Содержание

Mg Магний

Магний входит в состав хлорофилла и непосредственно участвует в фотосинтезе. В хлорофилле содержится магния около 10 % от общего количества его в зеленых частях растений. С магнием также связано образование в листьях таких пигментов, как ксантофилл и каротин. Магний также входит в состав запасного вещества фитина, содержащегося в семенах растений и пектиновых веществ. Около 70 — 75 % магния в растениях находится в минеральной форме, в основном в виде ионов.

Ионы магния, адсорбционно связаны с коллоидами клеток и наряду с другими катионами поддерживают ионное равновесие в плазме; подобно ионам калия, они способствуют уплотнению плазмы, уменьшению ее набухаемости, а также участвуют как катализаторы в ряде биохимических реакций, происходящих в растении.

Магний активизирует деятельность многих ферментов, участвующих в образовании и превращении углеводов, белков, органических кислот, жиров; влияет на передвижение и превращение фосфорных соединений, плодообразование и качество семян; ускоряет созревание семян зерновых культур; способствует повышению качества урожая, содержания в растениях жира и углеводов, морозоустойчивости цитрусовых, плодовых и озимых культур.

Самой важной формой для питания растений является обменный магний, составляющий в зависимости от вида почвы 5 — 10 % общего содержания этого элемента в почве.

Наибольшее содержание магния в вегетативных органах растений отмечается в период цветения. После цветения в растении резко снижается количество хлорофилла, и происходит отток магния из листьев и стеблей в семена, где образуются фитин и фосфат магния. Следовательно, магний, подобно калию, может перемещаться в растении из одних органов в другие.

При высоких урожаях сельскохозяйственные культуры потребляют магния до 80 кг с 1 га. Наибольшее количество его поглощают картофель, кормовая и сахарная свекла, табак, бобовые травы.

Недостаток магния проявляется, начиная с кончиков старых листьев – они становятся бледно-зелеными с вкраплениями хлорофилла (легко обнаружить, удерживая лист на солнечном свету). Из-за межжилкового хлороза видны полосы. Мелкие яркие крапинки распределены по всему листу. На кончике листа наблюдается начало некроза.

Сильно пострадавшие листья (на фото — слева) имеют красноватые и пурпурные оттенки при межжилковым повреждении. В то время как листья, пострадавшие в средней степени (на фото — в центре и справа) характеризуются только межжилковым хлорозом и полосовыми повреждениями. 

Недостаток усугубляется:

  • На песчаных почвах
  • На кислых почвах
  • На почвах, богатых калием
  • На почвах с большим количеством внесенных калийных удобрений
  • В периоды холодной сырой погоды

Магний содержится в следующих удобрениях:

Магний, содержание хлорофилла — Справочник химика 21

    В отличие от недостатка железа и азота недостаток магния оказывает, вероятно, прямое влияние на фотосинтез, совершенно не зависящее от хлорофилла [87, 188]. Содержание хлорофилла изменяется только при очень сильном дефиците магния и при таких его значениях, которые уже мало влияют на скорость ассимиляции. Изменение же скорости ассимиляции наблюдается при такой недостаточности, при которой содержание хлорофилла остается почти постоянным. 
[c.227]

    В отсутствие некоторых питательных элементов растения делаются хлоротичными , т. е. бедными но содержанию хлорофилла. К таким элементам относятся калий, азот и магний, а также тяжелые металлы — железо и марганец. Эти явления упоминались в главе ХП при обсуждении торможения и стимуляции фотосинтеза неорганическими ионами. Там указывалось, что недостаток в минеральном питании может вызывать и прямое и косвенное угнетения фотосинтеза. Первое исчезает немедленно по добавлении дефицитного элемента, тогда как второе, связанное с хлорозом, может излечиваться более медленно при повышении образования хлорофилла, а также и других каталитических компонентов, которых недостает в фотосинтетическом аппарате хлоротичных растений. 
[c.431]

    Результаты исследования показали, что магний при нормальном питании в различных органах растений распределен неравномерно. Содержание магния у картофеля (рис. 8), сахарной и кормовой свеклы, капусты и других растений в пластинках листа значительно выше, чем в черешках или стеблях. В пластинках листа кукурузы больше содержалось магния, чем в средней жилке. Так как магний участвует в образовании хлорофилла, то части растений с высоким содержанием хлорофилла более богаты магнием. Распределение магния по ярусам также неравномерно. 

[c.85]

    Хлороз, т. е. недостаток хлорофилла, является общим симптомом многих болезней растений. Понижение содержания хлорофилла в тканях может быть обусловлено нехваткой питательных веществ, особенно азота, железа и магния. Трудно [c.215]

    Магний — составная часть хлорофилла. Он участвует в процессе фотосинтеза, в образовании или распаде углеводов и жиров, в превращениях фосфорных соединений. Недостаток магния в почве вызывает заболевания растений (хлороз, мраморность листьев и др.). При низком содержании его в кормах наблюдаются заболевания сельскохозяйственных животных. Магниевым микроудобрением служит доломит. 

[c.259]

    В крови некоторых обитателей морей и океанов — морских ежей и голотурий содержание ванадия достигает 10%. Предполагается, что ванадий играет здесь ту же роль, что железо в гемоглобине. Но это утверждение — гипотетическое. Другие ученые придерживаются мнения, что роль ванадия в этом случае сравнима с ролью магния в хлорофилле, иными словами, ванадий, содержащийся в крови голотурий, участвует прежде всего в процессах питания, а не дыхания. [c.342]


    Магний и хлорофилл. Из всех зольных элементов только магний входит в состав зеленого пигмента листьев хлорофилла и непосредственно участвует в фотосинтезе, В хлорофилле содержится 2,7% (по весу) магния. В зависимости от вида растений и условий произрастания содержание магния, связанного в хлорофилле, составляет 30—80 мг в 1 кг свежих листьев при общем его содержании 300—800 мг. Таким образом, магний хлорофилла составляет лишь около 10% общего его содержания в зеленых частях растений. При недостатке магния он в первую очередь идет на построение веществ, обеспечивающих развитие и рост протоплазмы. Построение же пластид и накопление хлорофилла начинаются после того, когда количество поступающего магния будет больше минимума, необходимого для роста протоплазмы. 
[c.5]

    По мере увеличения концентрации магния в питательном растворе содержание хлорофилла возрастает до максимума, свойственного данному растению. Благоприятное действие магния на количество хлорофилла и сухого вещества отмечается при увеличении его концентраций до определенного предела. Наибольшее количество хлорофилла в растениях наблюдается в период образования половых клеток, то есть в начале цветения, а затем по мере созревания семян содержание хлорофилла уменьшается. [c.5]

    Магний входит в состав хлорофилла. Содержание хлорофилла в листьях изменяется в зависимости ог вида, сорта растений, возраста листьев, фазы развития и внешней среды. В растениях древних по происхождению видов меньше содержится хлорофилла, чем в растениях семейств прогрессивно эволюционизирую-щих [8]. 

[c.11]

    И, наоборот, при значительном увеличении содержания магния в питательном растворе уменьшалось поступление калия. Калий снижает не только общее содержание магния, но может снижать и содержание магния хлорофилла. Это не всегда может приводить к понижению урожая, так как между содержанием хлорофилла и урожаем нет прямого отношения, но при низком содержании магния в питательном растворе такое действие [c.14]

    В вегетационных опытах [10] натрий, как и калий, уменьшал не только общее количество магния в листьях свеклы, но и содержание хлорофилла. Влияние натрия 

[c.17]

    Щербаков А. П. Влияиие кальция и магния на содержание хлорофилла и желтых пигментов в листьях сои. Биохимия № 4, 1949. [c.196]

    Следовательно, количество хлорофилла — важный фактор, влияющий на деятельность фотосинтетического аппарата. Поэтому в сельскохозяйственной практике нужно всегда обеспечивать достаточное содержание хлорофилла в растениях, создавая оптимальную структуру посевов и внося необходимые элементы питания (азот, калий, фосфор, магний, микроэлементы). [c.210]

    ИЗВЕСТКОВАНИЕ ПОЧВЫ — вне сение в почву извести для снижения ее кислотности, вредно отражающейся на большинстве сельскохозяйственных растений. Вместе с известью в почву поступает и кальций — необходимый питательный элемент для растений. При благоприятных для растений соотношениях между кальцием и магнием в почве и достаточном содержании бора И. п. не только повышает урожаи, но и улучшает их качество—увеличивает содержание сахара в сахарной свекле, крахмала в картофеле, жира в семенах хлорофилла в листьях, улучшает биологические свойства семян. 

[c.102]

    В какой форме указанные элементы, в том числе металлы, находятся в нефти, не установлено. Предполагают, что ванадий содержится в составе порфиринового ядра или в виде комплексов с пор-фирином. По другим взглядам, происхождение ванадия в нефтях вторичное и объясняется приносом его в виде сульфидов из окружающих пород [74]. Количество ванадия в нефти пропорционально содержанию в ней смол, особенно много его в асфальтах, что делает вероятным предположение о непосредственной связи ванадия с асфальтенами [124]. Магний, возможно, происходит из хлорофилла растений, из морских водорослей, послуживших материалом для образования нефти [74] допускается также содержание металлов в виде солей нафтеновых или минеральных кислот [72]. Многие металлы, очевидно, не обнаружены в золах нефтей вследствие летучести их соединений и потери при озолении. 

[c.51]

    Известкование улучшает также качество урожая сельскохозяйственных культур, особенно в том случае, когда применяют известковые материалы, содержащие магний, и одновременно вносят борные удобрения под влиянием известкования увеличивается процент хлорофилла в листьях и усиливается фотосинтез, повышается содержание сахаров в корнеплодах, белка и жира в семенах, больше накапливается каротина и аскорбиновой кислоты в травах и корнеплодах. Известкование кислых почв оказывает положительное влияние на посевные качества семян. В последующем такие семена дают более высокие урожаи, причем это свойство сохраняется из поколения в поколение в течение ряда лет. [c.150]

    В подтверждение этого взгляда Кеннеди [112] приводит наблюдение, что хлоротичные листья при недостатке железа не обнаруживают увеличения кислородного выхода на вспышку при увеличении темновых интервалов между миганиями, как наблюдалось при недостатке магния. С другой стороны, Вильштеттер и Штоль [80) нашли, что у листьев, хлоротичных из-за недостатка железа, фотосинтез даже ниже, чем можно ожидать по содержанию в них хлорофилла. На основании этого наблюдения они предположили, что дефицит железа влияет па фотосинтез прямо, а не только благодаря своему действию на концентрацию хлорофилла. Повидимому, при изменении концентрации хлорофилла путем ограниченного снабжения железом можно изменить также и концентрацию других энзиматических компонентов фотосинтетического механизма. [c.346]


    Большинство находящихся в растениях органических соединений содержит углерод, водород и кислород, белки, помимо них,— еще азот, серу, фосфор, нуклеиновые кислоты — азот и фосфор, а хлорофилл — азот и магний в состав воды входят водород и кислород. Помимо этого, в клеточном соке находятся в виде соединений, играющих большую роль, кальций, калий, фосфор. Если добавить еще железо, входящее в состав ферментов, то суммарное содержание всех этих десяти макроэлементов растений близко к 100%. Кроме них, в небольших количествах ([c.87]

    Кальций и магний содержатся в тканях всех растений. Эти элементы являются составной частью протоплазменных структур. В адсорбированном состоянии им принадлежит большая роль в определении коллоидно-химических свойств протоплазмы. Магний входит в состав. хлорофилла. Значительное количество кальция, особенно в старых органах растений, находится в виде оксалатов, фосфатов, сульфатов. Содержание кальция в различных растениях и их органах колеблется от сотых долей процента до 2% и выше, магния — меньше 0,5%. [c.68]

    Недостаток магния оказывает косвенное влияние и на другие пигменты листьев — ксантофилл и каротин, уменьшает их содержание в растениях. Такое действие магния объясняют взаимосвязью в образовании хлорофилла и этих пигментов [128]. [c.5]

    Недостаток магния у растений проявляется в уменьшении содержания его в листьях. Магний из нижних листьев перемещается к точкам роста. Недостаток магния в нижних листьях приводит к частичному разрушению хлорофилла. Листья при недостатке магния всегда содержат меньше хлорофилла, чем листья растений, нормально обеспеченных магнием. Общие признаки недостатка магния у растений следующие  [c.65]

    Живое вещество содержит магний в количествах порядка сотых долей процента, а в состав хлорофилла входит до 2% Mg. Общее содержание этого элемента в лмагниевых соединений в почву заметно повышает урожайность некоторых культурных растений (в частности, сахарной свеклы). [c.268]

    Магний играет важную роль в жизни растений. Он входит в состав молекулы хлорофилла и принимает непосредственное участие в фотосинтезе. Однако в хлорофилле находится меньшая часть этого элемента, около 10% общего содержания его в растениях. Магний входит также в состав neitTn-новых веществ и фитина, который накапливается преимущественно в семенах. При недостатке магния содержание хлорофилла в зеленых частях растения уменьшается, листья, прежде всего нижние, становятся пятнистыми [c.147]

    Магний. Этот элемент входит в состав хлорофилла, и полное его отсутствие в питании неизбежно приводит к хлорозу. Эмерсон и Арнольд [171] для получения клеток СЫогеИа с низким содержанием хлорофилла пользовались лишенными магния питательными растворами. Флейшер [196] и Кеннеди [218] подтвердили эти данные, а также обнаружили, что требуется гораздо больше магния, чтобы обеспечить у СЫогеИа полную скорость фотосинтеза, чем для того, чтобы предупредить хлороз. Влияние магния на хлорофилл изучали также Мамели [154] и Зайцева [170]. [c.431]

    Магний M.g) входит в состав хлорофилла и, следовательно, участвует в фотосинтезе. Содерж1ание магния в хлорофилле достигает 10% от общего его содержания в зеленых частях растения. Потребность растений в магнии различна. При одинаковом содержании его в почве одни растения реагируют положительно на внесение магния, другие не отзываются. Недостаток магния наблюдается на легких песчаных почвах, где внесение магниевых удобрений обеспечивает значительное повышение урожаев. [c.11]

    Более детальные исследования о влиянии магния на содержание витамина С проведены М. М. Мазаевой. В этих опытах установлена тесная связь между содержанием в листьях магния и хлорофилла, с одной стороны, и аскорбиновой кислоты — с другой. [c.10]

    Высокое содержание хлорофилла обусловливает высокую жизнеспособность злаковых культур (засухо-, хо-лодо- и солеустойчивость). Между содержанием хлорофилла и отношением растений к магнию существует связь. Растения древних по происхождению семейств при выращивании их на почве, бедной магнием, страдали больше (появление хлороза), чем культурные растения. Исключением из этого правила были растения семейств пасленовых и тыквенных, которые также сильно страдали от недостатка магния [Ш]. При созревании растений магний хлорофилла распадается и переходит в другие формы [37]. [c.11]

    Магний среди металлов занимает особое место. Его плотность (1,729 г/см ) на /з меньше плотности алюминия, а прочность почти в 2 раза выше. Эти качества обеспечивают сплавам на основе магния ведущее место в авиастроении. Магний — серебристо-белый металл, довольно тягуч и может быть прокатан в тонкие листы. В природе магний широко распространен в виде соединений (восьмое место по содержанию в земной коре, или 1,87% по массе). Он имеет три стабильных изотопа Mg (78,60%), (10,11%), (11,29%). Основные минералы — магнезит Mg Oз, доломит МеСОзХ X СаСОз. Запасы их практически неисчерпаемы. В состав основных пород входят многие силикаты магния оливин, тальк, асбест и др. В гидросфере содержатся колоссальные запасы растворенных солей магния (уже сейчас магний добывают из морской воды). Зеленый пигмент растений — хлорофилл содержит 2,7% Мё. [c.147]

    При пропускании воздуха через технический тетралин, содержащий 0,1 % свободного от меди хлорофилла слоем высотой 5 мм при 70—75° через 24 часа, содержание гидроперекиси достигает 37% [284]. В аналогичных условиях без катализатора или в присутствии стеарата марганца содержание гидроперекиси составляет 17 и 27% соответственно. При окислении технического тетралина, содержащего 0,1 %) стеарата магния, кислородом воздуха нри 70—75° в термостатированнЕлх трубках из латуни, меди, монель-металла, УзА-стали и железа за 50 час. 1,2,3,4-тетрагидро-нафталип-1-гидроперекись получается с выходами соответственно 37,5 36,0 35,2 29,4 и 21,1% к продуктам окисления. В посеребренной термостатированной трубке выход гидроперекиси составляет 35,6% [285]. [c.530]

    Таким образом, повышенное среднее содержание M.g в нефтях из карбонатных пород связано не с систематически более высоким уровнем концентрации, который должен был бы иметь место при регулярном обмене магнием между нефтью, пластовыми водами и вмешающими породами (доломитами, доломитизи-рованными известняками и т. п.), а с большей частотой встречаемости в карбонатах нефтей, обогащенных рассматриваемым микроэлементом. Окончательные выводы о том, являются ли источником обнаруживаемых в нефти атомов Мд нефтематеринские органические вещества (например, хлорофиллы) и воды, контактировавшие с последними в процессе седиментации, или эти атомы вторично внедряются в нефть в ходе ее миграции и аккумуляции в залежи, пока, очевидно, делать нельзя. [c.153]

    В качестве продуктов выветривания минералов соединения кальция и магния всегда содержатся в почве, а также в большинстве природных вод, жесткость которых и обусловливается содержанием этих солей. Щорганической природе кальций и магний встречаются почти всюду магний входит в качестве составной части в зеленое красящее вещество листьев (хлорофилл) кальций же в виде фосфата образует твердое вещество костей, а в виде апатита — еще более твердую часть зубной эмали. Яичная скорлупа, раковины и кораллы также состоят из карбоната кальция. [c.269]

    В организме человека содержится около 25 г магния, большая часть которого сосредоточена в костях. Во всех клетках концентрация магния сравнительно велика (5-10 мМ). Ионы играют очень важную роль во многих ферментативных реакциях, особенно в гликолизе и АТР-зависимьк реакциях. Несмотря на то что ббльшая часть пищевых продуктов содержит значительные количества магния (особенно много его в хлорофилле зеленых овощей), становится все более очевидным, что в США содержание этого элемента в пище часто все же недостаточно, например в рационе престарелых и малообеспеченных людей. Очень чувствительны к нехватке магния алкоголики у них она часто наблюдается на фоне белковокалорийной недостаточности пищи. Взрослым мужчинам рекомендуется ежедневно потреблять 350 мг магния. [c.840]

    В растительных белках азота 15,5—18%, в среднем около 16%. Наряду с магнием азот входит в состав хлорофилла, а также в состав алкалоидов (никотин и др.). Недостаток азота в почве задер- живает рост растений, и, наоборот, усиление азотного нитания резко улучшает рост растений, увеличивает содержание белков в листьях, стеблях, плодах, семенах, корнях, клубнях. Однако избыток азотного питания растягивает вегетационный период, увеличивает отношение веса соломы к весу зерна у зерновых культур и веса ботвы к весу корней и клубней у корнеклубнеплодов. [c.23]

    Левеншус и Вакелин [65] на слоях сахарозы с крахмалом (97 3) выделили хлорофиллы А и В из растительных экстрактов, используя как элюирующий растворитель смесь петролейный эфир (30—60°С)—хлороформ (3 1). Разделенные зоны соскабливали с пластинки и нагревали 4 ч с разбавленной соляной кислотой при 90°С, чтобы гидролизовать сахарозу. После добавления известного количества магния определяли содержание магния в пятнах посредством атомно-абсорбционной спектрометрии. Чувствительность обнаружения таким способом составляет примерно 1 нг. [c.266]

    Живое вещество содержит магний в количествах порядка сотых долей процента, а в состав хлорофилла входит до 2% Mg. Общее содержание этого элемента в живом веществе оценивается величиной порядка 10 т. Еще несравненно больше находится его в океане приблизительно 6-10 т. При недостатке магния приостанавливается рост и развитие растений. Накапливается он преимущественно в семенах. Введение магниевых соединений в почву заметно повышает урожайность некоторых культурных растений (в частности, сахарной свеклы), а в пищу кур — прочность яичных скорлуп. Для человека (особенно пояшлого возраста) соединения магния важны главным образом тем, что предотвращают спазмы сосудов. Относительно велико их содержание в сушеных фруктах. [c.114]


Магия магния

            Наглядный пример — использование соединений магния. В далеком 1695 году из горькой воды минерального источника в Эпсоме английским ботаником по имени Неемия Грю была выделена соль. Ее так и назвали — Epsom Salt, а за пределами Британии — это вещество получило название «английской соли». С конца 17 и по начало 20 века «английская соль» использовалась в медицине как «средство от всего». Ее применяли внутрь (для очистки кишечника) и наружу (для снятия отеков и лечения ожогов), с ней принимали ванны и ванночки. Ей лечили ревматизм, заболевания почек, склероз, кожные заболевания и расшатанные нервы. Это был…обычный сульфат магния (MgS04-7h3O). Известный также как горькая соль, магнезия, сернокислый магний, гептагидрат сульфата магния, Sel d’Epsom, epsom salts, Magnesium Sulfate heptahydrate. Но об использовании его в качестве удобрения никто не думал до середины 20 века.

 Соединения магния и сам магний (металл) использовали в пиротехнике и фотографии, медицине и авиации. Но не в сельском хозяйстве. И только в конце прошлого века внесение минеральных удобрений, содержащих магний, стало стандартным элементом технологии выращивания многих с/х культур. Выяснилось, что этот элемент «вплетен» в основные биохимические реакции в растении так, как в английские канаты, изготовленные для военных кораблей вплеталась красная нить. Незаметная снаружи, но присутствующая в каждом куске или обрывке каната.

 О роли магниевых удобрений спорят и исследователи, и агрономы-практики. Мнения практиков отличаются полярно: от полного восторга до такого же полного пренебрежения.

            Опыт, если верить А. Пушкину, это «сын ошибок трудных». О том, как зовут супругу отца опыта, классик не написал. Судя по всему, просто: ««…его мать!». Или «мать его». И для того, чтобы пореже вспоминать эту даму, стоит потратить некоторое время на штудирование теории. В частности, выяснить, для чего растению нужен магний, в каком количестве нужен, и что мешает с/х культурам обеспечить себя магнием самостоятельно.

ФОТОСИНТЕЗ? И ОН — ТОЖЕ…

  Приглядись, товарищ, к лесу!

 И особенно к листве.

 Не чета КПССу,

 листья вечно в большинстве!

 И.Бродский

            Существуют устойчивые ассоциации, которые «выскакивают» как заученный ответ на пароль. Типа «Шварценеггер — «Терминатор» или «Берия — НКВД», «Ясная Поляна — Толстой». В их числе и стойкое звено «магний — хлорофилл».

            Первый (а для многих — единственный) ответ на вопрос «чем занят» в растениях магний — «входит в состав хлорофилла, участвует в фотосинтезе». Действительно, входит. И участвует. Но его участие в фотосинтезе не ограничивается только одной этой функцией, а локализация в растении — исключительно молекулой хлорофилла. Но, в силу традиций, рассмотрим магний в его «главной роли» — центрального иона молекулы хлорофилла. Для начала.

            Как писал Ч. Дарвин, хлорофилл представляет собой «одно из интереснейших веществ на земной поверхности». Это вещество выделили из листьев в далеком 1818 году французские учёные Пелетье и Кавенту (1818). Они же назвали его хлорофиллом (от греч. «хлорос» – зелёный и «филлон» – лист). Но потребовалось еще почти 80 лет для того, чтобы получить хотя бы примерное представление о его строении, и около 100 лет для того, чтобы установить элементарный состав этого вещества. Полностью расшифровал структурную формулу хлорофилла немецкий биохимик Г. Фишер в 1930—1940 гг., а в 1960 году удалось синтезировать это вещество в лабораторных условиях.

             Хлорофилл структурно близок гемоглобину крови. Хлорофилл относится к магний-порфиринам, а гемин (красный пигмент гемоглобина) — к железопорфиринам. Хлорофилл функционирует не сам по себе, а в комплексе с белковыми молекулами. Соотношение между хлорофиллом и белком (от 3 до 10 молекул хлорофилла на 1 молекулу белка) изменяется в зависимости от фазы развития растения и условий окружающей среды.

            В клетках всех высших растений присутствуют 2 формы хлорофилла: зеленый с синеватым оттенком, хлорофилл А и зеленый с желтоватым оттенком, хлорофилл Б. Они различаются строением боковых цепей молекулы и длиной поглощаемых волн. В естественных условиях соотношение хлорофиллов соответствует пропорции 3 (хлорофилл-А) : 1 (хлорофилл-В). Обе разновидности хлорофилла дополняют друг друга в поглощении солнечного света.

            Цвет хлорофилла (как и любого окрашенного вещества) — это отражение той части спектра, которые вещество не поглощает. Если свет, например, полностью отражается от поверхности, то она выглядит белой, а если полностью поглощается — черной. Растворы хлорофилла «жадно» поглощают сине-фиолетовые и красные лучи, частично «впитывают» голубые, желтые и оранжевые компоненты солнечного света. А зеленые — практически никак. Поэтому хлорофилл, а также содержащие его растительные ткани имеют зеленый цвет.

 Ион магния, соединенный с четырьмя азотами пиррольных группировок, называют хромофорной группой хлорофилла, так как именно эта часть молекулы обусловливает его окраску. Магний обеспечивает поглощение красных лучей света, а система сопряженных двойных связей молекулы (пиррольных группировок) — поглощение сине-фиолетовых.

            Расстояние между атомами азота пиррольных группировок в ядре хлорофилла составляет 0,25 нм, а диаметр атома магния равен 0,24 нм. Таким образом, магний почти полностью заполняет пространство между атомами азота пиррольных группировок, что придает ядру молекулы хлорофилла прочность.

            В хлоропласте магний участвует не только в синтезе хлорофилла, но выполняет еще несколько важных функций. При освещении Mg перемещается из тилакоидов в строму, обеспечивая поддержание катионно-анионного баланса в этом компартменте хлоропласта. Присутствие магния создает благоприятные условия для фиксации СО2 (рН 8,0 и высокая концентрация Mg). Щелочной рН (8,0) и высокая концентрация магния – оптимальные условия для глутаминсинтетазы (ГС) – фермента, катализирующего ассимиляцию катиона аммония.

            Магний играет важную роль в транспорте ассимилятов из листьев в другие органы растения. Одним из первых симптомов дефицита Mg является нарушение оттока ассимилятов от побегов к корням. «Сбои» в транспорте углеводов можно рассматривать как латентный симптом дефицита магния (Gransee и Führs 2013). Он проявляется задолго до появления характерных видимых симптомов. Таких, например, как междужилковый хлороз листьев пшеницы или кукурузы.

 Общепринятое утверждение о том, что магний является частью хлорофилла и его присутствие необходимо для успешного процесса фотосинтеза — это правда. Но это — только часть правды о том, какие функции выполняет этот элемент в растительном организме. Чаще всего типичные симптомы дефицита магния обусловлены не его «плохо сыгранной» ролью в фотосинтезе, а последствиями «сбоев» его функций как катализатора ферментов и «перевозчика» фосфатов и углеводов. Поэтому стоит узнать «всю ужасную правду» о функциях магния…

Старый моряк рассказывает внуку о своей бурной молодости

 — Был случай, когда я упал за борт. На меня напало двенадцать акул, и я всех их убил обычным складным ножом.

— Дедушка, ты мне эту историю рассказывал в прошлом году. Но тогда акул было только пять!
— Правильно, внучек, ты был ещё слишком мал, чтобы знать всю ужасную правду!

НЕБРОСКАЯ НЕЗАМЕНИМОСТЬ

А я лежал, не поднимая век,

и размышлял о мире многоликом.

Я рассуждал: зевай иль примечай,

но все равно о малом и великом

мы, если узнаём, то невзначай.

И.Бродский

             Наиболее широко известная функция Mg в растениях — его роль в качестве центрального атома молекулы хлорофилла. В хлорофилле содержится около 2,7% (по весу) магния. Но это — лишь одна из многих функций этого элемента в растительном организме. Ее можно назвать «первой среди равных», так как магний участвует в процессах, не менее важных для растения, чем фотосинтез. Он задействован не только в «энергетическом комплексе» растения, но и в системе управления основными биохимическими реакциями.

Ты оказался не тем, чем я думала.
— А чем ты думала?

            Магний является кофактором / коферментом для более чем трехсот сложных ферментов растений. Сложные ферменты (холоферменты) состоят из белковой структуры (апоферменета) и небелковой части. Небелковая часть сложного фермента может представлять собой ион металла (кофактор) или органическое соединение (кофермент). Эти структуры являются как бы «ключом в замке зажигания» фермента, без которого фермент просто не «включается».

            Ионы магния стабилизируют молекулы субстрата, активный центр и конформацию белковой молекулы (вторичную, третичную и четвертичную структуры). То есть этот металл выполняет роль «арматуры», обеспечивая правильную «геометрию» белковых структур ферментов. Но это — еще не все функции магния как кофактора ферментов.

            Существует весьма обширная (от 2 до 10 тысяч видов) группа специфических ферментов, которые называются киназы (гексокиназа, пируваткиназа, фосфофруктокиназа). Киназы производят фосфорилирование белков, то есть переносят фосфатные группы с аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) на разные субстраты, преимущественно на гидроксильную группу спиртов, углеводов или аминокислот. Фосфорилированные белки приобретают новые свойства и могут выполнять новые функции, участвовать в определенных процессах. Вследствие этого происходят изменения в отдельной структуре, содержащей эти белки, или даже состояния и свойства всей растительной клетки.

            Киназы как бы меняют «рабочую насадку» на белках. Аналогично тому, как замена в электродрели сверла на сверло другого диаметра (или вообще на насадку — «отвертку»), один и тот же белок в результате фосфорилирования различными киназами может выполнять различные функции. Поэтому, кстати, видов киназ больше, чем белков.

            Для работы всех киназ необходимо присутствие ионов магния (Mg2+), который служит связующим звеном между фосфатными группами АТФ и белком (лигандами фермента). Mg2+ активирует практически все реакции фосфорилирования, в которых используется АТФ и происходит фосфорилирование субстрата. Поэтому дефицит магния проявляется не только как вполне ожидаемые неполадки в процессе фотосинтеза. Это также сбои в множестве процессов, в которых принимают участие фосфорилированные белки.

Начальник, вернувшись из отпуска, несколько часов сидит в кресле, уставившись в стену.

Наконец, хлопает себя по лбу и восклицает:
— Ребята! Я вспомнил, чем мы здесь занимаемся!

            Впрочем, возможны сбои и в синтезе этих самых белков, так как фермент РНК-полимераза, участвующий в биосинтезе белков, также не может обходиться без магния. Присутствие Mg2+ необходимо для сохранения целостности рибосом и поддержания их структуры при синтезе белка. Кроме того, на стадии связывания аминокислоты с тРНК, Mg2+ активирует аминоацил-тРНК синтетазу.

            Магний «помогает» ферментам как в одиночку, так и в «компании» с другими веществами. В терминальной реакции гликолиза (образовании пирувата), например, Mg2+ активирует фермент пируваткиназу, действуя совместно с ионами калия. Кроме активации большого числа ферментов, включенных в реакции переноса фосфата (фосфатазы, киназы, АТФсинтазы, АТФазы) и карбоксильных групп, магний активирует некоторые дегидрогеназы, мутазы и лиазы. Щелочной рН (8,0) и высокая концентрация магния – оптимальные условия для «работы» глутаминсинтетазы (ГС) – фермента, локализованного в строме хлоропласта и катализирующего ассимиляцию Nh5+. Присутствие ионов магния необходимо для «работы» фермента Рубиско (рибулозобисфосфат-карбоксилазы-оксигеназы), благодаря которому растения поглощают и трансформируют углекислый газ. Магний необходим для многих ферментов гликолиза и цикла Кребса. Для 9 из 12 реакций гликолиза требуется участие металлов-активаторов и 6 из них активируются магнием. За исключением фумаразы, все ферменты цикла Кребса активируются магнием или содержат его как компонент структуры. Для двух из семи (глюкозо-6-фосфат-дегидрогеназа и транскетолаза) ферментов пентозофосфатного пути необходим магний.

            Такой впечатляющий список «функциональных обязанностей» магния в растении является причиной того, что хлорофилл содержит только 15- 20% от общего количества этого элемента, находящегося в растении. В хлоропласте сосредоточено 15% Mg2+ от общего количества элемента в листе. В составе хлорофилла обычно содержится около 6% от запасов Mg2+, но при дефиците магния у взрослых растений его доля в пигменте может быть намного выше — до 35% от общего содержания в листе.

            При нормальном уровне обеспеченности растений магнием его большая часть находится в подвижной форме и используется растением для решения «текущих вопросов». Около 70% Mg2+ свободно диффундирует в цитозоле, образуя лабильные связи. Значительная часть АТФ (до 90%) находится в клетках в виде комплекса с Mg2+, который связан координационными связями с фосфатом и азотом аденина. Таким образом, магний участвует как в энергетическом, так и в пластическом обмене в растениях, прямо и косвенно участвуя в множестве биохимических реакций.

— Сколько человек здесь работает?
— С бригадиром — десять.
— А без бригадира?
— А без бригадира вообще никто не работает.

МАГНИЙ ПРОТИВ СТРЕССА, СТРЕСС ПРОТИВ МАГНИЯ

Вечно для счастья детали одной,
крохотулечки недоставало!
Вот и сегодня опять за стеной
вместо Вагнера — Леонковалло.
Как от угрюмого «Жизнь прожита»
удержала смешная открытка —
Счастью сопутствует неполнота,
охраняя его от избытка.

Д.Быков

            Уровень обеспеченности Mg влияет на процессы «внутреннего управления» растений. В том числе на синтез фитогормонов. Дефицит магния запускает производство гормонов стресса — этилена и АБК (абсцизовой кислоты).

            Например, концентрация этилена в растениях томатов и арабидопсиса возрастает при недостатке магния. Этилен отвечает за созревание плодов и старение листьев, а также является сигналом растения на стресс. Например, как ответ на засуху, засоление, механические и химические повреждения. Например, при подсушивании листьев «подопытных» томатов синтез этилена резко возрастает. Причем подсушивание листьев растений с дефицитом Mg стимулирует выделение гораздо большего количества этилена, чем образуется в растениях, достаточно обеспеченных магнием. В исследованиях японских ученых было выяснено, что гены, отвечающие за биосинтез этилена в растениях арабидопсиса и риса, активируются при дефиците магния.

            В исследовании Hermans и др. (2010) было выяснено, что половина генов, которые активируются в листьях арабидопсиса при кратковременном дефиците Mg также были «отзывчивы» на АБК (абсцизовую кислоту). То есть растение реагировало на дефицит Mg и на присутствие молекул АБК похожим образом.

            Обеспеченность растений магнием прямо и косвенно влияет на устойчивость культур к воздействию различных стрессовых факторов. В том числе самых «популярных» — засухи и жары.

            Известно, что накопление цитрата в растениях сигнализирует о стрессе от засухи или засоления. Обработка растений раствором АБК также повышает содержание цитратов. Стресс, вызываемый дефицитом воды, уменьшает содержание мио-инозитола. Поэтому о степени «страданий» растения от засухи/засоления можно судить по повышению содержания цитратов и уменьшению содержания мио-инозитола. Изменение концентрации мио-инозитола и цитрата происходит прежде, чем проявляются какие-либо другие симптомы засухи (уменьшение транспирации, потеря тургора и т.д.). При этом при дефиците магния в листьях риса концентрация мио-инозитола уменьшилась на 50% по сравнению с контролем. То есть дефицит магния усугубляет последствия стресса от засухи. Засуха, в свою очередь, препятствует усвоению магния растениями.

Едет Илья Муромец по дороге, вдруг видит: перед ним развилка, на развилке камень.

«Посмотрим, какие варианты развития событий имеются», — думает богатырь и идет к камню.

Подходит, смотрит, а там одна надпись: «Без вариантов!»

             Под воздействием засухи возможности растений получать питательные вещества (в том числе Mg) из почвы значительно уменьшаются. В иссушенной почве затруднены как диффузия, так и массовый поток питательных веществ. Кроме того, в засушливых условиях подавляется рост корней, это усугубляет проблему дефицита элементов питания и уменьшает вероятность того, что растение «дотянется» корнями до влаги в глубоких слоях почвы.

            Развитие корневой системы замедляется (даже в благоприятных условиях) при недостаточном обеспечении растения магнием. Для того, чтобы корневая система росла «вглубь и вширь», корни «обрастали» активными корневыми волосками и выделяли экссудаты, требуется бесперебойное поступление ассимилянтов в подземную часть растения. Но недостаточное обеспечение растений магнием «тормозит» транспорт углеводов по «флоэмному лифту». Повышение концентрации сахаров в фотосинтетически активных тканях на «верхних этажах» растения блокирует их «спуск в подвал». Это плохо отражается и на «вершках», и на «корешках». Корневая система вынуждена переходить на режим суровой экономии ресурсов, что по определению исключает активный рост и развитие.

            И засуха, и дефицит магния, по отдельности негативно влияют на рост корневой системы. Если же растение имеет дело и с тем, и с другим одновременно, то ситуация из «просто плохо» превращается в «совсем плохо». Формируется своеобразный «порочный круг»: дефицит магния препятствует росту корневой системы, а прекращение роста корневой системы ухудшает условия для поступления магния в растения из почвы. То есть засуха усугубляет последствия дефицита магния. Справедливо и обратное — дефицит магния усугубляет негативное воздействие засухи.

            При недостатке магния страдают и «вершки», в том числе и структуры, непосредственно участвующие в фотосинтезе. Вызванное дефицитом магния избыточное накопление углеводов в листьях ингибирует по принципу обратной связи некоторые жизненно важные процессы. Возникший вследствие «транспортного коллапса» локальный «кризис перепроизводства» углеводов уменьшает скорость фотосинтеза. В том числе — из-за возникающих в ферментной системе Рубиско «неполадок», препятствующих поглощению СО2. Ингибирование фотосинтеза не только заведомо уменьшает урожайность, но может стать причиной серьезных повреждений в стрессовых условиях.

            При дефиците магния в листьях растений происходят морфологические изменения, свидетельствующие о затрудненной транспирации. Сформировавшиеся в условиях недостатка Mg листья риса, например, «не стоят», что указывает на потерю осмотического давления в клетках влагалища листа и листовой пластинки. Вполне возможно, что низкая концентрация Mg в этих тканях не позволяет магнию выполнить функцию кофактора Н + -АТФазы, то есть «включить» фермент, работа которого необходима для регулирования мембранного потенциала. Поэтому в условиях засухи или засоления, когда транспирация идет «через раз», дефицит магния может стать тем самым гвоздиком из стишка Маршака о последствиях «потому что в кузнице не было гвоздя». То есть из дискомфорта сделать проблему, а из проблемы — неразрешимую проблему.

Засуха. Приходят евреи к раввину и просят сотворить чудо — сделать дождь.
— Нет, — говорит раввин, — чуда не будет!
— Но почему?
— Потому что вы неверующие! Если бы вы действительно верили, то пришли бы сразу с зонтиками!

            Беда, как известно, «не ходит одна», поэтому засуха часто появляется в сопровождении «спутников». Таких, например, как жара (избыточно высокая температура воздуха) и интенсивное ультрафиолетовое излучение (слишком яркий солнечный свет). О том, что солнечный свет хорош только в меру, говорят диагнозы «солнечный удар» и «солнечный ожог». От «злого» солнца страдают и растения, особенно те, кто «принимает солнечные ванны» при дефиците магния.

«ЗЛО ПОД СОЛНЦЕМ» И ЗЛО ОТ СОЛНЦА

 Под нищим беглецом-переселенцем
Горит асфальт, вздувая пузыри.
Как выговорить «солнечный Освенцим
И Бухенвальд»? Да так и говори.

Д.Быков

            Солнечное излучение и температура «перегружают» растение энергией. При интенсивном процессе фотосинтеза большая часть энергии солнечных лучей, поглощенных листьями, используется растением для обеспечения основных биохимических реакций. на нужды растения. В этом случае соблюдается баланс между ее поступлением и использованием. Уменьшение интенсивности фотосинтеза уменьшает энергопотребление растения, но не поступление энергии. Хлорофилл, даже не участвующий в фотосинтезе, действует как фотосенсибилизатор, поглощая фотоны света. Избыток яркого солнечного света может вызвать серьезные проблемы, «перегружая» растение невостребованной энергией. Нарушение работы фотосинтетического аппарата (фотосистемы II) приводит к так называемому фотоингибированию (рhotoinhibition) растений.

            Последствия фотоингибирования могут варьировать от незначительного снижения урожайности до сильного повреждения и гибели растений. Эффект применения некоторых гербицидов основан на их свойствах «включать» каскад реакций, приводящих к гибели растений от солнечного света. Например, гербициды с д.в. нитрафен (класс динитроанилинов). Препараты на основе этого д.в. начали использовать с 1964 года, но точный механизм их действия много лет оставался неизвестным. Гербицид вызывал быстрое обесцвечивание и обезвоживание листвы, лист закручивался, морщился, темнел и погибал. Отмечались два вида повреждений: разрушение мембран клеток (интенсивная потеря влаги) и обесцвечивание хлоропластов (прекращение фотосинтеза).

         Только в конце 1980-х группа французских ученых под руководством Мишеля Матринжа обнаружила, что потеря целостности мембраны — это следствие накопления светочувствительного пигмента— порфирина. Нитрафен действует как ингибитор фермента ППГ-оксидазы. «Выключение» этого фермента вызывает бесконтрольное накопление протопорфириногена, который в растениях проходит через мембрану хлоропласта в цитоплазму, где и превращается в крайне светочувствительный порфирин. Растение интенсивно «накачивается» энергией солнечного света, и избыток этой энергии начинает разрушать его изнутри. Растения, недостаточно обеспеченные магнием, не «горят» так «ярко», как сорняки, обработанные нитрафеном. Но механизм возникновения повреждений — такой же.

На работе:
— У нас тут жалюзи сломались, шторка не выезжает.
— А ты посильнее за веревочку дерни, может само как-то починится.
— Уже дернул, теперь точно само не починится.

            «Бесхозный», невостребованный солнечный свет «выбивает» электроны из молекул кислорода и некоторых других соединений, превращая их в так называемые «свободные радикалы». Наиболее известные свободные радикалы — это перекиси и так называемые «активные формы кислорода» (АФК): синглетный кислород, супероксидный анион радикал (- О), гидроксильный радикал (-ОН) и гидропероксидный радикал (- НО). В англоязычной литературе АФК называют немного иначе — ROS, «реактивные формы кислорода» (reactive oxygen species).

В политике между словами «радикал» и «беспорядки» можно ставить либо тире, либо знак равенства. То же самое вполне справедливо и для растительного организма. Общим свойством свободных радикалов (в контексте химии) и «радикалов» (в контексте политики) является то, что им чего-то не хватает. И они с энтузиазмом предлагают окружающим «поделиться» с «нуждающимися». Например, в растительных клетках они «отжимают» недостающие электроны у молекул белков, нуклеиновых кислот, липидов и углеводов. Это, в свою очередь, приводит к возникновению химически агрессивных веществ из «ограбленного» липида или белка. Например, при окислении аминокислот образуются пероксильные радикалы. Из пероксильных радикалов образуются гидропероксиды и алкоксильные радикалы. Последние обладают высокой реакционной способностью и сами могут индуцировать образование высокореактивных соединений радикальной природы. Гидропероксиды также генерируют новые радикалы, если имеются ионы металлов переменной валентности. То есть свободные радикалы могут «запустить» в растении цепную реакцию с разрушительными последствиями. Ее название — окислительный стресс.

— Все, приехали, у нас авария…выходите… трамвай дальше не пойдет…
Эй, ты! Стой…! Зачем разбил стекло?
— Тут же написано: «При аварии разбить молотком»..
.

            Подобный механизм разрушения клеток используют в медицине, при лечении онкологических заболеваний. Ткани опухоли насыщают фотосенсибилизаторами — химическими соединениями, молекулы которых передают энергию квантов света кислороду, превращая его в активную синглетную форму и высокоактивные кислородсодержащие радикалы. При освещении ткани с накопившимся фотосенсибилизатором выделяющиеся АФК повреждают клетки опухоли. Кстати, в качестве фотосенсибилизаторов в медицине используют производные порфиринов. То есть «химических родственников» хлорофилла. Поэтому избыток «безработного», не вовлеченного в «созидательный процесс» хлорофилла в солнечную погоду — причина солнечных ожогов растений.

            В буквальном смысле «испытать на своей шкуре» действие солнечного света могут люди, оказавшиеся на ярком солнце после приема некоторых лекарств (тетрациклины, фенотиазины, фуросемид и нестероидные противовоспалительные средства) или контакта кожи с соком растений, содержащих фурокумарины (борщевик Сосновского и виды дудников). А некоторым (больным порфирией) настолько не повезло, что яркий солнечный свет для них опасен даже без воздействия фотосенсибилизаторов. Больных этой болезнью раньше принимали за вампиров. Со всеми вытекающими последствиями…

            Так как клетка является мембранной структурой, наиболее выраженным действием АФК является повреждение именно клеточных мембран за счет перекисного окисления их липидов (ПОЛ). Для защиты от АФК существует специальная система антиоксидантов, и, если она сохраняет свою эффективность, активные формы кислорода в клетке не накапливаются. Компоненты этой системы можно разделить на ферментативные (каталаза, супероксиддисмуттаза) и неферментативные.

            Если меры защиты оказываются недостаточно эффективными, и повреждения всё же происходят, то в дело вступает система репарации (починки), благодаря которой поврежденные молекулы белка могут быть заменены новыми. А если и на этом этапе растительный организм «не справился», то растение начинает «тлеть» изнутри.

            Так как для работы ферментов-антиоксидантов также необходим магний, то дефицит этого элемента не только порождает проблему фотоингибирования, но и препятствует нейтрализации ее последствий растительным организмом.

            В условиях засухи потребность растений в магнии намного выше, чем в благоприятных условиях (при наличии орошения и оптимальном температурном режиме). Магний необходим для профилактики и преодоления окислительного стресса. То есть при выращивании культур в условиях яркого «злого» солнечного света, а также при возделывании на засоленных почвах и при повреждении некоторыми гербицидами и удобрениями.

Как «антистрессовое» средство магниевые удобрения целесообразно вносить внекорневым способом. Высокая мобильность этого элемента обеспечивает его быструю «доставку» во все части обработанного растения. Это позволяет оперативно отрегулировать баланс элементов минерального питания и, в случае необходимости, помочь растениям преодолеть стресс.

             Существует две причины, почему магний «по листу» действует лучше, чем магний «через корень». Во-первых, в засушливых условиях, с кое-как функционирующей корневой системой, растение будет усваивать магний из внесенных в почву удобрений «медленно и печально». А во-вторых, другие элементы питания, содержащиеся в почве, могут помешать магнию, заблокировав его поступление в корневую систему.

СПУТНИК АЗОТА, ПРОВОДНИК ФОСФОРА

 Вещи приятней. В них

нет ни зла, ни добра

внешне. А если вник

в них — и внутри нутра.

И.Бродский

            Магний принимает непосредственное участие в процессах фотосинтеза, синтеза углеводов и белков, транспорте ассимилянтов. Mg активирует более 300 ферментов, например, рибулозо-1,5-бисфосфат-карбоксилазы / оксигеназы (Рубиско), глутаминсинтетазы или глутатион-синтазы, и, следовательно, участвует в усвоении углерода, азота и серы. Поэтому вполне логично, что обеспеченность магнием влияет на использование растением других элементов питания, которые вовлечены в те же процессы. И наоборот. Поэтому симптомы дефицита железа и магния, например, иногда практически совпадают. А типичные симптомы дефицита фосфора на кукурузе при детальном рассмотрении часто оказываются следствием недостаточной обеспеченности растений магнием.

— Алло, милый, ты где? А то я без тебя не могу…
— А без меня и не надо…

            Некоторые элементы необходимы для успешного синтеза хлорофилла. Железо – необходимый катализатор синтеза δ-аминолевулиновой кислоты из глицерина и сукцинил-КоА, а также синтеза протопорфирина. То есть именно благодаря наличию железа формируется «скелет» молекулы хлорофилла. Дефицит железа вызывает хлороз. На начальных стадиях хлороз проявляется в изменении цвета листьев с темно-зеленого на светло-зеленый с желтоватым оттенком, сетка прожилок остается зеленой. При сильном хлорозе листья еще более светлеют, становятся почти белыми, прожилки листа также светлеют, края листьев начинают отмирать. Отличить хлороз, вызванный дефицитом железа, от симптомов дефицита магния «помогает» разная мобильность этих элементов в растении. Железо относительно малоподвижно, поэтому при недостатке этого элемента растение не может «перекачать» его их старых листьев в молодые. Старые листья остаются зелеными, а молодые становятся хлорозными. Магний мобилен, и растение «латает» возникающий дефицит по принципу «тришкиного кафтана». Персонаж басни Крылова ремонтировал одну часть кафтана, используя лоскут материи из другой его части. А растение «перекачивает» магний из старых листьев в листья молодые.

            Известно, что при недостатке меди хлорофилл легко разрушается. Это, по-видимому, связано с тем, что медь способствует образованию устойчивых комплексов между хлорофиллом и соответствующими белками. При этом избыток меди (а также цинка и марганца) вызывает противоположный эффект из-за антагонистических отношений магния этими микроэлементами.

Так как в состав хлорофилла входит азот, то вполне понятна одна из многих взаимосвязей этих двух элементов. Белковый обмен, в котором принимают непосредственное участие и магний, и азот, также прочно связывает их поступление и использование растением. Во многих исследованиях отмечается положительное влияние обеспеченности растений магнием на использование азота из почвы и/или минеральных удобрений.

Сомалийские пираты потребовали оплату за постоянно проводимые ученья с военно-морскими силами различных стран.

            Например, в обзоре Grzebisz (2013 г.) оценивалось влияние магния на эффективность использования азота (NUE) сахарной свеклой, зерновыми и кукурузой. Культуры, формирующие клубни (картофель) и корнеплоды (свекла, морковь), реагируют на повышение уровня обеспеченности магнием (почвенные удобрения и листовые подкормки) улучшением использования азота. Причем эта особенность проявляется на различном фоне, в том числе и при минимальном содержании доступного азота в почве.

            Исследователи объясняют эффективность магния как «помощника» азота двумя причинами. Улучшением транспорта ассимилянтов в корневую систему, что способствует ее интенсивному развитию. Соответственно, хорошо развитая корневая система лучше использует азот почвы/удобрений. Вторая причина — улучшение транспорта аминокислот, биоситеза белков, продуктивности фотосинтеза. Это увеличивает интенсивность «доставки» нитратов массопотоком через корневую систему и способствует установлению баланса между синтезом ассимилянтов и их «паковкой» в форме запасных питательных веществ.

 — Скажи, как тебе с такими знаниями удалось поступить в вуз?
— Деньги есть, ума не надо!
— А откуда у тебя деньги?!
— А сила есть!

            Внесение азотных удобрений в аммонийной и амидной формах (аммиачная селитра, карбамид, КАС) может спровоцировать дефицит магния, затрудняя его поступление через корневую систему. Нитратный азот, наоборот, способствует лучшему усвоению магния. При этом внутри растения соединения азота и ионы магния не «ссорятся».

            Очень интересно взаимодействие магния и фосфора. В почве соединения магния намертво связывают доступные формы фосфора, то есть эти элементы являются бескомпромиссными антагонистами. А в растении — наоборот, магний и фосфор тесно «дружат». Настолько тесно, что дефицит магния часто проявляется как дефицит фосфора (антоциановая окраска и т.д).

            Магний и фосфор являются «напарниками» в семенах. Запасы фосфора семя хранит в виде фитина — кальциево-магниевой соли инозитфосфорной (фитиновой) кислоты. И оба эти элемента используются растением практически синхронно после проявления всходов и до прекращения вегетации. Магний участвует в «доставке» внутри клеток растения молекул основного мобильного «аккумулятора» энергии — АТФ (аденозинтрифосфата). А также в транспорте фосфат-иона из почвенного раствора в растение и включению фосфатов в органические соединения клетки. Все реакции, включающие перенос фосфатной группы (большинство реакций синтеза, а также многие реакции энергетического обмена), требуют присутствия магния.

             Поэтому отсутствие необходимого количества магния усложняет для фосфора как поступление в растение, так и дальнейшее функционирование в составе нуклеиновых кислот (ДНК и РНК), нуклеотидов, фосфолипидов, витаминов и других органических соединений. Особенно ярко, инспирированный недостатком магния, дефицит фосфора проявляется у молодых растений, только приступивших к формированию корневой системы. Например, на посевах кукурузы в первые 3-4 недели после появления всходов. При содержании фосфора в почве на уровне 35-55 ppm (частиц на миллион), что вполне достаточно для удовлетворения потребностей культуры, растения могут демонстрировать все признаки дефицита фосфора: антоциановую окраску листьев, слабое развитие корневой системы и т. д. Причина — низкое содержание магния, «не дотягивающее» до минимально допустимого уровня 50 ppm.

            В свою очередь, дефицит магния может быть вызван искусственно созданным избытком калия или кальция. Например, при внесении кальциевой селитры или сложных тройных удобрений типа нитроаммофоски.

Парадоксальная ситуация, при которой элементы питания, блокирующие и вытесняющие друг друга в почвенном растворе и в ризосфере, являются «неразлучными друзьями» в растительном организме, напоминает взаимоотношения политиков. Антагонизм и конкуренция до выборов и на выборах заканчивается после выборов. Взаимоотношения «избранников» трансформируются в совместную работу в составе фракций, парламентских блоков, коалиций, правящей и оппозиционной группировок. Дружную и взаимовыгодную…

Депутат обедает в ресторане.

— Как вам понравилось наше фирменное рагу? — спрашивает шеф-повар.

— Неплохо….Жаль только, что картофель в нем имеет абсолютное большинство, а мясо — всего лишь слабая оппозиция

 

Для того, чтобы обеспечить в растении присутствие магния в необходимом количестве, необходимо учитывать все особенности взаимоотношений элементов. И, в случае необходимости, использовать те методы «продвижения своего кандидата», которые используют во время выборов. Создание выигрышного блока с элементами-синергистами, блокирование элементов-антагонистов, изменение рН среды. И конечно же, использование альтернативных способов достичь цели, «не толкаясь» с конкурентами. Например, как писал некогда классик марксизма-ленинизма, «пойти другим путем». В случае с магнием — через лист, избавившись от необходимости «отпихивать» антагонистов магния и создавать непрочные союзы с элементами-синергистами. И избавив от других препятствий, которые возникают у этого элемента в процессе поступления через корневую систему.

ДЕФИЦИТ ПРИ ИЗОБИЛИИ

Все можно объяснить дурной погодой.
Эпохой. Недостаточной свободой.
Перевалить на отческий бардак,
Списать на перетруженный рассудок,
На fin de siecle и на больной желудок…

Но если все на самом деле так?!

Д.Быков

            Магний не претендует на роль редкого или малораспространенного элемента. Почти два процента земной коры — это соединения магния. Наиболее распространенные почвенные минералы содержат Mg: доломит, монтмориллонит, оливин, пироксен, серпантин и вермикулит. Они делятся на первичные и вторичные. Вторичные минералы (магнезит, тальк и серпентина) являются продуктами выветривания первичных минералов. Именно вторичные (глинистые минералы, слюда) являются основным источником доступного Mg в почвах. Различное содержание Mg в горных породах и различная степень выветривания являются причиной того, что общее содержание Mg в почвах варьирует в пределах от 0,05% до 0,5%.

Дефицит калия чаще всего проявляется на песчаных почвах. Так как Mg находится в глинистых минералах, глинистые почвы обычно содержат Mg в количествах, достаточных для удовлетворения потребностей растений в этом элементе. Но высокое содержание общего магния в почве не всегда обеспечивает высокое содержание доступных форм этого элемента. Корреляция между содержанием обменного (доступного) Mg и содержанием общего или кислотно-растворимого Mg в почвах слабая, и зависит от влияния многих факторов. Таких, как влажность почвы, рН почвы и корневых экссудантов растений, видового состава, численности и активности микроорганизмов.

Большая часть (90-98%) Mg в почве «интегрирована» в структуру кристаллической решетки минералов и, таким образом, не доступна для растений. Растения поглощают магний из почвенного раствора, в котором запасы доступного магния медленно пополняются из «депо» — малодоступных форм, содержащихся в почве.

            Для того, чтобы стать растворимым, адсорбированный на глинистых частицах Mg должен «найти сменщика» из почвенного раствора, с которым ион магния может «поменяться местами». Например, катион, калия (K +) или водорода (Н +). Если таких катионов — «сменщиков» в избытке, то содержание подвижного магния в почвенном растворе может оказаться высоким. Это плюс, но в условиях избыточного увлажнения почвы он трансформируется в два «минуса»: магний промывается в толщу почвы, а растения «остаются голодными».

            Недостаточная влажность почвы создает проблем еще больше, чем избыточная. Mg поступает в корневую систему в основном массопотоком, то есть с влагой, которую растения «перекачивают» в процессе транспирации. Поэтому иссушенная почва и «заторможенная» транспирация препятствуют поглощению магния.

            Дефицит магния проявляется на карбонатных почвах, на кислых почвах с избытком протонов (Н +), алюминия (Al) и марганца (Mn), на засоленных почвах с высоким содержанием натрия (Gransee и Führs, 2013).

