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

Растение

Повышенное содержание металлов

Сине-зелёные водоросли (Cyanophyta)

Fe, Со, Ni, Zn

Красные водоросли (Rhodophyta)

Mg, Fe, Co, Ni

Зеленые водоросли (Chlorophyta)

Ti, V, Cr, Cu

Бурые водоросли (Phaeophyta)

Ti, V, Ni, Zn

Моховидные (Bryophyta)

A1

Папоротниковидные (Pteridophyta)

A1

Голосеменные (Gymnospermae)

Mn

Покрытосеменные (Anthophyta)

Mn, Mo

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

Металл

C, %

m, т

Mg

310'1

1,1 • 109

A1

5 • 1 O’2

1,8-108

Ti

910'4

3,3-106

V

2-10'4

7,2-105

Cr

5 • 1 O’5

1,8-105

Mn

6-КГ3

2,2-107

Fe

3-КГ2

1,H08

Co

6-КГ5

2,2-105

Ni

3-КГ4

1,1 -106

Cu

1-КГ3

3,6-106

Zn

9-10'3

3,3-107

Mo

7-10'5

2,5-105

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.

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

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- 10й 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, %

Древесина

Химический состав, %

Углерод

Водород

Кислород

Азот

Бук

49,89

6,07

43,11

0,93

Дуб

50,64

6,03

42,05

1,28

Береза

50,61

6,23

42,04

1,12

Тополь

50,31

6,32

42,39

0,98

Ива

51,75

6,19

41,08

0,98

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

Плоды

Содержание на 100 частей но весу плода

Сахароза

Глюкоза

Ананасы

11,33

1,98

Абрикосы

6,04

2,74

Земляника

6,33

4,98

Серый ранет

5,28

8,72

Апелсины

4,22

4,36

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.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >