Белолипецкая Анастасия Юрьевна
Реферат на тему "Фосфор в жизни растений"
Предмет: "Элементный состав культурных растений"
Преподаватель:
Банкина Т.А.
____________________
«___»____________2017
Санкт-Петербург
Общая характеристика элемента
Фосфор явлется элементом V группы второго периода периодической системы Д.И. Менделева, неметалл. В природе представлен одним стабильным изотопом 31Р. Это один из распространённых элементов земной коры: его содержание составляет 0,08-0,09 % её массы. В свободном виде в природе не встречается из-за высокой химической активности. Образует около 190 минералов, важнейшими из которых являются апатит (Ca5(PO4)3(F,Cl,OH) и фосфорит и другие. Он имеет несколько аллотропных форм, главные из которых:
Ø белый фосфор (Р4) имеет молекулярную кристаллическую решётку, молекула которой состоит из 4 атомов, стоящих в вершинах тетраэдра. Это вещество легко окисляется на воздухе, не растворимо в воде, но растворимо в органических растворителях (сероуглерод);
Ø 
красный фосфор (Рn) представляет собой полимер. Получается из белого фосфора под действием света и температуры (500°С). Это более термодинамически устойчивая форма фосфора, он не окисляется на воздухе, не растворим в воде, а также бензоле, сероуглероде и других органических растворителях, растворим в трибромиде фосфора и некоторых расплавленных металлах;
Ø 
чёрный фосфор - наиболее стабильная форма, представляет собой чёрное вещество, жирное на ощупь, похожее на графит. Получается из белого фосфора под высоким давлением (20 000 атм) и температурой (200°С);
Ø металлический фосфор - наиболее плотная (3,56 г/см3) и инертная форма фосфора. Получается из чёрного фосфора в результате действия в 8,3·1010 Па, при 1,25·1011 приобретает кубическую кристаллическую решётку.
Содержание общего фосфора в почве составляет 0,02-0,15 %. Преимущественно встречаются производные ортофосфорной кислоты - Н3РО4. При значениях рН< 6, характерных для большинства почв, фосфор существует в основном в виде аниона Н2РО4- (монофосфата). В более щелочной среде доминирует дифосфат-анион НРО42-. Ионы трифосфата не играют роли в питании растений, так как при значениях рН, при которых растения произрастают, эти ионы практически отсутствуют
Содержание органических форм фосфора варьирует в диапазоне 30-80% от общего количества присутствующих форм. Большая часть представлена фосфатными моноэфирами, в основном фитатами, тогда как фосфатных диэфиров и фосфонатов гораздо меньше.
Формы нахождения элемента в растении
Фосфор - один из трёх главных химических элементов питания растения. Поглощение фосфора корнями с максимальной скоростью происходит в условиях (рН 4,5-6,0), при которых фосфор существует преимущественно в форме одновалентного аниона Н2РО4-. В этой же форме он попадает в клетку через плазмалемму.
В растительном организме выделяют следующие формы присутствия фосфора: нуклеиновые кислоты ДНК и РНК, фосфолипиды, фосфопротеиды, фосфорные эфиры (С-О-Р), нуклеозидфосфаты АТФ, АДФ, НАДФН; Фн (ортофосфат) и ФФн (пирофосфат).
1. Нуклеиновые кислоты.
В составе нуклеиновых кислот фосфор играет роль структурного элемента. Нуклеиновые кислоты осуществляют хранение и передачу генетической информации, где фосфат содержится в виде диэфира и соединяет нуклеотиды между собой.
2. Фосфолипиды.
В составе фосфолипидов, являющихся компонентами всех клеточных мембран, фосфатные группы присоединены к липидам в виде концевых групп, придающих молекулам гидрофильные свойства. Остальная часть молекулы остаётся липофильной. Состоят из четырех компонентов, соединенных эфирными связями:
1) спирт
2) жирные кислоты
3) фосфат
4) полярная группировка (чаще всего, серин, холин, этаноламин).
Например, фосфолипид – фосфатидилсерин:
3. Нуклеозидфосфаты.