            Повышенные нормы минеральных удобрений, содержащих калий и/или аммонийный азот, могут усилить дефицит магния. Между K (а также Са) и Mg проявляется антагонизм, они не только вытесняют друг друга в обменных реакциях в почвенном растворе, но блокируют друг другу доступ в корневую систему растения. В подобном противостоянии победа — на стороне большинства, поэтому высокое содержание подвижного калия в почве, усугубленное щедрой порцией минеральных калийных удобрений, уменьшает шансы магния попасть в растение через корень.

            После того, как ион Mg достиг поверхности корневых волосков, он поступает в клетки корня без дополнительных затрат энергии на его транспорт. То есть поглощается пассивно. Пассивный транспорт растворенных веществ может происходить только по благоприятному электрохимическому градиенту.

             Электрохимический градиент иона — это движущая сила потока ионов, которая является комбинацией мембранного потенциала (электрический градиент) и градиента концентрации ионов (химический градиент). Электрический градиент характеризует движение только ионов и направлен в сторону их противоположного заряда. Химический градиент направлен из области высокой концентрации растворенного вещества в область низкой. Поэтому на поступление магния влияет химический состав цитоплазмы клетки, куда стремится попасть ион магния. А также элементы — конкуренты, имеющие похожие свойства и пользующиеся теми же «лазейками» в клетки корня, что и магний.

— Давай, как психолог — психологу, посоветуй, что мне делать: муж не любит мою собаку!
— У тебя есть выход — отравить.
— Кого?
— Ну, у тебя есть выбор…

            Если почва содержит больше обменного Mg, чем обменного K, антагонизма между ионами этих элементов не проявляется (Mulder 1956; Metson 1974; Seggewiss и 1988). Причем в этом случае поглощение К происходит беспрепятственно, так как существуют специфические транспортные системы для «доставки» этого элемента. Они обеспечивают эффективное поглощение K даже при критически низкой концентрации ионов этого элемента в почвенном растворе. Механизмы транспорта K не могут быть заблокированы другими элементами питания, так как являются узкоспециализированной системой доставки калия.

            «Первозчики» магния менее избирательны, поэтому их услугами могут воспользоваться другие катионы. Например, ионы калия. Возникает «транспортная пробка», в которой ионы магния подпираются и оттесняются ионами калия и кальция. Чем выше концентрация ионов-конкурентов в почвенном растворе, тем хуже условия для транспорта магния.

             По данным Wilkinson и др. (1990), поглощение Mg на поверхности корня подавляется при концентрации K> 20 мкмоль L-1. Кроме того, концентрация Mg в побегах отрицательно коррелирует с концентрацией К в корнях растений (Huang и др., 1990). То есть чрезмерная концентрация K в корнях может снижать скорость транспорта Mg в растении от корней до побегов.

            Избыток ионов кальция также может мешать поглощению Mg, несмотря на то, что Mg более подвижен в почве, чем Са. Поэтому почвы с высоким содержанием подвижных форм кальция «обоснованно подозреваются» в формировании дефицита магния. По той же причине следует умеренно использовать кальциевую селитру, особенно на тех почвах, где содержание подвижного магния невелико.

            Еще одним фактором, ухудшающим магниевое питание растений, является избыток аммонийного азота. Внесения аммонийных удобрений требует корректировки, то есть внесения дополнительного количества минеральных удобрений, содержащих магний. Если внесение магниевых удобрений не предусматривается, то лучше использовать азотные удобрения на основе нитратов.

            Того количества подвижного магния, которое высвобождается из почвенных минералов, часто недостаточно для обеспечения высокого урожая (и качества) магниефильных культур. Кроме того, влияние на доступность и усвоение магния слишком высокого или слишком низкого рН почвы, засухи или переувлажнения, антагонизма элементов-конкурентов (например, K +, Nh5 + и Са2 +) может ограничить потребление растениями этого элемента. Причем даже тогда, когда результаты агрохимического обследования показывают достаточный уровень обеспеченности почвы магнием, совокупность неблагоприятных факторов может вызвать «дефицит при изобилии». Ситуация напоминает старый анекдот о разнице между «положено» и «положено».

            В больничной столовой.

  • А мне вообще-то мясо положено!
    — Ну раз положено, ешьте!
    — Так оно мне не положено…
    — Не положено? Не ешьте!

 

            На кислых почвах с рН ниже 5,8 доступность магния уменьшается из-за избытка ионов водорода и алюминия, а при высоких значениях рН (выше 7,4) — из-за избытка кальция.

 СИМПТОМЫ ДЕФИЦИТА

Скажи, ты смотришь на свои следы?
Или никак, как написал бы Павел?
Что ты меня оставил — полбеды.
Но для чего ты здесь меня оставил?

Д.Быков

            Характерными признаками магниевого голодания для большинства растений является межжилковый хлороз (жилки остаются зелёными, ткани между ними становятся светло зелеными с желтизной) и изменение (осветление) окраски листьев на желтовато-зеленую. Хлороз начинается с нижних листьев, это обусловлено реутилизацией (повторным использованием) магния из нижних листьев и слабым поступлением этого элемента из почвы. На взрослых листьях появляются яркая окраска красных, кремовато-желтых, оранжевых и фиолетовых тонов (в зависимости от культуры). Прогрессирующий дефицит приводит к отмиранию тканей хлорозных листьев с краев. Цветы желтеют и опадают. Задерживается или полностью прекращается образование плодов, клубней, семян.

            Недостаток магния у томата, капусты и кукурузы при определенных условиях (например, на кислых почвах) проявляется как фосфорное голодание.

            Кроме «комплекта» общих признаков дефицита магния, существуют специфические симптомы проявления недостатка магния на полевых, овощных и многолетних культурах.

            Причем проявляются они на одном и том же поле с разной интенсивностью и в разное время. Например, при одинаковом содержании в почве магния признаки поражения у ржи — появляются на 18-й день после всходов, у картофеля – на 30-35 день во время бутонизации, а у фасоли – на 50-й день перед образованием семян.

            Картофель, свекла и бобовые потребляют магния в 3-5 раз больше чем зерновые. Яблоня и слива нуждаются в относительно небольшом количестве магния, а груша и абрикос требуют значительно большего количества этого элемента. Много магния потребляют растения короткого дня — кукуруза, просо, сорго. Причем поступление магния должно быть не только обильным, но и быстрым. В период интенсивного роста кукуруза, например, «выбирает квоту» по потреблению 90% магния за месяц.

            Различная потребность культур в магнии, различная чувствительность к его дефициту, отличия в интенсивности (скорости) усвоения этого элемента из почвы затрудняют оценку снабжения посевов/насаждений магнием. Внезапно проявившиеся симптомы дефицита могут оказаться настоящим сюрпризом. При этом следует учитывать, что признаки явного недостатка элемента — это видимая «верхушка айсберга». Так называемое «скрытое», то есть бессимптомное магниевое голодание незаметно, но опасно. Растения «мучаются», аграрий теряет шансы получить высокий урожай, и все это проходит (до определенного этапа) без каких-либо намеков на проблему недостаточного поступления магния.

Поэтому целесообразно, во-первых, загодя сопоставлять потребности конкретной культуры в магнии с реальной обеспеченностью почвы доступными формами этого элемента.

Во-вторых, учитывать возможное влияние неблагоприятных погодных факторов на усвоение магния. И в-третьих, если первые два пункта вызывают оправданные опасения, не надеяться на «авось», а заранее планировать дополнительное внесение соответствующих минеральных удобрений. Система минерального питания культур с высокой потребностью в магнии должна априори предусматривать не только внесение удобрений в почву, но и проведение внекорневых подкормок.

ОТЗЫВЧИВАЯ КАРТОШКА И БЛАГОДАРНАЯ КУКУРУЗА

 Не заблудиться б по дороге к процветанью!

И, как сказал мне бомж с початым пузырём:

«Ой, да пошли вы все!..» Дальнейшее — молчанье.

Ну и пошли. Пойдём? — Но всяк своим путём!

Тимур Шаов

            В фильме «Чапаев» главный герой с пролетарской простотой объяснял своему ординарцу Петьке основы тактики. При этом в качестве вспомогательного материала использовал то, что было под рукой — несколько картофелин. Для того, чтобы наглядно рассмотреть вопрос отзывчивости с/х культуры на корректировку обеспечения магнием, «учебное пособие» Чапаева тоже вполне подходит.

            При выращивании картофеля важен не сколько урожай вообще, сколько выход товарной продукции. Причем с определенным набором характеристик. Картофель используется в разных формах и с разными целями. Поэтому требования к качеству клубней, выращенных для изготовления чипсов, например, и для и производства крахмала, существенно отличаются. Тем не менее, абсолютно при всех способах использования урожая картофеля именно достаточный уровень обеспечения Mg является необходимым условием получения качественной продукции (Talburt и Smith 1997; Hiltrop 1999).

            Влияние Mg на урожайность и качество картофеля обусловлено его участием в процессах фотосинтеза, транспорта углеводов, гормонального регулирования роста и работе ферментов. Недостаточное содержание магния снижает интенсивность ассимиляции и уменьшает устойчивость растений картофеля к болезням.

            Магний влияет на содержание крахмала и белка. В исследованиях, проведенных в НИИ картофельного хозяйства, при исключении из состава удобрения магния отмечено снижение в клубнях сухого вещества до 2,6% и крахмала — до 2%, при этом вкус вареного картофеля значительно ухудшается. Сильный дефицит магния может снизить урожайность до 15%.

            Магний также влияет на механическую прочность клубней, то есть на их устойчивость к повреждениям при сборе, транспортировке и хранении урожая. А также препятствует потемнению картофеля.

            Причиной потемнения картофеля является окисление содержащихся в нем полифенолов. Процесс происходит под действием кислорода воздуха и при участии ферментов полифенолаксидазы, тирозина и хлоргеновой кислоты. «Запускают» этот процесс механические повреждения, повреждающие тонопласт и «выпускающие» полифенолы в цитоплазму. Скорость потемнения зависит от активности полифенолаксидазы. Ингибирование этого фермента предотвращает потемнение картофеля. Роль магния и особенности его взаимодействия с полифенолаксидазой изучены недостаточно, но конечный результат — минимальное потемнение клубней при высоком содержании Mg — повсеместно отмечается практиками.

            Вынос питательных веществ на 10 т клубней, включая вегетативную массу, составляет 40–50 кг азота, 16–20 кг Р2О5, 63–90 кг К2О5, 25–40 кг СаО, 12–20 кг МgО, 3 кг железа, 300 г цинка, в зависимости от сорта и условий выращивания. Потребность культуры в магнии примерно такая же, как в фосфоре, то есть минимум 100 кг д.в/га. Минимальное количество магния, обеспечивающее потребность картофеля на различных почвах, составляет: на песчаных и супесчаных дерново-подзолистых — 5–7 мг на 100 г почвы, на суглинистых — 7–10 и на глинистых — 12–14 мг на 100 г почвы.

            Картофель считают «калийной» культурой, поэтому стараются «накормить досыта» растения калийными удобрениями. Это порождает вполне очевидную проблему, ведь калий и магний — антагонисты. Увеличение норм внесения калийных удобрений провоцируется дефицит магния. Если содержание магния меньше 2 мг на 100 г почвы, то на каждые 10 кг калия необходимо дополнительно вносить 25 кг магния в почву. Или, если через лист, в 3-4 раза меньше. Ведь обычное соотношение К:Mg в растительных тканях составляет примерно 10:1. И если «обойти» антагонизм, то можно обойтись гораздо меньшим количеством магниевых удобрений.

            Например, использовать сульфат магния для листовых обработок. Внекорневые подкормки в период формирования клубней (период максимального потребления магния) целесообразно проводить профилактически, не дожидаясь «сигналов бедствия» от растения. Если первые симптомы дефицита уже появились, сульфат магния позволяет растению быстро восстановиться.

«Родственники» картофеля из семейства пасленовых — томаты, баклажаны, болгарский перец — также нуждаются в большом количестве магния. Так как под эти культуры вносят много калия, это может усугубить последствия дефицита магния. На томатах, например, симптомы дефицита магния проявляются в фазу завязывания и налива плодов. Причем дефицит магния проявляется как в открытом, так и закрытом (теплицы) грунте. Как и на картофеле, ситуацию исправляет «раздельное питание» — сульфат магния по листу, калийные и азотные удобрения — через корень.

Потребность растений картофеля или томатов в магнии можно удовлетворить при использовании внекорневых подкормок только в том случае, если эти подкормки проводятся многократно, в системе.

Внекорневые подкормки сульфатом магния эффективны не только на овощных культурах, но и на кукурузе. Достаточно высокая потребность культуры и в калии, и в магнии, использование аммонийных форм азота и калийных удобрений ухудшают поступления магния из почвы. Но, как показали результаты исследований Mareike Jezek, Christoph-Martin Geilfus и др. (2015), внекорневые подкормки отлично обеспечивают растения кукурузы магнием. Обработка в фазу 4-5 листьев, например, полностью снимает симптомы дефицита.

Бобовые (соя, горох) и сахарная свекла также проявляют отзывчивость на внесение магниевых удобрений. Они достаточно «благодарны», увеличивая урожайность минимум на 10-15% после корректировки обеспеченности магнием.

А НАПОСЛЕДОК Я СКАЖУ…

Наверно, тем искусство и берет,

что только уточняет, а не врет,

поскольку основной его закон,

бесспорно, независимость деталей.

И.Бродский

 

            «Дьявол кроется в деталях», утверждает известная поговорка. Но не только. Известный архитектор середины прошлого века Людвиг Мис ван дер Роэ имел другое мнение. «Бог сокрыт в мелких деталях», говорил создатель небоскребов.

Детали важны. В них нет ни божества, ни демонов. Но сложное взаимодействие, значение каждой неприметной мелочи часто заставляет вспоминать о боге, черте и обширном запасе заведомо непечатных выражений. Роль магния в растении и его взаимоотношения с другими элементами питания — наглядная иллюстрация значимости деталей и деталек.

Магний — это не только часть хлорофилла, а хлорофилл — это не только магний. Ключевая роль магния в работе ферментов, его участие в синтезе и транспорте углеводов, азотном и фосфорном обмене, обеспечении транспирации и массопотока, профилактики стресса «рвет шаблон», сформированный еще в школе. А сложное взаимодействие с другими элементами питания (калием, кальцием, различными формами азота, фосфором) показывает, что дефицит может быть и при изобилии…

Александр Гончаров специально для «Инфоиндустрии»

В состав молекулы хлорофилла в качестве металла ~ комплексообразователя входит-

Работа добавлена на сайт samzan.ru: 2015-07-05

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой — мы готовы помочь.

Предоплата всего

от 25%

Подписываем

договор


1. В состав молекулы хлорофилла в качестве металла – комплексообразователя входит:.       

2. Основным минеральным компонентом костной ткани является

3. Соединения, в составе которых существуют биогенные d-элементы в организме, относятся классу:*

4. Какой элемент принимает участие в образование макроэргических связей:*            

5. Какой элемент участвует в синтезе гормона щитовидной железы – тироксина и является его незаменимым структурным компонентом?*

6. В состав витамина В12 в корриновом кольце находится:*

7. Укажите общую кислотность желудочного сока в титриметрических единицах, в норме:*

8. Известно, что для определения кислотности желудочного сока можно использовать объемный метод. Какой из приведенных растворов является рабочим в данном случае?*

9. Координационное число комплексообразователя в гемоглобине равно:*

10. Укажите активную кислотность желудочного сока в титриметрических единицах, в норме:*

11. Чему равен рН желудочного сока в норме:*

12. В состав молекулы гемоглобина в качестве комплексообразователя входит:*

13. Укажите основной внутриклеточный катион:*

14. Укажите основной внеклеточный катион:*

15. Без присутствия какого катиона невозможен процесс свертывания крови?*

16. В каком ряду представлены только элементы-органогены?*

17. Выберите ряд, в котором указаны только лиганды:*

18. Выберите ряд, в котором указаны только комплексообразователи:*

19. Выберите реакцию, за счет которой возможен перенос электронов при клеточном дыхании в митохондриях:* 

20. Чем образована внутренняя часть клеточных мембран?*

21. Какие вещества могут быть поверхностно-активными на границе вода-воздух

22. Укажите ионы, которые будут адсорбироваться на осадке иодида серебра, полученного в реакции AgNO3 + KI:  

23. При каком значении электрокинетического потенциала золь более стабилен?*=

24. Выберите ион, который в наибольшей степени  вызывает коагуляцию положительного золя:*

25. Растворы биополимеров относятся к системам:*

26. Способность растворов ВМС со временем уплотнять свою структуру с выделением жидкой фазы называется:*

27. Механизм процесса высаливания белков под действием электролитов основан на:*

28. Укажите,  какое из соединений азота: NН3, HNO2, KNO3, NO2 или HNO3  проявляет только восстановительные свойства.*;                  

29. Какое из приведённых веществ  наиболее существенно уменьшает поверхностное натяжение  воды?*   

30. Ионы, какого из приведенных электролитов, будут адсорбироваться на частицах Mg3(PO4)2:*

31. У людей пожилого возраста возникает риск возникновения заболеваний: мочекаменная болезнь, атеросклероз, тромбофлебит и т.д. Какой из факторов стабильности гидрофобных золей может быть причиной этих явлений?*;     

32. Отличие денатурации белка от его высаливания заключается в следующем:*

33. Способность растворов ВМС образовывать новую жидкую фазу за счет слияния гидратных оболочек нескольких белковых молекул называется:*

34. Действие высоких концентраций нейтральных солей на растворы ВМС вызывает их:*

35. Способность растворов ВМС восстанавливать структуру геля после механического перемешивания называется:*

36. Укажите,  какое из соединений хлора: НCl, НClО, КCl, НClО3 или НClО4 проявляет только окислительные свойства.*

37. Метод сорбционной детоксикации организма, который осуществляется при прохождении сорбента через систему пищеварения, называется:*

38. Укажите метод, которым можно получить коллоидный раствор:*

39. Какие из приведённых ионов будут избирательно адсорбироваться на частицах сульфата кальция?*

40. Какой из ионов имеет наименьшую пороговую концентрацию при коагуляции отрицательного золя?*

41. Характерной особенностью строения молекул поверхностно-активных веществ (ПАВ) является:*

42. Электрокинетический потенциал возникает на границе:*

43. Образование  костной ткани можно выразить обшей схемой:

5Са2+ + ЗНРО42- + НОН  Ca5 (OH)(PO4)3 + 4Н+

       Укажите среду, при которой идет преимущественное образование костной ткани:*

44. Укажите, какое из соединений серы:   Н2S, S,  SO3,  SO2 проявляет только восстановительные свойства.*

45. Потенциал действия на клеточной мембране возникает в результате:

46. Учитывая окислительно-восстановительную способность элементов, из какого металла необходимо изготовить электроды, которые применяются, например, в кардиохирургии для подключения к аппарату, стимулирующего работу сердечной мышцы? *

47. Укажите метод очистки  коллоидного раствора от примесей:*

48. Что такое хемосорбция?*

49. Мицелла золя имеет строение: {(BaSO4)m . nSO42- (2n –x) Na+}x- xNa+Какое вещество является стабилизатором?*

50. За катионообменные свойства биологических структур ответственны в основном: *

51. Какие ионы стабилизатора определяют заряд гранулы?

