Состав растительных клеток
Элементарный химический состав растительных клеток и тканей имеет сходство с химическим составом тканей и клеток животных, что указывает на общность их происхождения.
Состав растительных клеток
Данные об элементарном химическом составе (в процентах на сырое вещество) приведены ниже.
Название элемента | % содержание | Название элемента | % содержание |
Кислород | 65,0 | Хлор | 0,10 |
Углерод | 18,0 | Натрий | 0,03 |
Водород | 10,0 | Магний | 0,02 |
Азот | 3,0 | Железо | 0,01 |
Кальций | 2,0 | Цинк | 0,0003 |
Фосфор | 1,0 | Медь | 0,0002 |
Сера | 0,2 | Йод | 0,0001 |
Калий | 0,16 | Фтор | 0,0001 |
Из приведенных данных видно, что в состав растительных клеток входят те же элементы, что и в неживые тела, это указывает на общность живой и неживой природы.
Однако в соединениях уже имеются различия. В живых организмах есть большое число соединений, свойственных только им и поэтому называемых органическими. В составе клеток было обнаружено около 60 из 104 элементов периодической системы Менделеева.
В клетках больше всего кислорода, затем углерода и водорода, несколько меньше азота, кальция и фосфора. Сера, калий, хлор, натрий, магний и железо составляют десятые и сотые доли процента, а цинк, медь и другие находятся в еще меньших количествах.
Углерод, водород, кислород, азот и частично фосфор и сера входят в состав органических веществ клетки. Остальные элементы находятся или в виде ионов, или в соединении с органическими веществами.
Белки и другие азотистые соединения
Белки представляют собой соединения, в состав которых входит азот. По своему строению белки очень сложны, они состоят из таких элементов:- углерода 51—55%,
- водорода 17%,
- кислорода 21—24%,
- азота 15—18%,
- серы 0,9—2,3%;
- некоторые белки содержат также и фосфор.
— С — N — II I O H
Аминокислоты
Все аминокислоты, составляющие белок, являются α-аминокислотами, у которых группа СН2 расположена рядом с карбоксилом. Например, аланин:СН2 — СН — СООН I NH2
Аминокислоты могут иметь 2 и более аминогрупп (диамино-кислоты), а также 2 карбоксильные группы (дикарбоновые кислоты). В настоящее время открыто свыше 90 различных аминокислот, причем 50 из них — в середине XX столетия. В растительных белках встречается до 20 аминокислот. Э. Фишер пытался осуществить синтез белковой молекулы, связывая друг с другом аминокислоты, сначала по 2, затем по 3 и т. д. В результате ему удалось соединить 18—19 аминокислот. Полученные соединения Фишер назвал пептидами; в зависимости от количества соединенных аминокислот они назывались дипептидами, трипептидами и полипептидами.Протеиды и протеины
Белки различаются между собой не только но количеству аминокислот, входящих в состав молекулы белка, но и по их набору и порядку расположения. Белки разделяют на сложные — протеиды и простые — протеины. Протеидами называют соединения белковой молекулы с тем или другим веществом небелкового характера (простетической группой). При соединении белка с высокомолекулярным углеводом получается глюкопротеид, с фосфорной кислотой — фосфопротеид, с липоидами— липопротеид, с нуклеиновой кислотой — нуклеопротеид. Сложные белки, в состав которых входят какие-либо металлы (Fе, Сu), называют металлопротеидамп. К этой группе относятся белки, обладающие ферментативными свойствами. При соединении белка с хлорофиллом и гемоглобином получаются хромопротеиды. Сложные белки входят в состав протоплазмы и ядра и называются конституционными. Особенно много нуклеопротеидов в составе протоплазмы и ядра. Простые белки, или протеины, являются запасными питательными веществами; их классифицируют по растворимости:- альбумины — растворимые в воде,
- глобулины — растворимые в слабых растворах нейтральных солей,
- проламины — растворимые в 60—80%-ном спирте,
- глютелины — растворимые только в слабых растворах щелочей.
Нуклеиновые кислоты
Нуклеиновые кислоты — сложные высокомолекулярные полимерные соединения, обладающие высокой физиологической активностью и играющие важнейшую роль в жизнедеятельности организма. При участии нуклеиновых кислот происходит синтез белков, передача наследственных свойств, рост и размножение. Уже давно было установлено, что нуклеиновые кислоты обычно содержатся в органах и тканях, богатых ядерным веществом и характеризующихся интенсивным синтезом белка. Нуклеиновых кислот много в зародышах семян, в глазках клубней картофеля, пыльце, кончиках корней (в ядрах, пластидах, митохондриях и рибосомах). В листьях и стеблях растений содержание нуклеиновых кислот невелико и составляет 0,1 — 1 % от сухого веса. В состав нуклеиновых кислот входят нуклеотиды, состоящие из азотистого основания, сахара-пентозы и фосфорной кислоты. Нуклеотиды различаются только по азотистым основаниям.
Углеводы
Углеводы содержатся в каждой клетке растения. Они состоят из трех элементов: углерода, водорода и кислорода. Вследствие того, что оболочки клеток растения состоят из углевода клетчатки и запасные вещества отложены в виде крахмала и подобных ему веществ (например, инулина), на долю углеводов приходится больше половины всего сухого вещества растения. Углеводы представляют обширную группу, название которой возникло на том основании, что соотношение водорода и кислорода у них такое же, как в воде (СnН2nОn). Углеводы делятся на простые (моносахариды, или монозы) и сложные (полисахариды). При соединении двух молекул моноз получаются дисахариды (2С6Н12O6 →С12Н22О11 + Н2О), при этом выделяется молекула воды. Полисахариды образуются при соединении шести и более молекул моноз с отнятием воды: (С6Н12О6)n - nН2O → (С6Н10О5)n. Сложные углеводы представляют собой полимеры. Молекула полимера состоит из длинной цепочки, в которой много раз повторена одна и та же простая структура, называемая мономером. В сложных углеводах мономерами являются простые углеводы. В растениях из простых углеводов наиболее распространены гексозы — глюкоза и фруктоза, содержащие по 6 углеродных атомов. Глюкоза находится в ягодах винограда, яблоках, грушах, фруктоза — во многих плодах и луковицах. Из простых углеводов пентоз, содержащих 5 углеродных атомов, особенно важны рибоза и дезоксирибоза. Эти сахара в растении не встречаются в свободном состоянии, а входят в состав нуклеиновых кислот, АТФ и других соединений. Моносахариды хорошо растворимы в воде и легко перемещаются по растению; обычно они не являются запасными веществами.Сахароза и мальтоза
Из дисахаридов в растениях встречаются сахароза и мальтоза. Дисахариды состоят из двух мономеров и называются димерами; так, наиболее распространенная в растениях сахароза состоит из молекулы глюкозы и молекулы фруктозы. У некоторых растений запасные питательные вещества представлены сахарозой (сахарная свекла, сахарный тростник, сахарный клен, лук). Особенно много сахарозы:- в корнеплодах сахарной свеклы (16—25%),
- в соке стеблей сахарного тростника (14—25%);
Крахмал
Крахмал представляет собой полимер, состоящий из многих мономеров глюкозы. От других полимеров крахмал отличается тем, что имеет ветвистую, а не вытянутую цепочку. Крахмал— главное запасное вещество углеводного типа.- В семенах риса содержится 60—80% крахмала,
- в семенах кукурузы —65—75%,
- в семенах пшеницы — 60—70%,
- в клубнях картофеля— 19—20%.

- Крахмальные зерна картофеля,
- крахмальные зерна гороха,
- крахмальные зерна овса,
- крахмальные зерна пшеницы.
Липиды
К липидам относятся жиры и жироподобные вещества— липоиды. Они могут находиться в растении в форме запасного жира и могут являться структурным компонентом протоплазмы клеток. Запасной жир служит энергетическим материалом, а протоплазматические жиры являются составной частью клеток и содержатся в клетках в постоянном количестве. Липопротеиды (соединение липидов с белками) и липиды принимают участие в строении клеточных мембран, благодаря которым регулируется проницаемость клеток и клеточных структур для различных веществ. Жиры, выделенные из семян, всегда содержат некоторое количество примесей. Для каждого вида растения состав жирных кислот довольно постоянен, и близкие виды растений имеют сходный состав жира. В зависимости от условий выращивания растений состав жирных кислот и их количество могут изменяться. У растений, произрастающих на юге (какао, кокосовая пальма), преобладают твердые жиры с высокой точкой плавления, у растений умеренного климата (лен, конопля, подсолнечник) —жидкие жиры, или масла. Жиры чрезвычайно широко распространены в растениях как запасные питательные вещества: 90% растений имеют маслянистые семена. Жиры как запасные вещества имеют ряд преимуществ перед углеводами. Так, они не растворимы в воде вследствие преобладания в молекуле жира гидрофобных групп (СН3, СН2, СН) и поэтому не содержат в себе гигроскопической воды. Кроме того, жиры содержат очень мало кислорода, и при окислении их освобождается много энергии (при окислении 1 г. жира выделяется 9,3 кал, при окислении 1 г. углеводов — 4 кал). Содержание запасного жира в семенах растений неодинаково:- у ржи, пшеницы, ячменя 2—3%,
- хлопчатника, сои 20—30%,
- льна, конопли, подсолнечника 30—55%,
- мака, клещевины 60—65%.
Органические кислоты
В растениях часто встречаются органические кислоты, чаще всего двух- и трехосновные. Кислоты могут быть в растениях как в свободном состоянии, так и в виде солей. Наиболее обычными являются щавелевая (НООС—СООН), яблочная (НООС—СН2СНОН—СООН) и янтарная (НООС—СН2—СН2—СООН) кислоты. Из трехосновных кислот широко распространена лимонная кислота:СН2—СООН I НО — С—СООН I СН2—СООН
Много органических кислот в созревающих плодах. Органические кислоты растворены в клеточном соке, их присутствием и объясняется кислая реакция клеточного сока. Эти кислоты тесно связаны с процессом дыхания, при котором они образуются. Им принадлежит главная роль в окислительно-восстановительных процессах, из которых складывается дыхание, и в синтезе аминокислот, образующих белки. Следовательно, через органические кислоты осуществляется связь между обменом углеводов и белков.
Комментарии ()