектины, а также крахмал и не являющийся углеводом лигнин. Термин «пищевые волокна» (англ, dietary fibers) был введен при изучении компонентов растительных клеток и их использовании в лечебных диетах.

Клетчатка (целлюлоза) — самое распространенное вещество на Земле, за счет фотосинтеза ее образуется около 100 млрд тонн в год. Она является основ­ным компонентом клеточных стенок растений и содержится в древесине, оболоч­ках семян, льне, конопле, хлопчатнике и других однолетних растениях, в морских и пресноводных водорослях. Очень редко встречается целлюлоза в бактериях и животных, например в некоторых ракообразных и улитках. В химическом отно­шении целлюлоза представляет собой полимер глюкозы, молекулы которой соединены между собой гликозидными связями. При кипячении с концентрированной серной кислотой целлюлоза полностью превращается в глюкозу.

Слизи и гумми - группа коллоидных полисахаридов, к которой принадлежат растворимые в воде углеводы, образующие чрезвычайно вязкие и клейкие раство­ры. Типичные представители этой группы – гумми, выделяемые в виде наплы­вов вишневыми, сливовыми или миндальными деревьями в местах повреждения стволов и ветвей. Слизи в большом количестве содержатся в льняных семенах и зерне ржи.

Пектиновые вещества представляют собой высокомолекулярные соединения углеводной природы, содержатся в большом количестве в ягодах, фруктах, клуб­нях и стеблях растений. В растениях пектиновые вещества присутствуют в виде нерастворимого протопектина, представляющего собой соединение метоксилиро- ванной полигалактуроновой кислоты с галактаном и арабаном клеточной стенки. Протопектин переходит в растворимый пектин лишь после обработки раз­бавленными кислотами или под действием фермента протопектиназы, а также в результате процесса созревания плодов.

Крахмал представляет собой химически индивидуальное вещество. В расте­ниях он находится в виде крахмальных зерен, различающихся по своим физичес­ким свойствам и химическому составу. Углеводная часть крахмала состоит из полисахаридов двух типов, различаю­щихся по своим физическим и химическим свойствам, - амилозы и амилопектина. При кипячении с кислотами крахмал гидролизуется до глюкозы. Под действием ферментов амилаз происходит ферментативное осахарива­ние крахмала - он гидролизуется до мальтозы. В качестве промежуточных про­дуктов при гидролизе крахмала образуются полисахариды разной молекулярной массы - декстрины.

Лигнин - продукт растительного происхождения, наиболее устойчивый и широко распространенный органический полимер в природе - занимает вто­рое место после целлюлозы. В настоящее время лигнин является одним из самых крупных промышленных отходов. Мономерными блоками лигнина являются производные фенилпропана - фенилпропаноидные спирты. Точное химическое строение лигнина до сих пор не выяснено из-за большой сложности его молекулы.

2. Белки (протеины) - биологические азотсодержащие полимерные соединения, мономерными единицами которых являются L-аминокислоты.

Содержание белков в растительных организмах колеблется в широких пре­делах. В вегетативных органах культурных растений (стеблях, листьях, корнях, клубнях и т. п.) белки составляют 5-10 % сухой массы, в зернах злаковых культур (ячмень, пшеница, рожь, кукуруза и др.) - 10-20 %, в зернах бобовых и мас­личных культур (горох, подсолнечник, соя и др.) - 25-35 % сухой массы. Мас­совая доля азота в белках из различных биологических объектов составляет 15­18 %. Например, белки зерен пшеницы и ячменя содержат по 17,5 % азота, белки риса - 16,8 %, белки молока - 15,7 % азота.

Белки и их производные — важная составная часть каждого живого организ­ма, им принадлежит ведущая роль во всех процессах и явлениях жизни. По своей химической природе белками являются все биологические катализато­ры химических реакций в клетке - ферменты. Пищевая ценность белков связана с наличием в них незаменимых аминокислот.

3. Липиды.Среди веществ группы липидов различают: собственно жиры, воски, стероиды, липофильные пигменты и амфипатические липиды. Общее свойство всех липидов - высокая гидрофобность. Липиды растворяются в эфире, бензине, бензоле. Собственно жиры являются сложными эфирами трех­атомного спирта глицерина и высших карбоновых кислот. Высокомолекулярные жирные кислоты представляют собой длинные углеводородные цепочки с насыщенными или нена­сыщенными связями. От степени насыщенности жирных кис­лот зависит консистенция жира: чем выше степень ненасыщенности, тем более жидким при нормальных условиях будет жир (масло). Собственно жиры отличаются очень высокой калорийностью. Насыщенность жирами семян масличных культур делает их ценнейшим сырьем для производства масел, использующихся в пищевых и промышленных целях.

Воски - наиболее гидрофобные вещества из всех липидов, представляют со­бой сложные эфиры одноатомных высокомолекулярных спиртов (от 22 до 32 ато­мов углерода) и высших жирных кислот с числом углеродных атомов от 24 до 36.

Стероиды имеют в основе своего строения конденсированные структуры из четырех углеводородных циклов, представляющих собой высокомолекулярные спирты или их сложные эфиры. Эти гидрофобные вещества играют определенную роль в структуре клеточных мембран, стероидную природу имеют витамины груп­пы D (эргостерол). Наиболее богаты стероидами дрожжи и плесневые грибы.

Липофильные пигменты.К этой группе относятся растворимые в органичес­ких растворителях пигменты (хлорофиллы и каротиноиды). Хлорофиллы - пиг­менты растений зеленого цвета

Каротиноиды - жирорастворимые пигменты желтого, оранжевого и красно­го цветов. Они входят в состав хлоропластов и хромопластов незеленых частей растений (цветков, плодов, корнеплодов). В зеленых листьях их окраска маскиру­ется хлорофиллом. С разрушением хлорофилла — осенью или при неблагоприят­ных условиях — связано пожелтение листьев.

Амфипатические липиды. Основное отличие этой группы заключается в том, что ее представители обладают двойственными свойствами: как гидрофобностью, так и гидрофильностью. Наиболее часто в растениях встречаются гликолипиды, сульфолипиды и фосфо­липиды.

Гликолипиды в качестве гидрофильного компонента содержат остаток галак­тозы. В сульфолипидах галактоза связана с остатком серной кислоты. В молеку­лах фосфолипидов с одним из гидроксилов глицерина взаимодействует ортофос­форная кислота, к которой присоединяется какое-либо гидрофильное соединение (азотистые основания холин, этаноламин; аминокислота серин).

4. Красящие и дубильные вещества

Красящие вещества растений представлены флавоноидами, каротиноидами, хлорофиллами и т. д. В растениях они содержатся в различных частях культурных и дикорастущих растений и придают им определенный цвет

Флавоноиды входят в группу, включающую такие кра­сящие вещества растений, как антоцианы, флавоны, флавонолы и др. Флавоноиды можно рассматривать как производные флавана.

Антоцианы окрашивают плоды, листья, лепестки цветов в самые разнооб­разные оттенки — от розового до черно-фиолетового.

Агликоны антоцианов называют антоцианидинами. Из антоцианидинов наи­более широко распространен в растениях цианидин. Например, красящее веще­ство василька цианин представляет собой 3,5-дигликозид цианидина. Флавоны — желтые красящие вещества, обычно встречаются в виде гликози- дов.

Флавонолы — тоже желтые красящие вещества, чрезвычайно широко рас­пространены в растениях.

Самое важное свойство многих фенольных соединений — их участие в окис­лительно-восстановительных реакциях. Производные фенольных соединений в виде убихинонов переносят водород (электрон) в дыхательной цепи, локали­зованной в митохондриях. Убихиноны встроены в дыхательную цепь на участке между флавопротеидами и цитохромной системой.

Многие фенольные соединения являются антиоксидантами и находят все бо­лее широкое применение в пищевой промышленности для стабилизации жиров.

Дубильные вещества - это полимеры фенольной природы, которые содер­жат некоторые растения; названы так, поскольку позволяют дубить невыделан­ную шкуру, превращая ее в кожу. Эта способность дубильных веществ основана на их взаимодействии с коллагеном (белком кожных покровов животных), при­водящем к образованию устойчивой поперечносвязанной структуры. Несмотря на многообразие синтетических дубителей, растительные дубильные вещества не потеряли своего важного значения, так как они необходимы для получения кожи высокого качества.

5. Минеральные вещества

Растения способны поглощать из окружающей среды практически все элементы периодической системы Д. И. Менделеева. Причем многие рассеянные в земной коре элементы накапливаются в растениях в значительных количествах и включа­ются в природный круговорот веществ, в частности в круговорот редких элемен­тов. Однако для нормальной жизнедеятельности самого растительного организма требуется лишь небольшая группа элементов.

Четыре элемента - углерод (С), кислород (О), водород (Н), азот (N) — на­зываемые органогенами, составляют 95 % сухой массы растительных тканей, 5 % приходится на зольные вещества. Зольными веществами называют входя­щие в растение минеральные элементы, содержание которых обычно определя­ют в тканях после сжигания органического вещества растений. В семенах количество золы составляет в среднем 3 %, в корнях и стеблях — 4-5 %, в листьях — 5-15 %. Меньше всего золы в мертвых клетках древесины (около 1 %). Как правило, чем богаче почва и чем суше климат, тем больше в растениях зольных элементов.

5. 1. Макроэлементы- химические элементы, содержание которых в живых орга­низмах составляет больше 0,001 %.

Азот (N) составляет около 1,5 % сухой массы растений. Он входит в состав белков, нуклеиновых кислот, липидных компонентов мембран, фотосинтетичес­ких пигментов, витаминов и других жизненно важных соединений. Основными усвояемыми формами азота являются ионы нитрата (NO3) и аммония (Nh5).

Фосфор (Р) содержится в количестве 0,2-1,2 % сухой массы растения. Фосфор - обя­зательный компонент таких важнейших соединений, как нуклеиновые кислоты, фосфопротеиды, фосфолипиды, фосфорные эфиры, нуклеотиды, принимающие участие в энергетическом обмене (АТФ, НАД, ФАД и др.), обмене витаминов.

Сера (S) содержится в растительных тканях в количестве 0,2-1,0 % сухой мас­сы. Сера, как и фосфор, поступает в растение в окисленной форме, в виде аниона SO4 . Сера принимает активное участие в многочисленных реакциях обмена ве­ществ. Почти все белки содержат серосодержащие аминокислоты — метионин, цистеин, цистин. Другая важная функция серы в растительном организме - поддержание оп­ределенного уровня окислительно-восстановительного потенциала в клетке, необ­ходимого для нормального функционирования всех ферментных систем.

Калий (К) содержится в растениях в количестве около 1 % (в расчете на су­хую массу). В клетках присутствует в ионной форме и не входит ни в одно органическое соединение. В наибольшем количестве калий сосредоточен в молодых растущих тканях, характеризующихся высоким уровнем обмена веществ. Калий участвует в регуляции вязкости цитоплазмы, повышении гидратации ее коллоидов и водоудерживающей способности; он служит основным противо­ионом для нейтрализации отрицательных зарядов неорганических и органичес­ких анионов.

Кальций (Са) входит в состав растений в количестве 0,2 % СВ. Поступает в растение в виде иона Са2+, накапливается в старых органах и тканях. В клетках большое количество кальция связано с пектиновыми веществами клеточной стенки. При недостатке этого элемента клеточные стенки ослизняются. Важная роль принадлежит ионам кальция в стабилизации структуры мембран, регуляции ионных потоков и биоэлектрических явлениях.

Магний (Mg) содержится в растительных тканях в количестве около 0,2 % су­хой массы. Особенно много магния в молодых растущих частях растения, а также в генеративных органах и запасающих тканях. Магний поступает в растение в ви­де иона Mg2+. Магний активирует ряд ферментных систем: РДФ-карбоксилазы, фосфоки- наз, АТФ-аз, енолаз, ферментов цикла Кребса, пентозофосфатного пути, спирто­вого и молочнокислого брожения. Магний также активирует процессы транспор­та электронов при фотофосфорилировании. Mg2+ необходим для формирования рибосом и полисом, для активации аминокислот и синтеза белков. Он активирует ДНК- и РНК-полимеразы, участвует в образовании определенной пространствен­ной структуры нуклеиновых кислот.

Железо (Fe) входит в состав растений в количестве 0,08 % сухой массы. По­ступает в растение в виде Fe3+. Роль железа в большинстве случаев связана с его способностью к обратимым окислительно-восстановительным превращениям и участию в транспорте электронов. Железо участвует в электронно-транспортной цепи (ЭТЦ) фотосинтетического и окислительного фосфорилирования (цитохромов, ферредоксина), является компо­нентом ряда оксидаз (цитохромоксидазы, каталазы, пероксидазы).

5.2.Микроэлементыотносятся к группе незаменимых питательных элементов, со­держание которых в растительных тканях измеряется тысячными и стотысяч­ными долями процента. Несмотря на то, что микроэлементы требуются в очень малых количествах, в их отсутствие нормальная жизнедеятельность становится невозможной.

Медь (Сu) поступает в растение в виде иона Си2+. Медь входит непосредственно в состав ряда ферментных систем, относящих­ся к группе оксидаз, таких как полифенолоксидаза, аскорбатоксидаза. Большая часть меди (75 % от общего содержания в листе) концентри­руется в хлоропластах. Медь активирует ряд ферментов, в частности нитратредуктазу и протеазы, то есть влияет на азотный обмен; участвует в гормональной регуляции растений.

Марганец (Мn) поступает в растение в виде ионов Мn3+, активирует фер­менты, катализирующие реакции цикла Кребса (дегидрогеназы яблочной и ли­монной кислот), а также участвующие в окислении важнейшего фитогормона — ауксина (индолилуксусной кислоты - ИУК). Нормальное протекание фотосинтеза также требует присутствия Мn.

Цинк (Zn) поступает в растение в виде иона Zn2+, входит в состав фермента карбоангидразы, катализирующей гидратацию СО2 в Н2С03:

В качестве кофактора Zn участвует в синтезе растительного гормона ауксина Цинк также является активатором ряда фер­ментов гликолиза (гексокиназы, альдолазы, триозофосфатдегидрогеназы) и пен- тозофосфатного пути (дегидрогеназ глюкозо-6-фосфата и фосфоглюконата).

Молибден (Мо) поступает в растение в составе аниона МоО4 и концентриру­ется в молодых растущих частях. Он входит в активный центр нитратредук­тазы — фермента, восстанавливающего нитраты, а также является компонентом активного центра нитрогеназы бактероидов, фиксирующих атмосферный азот в клубеньках бобовых. Как металл-активатор, молибден необходим в реакциях аминирования и переаминирования, для включения аминокислот в пептидную цепь, функционирования различных фосфатаз. Он оказывает влияние на уровень накопления аскорбиновой кислоты.

Бор (В) поступает в растение в виде аниона борной кислоты. Это один из наиболее важных микроэлементов, особенно для двудольных растений. При его недостатке нарушаются синтез, превращение и транспорт углеводов, формирова­ние репродуктивных органов, гибнут меристематические клетки и деградирует проводящая система растений.

poisk-ru.ru

Смотрите также

• 
  Размножение комнатных растений
• 
  Экология растений это
• 
  Комнатные растения это
• 
  Сорго фото растение
• 
  Сорго растение фото
• 
  Мохообразные растения примеры
• 
  Тархун фото растения
• 
  Камбий древесного растения
• 
  Араукария комнатные растения
• 
  Растение колокольчик фото
• 
  Колокольчик фото растение