52. Наименьшая растворимость (набухание) белков при:*

53. Ионы, какого из приведенных электролитов, будут адсорбироваться на частицах AgCl:*

54. Укажите, какая из приведенных схем представляет собой  процесс восстановления

55. Причиной возникновения мембранного потенциала является:

56. Диффузионный потенциал в клетке возникает вследствие:;

57. Какой знак заряда имеет гранула  в мицелле:  

                {(СaSO4)m . nSO42- (2n –x) Na+} nNa+  * 

58. Чем образована наружная поверхность клеточных мембран?*

59. Ионы, какого из приведенных электролитов, будут адсорбироваться на частицах NiS:

60. Денатурация белков – это:*

61. Диффузионный потенциал возникает на границе:*

62. Как правило, в ионселективных электродах  потенциал:*

63. Какие из приведённых веществ положительно адсорбируются на поверхности воды?  

*

64. Какие ионы преимущественно адсорбируются на частицах,  образующихся в реакции:   h3SO4 + BaCl2    ? *

 65. В организме человека гели входят в состав кожи. Старение ее происходит за счет уплотнения   структуры геля и потери влаги. Этот процесс называется: *

66. При острой почечной недостаточности, например, при отравлениях солями ртути,         сульфаниламидными препаратами, при уремии после переливания крови, ожогах и т.д. используют аппарат «Искусственная почка». На каком принципе основано действие этого аппарата?  *

67. Укажите,  какое из соединений фосфора:   Н3Р, Р, Н3РO3, Н3РO4 проявляет только окислительные свойства.*

68. При формировании потенциала покоя внутренняя поверхность клеточной мембраны заряжена:*

69. Какая из реакций может быть использована для получения коллоидного раствора   конденсационным методом:*

70. Какие из частичек мицеллы {(AgCl)m . nCl-(n –x) Na+}x- xNa+ относятся к противоионам?*

71. Какие из приведённых ионов будут избирательно адсорбироваться на частицах малорастворимой кремниевой кислоты (Н2SiO3)?*

72. С какой целью принимают внутрь активированный уголь (карболен)?

73. В клинической практике при постановке диагноза широко используется показатель СОЭ. Какое свойство коллоидных систем  лежит в основе этого определения?*

74. Основным фактором термодинамической устойчивости растворов ВМС является:*   

75. Укажите,  какое из соединений йода: Нl, l2, НlО3 или НlО4 проявляет только восстановительные свойства:

76. Зонд Линара применяется для:*  

77. При формировании потенциала покоя внешняя поверхность клеточной мембраны заряжена:

78. Электрофорез – это:*;

79. Какие из приведённых веществ являются поверхностно-активными?*

80. Который из спиртов обладает наибольшей поверхностной активностью?*

 81. Чем пользуются для отбора пробы для титрования:*

82. Какому соединению соответствует название тетрааминдихлороплатины (1V) хлорид:

83. Действие некоторых лекарств на организм обязательно включает стадию адсорбции. От каких факторов не зависит адсорбция  из растворов на твердой поверхности?:*

84. Зависимость адсорбции от поверхностной активности выражается уравнением: *

85. Как называется метод адсорбционной терапии, основанный на очистке крови больного пропусканием через колонку с адсорбентом?:*

86. Хроматография – метод анализа смеси компонентов, в основе которого лежит перераспределение их между:*

87. Коллоидный раствор — одна из форм лекарств. Укажите частички дисперсной фазы коллоидного раствора:*

88. Каким методом получен золь сульфата бария при сливании растворов хлорида бария  и серной кислоты?:*

89. В основе действия аппарата «искусственная почка» лежит явление:*

90.Какой потенциал обуславливает стойкость коллоидных систем?:*

91. Коагулирующая способность иона электролита, вызывающего коагуляцию, зависит от:

*

92. К коллоидному раствору прибавили некоторое количество желатина с целью:*

93. К природным ВМС относятся:*

94. Наибольшее высаливающее действие оказывает:*

95. Какой из приведенных электродов можно использовать как электрод сравнения?:

96. Какой из приведенных электродов можно использовать как индикаторный электрод?:

97. Какой из приведенных электродов можно использовать как индикаторный электрод?:

98. Какой из приведенных электродов можно использовать как индикаторный электрод?:

99. Какой из приведенных электродов можно использовать как электрод сравнения?:

100. Укажите систему с наибольшей окислительной способностью:*

101. Укажите систему с наибольшей восстановительной способностью:*

102. Для определения общей кислотности желудочного сока при его титровании раствором NaOH используют индикатор: *

103. Чему равен рН слюны в норме:*

104. Молярная масса эквивалента h3SO4: *

105. рН среды в точке эквивалентности при титровании сильной кислоты (HCl) сильным основание (NaOH): *

106. Какие ионы вызывают коагуляцию положительного золя?:*

107. рН среды в точке эквивалентности при титровании слабой кислоты (СН3СООН) сильным основание (NaOH): *

108. Какие ионы вызывают коагуляцию отрицательного золя? *

109. Какие ионы вызывают коагуляцию положительного золя?:*

110. Укажите, какая из приведенных схем представляет собой  процесс окисления:

111. рН среды в точке эквивалентности при титровании слабого основания (Nh5OH) сильной кислотой (НCl):А. *

112. Какой из приведенных продуктов питания содержит наибольшее количество железа:

113. Какие из ионов будут избирательно адсорбироваться на частицах сульфата кальция?А. *

114. Молярная масса эквивалента NaOH:А. *

115. Какой из продуктов питания содержит наибольшее количество кальция:А. *

116. При каком значении электрокинетического потенциала начинается коагуляция золя?

117. Молярная масса эквивалента h3С2O4 ∙2Н2О:А. *

118. Какой из продуктов питания Вы посоветуете пациенту, страдающему железодефицитной анемией: *

119. Молярная масса эквивалента СaCl2: *

120. Какой из продуктов питания Вы посоветуете пациенту для компенсации недостатка в его организме магния:.

121. Какие из частичек мицеллы {(AgCl)m . nCl-(n –x) Na+}x- xNa+ относятся к потенциалопределяющим ионам?*

122. Какой из металлов наиболее устойчив к окислению? *

123. Жесткость воды обусловлена присутствием ионов: *

PAGE  1

Ионы магния входят в состав чего. Магний и его многообразное действие

В наш стремительный век все находятся под прессом напряжения. Стресс – один из основных факторов агрессии окружающей среды. Он наносит непоправимый ущерб организму. В организме человека, испытывающего стресс, происходят разрушительные процессы. К примеру, дефицит жизненно важного микроэлемента магния возрастает в 10 раз. Восполнить чреватый последствиями дефицит возможно не только медикаментозно. Справиться с этой проблемой могут помочь продукты, содержащие магний.

Недостаточность магния, наряду с дефицитом йода, и цинка, чрезвычайно распространена среди населения развитых стран. В последнее десятилетие ее все чаще выявляют у детей подросткового возраста. У них, вследствие интенсивного роста и чрезмерных нагрузок, потребность в магнии огромна, а поступление его в организм с водой и пищей явно недостаточно.

Что же это за микроэлемент, и почему все страдают от его нехватки?

Количественное содержание магния в теле человека — четвертое среди жизненно важных микроэлементов, его внутриклеточное содержание — на втором месте после калия.

Магний — активный участник подавляющего большинства биологических реакций в теле человека. Он ответственен за состояние клеточных мембран, принимает участие во всех процессах преобразования энергии, в транспортировке свободных радикалов и расщеплении продуктов их окисления. Почти 80-90% внутриклеточного магния комплексно связано с АТФ. Ионы магния входят в состав более трехсот ферментов, без его участия невозможны гликолиз и синтез ДНК и РНК.

Необходимый уровень этого микроэлемента в нашем организме требуется, прежде всего, для:

  • обеспечения энергией всех биохимических реакций;
  • обеспечения нервно-мышечной проводимости;
  • стабилизации тонуса гладкой мускулатуры стенок сосудов, ЖКТ и мочевого пузыря;
  • эффективности обменных процессов в клетках мышцы ;
  • ограничения выработки альдостерона и катехоламинов при стрессе, что предотвращает гипертонию;
  • состоятельности иммунной системы, так как при его дефиците резко снижается уровень нейтрофилов и моноцитов, катастрофически падает активность В — и Т- клеток, то есть резко падает устойчивость организма к инфекциям;
  • поддержания достаточного уровня кальция в костной ткани, для постоянного ее обновления. Достаточно продолжительный дефицит магния, вместе с дефицитом кальция и гиподинамией, являются пусковым механизмом возникновения остеохондроза позвоночника.

Как распознать нехватку магния в организме?

Когда магния не хватает, появляются головные боли, усталость и слабость, трудности в засыпании, чувство разбитости по утрам. Скованность и судорожные подергивания в мышцах, тики, спазмы и икота тоже могут быть обусловлены нехваткой магния. Все эти симптомы нивелируются восполнением его недостатка в организме.

При нехватке магния блокируется передача нервных импульсов. Человек становится раздражительным и легковозбудимым, гиперчувствительным к внешним раздражителям. Он вздрагивает при малейшем звуке, страдает от яркого света. Зачастую нехватка магния вызывает нарушения ритма сердца, гипертонию. Часто дефицит магния проявляется запорами, может отмечаться ломкость ногтей.

Какова норма магния в рационе нашего питания?

Последние медицинские исследования дают следующие рекомендации о суточном потреблении магния с пищей:

  • 400 — 420 миллиграмм для мужчин;
  • 310 — 320 миллиграмм для женщин.

Продукты питания, содержащие магний

Магний попадает в наш организм непосредственно с пищей и водой. В кишечнике всасывается до 40-50% количества магния, поступающего с едой.

Предельно насыщена магнием растительная пища — овощи, листовые, бобы и орехи, а также крупы — гречневая, перловая, овсяная и пшено. Богата магнием фасоль и другие стручковые овощи. В приготовленных на пару или в сваренных в минимальном объеме воды овощах, таких, как шпинат, свекла, кольраби, магния тоже достаточно, но от продолжительной варки его количество резко понижается.

Достаточное количество жизненно важного элемента содержат какао, чечевица, семя льна и кунжута, проросшие зерна пшеницы.

Употребление в пищу подсолнечника, богатого магнием в 6 раз больше, чем ржаной хлеб, позволяет организму одновременно получать дозу . Полноценным витаминным комплексом обладают грецкие орехи, которые насыщены, кроме магния, фитонцидами, калием, фосфором и кальцием. Добавление в пищу шоколада, предельно богатого, кроме магния, марганцем, способствует борьбе со стрессом. Употребление в пищу пророщенной пшеницы, одного из богатейших магнием продуктов, дает стойкий и длительный результат. Пшено также чрезвычайно насыщено этим необходимым элементом. Кроме этого, оно стимулирует работу системы кроветворения, останавливает развитие опухолей, обладает мочегонным действием. Богата солями магния морская капуста, она содержит, кроме этого, достаточно фосфора, калия, йода, железа. Абрикосы тоже насыщены магнием, а это может укрепить память, поднять работоспособность и повысить устойчивость к эмоциональным нагрузкам.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Магний — двенадцатый элемент Периодической таблицы. Обозначение — Mg от латинского «magnesium». Расположен втретьем периоде, IIА группе. Относится к металлам. Заряд ядра равен 12.

Магний весьма распространен в природе. В больших количествах он встречается в виде карбоната магния, образуя минералы магнезит MgCO 3 и доломит MgCO 3 ×CaCO 3 . Сульфат и хлорид магния входят в состав минералов каинита KCl×MgSO 4 ×3H 2 O и карналлита KCl×MgCl 2 ×6H 2 O. Ион Mg 2+ содержится в морской воде, сообщая ей горький вкус. Общее количество магния в земной коре составляет около 2% (масс.).

В виде простого вещества магний представляет собой серебристо-белый (рис. 1), очень легкий металл. На воздухе он мало изменяется, так как быстро покрывается тонким слоем оксида, защищающего его от дальнейшего окисления.

Рис. 1. Магний. Внешний вид.

Атомная и молекулярная масса магния

Относительной молекулярная масса вещества (M r) — это число, показывающее, во сколько раз масса данной молекулы больше 1/12 массы атома углерода, а относительная атомная масса элемента (A r) — во сколько раз средняя масса атомов химического элемента больше 1/12 массы атома углерода.

Поскольку в свободном состоянии магний существует в виде одноатомных молекул Mg, значения его атомной и молекулярной масс совпадают. Они равны 24,304.

Изотопы магния

Известно, что в природе магний может находиться в виде трех стабильных изотопов 24 Mg (23,99%), 25 Mg (24,99%) и 26 Mg (25,98%). Их массовые числа равны 24, 25 и 26 соответственно. Ядро атома изотопа магния 24 Mg содержит двенадцать протонов и двенадцать нейтронов, а изотопов 25 Mg и 26 Mg- такое же количество протонов, тринадцать и четырнадцать нейтронов соответственно.

Существуют искусственные изотопы магния с массовыми числами от 5-ти до 23-х и от 27-ми до 40-ка.

Ионы магния

На внешнем энергетическом уровне атома магния имеется два электрона, которые являются валентными:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 .

В результате химического взаимодействия маний отдает свои валентные электроны, т.е. является их донором, и превращается в положительно заряженный ион:

Mg 0 -2e → Mg 2+ .

Молекула и атом магния

В свободном состоянии магний существует в виде одноатомных молекул Mg. Приведем некоторые свойства, характеризующие атом и молекулу магния:

Сплавы магния

Главная область применения металлического магния — это получение на его основе различных легких сплавов. Прибавка к магнию небольших количеств других металлов резко изменяет его механические свойства, сообщая сплаву значительную твердость, прочность и сопротивляемость коррозии.

Особенно ценными свойствами обладают сплавы, называемые электронами. Они относятся к трем системам: Mg-Al-Zn, Mg-Mn и Mg-Zn-Zr. Наиболее широкое применение имеют сплавы системы Mg-Al-Zn, содержащие от 3 до 10% алюминия и от 0,2 до 3% цинка. Достоинством магниевых сплавов является их малая плотность (около 1,8 г/см 3).

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Магний – это жизненно важный микроэлемент, щелочноземельный металл, без которого не обходятся основные этапы метаболизма. Обозначается символом Mg , латинское название Magnesium. Элемент открыт в 1755 году.

Метаболизм (или обмен веществ) является основой жизнедеятельности любого живого организма, представляет собой каскад химических реакций, которые обеспечивают организм необходимыми веществами, а также достаточным количеством энергии. В метаболизме участвуют витамины, микроэлементы, ферменты и множество других соединений. Магний участвует во многих биохимических реакциях и является одним из важнейших компонентов в регуляции большинства физиологических процессов. Без магния невозможна активация не менее трехсот ферментов, а также витаминов группы В. Магний принимает участие во всех видах обмена: углеводном, липидном и белковом. Этот микроэлемент необходим для поддержания электролитного баланса.

Особая роль принадлежит магнию в функционировании нервной и мышечной тканей, которые обладают спонтанной электрической активностью и проводимостью: магний в данном случае регулирует проницаемость клеточных мембран для других ионов и адекватную работу калий/натриевого насоса в них. Не последнюю роль играет магний в иммунологических процессах организма.

Магний участвует в терморегуляции организма, обмене кальция, натрия, аскорбиновой кислоты, фосфора, в синтезе фосфолипидов, оказывает сосудорасширяющее действие и препятствует агрегации эритроцитов. В организме магний активен в виде ионов Mg двухвалентного, так как только в такой форме он может образовывать соединения с органическими веществами и выполнять свои функции в биохимических процессах.

Потребность в магнии

Суточная потребность организма в магнии в среднем составляет около 400 мг . Для беременных женщин эта цифра возрастает до 450 мг .

Детям необходимо ежесуточное поступление 200 мг микроэлемента.

У спортсменов и людей, подвергающихся высокой физической нагрузке, потребность в магнии значительно возрастает – до 600 мг/сут , особенно во время длительных тренировок, в стрессовых ситуациях.

В организме микроэлемент распределяется в тканях органов и систем, при этом наибольшая концентрация его наблюдается в печени, в костях, в мышцах и в тканях центральной и периферической нервной системы. Попадает в организм с пищей, водой и солью. Выводится в основном кишечником и, в меньшей степени, почками.

Для определения содержания ионов магния в организме проводится анализ крови , взятой из локтевой вены с утра натощак, перед сдачей анализа необходимо воздержаться от приема солей магния не менее чем на трое суток. В норме этот показатель составляет: у взрослых от 0,66 ммоль/л до 1,07 ммоль/л (для категории 20-60 лет) и от 0,66 ммоль/л до 0,99 моль/л (для категории 60-90 лет), у детей от 0,70 ммоль/л до 0,95 ммоль/л (возраст 5 мес.-6 лет) и от 0,70 моль/л до 0,86 ммоль/л (6-9 лет).

Причиной повышения концентрации магния в плазме крови может послужить почечная недостаточность, надпочечниковая недостаточность и обезвоживание различного происхождения. Снижение концентрации наблюдается при остром панкреатите, недостаточном поступлении магния с пищей, во 2 и 3 триместре беременности, при дефиците витамина Д, а также при усиленной функции паращитовидных желез, алкоголизме.

Для поддержания нормального уровня магния в плазме крови организм берет его из так называемых «депо» — органов и тканей. Поэтому указанные показатели долгое время могут оставаться на должном уровне, то есть в пределах нормы, даже если в организм поступает недостаточное количество магния. Изменение нормальных показателей в плазме крови говорит о далеко зашедшем процессе.

Дефицит магния

О дефиците магния в организме могут сигнализировать ряд симптомов, выраженных в большей или меньшей степени. Нередко, несмотря на плохое самочувствие, люди не обращают внимания на их появление, списывая все на большую загруженность на работе и усталость. Нарушение сна, повышенная утомляемость, так называемый «синдром хронической усталости», снижение памяти, головокружение, головная боль, депрессия и плаксивость – все это может быть следствием недостаточного количества магния.

Со стороны сердечно-сосудистой системы это: аритмия , боль в грудной клетке . Со стороны ЖКТ: спастические боли в области желудка, поносы. Появляются «необъяснимые» боли в различных областях тела: деснах, конечностях, суставах. Судороги в икроножных мышцах, различные тики, тремор конечностей. Наблюдается повышенная ломкость ногтей и волос, сухость кожи, кариес. Длительно существующий дефицит магния значительно повышает риск развития сахарного диабета.

Женщины переносят дефицит магния хуже, чем мужчины. Это связано с различной физиологией мужчин и женщин. Женщинам магний необходим для нормальной менструальной и репродуктивной функции. В зависимости от фазы менструального цикла в женском организме колеблется концентрация магния. Достоверно известно, что симптомы предменструального синдрома (ПМС), а именно: раздражительность, увеличение веса, отечность, зябкость и другие многочисленные явления, связаны именно с дефицитом магния.

Избыток микроэлемента магния не менее вреден для здоровья. В большой концентрации магний тормозит усвоение организмом кальция (магний замещает его). При концентрации его в плазме крови 15-18 мг% вызывает наркоз. Признаки избытка магния в организме: общее угнетение нервной системы, сонливость и вялость. Также может возникнуть остеопороз, снижение артериального давления, брадикардия (урежение сердечных сокращений).

