Органический кислота углеродный окисление

Название	Структурная формула
Яблочная кислота
Винная кислота
Лимонная кислота
Щавелевая кислота
Изовалериановая кислота
Бензойная кислота
Салициловая кислота
Коричная кислота
Галловая кислота
о - кумаровая кислота
Кофейная кислота

Органические кислоты находятся в растениях главным образом в виде солей, эфиров, димеров и т.п., а так же в свободном виде, образуя буферные системы в клеточном соке растений.

Уроновые кислоты образуются при окислении спиртовой группы у 6-го углеродного атома гексоз; принимают участие в синтезе полиуронидов - высокомолекулярных соединений, построенных из остатков уроновых кислот (глюкуроновой, галактуроновой, маннуроновой и др.), так же к ним относятся пектиновые вещества, альгиновая кислота, камеди, некоторые слизи.

Количественное содержание органических кислот в растениях зависит от:

- суточных и сезонных изменений;

- видовой и сортовой принадлежности;

- широты местности произрастания;

- удобрений, поливов;

- температуры;

- степени зрелости;

- условий хранения и др.

Органические кислоты и их соли хорошо растворимы в воде, спирте или эфире. Для выделения из растительного сырья проводят экстракцию эфиром при подкислении минеральными кислотами с последующим титриметрическим определением.

Применение органических кислот:

- фармакологически активные вещества (лимонная кислота, аскорбиновая кислота, никотиновая кислота);

- биологически активные вещества (фитогормоны, ауксины, гетероауксины и др.);

- пищевая промышленность (лимонная кислота, яблочная кислота);

- в медицине, текстильной промышленности.

52. Органические кислоты зерна, плодов и овощей.

Органические кислоты

Органические кислоты содержатся почти во всех свежих плодах и овощах, придавая им приятный вкус, они утоляют жажду, растворяют в организме нежелательные солевые отложения, задерживают развитие бактерий, оказывают благоприятное действие на кислотно-щелочное равновесие, на работу желудочно-кишечного тракта и другие системы организма.

Наиболее распространенными кислотами являются яблочная, лимонная и винная, а щавелевая, салициловая, муравьиная, янтарная, бензойная и др. встречаются в меньших количествах. Благодаря им овощи, фрукты и ягоды имеют- особый вкус.

Усиливая выделение пищеварительных соков, органические кислоты способствуют пищеварению, что имеет особенно большое значение для лиц, страдающих пониженной кислотностью желудочного сока, и пожилых людей. Муравьиная кислота наиболее часто встречается в яблоках и малине; уксусная - в различных плодах, в зернах пшеницы, кукурузы; масляная (в незначительных количествах) - во многих растениях; молочная - в листьях малины, щавелевая содержится в растениях в свободном виде и в виде солей, чаще всего кальциевой; янтарная - в ягодах красной смородины, крыжовника, винограда, в незрелой вишне, черешне, яблоках и др.; яблочная - в различных плодах, в зернах злаковых и бобовых; винная - в винограде и некоторых других южных растениях; лимонная - в плодах цитрусовых (там ее больше всего) и много - в смородине, малине, землянике.

Органические кислоты играют важную роль в поддержании кислотно-щелочного равновесия в организме, так как, полностью окисляясь, они дают большое количество ценных щелочных компонентов. В наших современных условиях малоподвижного образа жизни, стрессовых ситуаций, загрязнения окружающей среды, приводящих к накоплению кислых продуктов в нашей внутренней среде, ощелачивающее действие органических кислот имеет важное значение в оздоровлении организма человека.

Органические вещества с ярко выраженным лекарственным эффектом

В овощах, фруктах, ягодах могут содержаться в небольших количествах органические вещества с ярко выраженным тем или иным терапевтическим эффектом. К ним прежде всего следует отнести алкалоиды, гликозиды, сапонины, лактоны, флавониды, антоцианы, эфирные масла, дубильные вещества и др.

Буквально несколько слов о наиболее распространенных.

Алкалоиды - это органические основания, содержащие азот. Они находятся преимущественно в виде солей органических кислот (яблочной, винной и т. д.).

Как правило, алкалоиды проявляют большую физиологическую активность, оказывая сильное воздействие на организм человека и животных.

Многие алкалоиды являются ценными лекарственными веществами и широко используются для лечения заболеваний нервной системы, внутренних органов и других болезней.

Гликозиды - нелетучие вещества, состоящие из соединений глюкозы и других Сахаров с различными органическими веществами. От гликозидов зависит вкус и аромат некоторых растительных продуктов. Особенно часто в медицине используют "сердечные" гликозиды.

Сапонины - гликозиды, подобно мылу при взбалтывании с водой образующие стойкую пену. Довольно часто используют сапонины как отхаркивающее средство, реже - как мочегонное.

В последние годы выявлено противосклеротическое действие некоторых сапонинов.

Лактоны - вещества, образующиеся из оксикислот растений.

В последние годы лекарственное значение лактонов значительно возросло, так как было установлено, что они обладают фотосенсибилизирующими свойствами (повышают чувствительность организма к солнечному свету), а также проявляют противоопухолевую активность и влияют на состав крови.

Флавониды благодаря своей уникальной биологической активности все больше привлекают внимание ученых и в настоящее время из них создают лечебные и витаминные препараты.

Антоцианы - гликозиды, очень близкие по своим свойствам к флавонидам, входят в состав красящих веществ вишни, сливы, черной смородины, брусники. Некоторые антоциановые производные применяют как слабительные.

Горечи - обладают горьким вкусом, способствуют усилению деятельности желудочных желез, увеличению выделения желудочного сока и улучшению пищеварения.

Дубильные вещества или танниды, благодаря выраженному вяжущему и противовоспалительному действию используются при желудочно-кишечных расстройствах, ожогах, кожных и других болезнях.

Эфирные масла представляют собой смеси различных легко летучих веществ, обладающих своеобразным запахом. Некоторые эфирные масла способны проявлять болеутоляющее, обеззараживающее, противокашлевое и другие действия.

Ферменты играют важную роль в обмене веществ, так как, выступая в качестве органических катализаторов, они ускоряют течение химических реакций в организме.

Фитонциды - это содержащиеся в растениях антимикробные вещества, которые способны убивать и задерживать развитие болезнетворных микроорганизмов, из-за чего их еще называют растительными антибиотиками.

В большинстве случаев фитонциды представляют собой смесь эфирных масел, органических кислот, гликозидов и др. Употребление свежих овощей и плодов, богатых фитонцидами, способствует очищению полости рта от микробов. Фитонциды способны убивать различные микроорганизмы, в том числе и вызывающие инфекционные заболевания. Их бактерицидное действие успешно используют для лечения гриппа, насморка.

Фитонцидные вещества эффективны при лечении грибковых заболеваний, оказывают они и противоглистное действие.

Очень сильное противомикробное действие выявлено у чеснока, лука и корней хрена. Обнаружено оно и в клюкве, малине, черной смородине, апельсинах, лимонах, мандаринах, зелени петрушки, красном перце, горчице.

53) фенолы

Фено́лы — органические соединения ароматического ряда, в молекулах которых гидроксильные группы связаны с атомами углерода ароматического кольца. По числу ОН-групп различают:

• одноатомные фенолы (аренолы): фенол (C₆H₅OH) и его гомологи;
• двухатомные фенолы (арендиолы): гидрохинон, пирокатехин, резорцин;
• трёхатомные фенолы (арентриолы): пирогаллол, флороглюцин, гидроксигидрохинон и т. д.

Большинство одноатомных фенолов при нормальных условиях представляют собой бесцветные кристаллические вещества с невысокой температурой плавления и характерным запахом. Фенолы малорастворимы в воде, хорошо растворяются в органических растворителях, токсичны, при хранении на воздухе постепенно темнеют в результате окисления. Фенол C₆H₅OH (карболовая кислота) — бесцветное кристаллическое вещество на воздухе окисляется и становится розовым, при обычной температуре ограниченно растворим в воде, выше 66 °C смешивается с водой в любых соотношениях. Фенол — токсичное вещество, вызывает ожоги кожи, является антисептиком.

Участие в управлении ростом растений — одна из возможных функций растительных фенольных соединений. Главная роль в регуляции роста принадлежит трем группам так называемых гормонов роста. Это ауксины, гиббереллины и кинины.

Ауксины ускоряют рост корней, растяжение клеток, подавляя в то же время рост боковых побегов. Гиббереллины в первую очередь способствуют росту стебля. Специальность кининов — ускорение роста листьев и работы фотосинтетического аппарата.
В модельных опытах фенольные соединения в высоких концентрациях тормозят ростовые процессы, хотя не так уж редко один и тот же фенол в малых дозах усиливает рост, а в больших — угнетает.
Могут тормозить рост растений такие широко распространенные соединения, как кумарин и многие его производные: скополетин, скополин, эскулин; некоторые фурокумарины: ангелицин, ксантотоксин, бергаптен и др.; флаваноны нарингин и нарингенин; халкон флоридзин, изофлавоны. В меньшей степени в роли ингибиторов роста выступают фенолокислоты (кофейная, о- и n-оксибензойные).
Очень интересно, что в роли ингибиторов ростовых процессов, как правило, выступают фенольные соединения с орто- и пара- расположением гидроксилов (т. е. склонные к обратимому окислению в хиноны), тогда как м-фенолы, неспособные к такому превращению, стимулируют рост.
Такие различия структуры и свойств фенолов позволяют предполагать, что торможение роста в большой мере является результатом «работы» хинонов.
Ингибиторы роста фенольной природы накапливаются преимущественно в частях растений (клубни, «спящие» почки), переходящих в состояние покоя с наступлением холодов. Высокое содержание лейкоантоцианидинов, кумаринов, изофлавонов в кожуре или оболочке семян препятствует их преждевременному прорастанию. Лишь попав во влажную и теплую почву, семена набухают, т. е. поглощают влагу; значительная часть молекул ингибиторов при этом вымывается и семя может прорастать. Семена хлопчатника начинают прорастать после того, как присутствующие в их оболочке фенолы (катехины и лейкоантоцианы) подвергнутся конденсации.
Таким образом, фенольные соединения — важнейшие регуляторы покоя растений; накапливаясь осенью, они подготавливают растения к переходу в состояние зимнего покоя, подавляя распускание почек, растяжение стеблей, рост побегов.
Флавоноиды (агликоны и гликозиды), многие фенолокислоты и коричные кислоты, в сущности, не являются регуляторами роста растений, хотя и оказывают на этот процесс слабое стимулирующее или тормозящее влияние в зависимости от их содержания в тканях растения. По-видимому, фенольные соединения нельзя считать настоящими ростовыми гормонами, такими, как индолил-3-ук-сусная кислота (ауксин), гибберелловая кислота, кинетин или абсцизовая кислота, потому что влияют они на ростовые процессы в гораздо более высоких концентрациях, чем истинные фитогормоны.
Ростовой эффект фенольных соединений может рассматриваться как косвенный результат некоторых биохимических механизмов. В частности, фенолы обладают способностью тормозить клеточные деления (митозы).
Весьма вероятно, что это действие связано с окислением фенолов в хиноны. Этот эффект проявляется лишь при накоплении фенольных соединений в достаточно больших количествах и приводит к ослаблению действия всех ростовых гормонов.
Физиологическая роль фенольных соединений состоит в изменении интенсивности ростовых процессов в зависимости от времени суток, сезона года, наступления засухи и т. п.

54) характеристика дыхания

Дыхание - важнейший физиологический процесс, в результате которого происходит выделение энергии, необходимой для жизнедеятельности растительного организма. При дыхании поглощается кислород и выделяется углекислый газ. Установлено, что дыхание животных и растений протекает однотипно, несмотря на отсутствие у растений специальных органов дыхания.

Наиболее простой механизм обмена газами у водорослей, которые не имеют тканей и органов, а воздух непосредственно проникает в каждую клетку. У мхов, папоротников, голосеменных и покрытосеменных воздух проходит более сложный путь. Через устьица он поступает в межклетники, которые пронизывают все растения, а оттуда - в клетки.

У наземных растений устьица, как правило, расположены на нижней стороне листа, а у живущих в воде - на верхней, так как нижней стороной он лежит на поверхности воды. Поступление воздуха в листья регулируется периодическим открыванием и закрыванием устьиц.

Процесс дыхания связан с непрерывным потреблением кислорода клетками и тканями растений и осуществляется при участии различных ферментов. Вначале сложные органические вещества (белки, жиры, углеводы) под действием ферментов распадаются на более простые, которые при участии кислорода расщепляются до конца, т.е. до образования углекислого газа и воды. При этом освобождается энергия, которая используется растением (а также любым живым организмом) на процессы жизнедеятельности: поглощение из почвы воды и минеральных веществ, их передвижение, рост, развитие, размножение.

В освобождении энергии, заключенной в органических веществах, состоит главное значение дыхания. По существу, при дыхании освобождается солнечная энергия, которую растение использовало в процессе фотосинтеза на образование органических веществ и таким путем запасло ее.

В процессе дыхания окисление сложных органических веществ до углекислого газа и воды происходит постепенно и энергия освобождается небольшими порциями. Если бы энергия освобождалась вся сразу, тогда клетка сгорела бы.

55) факторы влияющие на интенсивность дыхания

Интенсивность дыхания растений зависит от содержания воды в клетках. Чем меньше воды в клетках, тем слабее идет в них дыхание. Очень слабо дышат сухие семена. С увеличением влажности дыхание семян возрастает в сотни и тысячи раз. Это отрицательно сказывается на хранении семян, так как они сильно разогреваются и погибают. Повышение интенсивности дыхания имеет огромное биологические значение для прорастания семян, поскольку усиление дыхания сопровождается освобождением большого количества энергии, необходимой для роста и развития зародыша.

На дыхание растений влияет содержание кислорода в окружающей среде. Угнетение дыхания начинается при уменьшении содержания кислорода до 5%. Недостаток кислорода испытывают подземные органы (корни и корневища) растений, обитающих на заболоченных и глинистых почвах.

В растениеводстве применяются различные агротехнические приемы для улучшения дыхания корней. Так, проводят комплексную обработку посевов машинами, чтобы сократить число обработок и уменьшить уплотненность почвы. Специальными культиваторами почву рыхлят и таким путем улучшают доступ воздуха к корням, при этом срезают сорняки, подкармливают культурные растения. Сильно увлажненные земли осушают, создают дренаж.

На дыхание растений влияет и свет, хотя дышат они днем и ночью, на свету и в темноте. Свет вызывает повышение температуры растения, отчего дыхание его усиливается. У светолюбивых растений, дыхание более интенсивное, чем у теневыносливых.

Изменения в окружающей среде, связанные с деятельностью человека, также воздействуют на дыхание растений. Отрицательно влияют на дыхание вредные примеси, пыль, выделяемые промышленными предприятиями.

Наиболее интенсивно дышат молодые органы и ткани растений, находящиеся в состоянии активного роста. Цветение и плодоношение сопровождаются усилением дыхания развивающихся цветков и плодов, что связано с образованием новых органов и тканей, обладающих высоким уровнем обмена веществ. В данном реферате мы попробуем изучить изменение дыхания растений в онтогенезе.

56) брожение в растениях

Брожение — это внутренний окислительно-восстановительный процесс, при котором акцептором электронов служит органическая молекула и суммарная степень окисления образующихся продуктов, отличается от степени окисления сбраживаемого вещества.

Первый этап, то есть гликолиз, одинаков при брожении и дыхании. Поворотным моментом является образование пировиноградной кислоты. Впервые Л. Пастер показал, что в присутствии кислорода брожение у дрожжей заменяется дыханием. Дело в том, что для брожения необходим НАДН, который в аэробных условиях окисляется. Это явление характерно и для высших растений и получило название эффекта Пастера.

В зависимости от конечного продукта различают разные типы брожения: спиртовое и молочнокислое. В присутствии кислорода может происходить уксуснокислое брожение.

Гликолиз

Реакции гликолиза идут в цитозоле и в хлоропластах. В результате гликолиза из одной молекулы глюкозы образуется 2 молекулы пировиноградной кислоты и 4 молекулы АТФ (рис. 6.1). Поскольку макроэргическая связь формируется прямо на окисляемом субстрате, такой процесс образования АТФ получил название субстратного фосфорилирования. Две молекулы АТФ покрывают расход на первоначальное активирование субстрата за счет фосфорилирования. Следовательно, накапливаются 2 молекулы АТФ. Кроме того, в ходе гликолиза восстанавливаются 2 молекулы НАД до НАДН, окисление которых в электронтранспортной цепи митохондрий приводит к синтезу 6 молекул АТФ. Итого образуются 8 молекул АТФ. Образовавшиеся 2 молекулы пировиноградной кислоты вступают в аэробную фазу дыхания.