Лекция от 23.11.2020
ЗАПАСНЫЕ ВЕЩЕСТВА - разнообразные вещества, в основном белки, жиры и углеводы (за исключением целлюлозы), образовавшиеся в цитоплазме растительной клетки и сохраняющиеся в ней в растворённом виде либо в форме включений. В запасающих тканях различных органов, особенно в клубнях, луковицах, корневищах, часть Сахаров откладывается в виде зёрен крахмала. В семенах некоторых растений (подсолнечник, хлопчатник) масло составляет до 40% массы сухого вещества. В основном жир накапливается в виде липидных капель практически во всех растительных клетках. Запасные белки в виде алейроновых зёрен накапливаются большей частью в семенах бобовых растений (например, очень богаты белками соевые бобы). Запасные вещества могут вновь вовлекаться в процессы метаболизма, проходящие в клетке. Одна из функций запасных веществ - это защита от микроорганизмов и от поедания животными. Некоторые запасные вещества, например оксалат и карбонат кальция, являются своеобразной формой «захоронения» ненужных, вредных для клетки веществ. Кристаллические включения откладываются исключительно в вакуолях, форма их чрезвычайно разнообразна: палочковидные кристаллы -стилоиды, игольчатые кристаллы - рафиды, сростки кристаллов - друзы и т. д. Человек, в свою очередь, широко использует запасные вещества, накапливающиеся в растительных клетках у многих видов в большом количестве. Например, крахмал (в клубнях картофеля) или глюкозу и сахарозу (сахарный тростник, сахарная свёкла), а также танины и алкалоиды. Последние находят широкое применение в кожевенной и медицинской промышленности.
Витамины В зависимости от того с какими белками соединяется кофермент — витамин, образуется тот или иной фермент. Так, например, витамины В2 способен сочетаться более чем с 20-ю белками (соединяется), образуя соответствующее число ферментов с различными физиологическими функциями. Витамин В1 вместе с двумя молекулами фосфорной кислоты образует активную группу карбоксилазы — фермента, очень широко распространенного в растениях и организмах животных, необходимого для превращения углеводов. Витамины участвуют в различных процессах превращения веществ и жизнеспособности растительного организма.
В процессе фотосинтеза, на всех этапах его, мы встречаемся с витаминами. В первую очередь это провитамин А — каротин: они всегда являются спутниками хлорофилла, потому всегда находятся в хлорофилловых зернах. Сейчас известно, что каротин наряду с хлорофиллом участвует в поглощении энергии света. Кроме того, он хранит хлорофилл от разложения. Витамин С также защищает зеленый пигмент от окисления. Кроме того, этот витамин С принимает участие вместе с витамином К в сложных синтетических реакциях, протекающих при фотосинтезе. Также в процессе фотосинтеза участвуют витамины: В6, РР, биотин и другие. В дальнейшем преобразовании продуктов фотосинтеза участвует витамин В1. Значительную роль играют витамины в преобразовании фосфора. Соединения фосфора во всех живых системах служат аккумуляторами энергии. Накопленная в реакционные фосфорных соединениях энергия после этого используется в других реакциях. Вот в эти фосфорные соединения входят много витаминов..
Витамин В1 участвует в преобразованиях серы. Как известно в корнях растений проходят преобразования сульфатов, поступающих из почвенного раствора, в витамин В1 и в аминокислоты.
Огромная роль витаминов в дыхании. Дыхание растений, как и у животных, является важнейшим источником энергии для всех процессов: синтеза, роста, движения и т.д. Вместе с тем при дыхании образуются важные для организма соединения. Дыхание проходит в организме с помощью сложной системы ферментов.
Также витамины играют важную роль в устойчивости растений.
Большую роль в процессах дыхания играют и витамины С, В1, РР, фолиевая кислота, биотин, пантотеновая кислота и другие. Каждый витамин, показанный выше, входит в состав соответствующего фермента и выполняет присущую ему функцию в сложном процессе, каковым является дыхание, они участвуют в фотосинтезе..
Фитогормоны, так же как и витамины, обладают высокой физиологической активностью, регулируют рост растений и оказывают влияние на формообразовательные процессы. Растительные гормоны (ауксины) встречаются в верхушках стеблей двудольных растений, а у проростков злаков – в кончике колеоптиле (кукуруза). Химический состав некоторых ауксинов известен.
Из микроорганизмов и плесневых грибов, а также синтетическим путем получено вещество, носящее название гетероауксин (C10H9О2N), или β-индолилуксусная кислота, которое нашло применение в практике растениеводства для усиления образования корней. Гетероауксин найден и в высших растениях.
В растениях открыт ряд соединений, оказывающих сильное стимулирующее действие на деление растительных клеток и получивших название кинины. Среди кининов наиболее изучены кинетин, выделенный из дрожжей, и дифенилмочевина, выделенная из кокосового «молока». Другая группа физиологически активных веществ, полученная впервые из растений риса, пораженных грибом Gibberella fujikuroi, получила название гиббереллинов. Гиббереллины вызывают сильное удлинение междоузлий стеблей, значительно увеличивая вегетативную массу растений, ускоряют цветение и плодоношение, выводят семена из состояния покоя. Возможно, что гиббереллины получат широкое применение в практике виноградарства.
Стимулирующее действие на обмен веществ и рост микроорганизмов оказывает полученный из дрожжей комплекс веществ «биос», состоящий из инозита, витамина В1, биотина, пантотеновой кислоты и других соединений.
Фитонциды – вещества, выделяющиеся из растений. Они задерживают развитие болезнетворных бактерий и других вредных для растений микроорганизмов. С помощью фитонцидов растения защищаются от своих врагов, приобретают невосприимчивость к различным заболеваниям.
Но не только непосредственно сон растений, содержащий в себе фитонциды, оказывает смертельное действие на микроорганизмы, таким же действием обладают летучие фитонциды с едким запахом, например чеснока, хрена, лука. Многие летучие фитонциды не имеют запаха, но обладают столь же сильным действием, как и предыдущие.
Многочисленные опыты доказывают, что летучие фитонциды черемухи, лавровишни и многих других растений способны убивать не только микробов, но и мух, клещей, червей и даже мышей и крыс.
Фитонциды встречаются как у высших, так и у низших растений. Замечено, что растения выделяют их в большом количестве в период заболевания и при поранениях. В последнее время многие фитонциды находят применение в медицине при борьбе с гнойниковыми и заразными заболеваниями. Большое значение для оздоровления населенных местностей имеют зеленые насаждения – газоны из трав, кустарники, деревья.
Летучие фитонциды одних растений влияют на растения других видов: замечено, что в одних случаях они стимулируют рост, в других, наоборот, взаимно угнетают друг друга. Общеизвестно, например, что цветущие ландыш и сирень в одном букете губительно влияют один на другого.
Фитонциды могут с успехом использоваться для борьбы с вредителями культурных растений. Так, земляника бывает менее заражена серой гнилью в присутствии лука. Многие пасленовые (помидоры, табак и др.), а также конопля, полынь, бузина, тополь бальзамический могут быть использованы для борьбы с вредными насекомыми и грибными заболеваниями. Замечено, что полезные насекомые (наездники, трихограммы и пр.) от фитонцидов не погибают.
Алкалоиды – сложные органические азотсодержащие соединения, обладающие сильным физиологическим действием на животные организмы и во многих случаях представляющие собой яды. Обычно рассматривают алкалоиды как вещества, защищающие растения от поедания животными. Вот наиболее распространенные из них: кониин – в болиголове; соланин – в зеленых клубнях и ботве картофеля; никотин – в листьях табака; атропин – в дурмане и белладонне; кофеин – в семенах кофе, а также в листьях и цветках чая; люпинин – в люпине; анабазин – в анабазисе; морфин – в млечном соке мака; рицинин – в клещевине; хинин – в коре хинного дерева; эфедрин – в эфедре и т. д.
Названия различных алкалоидов происходят от латинских названий растений, например кониин от Conium (болиголов), соланин от Solanum, рицинин от Ricinus (клещевина) и т. д.
Большую часть лекарств добывают из алкалоидов лекарственных растений.
Алкалоиды находятся в клеточном соке в растворенном состоянии и лишь изредка попадаются в твердом виде в отмерших клетках. Алкалоиды растворены в плеточном соке растений в виде солей щавелевой, лимонной, яблочной и других органических кислот. Наиболее распространены они в семействах пасленовых, маковых, лютиковых, норичниковых и др. Среди однодольных и хвойных растений алкалоиды встречаются сравнительно редко. Из хвойных растений ядовитые свойства имеет тисс.
Эфирные масла большей частью жидкие, летучие, сильно пахучие и едкого жгучего вкуса, тела различного состава; встречаются особенно в тех семействах растений, которые отличаются сильным запахом. Содержатся преимущественно в цветах, семенах и плодов. Эфирные масла применяются преимущественно для ароматизации пищевых продуктов, напитков, изделий бытовой химии, в фармацевтической промышленности, в медицине и ароматерапии, а также как растворители (скипидар). Наибольшее применение имеют эфирные масла цитрусовых, мятное эфирное масло и скипидары, полученные из хвойных деревьев.
Дубильные вещества -вяжущие вещества растительного происхождения. В растениях (в коре, древесине, корнях, листьях, плодах) они являются или как нормальные продукты их жизнедеятельности (физиологические дубильные вещества), или же составляют (патологические дубильные вещества) более или менее значительную часть болезненных наростов, образующихся на листьях и других органах некоторых видов дуба и сумаха вследствие укола, производимого насекомыми. Дубильные вещества в основном аморфны, имеют более или менее ясно выраженный кислотный характер и обладают замечательным свойством (по преимуществу физиологические дубильные вещества) дубить кожу (шкуры), то есть отнимать у них в значительной мере способность к гниению и затвердеванию при высыхании. Травы с повышенным содержанием дубильных веществ применяют для полоскания при ангине и воспалении десен, но прежде всего - как средство против диареи.