Передозировка

Передозировка магния может наблюдаться при неправильном дозировании препаратов магния, в основном при внутривенном введении. Не стоит опасаться избыточного поступления в организм с пищей , так как в повседневном рационе присутствуют в основном рафинированные продукты, бедные магнием. Часть микроэлемента теряется при термической обработке и при консервации. Поэтому рекомендуется употреблять овощи и фрукты по возможности в сыром виде. Недостаточно магния получают жители районов, где мягкая питьевая вода.

Как уже указывалось ранее, источниками магния для организма являются: пища, вода (жесткая), соль. К продуктам, богатым солями магния относятся: крупы (гречневая и пшенная), бобовые (горох, фасоль), арбуз, шпинат, салат, молоко, тахинная халва, орехи. Богаты этим микроэлементом некоторые сорта хлеба – ржаной, и в меньшей степени пшеничный.

Черный шоколад полезен не только известным антиоксидантным и тонизирующим свойством, но и высоким содержанием магния. В мясной продукции содержание магния не так велико, по сравнению с крупами. Совсем немного его содержится в яблоках и сливах. Сухофрукты богаты различными элементами, в том числе и магнием, особенно это относится к кураге, инжиру, бананам. Лидером по содержанию магния является кунжут.

При необходимости с профилактической или лечебной целью назначают препараты магния, которые доступны в аптечной сети без рецепта врача. Однако не рекомендуется самостоятельно начинать прием препаратов без предварительной консультации специалиста. Только он может достоверно определить есть ли необходимость в приеме данных препаратов, и подберет правильный режим приема и дозировку с учетом возраста, физической активности и пола. Часто достаточным оказывается коррекция питания.

Взаимодействие с другими веществами

В организме магний и препараты, содержащие его, взаимодействуют с другими микро и макроэлементами, при этом оказывая синергическое (взаимодополняющее) или антагонистическое (противоположное) действие друг на друга. Так, витамин В6 улучшает усвоение магния и проникновение его внутрь клетки. Соли кальция уменьшают всасывание магния в желудочно-кишечном тракте, если одновременно попадают туда, так как они являются антагонистами.

Полезным будет знать, что препараты, содержащие магний снижают всасывание, а, следовательно, и эффективность антибиотиков тетрациклинового ряда. Поэтому рекомендуется соблюсти трехчасовой интервал между приемом этих медикаментов. Таким же образом влияет магний на препараты железа и антикоагулянты, принимаемые внутрь.

Все началось с фотосинтеза. Любопытно отметить, что оценивать значение магния для нашего организма и последствия его дефицита начали тогда же, когда были открыты секреты фотосинтеза растений,- всего лишь несколько десятков лет назад.

Процесс постоянного образования органической материи начался миллиарды лет назад, когда на Земле появились пигменты, вызывающие химические реакции путем абсорбции солнечных лучей. Решающую роль в этом сыграли «фоточувствительные» вещества из группы , образовавшиеся из простых соединений — и глицерина. Однако только с появлением магниевой производной порфирина в виде хлорофилла началась естественная история высших форм органической жизни. Хлорофилл обладает способностью проводить необратимую фотохимическую реакцию, энергия которой кумулируется в устойчивых биохимических соединениях.

Процесс фотосинтеза оформился, вероятно, в конце докембрийского периода (около 1000 млн. лет назад). Структура хлорофилла очень близка структуре гема — основной составной части пигмента крови. Разница состоит в том, что в состав хлорофилла входит магний (ион магния), а в состав гема, гемоглобина — (ион железа). Это открытие профессора Ягеллонского университета Леона Марклевского подтвердило связь эволюции растительного и животного мира.

Растения чахнут, когда в почве мало магния, они медленнее растут, листья их становятся бледными и преждевременно желтеют. Добавление солей магния в почву полностью возвращает растениям « ».

Можно сказать, что с человеком происходит то же самое, хотя… все куда сложнее. Человек не может быть здоровым, если в пище недостаточно магния. К этому выводу пришли участники первого конгресса по болезням, вызванным дефицитом магния. Конгресс проходил в мае 1971 г. в Виттеле. Иону магния отводится особая роль почти во всех происходящих в организме процессах. Так, в иммунных процессах он выступает как фактор противострессовый, противотоксичный, противоаллергический, противоанафилактический (вид чувствительности), противовоспалительный, защищающий от ионизирующего излучения, регулирующий температуру, стимулирующий и принимающий участие в создании антител. Магний действует расслабляюще и снижает чувствительность организма. Именно тогда, на конгрессе в Виттеле профессор Дюрлах сказал: «Знамением современного цивилизованного мира является постоянно снижающийся уровень иона магния».

Похоже, что болезни цивилизации в значительной мере вызваны дефицитом магния в организме человека. Так что стоит приглядеться к магнию повнимательнее.

Мы получаем магний из почвы — через продукты питания растительного происхождения и продукты, полученные от животных, питающихся растительностью. Так что в наш организм попадает столько магния, сколько находится его в почве.

Между тем в почве магния мало. В 40 % польских земель отмечен дефицит магния, в 34 % земель — среднее содержание, а менее чем в 26 % — достаточное или высокое. Искусственные удобрения или совсем не обогащают почву магнием или она получает его слишком мало. Например, в 1971-1975 гг. среднее количество добавленного в польские земли магния составило 10-12 кг окиси магния (MgO) на 1 га возделываемых земель. Много это или мало? Пшеница при урожае 40 ц/га должна получить из почвы около 17 кг с 1 га MgO, а сахарная свекла при урожае всего лишь 350 ц/га — около 66 кг.

Конечно, количество необходимых магниевых удобрений зависит от содержания магния в почве и вида выращиваемых растений. Обычно это от 130 до 260 кг/га. Из такого количества кизерита (магниевого удобрения) в почву переходит 30-60 кг окиси магния и, кроме того, 15-31 кг окиси калия. Навоз содержит 0,18 % магния, а это значит, что если мы вносим на 1 га 300 кг навоза, то получает около 54 кг Mg. Этого определенно мало.

В состав хлорофилла входит 2,7 % магния. Ионы магния регулируют степень гидратации клетки. При недостатке магния в растениях ограничивается процесс испарения воды, а при избытке — растение интенсивно всасывает воду, так что почва пересыхает в пределах корневой системы.

Для интересующихся приводим таблицу.

Наука, которая изучает эти элементы, — химия. Таблица Менделеева, опираясь на которую можно изучать данную науку, показывает нам, что протонов и нейтронов, содержащихся в атоме магния, по двенадцать. Это можно определить по порядковому номеру (он равен количеству протонов, а электронов будет столько же, если это нейтральный атом, а не ион).

Химические особенности магния также изучает химия. Таблица Менделеева также необходима для их рассмотрения, так как она показывает нам валентность элемента (в данном случае она равняется двум). Она зависит от группы, к которой относится атом. Кроме того, с ее помощью можно узнать, что молярная масса магния равняется двадцати четырем. То есть один моль данного металла весит двадцать четыре грамма. Формула магния очень проста — он состоит не из молекул, а из атомов, объединенных кристаллической решеткой.

Характеристика магния с точки зрения физики

Как и все металлы, кроме ртути, данное соединение имеет твердое агрегатное состояние в нормальных условиях. Оно обладает светло-серой окраской со своеобразным блеском. Данный металл имеет довольно высокую прочность. На этом физическая характеристика магния не заканчивается.

Рассмотрим температуру плавления и кипения. Первая равняется шестисот пятидесяти градусам по шкале Цельсия, вторая составляет тысяча девяносто градусов Цельсия. Можно сделать вывод, что это достаточно легкоплавкий металл. Кроме того, он очень легкий: его плотность — 1,7 г/см3.

Магний. Химия

Зная физические особенности данного вещества, можно перейти ко второй части его характеристики. Данный металл обладает средним уровнем активности. Это можно увидеть из электрохимического ряда металлов — чем пассивнее он, тем правее находится. Магний является одним из первых слева. Рассмотрим по порядку, с какими веществами он реагирует и как это происходит.

С простыми

К таковым относятся те, молекулы которых состоят только из одного химического элемента. Это и кислород, и фисфор, и сера, и многие другие. Сначала рассмотрим взаимодействие с оксигеном. Оно называется горением. При этом образуется оксид данного металла. Если сжечь два моля магния, потратив при этом один моль кислорода, получим два моля оксида. Уравнение данной реакции записывается следующим образом: 2Mg + О 2 = 2MgO. Кроме того, при горении магния на открытом воздухе образуется также его нитрид, так как данный металл параллельно реагирует с азотом, содержащимся в атмосфере.

При сжигании трех молей магния тратится один моль нитрогена, и в результате получаем один моль нитрида рассматриваемого металла. Уравнение такого рода химического взаимодействия можно записать таким образом: 3Mg + N 2 = Mg 3 N 2 .

Кроме того, магний способен реагировать и с другими простыми веществами, такими как галогены. Взаимодействие с ними происходит только при условии нагревания компонентов до очень высоких температур. В таком случае происходит реакция присоединения. К галогенам относятся такие простые вещества: хлор, йод, бром, фтор. И реакции называются соответствующе: хлорирование, йодирование, бромирование, фторирование. Как уже можно было догадаться, в результате таких взаимодействий можно получить хлорид, йодид, бромид, фторид магния. К примеру, если взять один моль магния и столько же йода, получим один моль йодида данного металла. Выразить эту химическую реакцию можно с помощью следующего уравнения: Mg + І 2 = MgI 2 . По такому же принципу проводится и хлорирование. Вот уравнение реакции: Mg + Cl 2 = MgCl 2 .

Кроме этого, металлы, в том числе и магний, реагируют с фосфором и серой. В первом случае можно получить фосфид, во втором — сульфид (не путать с фосфатами и сульфатами!). Если взять три моля магния, добавить к нему два моля фосфора и разогреть до нужной температуры, образуется один моль фосфида рассматриваемого металла. Уравнение данной химической реакции выглядит следующим образом: 3Mg + 2Р = Mg 3 P 2 . Точно так же, если смешать магний и серу в одинаковых молярных пропорциях и создать необходимые условия в виде высокой температуры, получим сульфид данного металла. Уравнение подобного химического взаимодействия можно записать так: Mg + S = MgS. Вот мы и рассмотрели реакции этого металла с другими простыми веществами. Но химическая характеристика магния на этом не заканчивается.

Реакции со сложными соединениями

К таким веществам относятся вода, соли, кислоты. С разными группами металлы реагируют по-разному. Рассмотрим все по порядку.

Магний и вода

При взаимодействии данного металла с самым распространенным химическим соединением на Земле образуется оксид и водород в виде газа с резким неприятным запахом. Для проведения такого рода реакции компоненты также нужно нагреть. Если смешать по одному молю магния и воды, получим по столько же оксида и водорода. Уравнение реакции записывается следующим образом: Mg + Н 2 О = MgO + Н 2 .

Взаимодействие с кислотами

Как и другие химически активные металлы, магний способен вытеснять атомы гидрогена из их соединений. Такого рода процессы называются В таких случаях происходит замена атомами металлов атомов гидрогена и формирование соли, состоящей из магния (или другого элемента) и кислотного осадка. Например, если взять один моль магния и добавить его к в количестве два моля, образуется один моль хлорида рассматриваемого металла и столько же водорода. Уравнение реакции будет выглядеть так: Mg + 2HCl = MgCl 2 + Н 2 .

Взаимодействие с солями

Как из кислот образуются соли, мы уже рассказали, но характеристика магния с точки зрения химии подразумевает и рассмотрение его реакций с солями. В данном случае взаимодействие может произойти, только если металл, входящий в состав соли, менее активен, чем магний. К примеру, если взять по одному молю магния и сульфата меди, получим сульфат рассматриваемого металла и чистую медь в равном молярном соотношении. Уравнение такого рода реакции можно записать в следующем виде: Mg + CuSO 4 = MgSO 4 + Cu. Здесь проявляются восстановительные свойства магния.

Применение данного металла

Благодаря тому что он по многим параметрам превосходит алюминий — легче его приблизительно в три раза, но при этом в два раза прочнее, он получил широкое распространение в различных отраслях промышленности. В первую очередь это авиастроение. Здесь сплавы на основе магния занимают первое место по популярности среди всех используемых материалов. Кроме того, он используется в химической промышленности в качестве восстановителя для добывания некоторых металлов из их соединений. Благодаря тому что при горении магний образует очень мощную вспышку, его используют в военной промышленности для изготовления сигнальных ракет, светошумовых боеприпасов и др.

Получение магния

В основном сырьем для этого служит хлорид рассматриваемого металла. Делается это путем электролиза.

Качественная реакция на катионы данного металла

Это специальная процедура, предназначенная для того, чтобы определить присутствие ионов какого-либо вещества. Чтобы протестировать раствор на наличие соединений магния, можно добавить к нему карбонат калия или натрия. В результате образуется белый осадок, который легко растворяется в кислотах.

Где этот металл можно найти в природе?

Данный химический элемент является довольно распространенным в природе. Земная кора почти на два процента состоит из этого металла. Он встречается в составе многих минералов, таких как карналлит, магнезит, доломит, тальк, асбест. Формула первого минерала выглядит так: KCl.MgCl 2 .6Н 2 О. Он выглядит как кристаллы голубоватого, бледно-розового, блекло-красного, светло-желтого либо прозрачного цвета.

Магнезит — это его химическая формула — MgCO 3 . Он имеет белую окраску, но в зависимости от примесей, может иметь серый, бурый или желтый оттенок. Доломит имеет следующую химическую формулу: MgCO 3 .СаСО 3 . Это желтовато-серый либо минерал, обладающий стеклянным блеском.

Тальк и асбест имеют более сложные формулы: 3MgO.4SiO 2 .Н 2 О и 3MgO.2SiO 2 .2Н 2 О соответственно. Благодаря своей высокой жароустойчивости они широко используются в промышленности. Кроме того, магний входит в химический состав клетки и структуру многих органических веществ. Это мы рассмотрим подробнее.

Роль магния для организма

Данный химический элемент важен как для растительных, так и для животных существ. Магний для организма растений просто жизненно необходим. Так же, как железо является основой гемоглобина, нужного для жизни животных, так магний представляет собой главный компонент хлорофилла, без которого не может существовать растение. Данный пигмент участвует в процессе фотосинтеза, при котором в листьях синтезируются из неорганических соединений питательные вещества.

Магний для организма животных также очень нужен. Массовая доля данного микроэлемента в клетке — 0,02-0,03%. Несмотря на то что его так мало, он выполняет очень важные функции. Благодаря ему поддерживается структура таких органоидов, как митохондрии, отвечающие за клеточное дыхание и синтез энергии, а также рибосомы, в которых образуются белки, необходимые для жизнедеятельности. Кроме того, он входит в химический состав многих ферментов, которые нужны для внутриклеточного обмена веществ и синтеза ДНК.

Для организма в целом магний необходим, чтобы принимать участие в обмене глюкозы, жиров и некоторых аминокислот. Также с помощью данного микроэлемента может передаваться нервный сигнал. Кроме всего вышеперечисленного, достаточное содержание магния в организме снижает риск сердечных приступов, инфарктов и инсультов.

Симптомы повышенного и пониженного содержания в организме человека

Недостаток магния в организме проявляется такими основными признаками, как повышенное артериальное давление, усталость и низкая работоспособность, раздражительность и плохой сон, ухудшение памяти, частое головокружение. Также может наблюдаться тошнота, судороги, дрожь в пальцах, спутанность сознания — это признаки очень пониженного уровня поступления с едой данного микроэлемента.

Недостаток магния в организме приводит к частым респираторным заболеваниям, нарушениям в работе сердечно-сосудистой системы, а также диабету второго типа. Далее рассмотрим содержание магния в продуктах. Чтобы избежать его недостатка, нужно знать, какая еда богата данным химическим элементом. Нужно учитывать еще и то, что многие из этих симптомов могут проявляться и при обратном случае — избытке магния в организме, а также при недостатке таких микроэлементов, как калий и натрий. Поэтому важно внимательно пересмотреть свой рацион и разобраться в сути проблемы, лучше всего это сделать с помощью специалиста-диетолога.

Как было упомянуто выше, данный элемент является основной составляющей хлорофилла. Поэтому можно догадаться, что большое его количество содержится в зелени: это сельдерей, укроп, петрушка, цветная и белокочанная капуста, листья салата и т. д. Также это многие крупы, в особенности гречка и пшено, а еще овсянка и ячневая. Кроме того, данным микроэлементом богаты орехи: это и кешью, и грецкий орех, и арахис, и фундук, и миндаль. Также большое количество рассматриваемого металла содержится в бобовых, таких как фасоль и горох.

Немало его содержится и в составе водорослей, к примеру в морской капусте. Если употребление данных продуктов происходит в нормальном количестве, то ваш организм не будет испытывать недостатка в рассмотренном в этой статье металле. Если же у вас нет возможности регулярно кушать еду, перечисленную выше, то лучше всего приобрести пищевые добавки, в состав которых входит этот микроэлемент. Однако перед этим нужно обязательно проконсультироваться с врачом.

Вывод

Магний — один из самых важных металлов в мире. Он нашел широкое применение в многочисленных отраслях промышленности — от химической до авиационной и военной. Более того, он очень важен с биологической точки зрения. Без него невозможно существование ни растительных, ни животных организмов. Благодаря данному химическому элементу, осуществляется процесс, дающий жизнь всей планете, — фотосинтез.

Большая роль маленького элемента — Публикации

   Среди всех компонентов питания растений железо является одним из самых необходимых. Конечно, потребность в нем у растений ниже, чем в макроэлементах (азоте, фосфоре и калии), но в то же время значительно выше, чем в других микроэлементах.

   Недостаток биодоступного железа очень легко обнаружить – листья растений, особенно верхушечные, начинают желтеть , а иногда даже белеть (хлороз), при этом нижние листья остаются зелеными.

   Это говорит о том, что у растений падает содержание хлорофилла – зеленого пигмента, который осуществляет процесс фотосинтеза ( поглощение из воздуха двуокиси углерода, синтез углеводов под действием солнечной энергии и выделение кислорода в окружающую среду). Хлорофилл называют зеленой кровью растений. Однако, само железо не входит в состав хлорофилла, его белковые структуры формируются вокруг магния. Но железо является катализатором в реакциях окисления, сопровождающих процесс образования хлорофилла. Именно поэтому железо так необходимо для его синтеза. Если вовремя не принять меры, то хлороз может затронуть все растение целиком и привести к его гибели. Уменьшение содержание хлорофилла может быть вызвано не только дефицитом железа, но и другими причинами: недостатком освещенности, заболеваниями ( ржавчина, мучнистая роса), повреждением вредителями (паутинным клещом, тлей и др.). Хорошо известно, что только оптимальный фотосинтез может обеспечить хороший рост, развитие растений, привлекательный внешний вид и качественный урожай.

   Необходимо отметить, что физиологическая роль железа не исчерпывается его участием в синтезе предшественников хлорофилла. Благодаря железу осуществляется процесс переноса кислорода по тканям растений, т.е. процесс дыхания. Кроме того, железо оказывает еще и защитное действие, за счет его способности к комплексообразованию, с которым самым непосредственным образом связана стабилизация внутриклеточных структур растительного организма.

   Таким образом, недостаток биодоступного железа тормозит два важнейших процесса энергообмена растений – фотосинтез и дыхание.

   Наиболее чувствительны к железодефициту плодово-ягодные и декоративные культуры. Однолетние овощные и цветочные культуры в меньшей степени страдают от хлорозов, но тем не менее, им также необходимо регулярное внесение препаратов железа. Даже если почва содержит довольно большое количество солей железа, они, чаще всего, бывают труднодоступными для растений. Дефицит доступного железа наиболее ощутим на щелочных, произвесткованных и песчаных почвах. Однако, при определенных условиях, недостаток железа может быть и на кислых почвах ( при высоком уровне фосфорно-калийного питания, так как фосфор препятствует поступлению железа в ткани растений). Поэтому во всем мире сложилась практика дополнительного внесения в почву препаратов железа. Но такие подкормки далеко не всегда эффективны из-за того, что минеральные соли железа очень быстро переходят в недоступную для растений форму. Складывается ситуация, при которой в почве железа много, но растения не могут его усвоить. Кроме того, растворы неорганических солей железа могут оказывать токсическое действие на растения. Поэтому лучше всего использовать железо в максимально приближенной к природной, органической (хелатной) форме, которая очень легко и полностью усваивается растениями. Именно в такой форме и выпускает его компания «НЭСТ М». Это высококонцентрированный питательный раствор Феровит, который содержит железо в биоактивной (хелатной) форме. Кроме того, Феровит дополнительно содержит азот в виде мочевины Воздействие этих элементов на растительный организм существенно увеличивает образование основного строительного материала растений – аминокислот и белков. Начиная с 2005 г. Феровитом активно пользуются и получают хорошие результаты от его применения как садоводы-любители, так и специалисты всех отраслей растениеводства. В отличие от минеральных солей железа, Феровит при опрыскивании растений, гораздо легче и быстрее проникает в них, и практически полностью усваивается. При корневых подкормках Феровит за счет того, что не подвергается разложению на ионы и не поглощается почвой, длительное время остается доступным для растений. Благодаря этому он очень быстро и эффективно устраняет признаки хлороза (2-3 обработки с интервалом 7-10 дней, в концентрации 4-5 мл на 10 л воды), и листья приобретают свою естественную ярко-зеленую окраску.

   Как уже было сказано выше, хлороз может быть вызван не только дефицитом биодоступного железа, но и повреждением вредителями, большинство которых питаются листьями или клеточным соком растений. В поврежденных листьях нарушается водный баланс, структура хлоропластов и, как следствие, снижается содержание хлорофилла, и приостанавливается процесс фотосинтеза, а это приводит к общему ослаблению растений. При массовом размножении вредителей рекомендуется применение Феровита в баковых смесях с пестицидами, что обеспечивает более высокую эффективность последних. После этого необходима двукратная обработка Феровитом для интенсивного наращивания листовой массы. При небольшой заселенности вредителями можно и вовсе обойтись без применения пестицидов, так как растения, обработанные Феровитом, особенно в сочетании с одним из широко известных регуляторов роста растений (Эпином-Экстра или Цирконом), характеризуются повышенной облиственностью и, таким образом, приобретают устойчивость к их повреждениям. А это прямой путь к получению урожая экологически чистых и полезных плодов!

  При неблагоприятных погодных условиях (недостаточная инсоляция, засуха, неустойчивый температурный режим) применения Феровита способствует лучшей адаптации растений к факторам внешней среды. Его эффективность в этих случаях выше, чем применение традиционных минеральных удобрений.

   Не остались равнодушными к Феровиту и любители комнатных растений. Ведь благодаря его регулярному применению ( 15-20 кап на 1 л воды, 1 раз в 7-10 дней) домашние питомцы прекрасно себя чувствуют даже в осенне-зимний период, когда недостаток освещенности ощущается растениями особенно остро. Феровит называют «Солнышко в пробирке». Кстати, благодаря свойству Феровита компенсировать недостаток освещенности, он великолепно подходит для выращивания рассады овощных и цветочных культур в домашних условиях. С Феровитом рассада не вытягивается, растет здоровой и крепкой. Именно об этом необходимо будет вспомнить в начале следующей весны.

   Таким образом, регулярное применение Феровита как в садовых, так и в домашних условиях полностью обеспечивает потребности растений в столь необходимом элементе питания – железе, который входит в систему их жизнеобеспечения.

 

Консультант компании «НЭСТ М»

Вакуленко Е.В.

 

По вопросам приобретения препаратов и консультаций обращайтесь по адресу: 

127550 г. Москва, ул. Прянишникова д. 31А, оф. 110

Тел: +7 (800) 707-8865

Сайт: www.nest-m.ru E-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Препараты можно заказать в нашем интернет-магазине: www.nest-m.biz 

 

Хелат магния (Mg)

Магний входит в состав хлорофилла. В форме фосфатов он находится в нуклеинах, пектиновых веществах, фитине, который содержит фосфор и является двойной солью магния и кальция фитиновой кислоты. Магний поддерживает структуру рибосом, связывая РНК и белок. Ионы Mg2+ улучшают условия включения аминокислот в белки. Увеличение содержания магния стимулирует фермент, который повышает активность усвоения СО2.

Магний необходим для быстрого прохождения ростовых процессов, деления клеток, поддержания уровня белков, строения пектиновых веществ клеточных стенок, а также благоприятно влияет на усвоение фосфора.
Недостаток магния проявляется в разрушении хлорофилла. Так как магний реутилизируется из старых органов в более молодые, повреждения лучше видны на старых листьях. Жилки листьев остаются зелеными, а участки тканей, расположенные между жилками имеют более бледную окраску. Это называется пятнистым (мраморным) хлорозом. Края листьев закручиваются и отмирают.

К недостатку магния чувствительны все культуры, а особенно растения короткого дня: кукуруза, сорго, сахарная свекла, а также картофель, зернобобовые и виноград. Магниевая недостаточность проявляется у растений в районах повышенного увлажнения на дерново-подзолистых почвах легкого механического состава, так как часть доступного для них магния вымывается в более глубокие горизонты. Холодная весна и низкий уровень рН (<5,0) снижают доступность имеющегося в почве магния для растений. Дефицит магния также наблюдается на кислых почвах из-за перехода его в малодоступное для растений состояние.

С повышением доз минеральных удобрений, которые содержат азот, фосфор и калий, прежде всего, происходит изменение соотношения в почве между магнием и калием в пользу последнего. Кроме того, для формирования высоких урожаев на удобренных фонах необходимо больше магния, что в свою очередь увеличивает количество доступных растению форм магния, особенно на кислых и песчаных почвах.

При появлении первых признаков хлороза или в качестве профилактики на бедных магнием почвах необходимо проводить внекорневые подкормки. 

Хелатэм MG 6

Mg EDTA (ЭДТА)  6%

Содержание основного вещества

Mg EDTA (ЕДTА) 6%

Нерастворимый в воде остаток (%)

Растворимость 800 г/л при температуре 20 °С

Внешний вид

Порошок белого цвета

Доза применения препарата.

1,0-1,5 кг/га (концентрация рабочего раствора – 0,1%). Расход рабочего раствора — 200-300 л/га — некорневая подкормка растений в течение вегетационного периода.

Хлорофилл — обзор | ScienceDirect Topics

Хлорофиллы

Хлорофиллы являются наиболее заметными пигментами, присутствующими во всех видах микроводорослей, от зеленых до диатомовых и цианобактерий. В природе существует множество видов хлорофилла, например основные хлорофиллы а, b, а также хлорофиллы с, d и f. Хлорофиллы связаны с белками, расположены в тилакоидных мембранах хлоропластов, каждый из которых выполняет особую функцию в процессе фотосинтеза. Хлорофиллы имеют множество биотехнологических применений, в основном в области фармацевтики и пищевой промышленности, благодаря своим физико-химическим свойствам, таким как их антиоксидантная и противовоспалительная активность (da Silva Ferreira and Sant’Anna, 2017).Одним из наиболее интересных свойств хлорофилла является его способность стимулировать регенерацию тканей, что обусловлено большим структурным сходством хлорофилла с гемоглобином, белком, связанным с переносом кислорода в организме человека. В связи с этим хлорофиллы используются в фармацевтических продуктах для лечения многих заболеваний, связанных с повреждением тканей, или в качестве заживляющих средств, ускоряющих рост тканей, например, в послеоперационных случаях, хронических язвах, ректальных операциях или оральном сепсисе (Halim et al., 2010). Кроме того, хлорофилл используется в дезодорантах, поскольку он может удалять запахи, а также известен своей антимутагенной активностью, поэтому его используют для профилактики рака, связанного с желудочно-кишечным трактом (Koller et al., 2014). В пищевой промышленности хлорофиллы используются в качестве красителей для различных продуктов, как продуктов питания, так и пищевых упаковок, с целью замены искусственных красителей. С этой целью хлорофиллы микроводорослей используются не только в виде отдельных соединений, добавляемых в пищевые продукты, но и интактные клетки могут быть интегрированы в различные продукты, повышая качество и повышая их пищевую ценность (Lafarga, 2019).Хотя микроводоросли и особенно Chlorophyta богаты хлорофиллом, содержание хлорофилла в них относительно низкое по сравнению с основными клеточными компонентами (белками, углеводами и липидами). Однако до настоящего времени в качестве природных источников хлорофиллов использовались несколько видов микроводорослей, например, Chlorella sp. и в основном Chlorella vulgaris , способная накапливать хлорофилл до 7% при оптимальных условиях культивирования, Spirulina sp., Scenedesmus sp.2+}$

Здесь не был затронут тот факт, что хлорофилл должен выполнять определенную функцию. Эта цель состоит в том, чтобы поглощать фотоны и передавать эту энергию фотосистемам, которые затем используют энергию способами, о которых я действительно не знаю.

Тем не менее, любой ион, присутствующий в хлорофилле, должен иметь спектр поглощения, точно соответствующий спектру солнечного излучения, потому что это единственный свет, с которым приходится работать растению.

Во-первых, ниже представлена ​​кривая излучения абсолютно черного тела Солнца, т.е.е. распределение светлых цветов, которые доходят до нас на земле.


(источник: gsu.edu)

Вы заметите, что у него есть пик около голубоватой части спектра, но на самом деле мы просто получаем много видимого света от солнца. Хорошо, теперь давайте посмотрим на спектр поглощения хлорофилла. На самом деле существует несколько типов хлорофилла, каждый из которых немного отличается по структуре, но наиболее распространенными являются хлорофилл а и хлорофилл b.

Это спектр in vitro , в котором пики немного сужены по сравнению со спектром in vivo , но максимумы одинаковы.

Как видим, для обеих форм хлорофилла имеется два максимума поглощения. Один в синей области света, а другой в красном. Это выгодно, потому что это означает, что для одной структуры мы поглощаем большую часть света, посылаемого солнцем, потому что мы делаем выборку из двух частей распределения абсолютно черного тела.

Две структуры также хорошо справляются со своей задачей, не перекрывая друг друга, но все же поглощая видимый свет.

Это еще одна причина, по которой вместо цинка присутствует магний.Поскольку цинк имеет полную $\ce{3d}$-оболочку, он имеет тенденцию образовывать бесцветные комплексы, которые практически бесполезны для передачи энергии фотосистемам.

Кроме того, именно поэтому люди, которые выращивают растения в помещении, часто используют синий или красный свет только при выращивании растения.

Структура и реакции хлорофилла

Структура и реакции хлорофилла
Джеймс Стир

Введение

Хлорофилл представляет собой зеленое соединение, содержащееся в листьях и зеленых стеблях. растений.Первоначально предполагалось, что хлорофилл представляет собой одно соединение, но в 1864 г. Стокс с помощью спектроскопии показал, что хлорофилл был смесью. Если высушенные листья измельчить и расщепляют этанолом после концентрирования растворителя, получается «кристаллический» хлорофилл, но если эфир или водный раствор вместо этанола используется ацетон, продукт является «аморфным». хлорофилл.

В 1912 г. Willstatter et al. (1) показали, что хлорофилл представляет собой смесь двух соединений, хлорофилл- a и хлорофилл- b :

Хлорофилл- a (C 55 H 72 MgN 4 O 5 , мол.вес.: 893,49). Метильная группа, отмеченная звездочкой, заменена альдегидом в хлорофилле- b (C 55 H 70 MgN 4 O 6 , молекулярная масса: 906,51).

Два компонента были разделены встряхиванием легкого петролейного раствор хлорофилла с водным метанолом: хлорофилл- a остается в петролейном эфире, но хлорофилл- b переносится в водный метанол.Холорофилл- и синевато-черный. твердое вещество, а хлорофилл- b представляет собой темно-зеленое твердое вещество, оба дают зеленый раствор в органических растворах. В природном хлорофилле есть отношение 3 к 1 ( a к b ) двух компонентов.

Интенсивный зеленый цвет хлорофилла обусловлен его сильной поглощающей способностью. в красной и синей областях спектра, показанных на рис. 1. (2) Из-за это поглощение, свет, который он отражает и пропускает, кажется зеленым.


Рис. 1 – УФ/видимый спектр адсорбции хлорофилла.

Благодаря зеленому цвету хлорофилла он широко используется в качестве красителей и пигменты. Он используется для окрашивания мыла, масел, восков и кондитерских изделий.

Наиболее важное применение хлорофилла, однако, происходит в природе, в фотосинтезе. Он способен направлять энергию солнечного света в химическую энергию. через процесс фотосинтеза. В этом процессе энергия поглощается хлорофиллом, превращает углекислый газ и воду в углеводы и кислород:

СО 2 + Н 2 О (СН 2 О) + О 2
Примечание: CH 2 O — эмпирическая формула углеводов.

Химическая энергия, запасенная в результате фотосинтеза в углеводах, приводит в движение биохимические процессы. реакции практически у всех живых организмов.

В реакции фотосинтеза электроны переходят из воды в углекислый газ, то есть углекислый газ восстанавливается водой. Хлорофилл способствует этому переносу, например, когда хлорофилл поглощает световую энергию, электрон в хлорофилл переходит из более низкого энергетического состояния в более высокое энергетическое состояние. В этом более высоком энергетическом состоянии этот электрон легче переносится в другая молекула.Это запускает цепочку стадий переноса электрона, которая заканчивается с переносом электрона на углекислый газ. При этом хлорофилл отдавшая электрон, может принять электрон от другой молекулы. Этот это конец процесса, который начинается с отрыва электрона от вода. Таким образом, хлорофилл находится в центре фотосинтеза. окислительно-восстановительная реакция между углекислым газом и водой.


Простые реакции хлорофилла

Обработка хлорофилла- a кислотой удаляет ион магния заменив его двумя атомами водорода, что дает оливково-коричневый цвет твердый, феофитин- и .Гидролиз этого (обратного этерификация) отщепляет фитол и дает феофорбид- и . Аналогичные соединения получаются при использовании хлорофилла- б .


Общая схема реакции гидролиза хлорофилла.

Хлорофилл также может реагировать с основанием, что дает ряд филлинов, магнезиальные порфириновые соединения. Лечение филлины с кислотой дают порфирины.


Общая схема реакции щелочи с хлорофиллом.

Извлечение хлорофилла из растений

У растений хлорофилл связан со специфическими белками, для например, белки, связывающие хлорофилл- и , обозначаются как CP I, CP 47 и CP 43. С улучшением биохимических методов использования в мембранных системах наблюдается все больший успех в выделении и характеристике этих белков.

Первоначально моющие средства используются для разрушения мембраны на фрагменты, и эти фрагменты далее разбиваются использование различных моющих средств. Эти моющие средства работают, заменяя мембранные липиды, которые окружают интегральные мембранные белки. Полученные частицы разделяют полиакриламидным гелем. электрофорез (стандартный биохимический метод) в присутствии достаточного количества моющего средства, чтобы они оставались «растворенными». Активность и состав полипептида может быть затем проанализирован как частица очищается.Детергенты работают, заменяя липиды в различных участках мембраны, на это также влияет концентрация моющего средства. Одно такое моющее средство, которое очень обычно используется SDS-PAGE (додецил натрия сульфат-полиакриламид). Это обычно используется, поскольку оно имеет несколько преимуществ по сравнению с другими моющими средствами: разделение может быть выполняется довольно быстро, а также дает хороший общий картина распределения хлорофилла.


Фотосистема I — Рис.2


Рис. 2 — Фотосистема I, показывающая составляющие ФС. Частицы I-110.

На этом рисунке показано схематическое изображение основных субфракции, которые можно выделить из мембран тилакоидов. В PS I (фотосистема I) первоначальная солюбилизация дает большие частиц (называется PS I-110). Эти частицы содержат два хлорофилл-белковые комплексы: реакционный центр хлорофилл- а белок (CP I) и комплекс хлорофилла a + b (LHC I, светособирающий комплекс) (3).ПС И-110 тоже содержит от 6 до 8 полипептиды с более низкой молекулярной массой (от 8 до 25 кДа, где 1 дальтон=1 а.е.м.), которые не связываются с хлорофиллом, называются Подразделения II-VII. CP I, реакционный центр P700 хлорофилл- a белок, может быть выделен из любой из этих смесей путем обработки с SDS (додецилсульфат натрия) или LiDS (додецилсульфат лития). сульфат) с последующим электрофорезом.

Первоначальные эксперименты, проведенные Ogawa et al. (4) и Торнбер (5) изолированы два комплекса методом SDS-PAGE из SDS-солюбилизированных мембран.Один из эти комплексы, CP I, имели высокую кажущуюся молекулярную веса и содержали только хлорофилл- и . CP I является наиболее стабильным комплексов и сохранял фотохимическую активность P700, реакционный центр хлорофилла в ФС I. Имеет отношение хлорофилла к Р700 ~45 (6, 7, 8, 9, 10) и соотношение бета-каротина к P700 ~8.

Природа реакционного центра хлорофилла, P700, все еще неизвестно, так как имеются противоречивые данные.Это было предложено что это можно объяснить наличием пары электронно-взаимодействующие молекулы хлорофилла- a в земле (восстановленное) состояние (P700), и что неспаренный электрон Р700 + (окисленный) состояние локализуется только на одном из хлорофилл (11). Другой от 40 до 50 хлорофилла — а молекул CP I действуют как антенны и, как считается, отвечают за Максимум эмиссии флуоресценции 721 нм (12, 13).


Фотосистема II — рис. 3


Рис. 3 — Фотосистема II, показывающая составляющие BBY частицы.

Усовершенствованные процедуры экстракции позволили выделить кислород PS II (фотосистема II) частицы (BBY’s). Эти частицы большие кусочки мембран зерен, вероятно обедненные липидами (14, 15, 16, 17). Другое моющее средство лечение применялось для изоляции частицы ядра из ФС II.Эти основные частицы содержат два реакция хлорофилл- a белков, CP 47 и CP 43 и несколько не полипептиды, связывающие хлорофилл (D 1 , D 2 ), но не содержат хлорофилл a + b комплексы. Частицы сердцевины, которые удерживают марганец были успешно выделены с двумя хлорофиллами — и . белки и ограниченное количество других полипептидов. СР 47 и СР 43 может быть очищен от других компонентов ФС II с помощью использование SDS-PAGE или ВЭЖХ (высокоэффективная жидкостная хроматография) но сами по себе они не обладают фотохимической активностью.

В 1977 г. с помощью SDS-PAGE был обнаружен второстепенный комплекс хлорофилл- a . Комплекс был довольно нестабилен и содержал гораздо меньше процентное содержание хлорофилла, чем CP I, и получил название CPa. Это было тогда обнаружил, что CPa на самом деле состоит из двух комплексов: путем солюбилизации тилакоидные мембраны с октилглузидом (а моющее средство), Camm и Зеленый (18, 19) продемонстрировали наличие двух комплексов. Эти комплексы получили названия СР 47 и СР 43.

Реакционный центр ФС II значительно сложнее, чем реакционный центр ФС I, где Р700 четко локализован на зеленый комплекс CP I.P680, хлорофилл реакционного центра PS II, трудно определить, потому что P680 + Разделение заряда Pheo распадается в течение наносекунды. P680 в настоящее время считается димером хлорофилла- и , по крайней мере в основном состоянии.


Производные порфирина

Хлорофилл состоит из двух частей: замещенного порфирина кольцо и фитол (длинная углеродная цепь). Порфириновое кольцо это отличный хелатирующий лиганд с четырьмя атомами азота прочно связывается с координированным атомом металла в квадратной плоскости расположение.Есть много примеров этого, включая гем и витамин. В 12 .

Гем состоит из порфирина, подобного хлорофиллу, но с ионом железа (II) в центре порфирина. Гем ярко-красный. в эритроцитов позвоночных, гем связывается с белками, образуя гемоглобин. Гемоглобин соединяется с кислородом в легких, жабрах или других дыхательных поверхностей и выделяет его в тканях. В мышечных клетках, миоглобин, название, данное гемоглобину в мышцах, запасает кислород в виде источник электронов для энерговыделяющих окислительно-восстановительных реакций.

Витамин B 12 содержит ион кобальта в центре порфирин. Как и гем, витамин B 12 ярко-красный. это необходимы для пищеварения и усвоения питательных веществ у животных.

Некоторые другие примеры производных порфирина показаны ниже.


Порфириновое кольцо, координирующее ион меди (20, Регистрационный номер Beilstein: 1168401).

Другим примером является координированная форма железа, в которой порфириновое кольцо также замещено:


Октаметилтетрабензопорфириний (II) (21, Байльштейн регистрационный номер: 1203779).

Хлорофилл

Хлорофилл

Пол Мэй
Школа химии Бристольского университета

Версии VRML, Jmol и Chime

Хлорофилл — это молекула, которая поглощает солнечный свет и использует его энергию для синтеза углеводов из CO 2 и воды.Этот процесс известен как фотосинтез и является основой для поддержания жизненных процессов всех растений. Поскольку животные и люди получают пищу, поедая растения, можно сказать, что фотосинтез также является источником нашей жизни.

Хлорофилл — это зеленый цвет листьев.

Фотосинтез

В 1780 году знаменитый английский химик Джозеф Пристли (справа) обнаружил, что растения могут « восстанавливать воздух, поврежденный горением свечи .Он использовал растение мяты и поместил его в перевернутую стеклянную банку в сосуд с водой на несколько дней. Затем он обнаружил, что « воздух не погасит свечу, и это не будет неудобно для мыши, которую я поместил в воду». it «. Другими словами, он открыл, что растения производят кислород.

Несколько лет спустя, в 1794 году, французский химик Антуан Лавуазье (слева) открыл понятие окисления, но вскоре после этого был казнен во время Французской революции за симпатию к монархистам.Судья, вынесший приговор, сказал: « Республика не нуждается в ученых ».

Итак, голландцу Яну Ингенхаузу (слева), который был придворным врачом австрийской императрицы, выпал следующий крупный вклад в механизм фотосинтеза. Он слышал об экспериментах Пристли и несколько лет спустя провел лето недалеко от Лондона, проведя более 500 экспериментов, в ходе которых обнаружил, что свет играет важную роль в фотосинтезе.

» Я заметил, что растения не только обладают способностью исправлять дурной воздух за шесть-десять дней, развиваясь в нем… но и выполняют эту важную функцию полностью за несколько часов; что эта чудесная операция ни в коем случае не из-за вегетации растения, а из-за влияния света солнца на растение ».

Вскоре после этого два химика, работавшие в Женеве, нашли новые кусочки головоломки.Жан Сенебир, швейцарский пастор, обнаружил, что «неподвижный воздух» (CO 2 ) поглощается во время фотосинтеза, а Теодор де Соссюр обнаружил, что другим необходимым реагентом является вода. Последний вклад в историю внес немецкий хирург Юлиус Роберт Майер (справа), который понял, что растения преобразуют солнечную энергию в химическую. Он сказал:

» Природа поставила перед собой задачу, как уловить в полете свет, устремленный к Земле, и сохранить в жесткой форме самую неуловимую из всех сил.Растения принимают одну форму силы — свет; и производят другую силу, химическую разницу. »

Фактическое химическое уравнение, которое имеет место, представляет собой реакцию между углекислым газом и водой, питаемую солнечным светом, с образованием глюкозы и побочного продукта, кислорода. Глюкозный сахар либо непосредственно используется растением в качестве источника энергии для метаболизма или роста, либо полимеризуется с образованием крахмала , поэтому его можно хранить до тех пор, пока он не понадобится.Отработанный кислород выбрасывается в атмосферу, где он используется растениями и животными для дыхания.

Хлорофилл как фоторецептор

Хлорофилл — это молекула, которая захватывает эту «самую неуловимую из всех сил» и называется фоторецептором. Он содержится в хлоропластах зеленых растений и делает зеленые растения зелеными. Основная структура молекулы хлорофилла представляет собой порфириновое кольцо, связанное с центральным атомом.По своей структуре она очень похожа на гемовую группу гемоглобина, за исключением того, что в геме центральным атомом является железо, а в хлорофилле — магний.


Нажмите для просмотра файла 3D-структуры

На самом деле существует 2 основных типа хлорофилла, названных a и b . Отличаются они лишь незначительно составом боковой цепи (у а это -СН 3 , у b это СНО).Оба этих хлорофилла являются очень эффективными фоторецепторами, поскольку они содержат сеть чередующихся одинарных и двойных связей, а орбитали могут делокализоваться, стабилизируя структуру. Такие делокализованные полиены имеют очень сильные полосы поглощения в видимой области спектра, что позволяет растению поглощать энергию солнечного света.

Различные боковые группы в двух хлорофиллах «настраивают» спектр поглощения на несколько разные длины волн, так что свет, который незначительно поглощается хлорофиллом a , скажем, на длине волны 460 нм, вместо этого будет улавливаться хлорофиллом b , который сильно поглощает на этой длине волны.Таким образом, эти два вида хлорофилла дополняют друг друга в поглощении солнечного света. Растения могут получать все свои потребности в энергии из синей и красной частей спектра, однако все еще существует большая спектральная область между 500-600 нм, где поглощается очень мало света. Этот свет находится в зеленой области спектра, и, поскольку он отражается, растения кажутся зелеными. Хлорофилл поглощает так сильно, что может маскировать другие менее интенсивные цвета. Некоторые из этих более нежных цветов (от таких молекул, как каротин и кверцетин) проявляются, когда молекула хлорофилла распадается осенью, и леса становятся красными, оранжевыми и золотисто-коричневыми.Хлорофилл также может быть поврежден при приготовлении растительной пищи, так как центральный атом Mg заменяется ионами водорода. Это влияет на уровни энергии внутри молекулы, вызывая изменение ее спектра поглощения. Приготовленные таким образом листья меняют цвет — часто становятся более бледными, безвкусными желто-зелеными.

По мере того, как осенью хлорофилл в листьях распадается, зеленый цвет тускнеет и заменяется оранжевыми и красными каротиноидами.

Хлорофилл в растениях

Молекула хлорофилла является активной частью, которая поглощает солнечный свет, но, как и в случае с гемоглобином, чтобы выполнять свою работу (синтезировать углеводы), она должна быть прикреплена к основе очень сложного белка.Этот белок может выглядеть бессистемно, но он имеет точно правильную структуру, чтобы ориентировать молекулы хлорофилла в оптимальном положении, чтобы они могли очень эффективно реагировать с соседними молекулами CO 2 и H 2 O. Внутри этого бактериального фоторецепторного белка скрывается несколько молекул хлорофилла (справа).

Каталожные номера:

  • Введение в органическую химию , Штрейтвейзер и Хиткок (Макмиллан, Нью-Йорк, 1981).
  • Биохимия , Л. Страйер (WH Freeman and Co, Сан-Франциско, 1975).
  • Википедия — хлорофилл

Институт Макса Планка Структуры и Динамики Материи

Сборщики света в фотосинтезе растений голубее, чем мы думаем

В недавней публикации в журнале Angewandte Chemie International Edition группа исследователей, включая Анхеля Рубио, директора теоретического отдела Института структуры и динамики материи им. Макса Планка, разработала метод, позволяющий измерять цвет пигменты хлорофилла вне их клеточной среды.Эта работа может проложить путь к лучшему пониманию фотосинтеза, что может привести к разработке более эффективных фотоэлектрических устройств.

Большинство листьев имеют различные оттенки зеленого. Это происходит из-за пигментов, называемых хлорофиллом. Название происходит от греческих слов хлорос (зеленый) и филлон (лист). В природе существует шесть видов хлорофилла. Двумя основными типами в растениях являются хлорофилл a и хлорофилл b .

Спектры поглощения пигментов хлорофилла а и b в видимом диапазоне света, измеренные в растворителе. Оба типа почти не поглощают зеленый свет.

© Wikimedia Commons / Даниэле Пульези, M0tty

Спектры поглощения пигментов хлорофилл а и б в видимом диапазоне света, измеренные в растворителе. Оба типа почти не поглощают зеленый свет.

© Wikimedia Commons / Даниэле Пульези, M0tty

Хлорофилл a больше всего поглощает фиолетовый и оранжевый свет. Хлорофилл b поглощает в основном синий и желтый свет. Они оба также поглощают свет других длин волн с меньшей интенсивностью. Однако ни один из них не поглощает зеленый цвет, поэтому лист выглядит зеленым, потому что этот свет отражается для наших глаз, а не поглощается листом. Поскольку в листьях нет других сильных пигментов, вот и вся история.

Молекулы хлорофилла имеют кольцевую форму на одном конце, называемую порфирином, с ионом магния в центре. Если вы кипятите лист в воде, этот ион магния заменяется ионом водорода, то есть протоном, и цвет меняется с ярко-зеленого на тусклый цвет переваренной брокколи. Небольшое изменение молекулярной структуры приводит к изменению оптического поведения. Кроме того, хлорофилл a и b отличаются только заместителем порфирина, для хлорофилла a это метильная группа (-CH 3 ), а для хлорофилла b это альдегидная группа (-CHO ) в положении С7, но этого достаточно, чтобы существенно изменить спектр поглощения молекулы.

Молекулярные структуры хлорофилла a ( слева, ) и b ( справа, ). Они отличаются только заместителем порфиринового кольца.

Молекулярные структуры хлорофилла a ( слева, ) и b ( справа, ). Они отличаются только заместителем порфиринового кольца.

Фотосинтетические пигменты хлорофилла присутствуют не только в клетках листа; они обычно находятся в белковом кармане. Именно это взаимодействие с окружающей микросредой настраивает хлорофиллы так, чтобы они покрывали как можно большую часть видимого спектра.Чтобы узнать, насколько это микроокружение влияет на видимый цвет, нам сначала нужно узнать, каков истинный цвет хлорофилла. Это очень важно, если мы когда-нибудь собираемся понять, как работает фотосинтез, и если мы хотим использовать эти знания для создания действительно эффективных фотоэлектрических устройств.

Однако на этот вопрос нелегко ответить. Вы можете подумать, что это так же просто, как приготовить раствор хлорофилла и использовать спектрометр, чтобы получить ответ. Это уже было сделано с различными растворителями.Проблема с этим методом заключается в том, что эти растворители влияют на электронную структуру молекулы хлорофилла, а именно на электронное облако порфирина, тем самым изменяя его оптическое поведение. Теперь Анхель Рубио и его коллеги разработали метод измерения истинного цвета хлорофилла в отсутствие возмущений со стороны окружающей среды.

Метод заключается в мечении молекул хлорофилла a и b тремя разными катионами аммония – т.е.е. положительно заряженные ионы – без подвижных протонов, так что в каждом случае известно расстояние между хлорофиллом и электрическим зарядом. Затем растворенные смеси хлорофилла и меток распыляются электрораспылением в вакууме в спектрометре. Возбуждение молекул лазерным светом приводит к диссоциации хлорофиллов и меток, что позволяет измерять спектры хлорофилла для различных катионов.

Спектры, полученные исследователями с помощью этого метода, показывают пренебрежимо малую зависимость от природы меченого катиона.Это означало бы, что катионы находятся достаточно далеко от порфирина, который придает свои оптические свойства хлорофиллам. Эта возможность была подтверждена расчетами ab initio : результаты показали, что метка оказывает минимальное влияние на энергию возбуждения и, следовательно, на длины волн, поглощаемые молекулами хлорофилла; сдвиг длин волн поглощения фактически составляет менее 10 нанометров (нм).

Итак, каков истинный цвет хлорофиллов? В случае хлорофилла а максимальное поглощение в красной области при 642 нм и в синей области при 372 нм; для хлорофилла b значения равны 626 нм и 392 нм соответственно.Это означает, что окружающая среда сдвигает в красную сторону спектры поглощения хлорофилла в растительных клетках или, другими словами, пигменты хлорофилла более голубые, чем мы думаем.

В октябре магний помогает листьям оставаться зелеными

В этом году мы отмечаем 150-летие периодической таблицы химических элементов Дмитрия Менделеева, выделяя элементы, играющие фундаментальную роль в биохимии и молекулярной биологии. До сих пор мы рассмотрели водород, железо, натрий, калий, хлор, медь, кальций, фосфор, углерод, азот, кислород и марганец.


Химическая структура хлорофилла показывает зеленый ион магния, изолированный в центре порфиринового кольца, которое присоединено к длинному углеводородному хвосту. Джинто/Викисклад

Октябрь — месяц пика осенней листвы в северных и центральных штатах США. Листья становятся желтыми, оранжевыми и красными, поскольку хлорофилл — фотосинтетический пигмент, придающий растениям их зеленый цвет, — разрушается из-за ограниченного солнечного света и более низких температур. Хлорофилл состоит из порфиринового кольца — молекулы, состоящей из углерода, азота и водорода, — прикрепленной к длинному углеводородному хвосту.В центре порфиринового кольца ион магния стабилизирует молекулу хлорофилла и переносит электроны по цепи переноса электронов, чтобы управлять процессом фотосинтеза.

Магний — с символом Mg и атомным номером 12 — представляет собой реактивный щелочноземельный металл, который легко может потерять два электрона с образованием катиона с зарядом +2. В природе он встречается в основном в соединениях с другими элементами, такими как углерод, сульфат, кислород и хлор.

Магний — девятый по распространенности элемент в известной Вселенной.Он образуется в больших звездах, когда гелий сливается с неоном, или в сверхновых, когда три атома гелия последовательно сливаются с ядром углерода. Взрывы сверхновых рассеивают магний в космос, где он падает на поверхность планет, и в межзвездную среду, где он перерабатывается в другие звездные системы.

На Земле магний является четвертым по распространенности элементом после железа, кислорода и кремния. Это восьмой по распространенности элемент в земной коре, где он образует крупные месторождения магнезита, доломита и других горных пород.Соли магния легко растворяются в воде, что делает океаны и реки наиболее богатым источником биологически доступного магния.

У позвоночных магний является четвертым наиболее распространенным ионом металла и вторым наиболее распространенным внутриклеточным катионом после калия. Белковые транспортеры, которые переносят магний через биологические мембраны, должны распознавать большую гидратную оболочку катиона и доставлять «голый» ион. Примерами переносчиков магния являются белок XntAp у пресноводной инфузории Paramecium, система MgtA и MgtB у патогенных бактерий Salmonella и переносчик SLC41A1 в плазматической мембране млекопитающих.

Внутри клетки магний может находиться в цитозоле или храниться во внутриклеточных компартментах. Свободный цитозольный Mg +2 изменяет электрические свойства клетки, регулируя функцию потенциалзависимых каналов Ca +2 и K + . Это имеет важные последствия для возбудимых клеток, таких как нейроны и мышцы, и регулирует такие процессы, как высвобождение нейромедиаторов, сокращение и расслабление мышц. Магний, связанный с белком, играет структурную роль как часть конформации белка или регулирующую роль, активируя или ингибируя активность фермента.Магний в составе митохондрий влияет на ферменты энергетического обмена и процесс запрограммированной гибели клеток, или апоптоз. А в ядре большая часть магния связана с нуклеиновыми кислотами и свободными нуклеотидами, нейтрализуя отрицательный заряд фосфатных групп.

Год (био)химических элементов

Читать всю серию:

Для января это атомный номер 1

На февраль это железо — атомный №26

Для марта это почечный трифермент: натрий, калий и хлор

Для апреля это медь — атомный номер.29

На май, это в твоих костях: кальций и фосфор

Для июня и июля это атомные номера 6 и 7

Дышите глубже — для августа это кислород

Марганец редко путешествует в одиночку

В октябре магний помогает листьям оставаться зелеными

Ноябрь, это запах серы

Завершение года с никелем и цинком

пигментов листьев | Гарвардский лес

 

Растения производят удивительное разнообразие молекул пигмента, гораздо больше, чем животные.Ведь растения — существа света. Они чувствуют свет, чтобы контролировать свой рост и быструю реакцию на окружающую среду, и они используют свет в качестве источника энергии. Растения производят пигменты, чтобы рекламировать награды для животных, опыляющих цветы и распространяющих семена. Таким образом, пигменты могут иметь физиологические и/или биологические функции.

В листьях растений присутствуют три типа пигментов, и их удержание или производство определяет цвет листьев до того, как они падают с молекул, помимо простых химических формул, описывающих количество атомов различных элементов, составляющих молекулу .Пример, показанный здесь, — это обычная сахарная глюкоза.
Глюкозу можно приобрести в качестве подсластителя, чаще всего это половина обычного столового сахара (сахарозы), который является дисахаридом. Будут показаны более сложные диаграммы, иллюстрирующие структуру трех типов пигментов, присутствующих при старении листьев: хлорофиллов, каротиноидов и антоцианов.

Каротиноиды

Каротиноиды представляют собой водоотталкивающие пигменты с очень длинной цепью, которые синтезируются в пластидах растительных клеток.У подсолнечника обычный каротиноид, ß-каротин, вырабатывается в хромопластах лучевых цветков, придавая им яркие желто-оранжевые цвета. Эти пигменты в основном поглощают синие волны, позволяя рассеивать более длинные волны и создавая желтый цвет. В осенней листве каротиноиды остаются в хлоропластах и ​​проявляются в результате потери хлорофилла.

 

Хлорофиллы

Хлорофиллы a и b являются пигментами фотосинтеза.Они образуются в хлоропластах в фотосинтезирующих тканях листа. Молекулы хлорофилла очень водоотталкивающие, отчасти из-за длинного хвоста фитола в молекуле. Замкнутое кольцо молекулы похоже на гемоглобин нашей крови, но содержит ион магния, а не железо. Это большая и дорогая молекула, отчасти потому, что каждое кольцо содержит четыре атома азота. Хлорофилл обычно расщепляется к концу жизни листа, и большая часть азота резорбируется растением.

  

Антоцианы

Антоцианы представляют собой водорастворимые пигменты, продуцируемые флавоноидным путем в цитоплазме окрашенной растительной клетки. Присоединение молекулы сахара делает их особенно растворимыми в соке вакуолей, где эти молекулы хранятся… после их запуска.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.