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.

Химический состав растений


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.

Жизнь

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.

морская капуста

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

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.

Картошка

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.

 корневые волоски

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.

роза разноцветная

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

химическая реакция с изменением цвета

Как образуется крахмал.

На фотографии под микроскопом они похожи на зеленые пятнышки - горошинки:

зеленые пластиды - хлоропласты

А так хлоропласт выглядит в разрезе:

хлоропласт 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: