Зачем растениям крахмал?
Кто-то, возможно, уже и не вспомнит, что это такое, и для чего используется «скрипучий» белый порошок. Для большинства людей в наши дни уже не актуально, например, воротнички накрахмалить или, там, клейстер для обоев сварить.
Кто-то, возможно, сразу сообразит: а, картошка! Однако не только для картофеля, но и для других растений крахмал – крайне важное вещество, и производится он абсолютно всеми растениями, и даже некоторыми группами «низших растений», водорослей. Например, крахмал умеют вырабатывать и использовать зеленые водоросли, от которых, как считается, высшие растения и произошли. Другие группы водорослей производят аналоги крахмала. А все потому, что растениям без крахмала никуда.
Чем же так важен крахмал?
Для начала разберемся, что крахмал из себя представляет. Крахмал – в первую очередь запасной углевод растений. Он представляет собой полисахарид, состоящий из мономеров глюкозы, то есть цепочек молекул всем известного «простого» сахара. Крахмал, вырабатываемый растениями, как правило, состоит из двух типов полимеров, амилозы и амилопектина, с различной структурой. Химическая формула крахмала (C6H10O5)n.
Простейшей формой крахмала является линейный полимер амилоза; амилопектин имеет разветвленную форму. Структурные формулы амилозы и амилопектина представлены на Рис 1.
В каких частях у растений можно найти крахмал и для чего он там?
В клетках растений крахмал накапливается внутри пластид – клеточных органелл, которые осуществляют фотосинтез, но могут быть бесцветными (например, в корнях), или обесцвечиваться при длительном отсутствии света, утрачивая зеленые пигменты фотосинтеза, а также при созревании плодов… (Рис. 2). Крупные зерна крахмала можно без труда увидеть в микроскоп. Такие зерна обычно формируются в лейкопластах (бесцветных пластидах нефотосинтезирующих клеток растений) как стратегический запас на долгое время. Структура и характерные размеры гранул, а также физические свойства запасенного крахмала различны у разных видов растений (Рис. 3, 4).
Рис. 2. Хлоропласт в клетке протонемы (многоклеточная нить, образующаяся при прорастании споры) мха Physcomitrella patens. Внутри хлоропластов, похожих на черные нити, находятся ламеллы — плоскости, на которых расположены граны, стопки дисковидных окружен
Крахмал не зря откладывается в клубнях картофеля, где его можно легко обнаружить с использованием классической пробы, капнув на свежий срез клубня йодом (цвет раствора изменится с коричневого на синий). Все дело в том, что именно за счет использования крахмала клубень, пережив в почве зиму, дает такие мощные побеги. Первое время побеги могут расти совсем без света, поскольку крахмал в клетках «клейстеризуется» (гранулы становятся неструктурированными, размягчаются), а затем при помощи ферментов длинные молекулы разрушаются до отдельных «кирпичиков» — молекул глюкозы.
Однако клубни — далеко не единственное «депо» крахмала в организме растений, тем более, что есть клубни не у всех. Оказывается, крахмал может откладываться где угодно, в любых клетках растений: как в тех, которые сами занимаются фотосинтезом, производя глюкозу из углекислого газа (при участии воды), так и тех, в которых фотосинтез не идет. Практически любая живая клетка растений может вырабатывать крахмал из глюкозы в своих пластидах и откладывать его там в виде гранул. Даже «новорожденный» мох, который после прорастания споры представляет из себя лишь крошечную нить толщиной в одну клетку, и тот активно запасается крахмалом (Рис. 2).
Рис. 3.1 Расположение гранул крахмала в цитоплазме клетки красной водоросли Gracilaria tenuistipitata: S – гранула крахмала, С – хлоропласт, N – ядро.
На самом деле, не только какое-либо экстраординарное событие может заставить растение использовать запасенный крахмал. Дело в том, что крахмал очень несложно мобилизовать (расщепить до глюкозы и использовать для нужд растения). Например, капли масла, которые тоже запасают многие виды растений, гораздо сложнее оперативно мобилизовать, чем крахмал, поскольку масла относятся к жирам, а не у углеводам.
Вспомним, что свет, который дает возможность растению получать органические вещество для питания, роста и размножения, в буквальном смысле из воздуха, бывает только днем. А вот ночью полученная в течение дня энергия света заканчивается, и производство первичных органических соединений рано или поздно останавливается (если, конечно, мы не имеем дело с растениями тундры или лесотундры, у которых все лето полярный день без перерыва).
Рис. 3.2 Гранулы крахмала, запасенные в клетках клубня картофеля (сканирующая электронная микроскопия).
Крахмал вырабатывается в зеленых листьях или стеблях растений из глюкозы, образующейся в процессе фотосинтеза при ее избытке, и служит растению резервным источником питания.
Таким образом, в ночное время растение может подкормиться за счет запасов. А потому, даже в зеленых листьях и стеблях обязательно имеются запасы этого полисахарида. Про способность растений откладывать крахмал в клубнях и корневищах знают многие, но не все знают, что это вовсе не корни, а видоизмененные стебли! Тем не менее, и в настоящих корнях крахмал может откладываться: например, в запасающих корнях моркови, одуванчика, лопуха и др.
Рис. 4. Микроскопические изображения кукурузный крахмал с высоким содержанием амилозы (а), китуловая мука (b), мука из красного риса (c), крахмал саго (d), крахмал сладкого картофеля (e), крахмал тапиоки (f) и крахмал водяного каштана (g) в обычном и поля
Важную роль крахмал как запасное вещество играет в околоплодниках плодов и семенах. Плоды, таким образом, становятся очень питательными (ведь не только растениям легко использовать крахмал как источник энергии), а потому активно поедаются животными. Несъеденные семена (нередко имеющие прочную кожуру) при этом распространяются, пройдя через желудочно-кишечный тракт животного и получив заодно подкормку в виде экскрементов. Крахмал, который откладывается в семенах (в клетках эндосперма – запасающей ткани), наряду с другими запасными веществами позволяет семенам пережить неблагоприятный период (например, зиму или период засухи и т.д.), и лишь в благоприятных условиях прорасти, сохранив зародыш живым.
Мхи, плауны и папоротники, как и семенные растения, могут откладывать крахмал в разных частях.
Интересно, что водоросли также вырабатывают крахмал, или вещества, похожие на него. Красные водоросли вырабатывают т.н. багрянковый крахмал, который по структуре близок к амилопектину и гликогену (полисахарид животных и грибов). В отличие от крахмала растений, багрянковый крахмал откладывается не внутри хлоропластов, а вне их, в цитоплазме клеток (Рис. 3.1).
Еще одну важную функцию крахмала в растительном организме определяет его способность выступать в роли буфера при изменениях в окружающей среде, например, при засолении или при изменении кислотности среды. За счет большого числа ОН-групп, имеющих слабый заряд, у составляющих его цепочки молекул глюкозы (Рис.1), крахмал может нейтрализовать (удерживать) «вредные» ионы, например, ионы натрия или даже ионы тяжелых металлов. Кроме того, крахмал может удерживать воду за счет тех же зарядов OH-групп, притягивающих заряженные молекулы воды. Крахмал – один из важных компонентов слизей, позволяющих сформировать или защитный слой на поверхности эпидермиса, или целую «баррикаду» против патогенов за счет частичного растворения ткани, клетки которой содержат много крахмала и других подобных полисахаридов.
Для чего нужен крахмал человеку и откуда его берут?
Крахмал в наше время активно используется в разных областях промышленности.
Применяют его в производстве различных продуктов питания. Крахмал также используется при производстве бумаги, тканей, в горнодобывающей промышленности, при производстве строительных материалов и товаров народного потребления.
Например, из крахмала получают этиловый спирт за счет гидролиза (расщепления) его длинных молекул, и даже выращивают особые сорта картофеля, которые накапливают крахмал с оптимальными для этого свойствами, в т.ч. соотношением содержания амилозы и амилопектина.
Кроме того, крахмал, применяют для приготовления продуктов питания, в том числе, хлебобулочных изделий, кондитерских изделий, консервированных джемов и фруктов, и др. Крахмал также используют как компонент клеевых составов (сейчас уже есть много более прогрессивных составов, чем обойный клейстер). Промышленный крахмал получают из различных природных источников, таких как пшеница, рис, тапиока, картофель и кукуруза, реже – саговые пальмы и другие культурные растения.
Наиболее популярными в мире промышленными продуцентами крахмала являются разные сорта пшеницы, кукурузы и картофеля, использующие его в качестве основного запасного вещества. Эти растения также используют в качестве кормовых для домашних животных из-за высокой энергетической ценности крахмала.
В общем, крахмал – очень важен не только в жизни растений, его производящих, но и в жизни людей. И нам бы пришлось тяжеловато, не будь растений, способных производить и накапливать про запас крахмал.
Источник
Почему растения вырабатывают крахмал?
В вашей семье кто-нибудь придерживается диеты? Тогда вы, наверное, слышали, как человек говорит, отказываясь от какого-то блюда: «Это не для меня! Слишком много крахмала! » Конечно, если в доме есть растущие дети, то они обычно едят много крахмала, чтобы «лучше расти» .
Крахмал, как бы ни относились к нему разные люди, — одно из самых важных веществ в мире. Человечество получает из крахмала больше пищи, чем из любого другого вещества!
Мы получаем наш крахмал из растений, где он находится в виде крошечных крупинок. Как растения вырабатывают крахмал? С помощью солнечного света и хлорофилла растения соединяют воду, впитываемую ими из почвы, с двуокисью углерода, которую они получают из воздуха, в сахар. Сахар растения преобразуют в крахмал.
Растения накапливают крахмал маленькими крупинками в стволах и стеблях, корнях, листьях, плодах и семенах. Картофель, маис, рис и пшеница содержат большие количества крахмала.
Растения вырабатывают крахмал для того, чтобы он служил пищей для молодых побегов и отростков, пока они не в состоянии самостоятельно вырабатывать себе питание. Поэтому, когда вы видите растение, которое начинает разрастаться, знайте, что питание для этого роста обеспечивается за счет накопленных запасов крахмала.
Для людей и животных крахмал представляет энергоемкое питание. Как и сахар, он состоит из углерода, водорода и кислорода. Крахмал несладкий: обычно он безвкусен. Определенные химические вещества во рту, желудке и кишечнике преобразуют крахмалистую пищу в виноградный сахар, который легко усваивается.
Человек получает крахмал из растений, измельчая те их части, где он накапливается. Затем крахмал вымывается водой и оседает на дно больших емкостей, после чего вода выжимается из сырого крахмала, масса высушивается и перетирается в порошок, в виде которого обычно и изготавливается крахмал.
Крахмал применяется в самых неожиданных местах. Он используется при стирке, в качестве клея, при производстве тканей и в качестве основы для многих туалетных препаратов. .
Потому что растениям тоже надо запасаться энергосодержащими веществами. Крахмал, как полисахарид, оказывается более удобным для запаса и хранения, этакое углеводное депо в определенных частях растения (у некоторых — в сердцевине, у некоторых — в корнеплодах, корневищах и т. д.).
Vitas Мастер (1119) Вам бы сперва в этот ВУЗ поступить хотя бы, милочка, с Вашими сентенциями о крахмале как побочном явлении и дыхании с выделением кислорода)))
они вырабатывают глюкозу-строительный материал, а дыхание (выделение кислорода) и крахмал это побочное явление жизнедейтельности растений
Полный бред! В школу за парту! Дыхание у растений, как и у всех других живых организмов — это поглощение кислорода и выделение углекислого газа. А выделение кислорода у растений — это не дыхание, а фотосинтез. На свету интенсивность процесса фотосинтеза превалирует над дыханием, в темноте фотосинтеза нет, проходит только процесс дыхания (не путать с темновой и световой фазой фотосинтеза. ). Крахмал — это не побочное явление. Ваша глупость — это побочное явление плохого обучения в школе, а вот крахмал — запасающее вещество!
Источник