Из каких веществ состоит растение и как их обнаруживают
Вода, минеральные ионы, углеводы, белки, жиры, нуклеиновые кислоты и витамины выполняют разные задачи. Разберём их на понятных опытах, не смешивая вещество с его функцией.
Федеральная программа · базовый уровень · 6 класс
Растительный организм
Элементы программы, раскрываемые в этом уроке:
- Химический состав растительной клетки и организма
- Неорганические и органические вещества растений
- Обнаружение некоторых веществ в учебных образцах
Как это устроено
Название вещества не зависит только от места, где его нашли. Сахар остаётся органическим соединением и в клетке, и в лабораторном образце; вода остаётся неорганическим веществом и внутри листа. Углекислый газ содержит углерод, но его не относят к органическим соединениям. Поэтому фраза «всё органическое создаётся только организмами» не служит определением химической группы.
Различим жиры и липиды. Запасные жиры семян — молекулы, которые растение может расщеплять и использовать при развитии проростка; жидкие при обычной комнатной температуре жиры часто называют маслами. Липиды мембран имеют иное назначение: вместе с белками они образуют границу клетки и регулируют связи со средой. Фосфолипидный двойной слой — не капля подсолнечного масла. Отнесение обоих примеров к липидам не означает одинаковую химическую структуру или функцию.
Любая живая клетка растения содержит воду, неорганические ионы и множество органических молекул. Делить все вещества только на «пищу» и «не пищу» нельзя: вода помогает переносу, целлюлоза укрепляет стенку, ДНК хранит информацию, белковые ферменты управляют превращениями веществ. Одно вещество может выполнять несколько функций.
Растение не получает готовый крахмал из почвы. Зелёные клетки используют углекислый газ, воду и световую энергию для образования органических веществ; затем сахара могут перерабатываться в крахмал, целлюлозу и другие соединения. Минеральные элементы поступают главным образом как ионы и нужны, например, для образования белков и работы хлорофилла.
В учебном опыте важно отделять наблюдение от вывода. Сине-фиолетовое окрашивание после добавления йода поддерживает вывод о наличии крахмала именно в обработанном участке. Полупрозрачное пятно от раздавленного масличного семени может указывать на масло, но само по себе менее специфично и требует сравнения с контролем. Испарение воды из образца подтверждает наличие воды, но сильное нагревание меняет и другие вещества.
Зольный остаток после сжигания содержит часть минеральных компонентов, однако домашнее сжигание не подходит для школьного самостоятельного опыта. Ни один простой школьный тест не определяет одновременно все соли, белки, жиры, нуклеиновые кислоты и витамины. Для некоторых веществ нужны специальные лабораторные методы и контрольные образцы.
Словарь урока
Каждое понятие — с примером
- Органические вещества
Большая группа соединений углерода, к которой относятся сахара, жиры, белки и нуклеиновые кислоты. Группу определяют по химическому строению, а не только по происхождению из живого организма: органические вещества могут быть получены и вне организма.
Пример: Глюкоза в листе и химически такая же глюкоза, полученная в лаборатории, относятся к органическим веществам. Углекислый газ содержит углерод, но относится к неорганическим веществам.
Важно: Не всякое вещество с углеродом называют органическим: кроме углекислого газа к неорганическим относят, например, карбонатные соли. Слово «органическое» не означает автоматически съедобное или безопасное.
- Липиды
Группа органических веществ, включающая жиры, многие воски и мембранные липиды. Многие липиды плохо растворяются в воде; их строение и функции различаются. Липиды — более широкое понятие, чем запасные жиры.
Пример: Масло семян подсолнечника содержит преимущественно запасные жиры, а клеточная мембрана включает липиды другого строения, в том числе фосфолипиды.
Важно: Сходное отнесение к липидам не делает масло и мембрану одной и той же структурой.
- Фосфолипиды
Один из видов мембранных липидов. В молекуле есть часть, хорошо взаимодействующая с водой, и участки, избегающие контакта с ней; такое строение помогает образовывать двойной слой клеточной мембраны.
Пример: В двойном слое обращённые к воде части направлены к растворам снаружи и внутри клетки, а остальные участки расположены внутри слоя. В слое работают также мембранные белки.
Важно: Не все липиды мембран являются фосфолипидами, и мембрана состоит не только из липидов. Запасное растительное масло не подменяет мембранный двойной слой.
- Вода
Неорганическое вещество, составляющее значительную часть живых клеток. Она служит средой для реакций, участвует в переносе растворённых веществ и помогает поддерживать упругость клеток.
Пример: При недостатке воды клетки листа теряют тургор, и лист может увянуть.
Важно: Количество воды различается у семени, сочного плода и древесины.
- Минеральные вещества
Неорганические соединения и ионы, которые растение получает главным образом из окружающего раствора. Элементы из них входят в состав молекул и необходимы для работы клеток.
Пример: Ионы магния нужны для образования молекул хлорофилла; соли калия помогают работе клеток.
- Углеводы
Группа органических веществ, включающая простые сахара и более крупные молекулы. Они могут служить источником энергии, запасом или строительным материалом.
Пример: Глюкоза образуется при фотосинтезе, крахмал запасается в клубне картофеля, целлюлоза входит в клеточную стенку.
- Крахмал
Запасной углевод, образованный множеством звеньев глюкозы. Растение может накапливать его в семенах, клубнях и других органах, а затем использовать после расщепления.
