А.Д. МИКИТЮК
с.ш. No 589, г. Москва

Продолжение. См. No 31, 32/2001

Вещества, из которых состоят растения

Пример 1. Найдите кислотное число жира, для нейтрализации 2,8 г которого понадобилось 3 мл раствора, содержащего в 1 л 0,1 моль КОН.

Решение. Молярная масса гидроксида калия

М (КОН) = 56 г/моль.

В 1 л 0,1 молярного раствора содержится 5,6 г КОН, а в 3 мл (0,003 л) – 3 х 5,6 х 10-3=16,8 мг.

Составим пропорцию:

для нейтрализации 2,8 г жира требуется 16,8 мг КОН,
для нейтрализации 1 г жира требуется Х мг КОН;
откуда Х=16,8:2,8=6 мг КОН.

Ответ: кислотное число жира = 6.

Фосфолипиды

Фосфолипиды отличаются от истинных жиров тем, что в их состав входит фосфорная кислота и какое-либо азотсодержащее соединение.

Общая формула фосфолипидов следующая:

Воска

Воска – это сложные эфиры высокомолекулярных одноатомных спиртов и жирных кислот. В состав эфиров, образующих воска, наиболее часто входят пальмитиновая СН₃(СН₂)₁₄СООН и церотиновая СН₃(СН₂)₂₄СООН кислоты, а из спиртов – цетиловый СН₃(СН₂)₁₄СН₂ОН, цериловый СН₃(СН₂)₂₄СН₂ОН и мирициловый СН₃(СН₂)₂₈СН₂ОН спирты.

Воска играют важную роль в растениях, главным образом как защитное средство. Покрывая тонким слоем листья, плоды, стебли, восковой налет предохраняет растения от поражения вредителями, болезнетворными микроорганизмами и от излишней потери воды.

Стероиды и терпены

Стероиды и терпены можно отнести к веществам липидной природы, исходя из того, что жирные кислоты участвуют в их синтезе. Эти соединения построены из пятиуглеродных строительных блоков (С₅Н₈), принадлежащих к классу изопренов. Терпенами называют углеводороды состава С₁₀Н₁₆, чаще всего встречающиеся в природе в смоле хвойных растений и во многих эфирных маслах. В тех же природных объектах содержатся и многие кислородсодержащие вещества, по строению близкие к терпенам.

Скипидар (растворитель липидов) получают из смолистых выделений сосны. Он состоит преимущественно из a-пинена. Ментол обусловливает запах мяты перечной. Лимонен содержится в скипидаре, мятном масле, а также в лимонном масле, сельдерейном и тминном маслах (рис. 5).

Рис. 5. Растения – источники терпенов: а — сосна; б — мята перечная; в — сельдерей; г — тмин

Стероидами называют соединения с тетрациклической конденсированной системой:

 Стерины относятся к классу стероидов. Их выделяют из неомыляемой фракции жиров. Все стерины построены по общей схеме:

 Например, эргостерин (R=CH₃) выделен из спорыньи, а также из дрожжей. Стигмастерин (R=C₂H₅) содержится в соевом масле и масле семян других высших растений.

Вопросы

9. На примере взаимодействия уксусной кислоты CH3СООН с этанолом C₂H₅ОН поясните, что представляет собой реакция конденсации.

10. Который из двух липидов – тристеарин (температура плавления 72 °C) или триолеин (температура плавления —5 °C) – вы отнесли бы к маслам?

11. Известно, что при окислении 1 г жиров выделяется 9 ккал энергии, а при окислении 1 г углеводов или белков примерно 4,5 ккал. Сколько граммов сахарозы C₁₂H₂₂О₁₁ может заменить 0,1 моль тристеарина?

12. Сколько миллилитров воды можно получить при полном окислении 50 г жира тристеарина в организме?

13. Сколько двойных связей С=С в ненасыщенной жирной кислоте – эруковой C22H42О2?

14. Сколько различных пространственных изомеров у линолевой кислоты C₁₈H₃₂О₂?

15. Каково кислотное число жира, для нейтрализации 6 г которого потребовалось 10 г 0,3%-ного раствора КОН?

16. Определите число омыления жира триолеина, содержащего 2% несвязанной олеиновой кислоты?

17. Каково йодное число стеаринодиолеина?

Аминокислоты и белки

Аминокислотами называют соединения, содержащие в молекуле аминогруппу (—NН₂) и карбоксильную группу (—СООН). Аминокислоты, входящие в состав белков, являются a-аминокислотами.

Общая формула аминокислот:

У большей части аминокислот имеется одна кислотная и одна основная группы. Эти кислоты называют нейтральными. Существуют также основные аминокислоты – с более чем одной аминогруппой и кислые аминокислоты – с двумя карбоксильными группами:

Растения синтезируют все необходимые им аминокислоты из более простых веществ.

Аминокислоты способны соединяться друг с другом с отщеплением воды и образованием азот-углеродной пептидной связи:

Новое соединение – дипептид – содержит на концах молекулы аминогруппу и карбоксильную группу. Благодаря этому дипептид может присоединять другие аминокислоты с образованием полипептида:

Содержание аминокислот в растениях меняется в зависимости от возраста растений, внешних условий: температуры, длины дня, увлажнения и т.д., а также от питания. При этом изменяется не только концентрация, но и качественный состав аминокислот. Количество свободных аминокислот с возрастом растений понижается. В вегетативных органах растений свободных аминокислот больше, чем в репродуктивных (для белков наблюдается обратная зависимость). Увеличение общего количества свободных аминокислот наблюдается при пониженном питании растений калием, фосфором, серой, кальцием и магнием. Такое же действие происходит при недостатке ряда микроэлементов: цинка, меди, марганца, железа. Это связано с ослаблением синтеза белков из аминокислот в этих условиях. Увеличение содержания аминокислот наблюдается также при улучшении азотного питания.

Белки – главная составная часть любой клетки, в том числе растительной. Они представляют собой высокомолекулярные соединения, построенные из аминокислот. Именно белки играют основную роль в обмене веществ. Молекулярная масса белков составляет от нескольких тысяч до нескольких миллионов углеродных единиц. Как правило, в растениях белков меньше, чем в организмах животных. В вегетативных органах культурных растений количество белков достигает 5—15% веса сухой ткани, в семенах злаков – 10—20%, в семенах бобовых и масличных культур – 25—35% (рис. 6). Основную часть белков в клетках любых организмов составляют белки-ферменты.

Рис. 6. Растения, богатые белками: а — пшеница; б — люпин; в — фасоль; г — горох

Ферменты

Ферменты – это биологические катализаторы, способные в тысячи и даже в миллионы раз ускорять течение химических реакций. Ферменты играют главную роль в обмене веществ. Молекулы ферментов значительно больше молекул превращающихся веществ (субстратов). В ходе ферментативной реакции субстрат соединяется с определенным небольшим участком молекулы фермента. Гидролиз сахарозы под действием фермента протекает в три стадии (рис.7).

Рис. 7. Ферментативный гидролиз субстрата

1. Связывание молекулы субстрата с ферментом с образованием активированного комплекса.
2. Гидролиз молекулы сахарозы под действием воды с образованием глюкозы и фруктозы.
3. Освобождение фермента с отделением молекул продуктов реакции.

Белки в клетках постоянно подвергаются обмену. Непрерывно идет синтез и распад белков, перераспределение их между отдельными тканями и органами растений.

Продолжение следует