А.Д. Микитюк, пн.ш. No 589, м. Москва
Вземній корі зустрічається близько 100 хімічних елементів, але для життя необхіднітільки 16 з них (табл. 1). Найбільш поширені в живих організмах чотириелемента: водень, вуглець, кисень і азот. На їх частку припадає понад 99%як маси, так і числа атомів, що входять до складу всіх живих організмів.
Якіречовини рослин утворені цими елементами? Найбільше в рослинахміститься води H2O - від 60 до 95% загальної маси організму. Крім того, врослинах є В«будівельні блокиВ» - прості органічні сполуки, зяких будуються біомакромолекул (табл. 2).
Такимчином, з порівняно невеликого числа видів молекул виходять всімакромолекули і структури живих клітин.
Макромолекулиявляють собою полімери, побудовані з багатьох повторюваних одиниць. Ланки,з яких складаються макромолекули, називають мономерами. Існує три типимакромолекул: полісахариди, білки і нуклеїнові кислоти (рис. 1). Мономерамидля 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
Вуглеводиє основним живильним і опорним матеріалом рослинних клітин ітканин. У молекулах більшості вуглеводів водень і кисень присутні в томуж 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 їхчастку припадає до 90% сухої речовини рослин.
Вуглеводиє головними продуктами фотосинтезу в зелених рослинах:
Убагатьох рослин вуглеводи у великій кількості накопичуються у вигляді цукру ікрохмалю в коренях, бульбах і насінні і використовуються потім в якості запаснихпоживних речовин.
Рослини,з яких отримують цукор в промисловості:
а- Цукровий буряк; б - цукрова тростина
Полісахаридизручні в якості запасних поживних речовин з ряду причин. По-перше, великірозміри молекул роблять їх практично нерозчинними у воді. Томуполісахариди не надають на клітку ні осмотичного, ні хімічного впливу.По-друге, ланцюги полісахаридів можуть компактно згортатися і при необхідностілегко перетворюватися в цукру шляхом гідролізу:
Стінкиклітин рослин і рослинні волокна складаються головним чином з целюлози. Вплодах і ягодах також переважають вуглеводи. Вуглеводи - це крохмаль, клітковина(Целюлоза), цукру, пектинові речовини і багато інших з'єднаньрослинного походження (рис. 3). У процесі розпаду вуглеводів організмиотримують основну частину енергії, яка необхідна для підтримання життя ібіосинтезу інших складних з'єднань.
Рослинніпродукти - постачальники крохмалю і целюлози:
а- Картопля, б - кукурудза; в - зерно; г - бавовник; д - деревина
Питання
1.У чому відмінність між молекулярною і структурної формулами сполук?
2.Напишіть структурні формули лінійного та циклічного ізомерів глюкози С6Н12О6.
3.Які молекулярні формули моносахаридів, що розрізняються числом атомів вуглецюв молекулі: тріози (3С), тетрози (4С), пентози (5С), гексози (6С) і гептози(7С)?
4.Яка валентність елементів З, Н і О в їх з'єднаннях?
5.Скільки гідроксильних груп мається на лінійній і 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?
Частковиймолекули амілопектину (крохмалю)
Частковиймолекули целюлози
8.Які хімічні зв'язки в молекулах ди-і полісахаридів називають глікозиднимизв'язками?
Ліпіди
Ліпіди- Це нерозчинні у воді органічні речовини, які можна отримати зклітин органічними розчинниками - ефіром, хлороформом і бензолом.Класичні ліпіди - це складні ефіри жирних кислот і триатомним спиртугліцерину. Їх називають тріацілгліцеріни або тригліцериди.
Зв'язокміжкарбонільним вуглецем і киснем при алкільних групи жирної кислотиназивають складноефірний зв'язком:
Тріолеат
Тріацілгліцеріниприйнято ділити на жири і масла в залежності від того, чи залишаються вони твердимипри 20 В° C (жири) або мають при цій температурі рідку консистенцію (олії).Температура плавлення ліпіду тим нижче, чим більше в ньому частка ненасичених жирнихкислот.
Великачастина жирних кислот RCOOH містить парне число атомів вуглецю, від 14 до 22(Найчастіше R = C15 і С17). У складі рослинних жирів зазвичай зустрічаютьсяненасичені (що мають одну або кілька подвійних зв'язків С = С) кислоти -олеїнова, лінолева і ліноленова кислоти і насичені жирні кислоти, уяких всі зв'язки С-С одинарні. У деяких оліях у великих кількостяхмістяться рідкісні жирні кислоти. Наприклад, в касторовій олії, одержуваному знасіння рицини, накопичується багато рицинолевої кислоти (див. табл.).
Ліпіди,що містяться в рослинах, можуть перебувати в них у формі запасного жиру абобути структурним компонентом протопластів клітин. Запасні та В«структурніВ»жири виконують різні біохімічні функції. Запасний жир відкладається впевних органах рослин, найчастіше в насінні, і використовується при їхзберіганні і проростанні в якості поживної речовини. Ліпіди протопластає необхідною складовою частиною клітин і містяться в них у постійнихкількостях. З ліпідів і з'єднань ліпідної природи (комбінацій з білками -ліпопротеїнів, вуглеводами - гліколіпідів) побудовані цитоплазматична мембранана поверхні клітин і мембрани клітинних структур - мітохондрій, пластид, ядра.Завдяки мембранам регулюється проникність клітин для різних речовин.Кількість мембранних ліпідів в листі, стеблах, плодах, коріннях рослинзазвичай досягає 0, 1-0, 5% від ваги сирої тканини. Зміст запасного жиру внасінні різних рослин різна і характеризується наступними величинами: у жита,ячменю, пшениці - 2-3%, бавовнику, сої - 20-30% (рис. 4).
Олійнікультури: а - льон, б - соняшник; в - конопля; г - олива; д - соя
Цікаво,що приблизно у 90% всіх видів рослин в якості основного запасного речовинив насінні відкладається не крохмаль (як у зернових культур), а жири (як усоняшнику). Пояснюється це тим, що в якості джерела енергії припроростанні насіння використовуються головним чином запасні жири. Відкладення жирів взапас вигідно для рослин, так як при їх окисленні виділяється приблизно в дварази більше енергії, ніж при окисленні вуглеводів або білків.
Основнимиконстантами, що характеризують властивості жиру, є його температура плавлення,кислотне число, число омилення і йодне число. Нижче наведені температуриплавлення деяких рослинних олій:
бавовнянемасло -1 ... -6 В° C;
оливковамасло -2 ... -6 В° C;
соняшниковамасло -16 ... -18 В° C;
ллянемасло -16 ... -27 В° C.
Кислотнечисло жиру - кількість міліграмів лугу КОН, необхідної для нейтралізаціївільних жирних кислот, що містяться в 1 г жиру. По кислотному числу контролюють якість жирів.
Числоомилення - кількість міліграмів лугу КОН, необхідної для нейтралізаціївільних і зв'язаних у вигляді гліцеридів кислот, що містяться в 1 г жиру. Число омилення характеризує середню величину молекулярної маси жиру.
Йодноечисло - кількість грамів галогену I2, яке здатне приєднатися до 100 г жиру. Йодне число характеризує ступінь ненасиченості жирних кислот у складі жиру. Йоднічисла більшості рослинних жирів знаходяться в межах 100-160.
Список літератури
Дляпідготовки даної роботи були використані матеріали з сайту bio.1september.ru