Пример: В клубне картофеля йодный раствор обычно окрашивает содержащие крахмал участки в сине-фиолетовый цвет.
Важно: Реакция с йодом показывает крахмал в исследованном образце, но её отсутствие не означает отсутствия всех углеводов.
- Жиры и масла
Жиры — органические вещества из группы липидов, используемые, в частности, как запас. Жидкие при обычной комнатной температуре жиры часто называют маслами; растительное масло содержит смесь веществ, главным образом запасных жиров. Мембранные липиды другого строения не следует определять как такой же запасный жир.
Пример: Семена подсолнечника содержат значительный запас масла, который может расходоваться на развитие проростка до того, как его листья начнут обеспечивать растение продуктами фотосинтеза.
Важно: Запас масла в семени и фосфолипидный двойной слой мембраны имеют разные строение и функции; общее слово «липиды» не делает их одним веществом.
- Белки
Крупные органические молекулы из аминокислот. Белки образуют клеточные структуры и выполняют многочисленные функции, включая ускорение химических реакций ферментами.
Пример: Ферменты пророста помогают расщеплять запасные вещества семени.
Важно: Белки не являются только запасом: они нужны и живым клеткам растущего растения.
- Нуклеиновые кислоты
ДНК и РНК — молекулы, связанные с хранением, передачей и использованием наследственной информации в клетке.
Пример: ДНК клетки зародыша содержит информацию, необходимую для развития нового растения.
- Витамины
Разнообразные органические вещества, требующиеся организмам в небольших количествах для нормальной работы обмена веществ. Растения образуют многие витамины или их предшественники.
Пример: Зелёные части и плоды растений могут содержать витамин C, но его количество зависит от вида и условий хранения.
Важно: Витамины не заменяют воду, углеводы или минеральные элементы и не служат универсальным «ускорителем роста».
Пример по шагам
Капля йодного раствора сделала срез клубня картофеля сине-фиолетовым. Что доказано и чего опыт не доказывает?
- Запишите наблюдение: изменился цвет обработанного участка.
- Сравните с известной реакцией йода на крахмал и, если возможно, с контрольным образцом без крахмала.
- Сделайте ограниченный вывод: в исследованной ткани есть крахмал; количество белка, витаминов и всех прочих веществ этим не определено.
Вывод: Положительная качественная реакция относится к конкретному веществу и образцу, а не к полному химическому составу растения.
Практическая работа
Крахмал в разных частях растения
- Учитель готовит тонкие безопасные образцы картофеля, яблока и белого хлеба и контроль без образца.
- Нанесите по капле разбавленного раствора йода на образцы и контроль; запишите цвет до и после, не пробуя вещества.
- Сравните образцы и сформулируйте вывод только о наличии или отсутствии обнаружимого крахмала в выбранных участках.
Что можно заключить: Разная интенсивность окраски показывает качественную разницу в реакции на крахмал, но без калибровки не даёт точной массы крахмала.
Безопасность: Раствор йода готовит и выдаёт учитель: он окрашивает кожу и может раздражать её. Не ешьте образцы после опыта, мойте руки.
Практическая работа
Вещество, происхождение и функция: не путать три вопроса
- Даны все сведения: А — вода в листе; Б — углекислый газ воздуха; В — глюкоза, выделенная из растения; Г — химически такая же глюкоза, полученная вне организма; Д — запасные жиры масличного семени; Е — фосфолипиды клеточной мембраны. Для каждого назовите органическое или неорганическое вещество, а для Д и Е — общий класс и разные функции.
- Сравните В и Г: меняет ли происхождение химическую группу одинакового соединения? Сравните Д и Е: достаточно ли общего слова «липиды», чтобы назвать их одинаковыми по строению и роли?
- Исправьте фразы «в листе все вещества органические» и «мембрана состоит из такого же запасного масла, как семя». Не используйте вкусовую пробу как способ химической классификации.
Что можно заключить: А и Б — неорганические; В, Г, Д и Е — органические. В и Г остаются глюкозой независимо от источника. Д и Е относятся к липидам, но Д — преимущественно запас для дальнейшего использования, Е — часть мембранной структуры; это не одинаковые вещества. В листе есть вода и ионы наряду с органическими соединениями, а мембрана включает специальные липиды и белки, не просто запасное масло.
Безопасность: Используйте готовые карточки; не пробуйте вещества и не проводите синтез или нагревание дома.
Практическая работа
Вода и масла: что можно наблюдать без огня
- Сравните массу свежего и заранее высушенного учителем образца одного вида растения при одинаковом размере; запишите, почему разница не равна точной массе только воды без строгого протокола.
- Раздавите пищевое семя подсолнечника между листами бумаги и сравните пятно с каплей воды и чистой бумагой.
- Отделите наблюдение полупрозрачного пятна от предположения о липидах; обсудите, какой специальный тест подтвердил бы состав.
Что можно заключить: Разные простые наблюдения подсказывают наличие воды и масла, но не заменяют точный химический анализ.
Безопасность: Не сушите и не сжигайте растения самостоятельно; используйте подготовленные учителем образцы. Не пробуйте семена после учебного опыта.
Попробуйте сами
Запишите своё решение, затем сравните его с разбором. Развёрнутые ответы автоматически не оцениваются.
Открываем задания…
Сверка содержания
Раздел и элементы содержания сверены с федеральной программой. Текст и учебные схемы созданы для Умблика; схема не передаёт реальные размеры.