Химический состав растений кратко
Обновлено: 04.07.2024
Основная масса растений состоит из углерода. Количество углерода в растении составляет в среднем 45% его сухого веса. На втором месте стоит кислород, количество которого достигает 42%. Водород дает 7,5%, азот 1,5%, и, наконец, 5% составляет зола или минеральные вещества растений.
Четыре первых элемента — C, O, H, N — называются иногда органогенами, так как различные соединения их друг с другом образуют основную массу веществ, из которых состоит зеленое растение. Соединения углерода, водорода и кислорода в различных комбинациях дают различные углеводы, жиры и органические кислоты. Все четыре элемента вместе образуют важнейшие для организма белковые вещества. Основное живое вещество — протоплазма состоит главным образом из белковых веществ.
В состав растений входят углерод, кислород, водород, азот, сера, фосфор, калий, кальций, магний, железо, бор, марганец, медь, цинк, молибден и некоторые другие элементы, в зависимости от условий местообитания растений.
Углерод, кислород и водород — основные элементы органических веществ, входящих в растения. Они составляют около 90% всей массы сухого вещества. Из органических соединений в составе растений преобладают углеводы. Поэтому соотношение между С, H и О в растении очень близко к соотношению этих элементов в углеводах.
Среди основных веществ растений находятся также азот, входящий в состав белка, аминокислот, нуклеиновых кислот, хлорофилла; фосфор, имеющийся в составе нуклеиновых кислот и фосфатидов; сера, содержащаяся во всех растительных белках; магний, входящий в состав хлорофилла.
Эти семь элементов (С, О, Н, N, Р, S и Mg) являются основным строительным материалом, за счет которого растения создают свой организм.
Все остальные химические элементы необходимы для нормального обмена веществ в растениях.
Функции каждого из элементов строго специфичны, и ни один из них не может быть заменен другим. Недостаток любого из них вызывает нарушение жизнедеятельности растительного организма и приводит к разрушению его органов и тканей.
Из всех зольных элементов в наибольшем количестве потребляется растениями калий, содержание которого в молодых органах растений составляет около 5% в пересчете на сухое вещество.
Содержание кальция в растениях в тех же условиях выражается примерно раз в десять меньшей величиной. Наличие в растении таких элементов, как марганец, бор, медь и цинк, не превышает тысячных или десятитысячных долей процента (на сухое вещество). Несмотря на это, содержание усвояемых форм отдельных микроэлементов в почве в ряде случаев недостаточно для нормального роста растений. Внесение в почву соответствующих микроэлементов оказывает большое влияние на урожай. Необходимые для растений химические элементы приведены в табл. 1.
По мере старения растений интенсивность поступления в них азота и зольных элементов падает, хотя масса растения в результате фотосинтетического процесса непрерывно возрастает. Например, в зрелых растениях пшеницы среднее содержание N и K в сумме для зерна и соломы составляет соответственно 1,5 и 1%.
В составе растений обнаружены и многие другие химические элементы. В обычных условиях растения имеют в споем составе такие элементы, как натрий, хлор, кремний. В незначительных количествах обнаружены также титан, алюминий, фтор, йод, мышьяк, кобальт, никель, литий, барий, радий и другие. Почти все химические элементы, встречающиеся в почве, могут быть обнаружены в составе растений.
Некоторые из них оказывают благоприятное влияние на произрастание растений. Сюда относится, например, натрий, который играет важную роль в питании свеклы и необходим для нормального ее роста. Недостаток кобальта в почве хотя обычно и не сказывается на урожае растений, но вызывает заболевание скота при поедании им сена и других кормов, полученных на бедных кобальтом почвах, а при недостатке йода наблюдаются частые случаи заболевания людей базедовой болезнью (увеличение щитовидной железы).
ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ РАСТЕНИЙ
Химический состав растений - комплекс веществ от минеральных солей до высокомолекулярных органических соединений в растительном организме. Вегетативные органы и сочные плоды большинства растений содержат 80-95 % воды и только 5-20% сухого вещества. В семенах в процессе созревания количество воды уменьшается, а содержание сухого вещества повышается до 85-90% от общ. веса. Сухое вещество состоит из углерода (45%), кислорода (42%), водорода (6,5%) и азота (1,5%). Остальные (5%) приходится на т. н. зольные элементы (зола). Среди них различают: макроэлементы, содержание которых выражается величинами от десятков процентов до сотых долей процента; микроэлементы - от тысячных до стотысячных долей процента; ультрамикроэлементы - миллионные доли процента и менее.
К макроэлементов, кроме углерода, кислорода, водорода и азота, относятся кальций, калий, кремний, магний, фосфор, сера, натрий, хлор и железо; к микроэлементам - алюминий, барий, стронций, марганец, бор, титан, фтор, цинк, рубидий, медь, ванадий, хром, бром, германий, никель, свинец, олово, мышьяк, кобальт, йод, литий, молибден, иттрий и цезий; к ультрамикроелементам - селен, кадмий, уран, ртуть, серебро, золото, радий. Содержание одного и того же элемента в тканях одного растения может меняться под влиянием различных условий и зависит в основном от количества его в почве. Напр., в различных условиях культуры содержание фосфора в тканях растения может колебаться от 2,5 до 0,04%; бора от 0,01 до 0,001%, марганца - от 0,01 до 0,0001% и т. д. Из органов растений богаты на золу листья, кора деревьев и корни. Несколько меньше золы в стеблях травянистых растений, древесине и семенах. Клубни картофеля, корень свеклы и др.. корнеплоды богаты калием. Все элементы, входящие в растительный организм, содержащиеся в нем в виде органических соединений, минеральных солей, окислов и др.. Они локализуются в неодинаковом количестве в определенных местах цитоплазмы, органоидах клеток, тканях и органах растения. Важнейшими веществами живой клетки являются белки. В зеленых частях растения в комплексе с белком содержится хлорофилл - вещество, с помощью которого осуществляется фотосинтез.
Особую группу соединений белковой природы, обеспечивающих обмен веществ в растительном организме, составляют ферменты. Решающую роль во внутриклеточном обмене веществ играют нуклеиновые кислоты (РНК и ДНК), неся генетическую информацию и определяя тип и строение белков в клетке. Содержание их в растениях не превышает 10 % количества белка.
Почти 90% сухой массы растений составляют углеводы, входящие в состав цитоплазмы клеток (сахара, крахмал, инулин), является осн. частью клеточной оболочки (целлюлоза, гемицеллюлозы), образуют межклеточные пластинки (пектиновые вещества). Ради углеводов выращивают многие культуры (например, картофель, в растениеводстве свекла, злаки). Важную высокоэнергетическую группу органических соединений в растениях составляют жиры (масла) и липоиды.
Регулируют процессы роста растительного организма ростовые вещества (ауксин, гетероауксин, гиббереллин, кинетин). Количественное содержание их в тканях растений очень малое (в 1 кг прорастающих семян содержится ок. 0,5 мг ростовых веществ).
Важную роль в обмене веществ растительного организма играют органические кислоты, образующиеся в растительном организме в процессе дыхания растений и также промежуточными продуктами синтеза др.. соединений. В виде солей органических кислот в растениях встречаются алкалоиды. Другими достаточно распространенными в растительных организмах биологически активными соединениями являются глюкозиды. В особых органах растениях образуются эфирные масла и смолы, которые представляют собой смесь ряда соединений, осн. из которых терпены - ненасыщенные углеводороды.
К летучим биологическим активным веществам растительного происхождения относятся и фитонциды. Фитонцидные свойства определенной степени имеют все растения. Наряду с соединениями, которые принимают участие в активном обмене веществ, в растениях синтезируется ряд полимеров, остаются в стороне интенсивного метаболизма (обмена веществ). Это клетчатка, каучук, гуттаперча, лигнин (вещество, что приводит одеревенение оболочек растительных клеток). Каучук могут образовывать ок. 2000 видов растений, но больше всего его в тропич. дереве - гевеи, в котором содержится гуттаперча. Много каучука есть и в коксагизи, и таусагизи. Лигнины различных групп растений несколько отличаются между собой. Особенно много лигнина в древесине (у хвойных пород - до 50%) и соломе. В процессе роста и развития хим. состав отдельных органов и растений в целом в определенной степени изменяется (например, накапливаются питательные вещества в зерне и плодах при их созревании, увеличивается содержание целлюлозы и лигнина в древесине и уменьшается относительное количество элементов питания с возрастом растения и т.п.). Органические соединения, которые содержатся в растительных организмах, берут начало от первичных продуктов фотосинтеза и является источником существования всего животного мира.
Растения, как и все живые организмы на нашей планете, состоят в основном из кислорода, углерода, водорода и азота, из которых состоят органические молекулы.
Кроме этих элементов, в их состав входит также фосфор, сера, магний, хлор и, конечно же, натрий и кальций.
Растения - копилки
Интересно, что некоторые растения способны накапливать разные химические элементы.
Например, вы слышали наверняка от родителей, что нужно есть морскую капусту (научное название ее - ламинария), потому что в ней содержится йод.
А вы знаете, что открыть йод ученым помог… котик?
Да, именно обычный домашний кот химика Бернарда Куртуа, который скинул пробирки с реактивами со стола на пол.
Причем этот элемент составляет основную массу водоросли.
Из диоксида кремния (кремнезема) у диатомовых водорослей состоит панцирь, как у черепахи.
У меня есть дополнительная информация к этой части урока!
Как растения помогают геологам?
Поскольку растения отличаются друг от друга так же, как и люди, их химический состав неодинаков.
Это свойство, кстати, нашло применение в поиске полезных ископаемых.
Бурение скважин для изучения подземных вод на наличие золота - очень дорогое удовольствие.
И ученые нашли способ, как быстро, дешево и без особых усилий найти подземное золото.
Для этого весной, когда начинается сокодвижение, берется на анализ сок березы
В листьях ивы накапливается барий и стронций, причем его содержание в этих зеленых частях растений в 30 раз выше, чем в почве.
А в доннике оседает молибден, и изучать это растение выгоднее, чем почву, ведь в нем такой химический элемент содержится в концентрации, которая превышает грунтовую в 300 раз!
И кора сосны дает такие же рекордные показатели, но она накапливает бериллий.
Еда без вреда
Употребляя растения в пищу, вы получаете все то, что они накопили в себе.
Поэтому медики настоятельно не советуют есть то, что выросло в городской черте.
Ведь растения, впитывая полезные элементы, одновременно поглощают и ядовитые вещества.
Каким бы полезным ни был тот же самый березовый сок, но если он взят из дерева, которое растет у шоссе, то ничего кроме вреда такой напиток не принесет.
Пройти тест и получить оценку можно после входа или регистрации
Минеральное питание растений
Самыми необходимым для жизнедеятельности любой клетки элементами являются, в первую очередь, натрий и хлор.
Эти минеральные вещества составляют основу как межклеточной, так и внутриклеточной жидкости и обеспечивают нормальное давление в клетке.
Другим, не менее важным для растений минералом является магний.
Он необходим для фотосинтеза.
Если магния не хватает, то листья покрываются желтыми пятнами.
Дефицит любого минерала вреден для организма растения так же, как и для человека.
Для того чтобы рост и развитие клеток происходил нормально, без отклонений, в сельском хозяйстве используют удобрения.
Как растения получают минеральные соли?
Корни - это орган растений, который выполняет множество функций.
Он удерживает ствол и крону, не давая им упасть на землю. Он снабжает растение кислородом и водой.
А еще одна задача, которую решает корень - это обеспечение клеток ионами минеральных солей.
Выше мы уже упоминали, что в воде соли растворяются, то есть их молекулы распадаются на составные части - ионы.
И вот такой раствор поглощают корневые волоски.
Они располагаются сразу над зоной роста.
Место, где образуются корневые волоски, называется зоной всасывания.
Наружная оболочка корня состоит из клеток, которые способны удлиняться, врастая в почву.
Их поверхность покрыта слизистым веществом, благодаря которому частицы грунта прилипают к клеточной оболочке.
За счет корневых волосков поверхность всасывания увеличивается в десятки раз, и если повредить эту зону, то растение погибнет.
Поскольку сосуды очень тонкие, вода в них движется наверх благодаря капиллярному восходящему току жидкостей.
У меня есть дополнительная информация к этой части урока!
Как увидеть движение солей?
Возьмите белую розу с длинным стеблем и поставьте ее в воду, в которую предварительно надо насыпать пищевого красителя, затем размешать его, чтобы получился равномерно окрашенный раствор.
Помните, что цветок должен быть закрытым, а стебель нужно срезать наискосок - это увеличит площадь всасывания.
Поставьте цветок с раствором в холодильник на пару-тройку дней.
Вы увидите, как белый цветок станет того цвета, каким был раствор с красителем.
А если хотите сделать розу разноцветной, то придется аккуратно расщепить стебель на несколько частей и каждую из них поставить в отдельную посуду с красителем, например, в пробирку.
Откроем еще один секрет: добавление кусочка сахара ускорит процесс всасывания красителя!
Пройти тест и получить оценку можно после входа или регистрации
Фотосинтез
Растения поглощают углекислый газ и воду, а под действием солнечного света образуют органические вещества для питания.
Этот процесс называется фотосинтезом.
Под воздействием света в клетках растений происходит образование (синтез) глюкозы - сахара, молекулы которого объединяются в длинные цепочки и образуют в итоге крахмал или используются на нужды развивающегося организма, то есть для роста побегов, образования цветов и плодов.
Побочным продуктом фотосинтеза является кислород, которым дышат животные, человек и даже сами растения.
Такие запасы мы можем обнаружить в картофеле, банане, пшенице.
У меня есть дополнительная информация к этой части урока!
Разведите капельку йода водой и капните на булочку или картофельный срез.
Вы увидите, как коричневый йод стал синим - произошла химическая реакция с изменением цвета
Как образуется крахмал.
На фотографии под микроскопом они похожи на зеленые пятнышки - горошинки:
А так хлоропласт выглядит в разрезе:
Хлоропласты и есть те самые химические заводы, которые превращают солнечную энергию в питательные вещества.
Солнечный свет включает цепочку химических преобразований, при котором из воды и углекислого газа образуется молекула глюкозы.
А побочным продуктом этого превращения является кислород.
Этот процесс можно записать так, как это делают химики:
углекислый газ (СО2) + вода (Н2О) + солнечный свет = глюкоза (С6H12O6)+ кислород (О2)
Для фотосинтеза хлоропласты не используют зеленую часть спектра солнечного света.
Они ее отражают и именно поэтому кажутся нам зелеными.
Если хлоропласты расходуют большую часть крахмала и накапливают витамин А, то они приобретают оранжево-красный цвет.
Такие пластиды называются хромопластами.
Если же хлорофилл утрачен, то в этом случае бесцветные пластиды называют лейкопластами.
Читайте также: