Запасные питательные вещества растений.
Вследствие фотосинтеза в клетках зеленых растений образуются органические вещества, часть которых откладывается про запас. В качестве запасных питательных веществ встречаются основные группы органических соединений — углеводы, липиды и белки. Они накапливаются в плодах и семенах, в корнях, стеблях, клубнях и корневищах. При ростовых процессов эти вещества включаются в обмен веществ как источник энергии и метаболитов.
Различные формы запасных питательных веществ относятся к категории включений — временных компонентов клеток, способных образовываться и ферментативно разлагаться в разные периоды их жизнедеятельности.
Углеводы. К основным запасных углеводов принадлежит крахмал. Это один из самых распространенных полисахаридов, который откладывается во всех растениях, кроме грибов и цианобактерий. По физиологическим назначению и местонахождению, крахмал различают три типа: ассимилирующий, транзиторный и запасной.
Белковые кристаллы содержатся в клетках многих растений и имеют форму правильных кристаллических образований. В клетках картофеля кристаллоиды лежат в поверхностных слоях, где имеют форму правильного кубика. Белковые кристаллы локализуются непосредственно в цитоплазме, в клеточном соке, а иногда в ядре
Чаще запасные белки содержатся в клетках в виде специфических образований — белковых тел или их называют Алейрон зерна. Они распространены в семенах, что содержит много белков, липидов и крахмала. Алейрон зерна состоят из оболочки и аморфной белковой массы, в которой встречаются три типа включений: глобоиды, кристаллоиды и кристаллы оксалата кальция. Глобоиды преимущественно сферические и в одной алейроновом зерне бывает один или несколько глобоидив. Включение в алейроновом зернах являются специфическими и по их форме можно определить видовую принадлежность растений. Глобоиды является источником ионов магния, кальция и фосфора, способствующие растворению белковых веществ. Они содержат богатые энергию запасные вещества и наиболее дефицитные элементы, используемые зародышем при развитии и образовании новых тканей. В зерновках злаков Алейрон зерна находятся во внешнем слое эндосперма под плодовой оболочкой, образуя специализированный алейроновый слой клеток, а в семенах бобовых они расположены в клетках семядолей среди крахмальных зерен.
Липиды — триацилглицеролов — относятся к группе органических соединений, откладываются про запас. Они содержатся в цитоплазме растительных клеток в виде бесцветных или желтых шариков. Как протоплазматических включения липиды играют роль наиболее эффективной формы запасных питательных веществ в семенах, спорах, зародышах, меристематических клетках и в дифференцированных клетках, особенно в зимующих органах растений. Откладываются липиды преимущественно в жидком состоянии и называются маслами. Зависимости от количества и соотношения насыщенных и ненасыщенных жирных кислот их делят на высыхающие, образующих прочную эластичную пленку и поэтому используются для изготовления лаков и красок и невысыхающего. У растений умеренных широт накапливаются жидкие масла, а у растений тропиков — твердые.
Масла откладываются не только в плодах и семенах, но и в стебле, корнях, клубнях, луковицах и других органах.
В жизни растений запасные липиды являются основными продуктами, которые используются в процессах энергетического обмена, особенно при прорастании семян. Количество липидов в семенах некоторых растений доходит до 70%, много их в семенах подсолнечника, ореха, льна, конопли, рапса, рыжика .
В клеточном соке растений являются разнообразные дубильные вещества. Это группа соединений, способных дубиты кожу, то есть образовывать нерастворимые в воде осадки с коллагеном кожи, и проявлять вяжущий привкус. Дубильные вещества имеющиеся почти во всех растениях. Они найдены в грибах, водорослях, лишайниках, но больше всего в двудольных. Находятся эти вещества в вакуолях клеток коры, листьев, корней, плодов. Количество их уменьшается по мере созревания плодов.
Источник
Запасные полисахариды
Полисахариды представляют собой высокомолекулярные полимеры моносахаридов и их производных. Число моносахаридных остатков в них до сотен и нескольких тысяч. моносахаридов. нескольких тысяч. Полисахариды подразделяют на:
· Запасные — крахмал, животный и растительный гликоген;
· Структурные — целлюлозы, гемицеллюлозы, пектиновые вещества, слизи и др.
Крахмал (С6Н10О5)n является важнейшим представителем полисахаридов в растениях. Этот запасной полисахарид используется растениями как энергетический материал. Аналогичным запасным углеводом у животных является гликоген.
Крахмал в больших количествах содержится в эндосперме злаков — 65…85 % его массы, в картофеле — до 20 %. В запасающих тканях различных органов — клубнях, луковицах более крупные крахмальные зерна откладываются в запас в амилопластах как вторичный (запасной) крахмал.
В клетках эндосперма крахмал находится в виде крахмальных зерен, форма и размер которых характерны для данного вида растения. Форма крахмальных зерен дает возможность легко распознать крахмалы различных растений под микроскопом, что используется для обнаружения примеси одного крахмала в другом, например при добавлении кукурузной, овсяной или картофельной муки к пшеничной.
Крахмал не является химически индивидуальным веществом. Он состоит из двух полисахаридов: амилозы и амилопектина.
Строение амилозы. В молекуле амилозы остатки глюкозы связаны гликозидными α(1→4). связями, образуя линейную цепочку. Линейные цепи амилозы, содержащие от 100 до нескольких тысяч остатков глюкозы, способны спирально свертываться и таким образом принимать более компактную форму. В воде амилоза растворяется хорошо, образуя истинные растворы, которые неустойчивы и способны к самопроизвольному выпадению в осадок.
Строение амилопектина Амилопектин представляет собой разветвленный компонент крахмала. Он содержит до 50 000 остатков глюкозы, соединенных между собой главным образом α(1→4) гликозидными связями (линейные участки молекулы амилопектина). В каждой точке разветвления молекулы глюкозы (D-глюкопиранозы) образуют α(1→6) гликозидную связь, которая составляет около 5 % общего числа гликозидных связей молекулы амилопектина. Структура амилопектина трехмерна, его ветви расположены по всем направлениям и придают молекуле сферическую форму. Амилопектин в воде не растворяется, образуя суспензию, но при нагревании образует вязкий раствор — клейстер.
Как правило, содержание амилозы в крахмале составляет от 10 до 30 %, а амилопектина — от 70 до 90 %. Некоторые сорта ячменя, кукурузы и риса называются восковидными. В зернах этих культур крахмал состоит только из амилопектина. В яблоках крахмал представлен только амилозой.
Соотношение амилозы и амилопектина в крахмале
| Вид, растение | Крахмал, % | Амилоза, % | Амилопектин, % |
| Картофель, Пшеница, кукуруза обычная | 12—20 60—70 | 19—22 | 78—91 |
| Кукуруза восковидная | |||
| Яблоки (плоды) | 0,2 | ||
| рис | 60—80 |
Содержание крахмала в зерне, %: пшеница – 49—73, рожь – 55—73, ячмень – 45—68, овес – 34—64, кукуруза – 61—83, просо – 51—70, рис – 50—70.
Ферментативный гидролиз крахмала. Гидролиз крахмала катализируется ферментами – амилазами. Амилазы относятся к классу гидролаз.
α–Амилаза содержится в слюне и поджелудочной железе животных, в плесневых грибах, в проросшем зерне пшеницы, ржи, ячменя (солод). α-Амилаза является термостабильным ферментом, её оптимум находится при температуре 70 0 С. Оптимальное значение pH 5.6-6.0, при pH 3.3-4.0 она быстро разрушается.
β –амилаза находится в зерне пшеницы, ржи, ячменя, в соевых бобах, в батате. Однако активность фермента в созревших семенах и плодах низкая, активность β –амилазы возрастает при прорастании семян. β-амилаза расщепляет амилозу полностью, на 100% превращая ее в мальтозу. β-амилаза расщепляет амилопектин расщепляет на мальтозу и декстрины, дающие красно-коричневое окрашивание с йодом. Действие фермента прекращается, когда доходит до разветвлений. Гликозидная связь α(1→6) в точках ветвления молекулы амилопектина гидролизуется R – ферментом. Образовавшиеся при этом декстрины гидролизуются α-амилазой с образованием декстринов меньшей молекулярной массы и не дающих окрашивания с йодом.
Т.о. при действии образуются в основном мальтоза и немного высокомолекулярных декстринов. При действии образуются главным образом декстрины меньшей молекулярной массы и незначительное количество мальтозы. При одновременном действии α-амилазы и β-амилазы крахмал гидролизуется на 95%. Мальтоза под действием α–глюкоамилазы гидролизуется до D- глюкозы.
Препараты амилаз широко применяют в хлебопечении в качестве улучшителей. Добавление амилаз приводит к образованию более мягкого хлебного мякиша и уменьшает скорость черствения хлеба при хранении.
Инулин состоит изβ-D-фруктозы (97%) и α-D-глюкозы (около 3%).Это неразветвленный полисахарид, состоящий из 37—44 остатков моносахаридов.Инулин относится к запасным полисахаридам ряда растений семейств астровые, колокольчиковые. В большом количестве инулин содержится в клубнях георгина (12%) и топинамбура, в корнях цикория (до 10%), одуванчика, корневищах артишока.
Источник