Образование комплексных соединений в растениях

Известна способность некоторых растений концентрировать такие металлы как Mg, Al, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn и Mo. Эти металлы являются прекрасными комплексообразователями. В табл. 29 представлено избирательное поглощение металлов растениями [54].

Интересно, что огромные залежи осадочных руд железа, кобальта и никеля связывают с распространением в гидросфере докембрия сине-зелёных водорослей [54]. В липидах растений содержание металлов составляет около 10 % от веса клеток. Из этого следует, что клетки растений обогащаются металлом в 3-6 раз.

Избирательное поглощение металлов растениями

Ежегодно за счет комплексообразования растения накапливают огромное количество металлических элементов. В табл. 30 представлены данные по среднему содержанию металлов в растениях и ежегодному накоплению металлов [54].

Аминокислоты способны связывать и переносить многие химические элементы. Установлена корреляция количества металла в карбонатах, растворенного аспаргиновой кислотой от энергии связи металла [54]. Коэффициент корреляции этой зависимости 0,76.

Среднее содержание металлов в растениях С и величина ежегодного накопления металлов т

Таблица 30

Доказательством того, что накопление металлов в клетках растений происходит по механизму комплексообразования, служит зависимость содержания металлов в липидах бурых водорослей от параметра Рака [16] (рис. 24). Наиболее важным является параметр Рака В, поскольку он определяет энергетическое различие между термами.

Рис. 24. Зависимость содержания металлов в липидах бурых водорослей от параметра Рака В (коэффициент корреляции 0,87)

Комплексные соединения металлов (железа, молибдена, кобальта, титана, ванадия, цинка, марганца, меди и др.) принимают участие в окислительно-восстановительных процессах.

Это окисление молекулярного водорода и окисление углекислого газа в процессе фотосинтеза с участием в качестве катализатора комплексных соединений железа.

Процесс ассимиляции молекулярного азота атмосферы синезеленными водорослями и некоторыми бактериями протекает с участием комплексных соединений железа, молибдена, кобальта, титана и ванадия [54].

В процессе фотосинтеза растения ежегодно восстанавливают 1,4- 10^й т углерода углекислого газа, 5-10⁹ т соединений азота, 8,3-10⁸ т соединений серы [54].

Распределение органических соединений в растении было описано давно [59]. Молекулярный состав растений составляют белки, углеводы, жиры, дубильные вещества, кислоты, алкалоиды. Основу оболочки растительной клетки составляет клетчатка. Основу элементного химического состава древесины составляют углерод, водород, кислород и азот (табл. 31). Элементный состав древесины различных пород практически одинаков [59].

Химический состав древесины, %

Описаны химические составы других веществ С^НгвОп (лиг- ноз), С30НО46О21 (глюколигноз). Последний взаимодействует с водой по уравнению:

Одеревеневшая оболочка состоит из C4H7N (ипдола). Еще одно вещество - крахмал содержится в клетке. В клеточном соке растворены сахара (тростниковый сахар, глюкоза и левулеза). В живой клетке в клеточном соке растворен инулин. Кроме этого, различают жиры, воскообразные вещества, богатое углеродом без азотистое вещество (кутан), пробковое вещество (суберин), дубильные вещества. Различается содержание сахарозы и глюкозы (табл. 32) [59].

Таблица 32

Содержание сахарозы и глюкозы в плодах

В золе, образующейся при сжигании растения, находятся в ощутимых количествах неорганические вещества КлО, Na₂0, CaO, MgO, Fe₂0₃, Р₂0₅, S0₃, Si0₂, Cl, Mn₃0₄, A1₂0₃. Для различных растений и их частей содержание химических элементов сильно различается. Йод в значительных количествах содержится в морских водорослях. В растениях также встречается бром, фтор, бор, селен, мышьяк, литий, рубидий, стронций, барий, цинк, таллий, медь, кобальт, никель, олово, титан, свинец, серебро, ртуть [59].

Семена растений имеют специфический состав [59]. Например, в семенах phoenix dactylifera содержатся - клетчатка; в семенах digitalis purpurea - глюкозид дигиталин; в семенах amygdalus communis L. Var. Amara, amygdalus persica, prunus laurjcerasus, prunus domestica- ами- гдалин C20H27NO11. В горьких миндалях - фермент эмульзин, в семенах черной горчицы- мироновая кислота C10H18NS2O10. В семенах theobroma cacao содержится алкалоид теобромин; в семенах coffe arabica - кофеин; в семенах ignatia amara L. и strychnos Nux vomica L. - стрихнин и бруцин. В некоторых семенах содержатся лимонная, яблочная, щавелевая кислоты и аспаргин, а также аморфные ферменты. Фермент диастаз способствует переводу крахмала в декстин и сахар.

Под влиянием фермента эмульзина глюкозид амигдалин, содержащийся в миндалях, распадается масло горьких миндалей, синеродистоводородную кислоту и виноградный сахар:

В прорастающих растениях были найдены продукты распада белков - лейцин, аспарагин, аспарагиновая кислота и глютаминовая кислота, тирозин.

Необходимо отметить, что и в самом растении происходит синтез органических веществ. При этом особая роль отводится хлорофиллу и действую света. Однако синтез органических веществ происходит в растениях, лишенных хлорофилла. Это грибы, цветковые паразиты, сапрофиты.

Проблеме образования органических веществ в прекрасной монографии Фаминцына [59] отводится огромное внимание. Не смотря на то, что первое издание монографии вышло в 1883 году, она до настоящего времени не потеряла своей актуальности. Синтез органических веществ происходит в разных частях растения, как при участии света, так и без светового воздействия. Очевидно, что в растениях встречается достаточное количество органических молекул, которые могут выступать в роли лигандов при образовании комплексных соединений. Рассмотрена роль кислорода, углекислого газа, азота, аммиака в процессе образования органического вещества. Особый интерес вызывает обмен веществ между растениями и окружающей средой. Особое внимание в растениях отводится хлорофиллу.