Энергия в клетке запасается в форме пирофосфатных связей АТФ, АДФ, ФФн. Между фосфатными группами существуют макроэргические связи, разрыв которых приводит к высвобождению энергии.
Универсальным макроэргическим соединением является аденозинтрифосфат АТФ. Гидролиз этой молекулы сопряжён с различными энергозависимыми процессами. В реакции гидролиза молекула теряет одну концевую фосфатную группу, в результате чего образуется аденозиндифосфат АДФ и фосфат:
В некоторых реакциях при гидролизе АТФ отщепляются две фосфатные группы с образованием аденозинмонофосфата АМФ и пирофосфата ФФн, который подвергается дальнейшему гидролизу с высвобождением энергии.
Существуют и другие соединения, содержащие макроэргические связи. Они классифицируются по типу связи в молекуле:
· тиоэфирная связь, важнейший представитель которой – ацетил-КоА – важное для обмена веществ соединение, используемое во многих биохимических реакциях. Его главная функция – доставлять атомы углерода с ацетил-группой в цикл трикарбоновых кислот, чтобы те были окислены с выделением энергии.
| (В5 |
· ацилфосфатная связь (ацил – остаток жирной кислоты), её представитель – 1,3-дифосфоглицериновая кислота является промежуточным продуктом в реакциях молочнокислого брожения, фотосинтеза – цикл Кальвина, гликолиза.
· енолфосфатная связь, представитель которой – фосфоенолпировиноградная кислота (ФЕП). ФЕП участвует в связывании углерода при фотосинтезе в C4- и CAM-растениях. В процессе реакции, катализируемой фосфоенолпируват-карбоксилазой, к фосфоенолпирувату присоединяется бикарбонат-ион, превращая его в оксалоацетат, дающий начало циклу Кребса. В процессе гликолиза фосфоенолпируват, образующийся из 2-фосфоглицерата, используется для синтеза АТФ путём переноса его фосфатного остатка на АДФ под действием пируваткиназы.
4. Сахарофосфаты.
Сахарофосфаты, или фосфорные эфиры сахаров, присутствуют во всех тканях растений. Известно более десятка соединений данного типа. Они выполняют важную роль в процессах дыхания и фотосинтеза в растениях. Образование сахарофосфатов носит название фосфорилирование.
Например, глюкозо-6-фосфат – является продуктом первой реакции в цепи гликолиза – фосфорилирования глюкозы с участием фермента глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы:
5. Фитин.
Основное количество фосфора в семенах растений содержится в виде фитиновой кислоты:
Взаимодействуя с катионами, фитиновая кислота образует смешанные К-, Mg-, Са-соли. Кальций и магний - постоянные компоненты фитата. В небольших количествах в фитатах содержится натрий, железо, марганец, медь, а также цинк и барий. У бобовых и злаков содержание фитина в семенах достигает 1,5%, у масличных - 3% от сухой массы.
Фитин в клетках растений находится в алейроновых зёрнах - белковых телах вакуолярного происхождения, которые помимо запасных соединений содержат необходимые для их расщепления ферменты
6. Фосфопротеиды
Фосфопротеиды – соединения белковых веществ с фосфорной кислотой. Сюда относятся белки – ферменты, которые служат в качестве катализаторов многих биохимических процессов.
7. Минеральные соединения фосфора
Минеральные соединения фосфора в растениях представлены фосфатами кальция, магния, калия, аммония и др. Они являются запасными веществами, резервом для синтеза Р-содержащих органических соединений. Накопление их в стеблях растений является признаком высокой обеспеченности растений фосфором.
Содержание элемента в различных культурных растениях
Таблица 1. Содержание фосфора (Р2О5) в урожае важнейших культур, % к общему весу
| Культура и продукция | Содержание Р2О5 |
| Пшеница озимая: зерно............................................... солома............................................ | 0,85 0,20 |
| Гречиха: зерно............................................... солома............................................. | 0,57 0,61 |
| Горох: зерно............................................... солома............................................ | 1,00 0,35 |
| Подсолнечник: семена............................................ целое растение.............................. | 1,39 0,76 |
| Картофель: клубни............................................ батва............................................... | 0,14 0,10 |
| Клевер белый в цвету (сено)........ | 0,56 |