Katere lastnosti so značilne za etilen. Etilen je brezbarven plin sladkastega vonja. Industrijska proizvodnja etanola

S prijateljem obstaja dvojna povezava.

1. Fizikalne lastnosti

Etilen je brezbarven plin z rahlim prijetnim vonjem. Je nekoliko lažji od zraka. Je rahlo topen v vodi, vendar topen v alkoholu in drugih organskih topilih.

2. Struktura

Molekulska formula C 2 H 4. Strukturne in elektronske formule:

3. Kemijske lastnosti

Za razliko od metana je etilen kemično zelo aktiven. Zanj so značilne adicijske reakcije na mestu dvojne vezi, polimerizacijske reakcije in oksidacijske reakcije. V tem primeru se ena od dvojnih vezi pretrga in na njenem mestu ostane enostavna enojna vez, zaradi sproščenih valenc pa pride do dodajanja drugih atomov ali atomskih skupin. Poglejmo si to na primerih nekaterih reakcij. Ko etilen prehaja v bromovo vodo (vodna raztopina broma), se slednja razbarva zaradi interakcije etilena z bromom, da nastane dibromoetan (etilen bromid) C 2 H 4 Br 2:

Kot je razvidno iz diagrama te reakcije, tukaj ne pride do zamenjave vodikovih atomov z atomi halogenov, kot pri nasičenih ogljikovodikih, temveč do dodajanja atomov broma na mestu dvojne vezi. Etilen se tudi zlahka razbarva vijolična vodna raztopina kalijev manganat KMnO 4 tudi z normalna temperatura. Sam etilen se oksidira v etilen glikol C 2 H 4 (OH) 2. Ta proces lahko predstavimo z naslednjo enačbo:

• 2KMnO 4 -> K 2 MnO 4 + MnO 2 + 2O

Reakcije etilena z bromom in kalijevim manganatom služijo za odpiranje nenasičenih ogljikovodikov. Metan in drugi nasičeni ogljikovodiki, kot smo že omenili, ne delujejo s kalijevim manganatom.

Etilen reagira z vodikom. Torej, ko se mešanica etilena in vodika segreje v prisotnosti katalizatorja (niklja, platine ali paladija v prahu), se združita v etan:

Reakcije, pri katerih snovi dodamo vodik, imenujemo hidrogeniranje ali reakcije hidrogeniranja. Reakcije hidrogeniranja imajo veliko praktični pomen. Pogosto se uporabljajo v industriji. Za razliko od metana etilen gori z vrtinčečim plamenom v zraku, ker vsebuje več ogljika kot metan. Zato ves ogljik ne zgori naenkrat in se njegovi delci močno segrejejo in zažarijo. Ti delci ogljika se nato zažgejo v zunanjem delu plamena:

• C 2 H 4 + 3O 2 = 2CO 2 + 2H 2 O

Etilen, podobno kot metan, tvori eksplozivne zmesi z zrakom.

4. Prejem

Etilena v naravi ni, z izjemo manjših primesi v zemeljskem plinu. V laboratorijskih pogojih se etilen običajno proizvaja z delovanjem koncentrirane žveplove kisline etanol pri segrevanju. Ta proces je mogoče predstaviti z naslednjo povzeto enačbo:

Med reakcijo se vodni elementi odštejejo od molekule alkohola in dve odstranjeni valenci se medsebojno nasičita, da tvorita dvojno vez med ogljikovimi atomi. Za industrijske namene se etilen pridobiva v velikih količinah iz plinov krekinga nafte.

5. Uporaba

IN moderna industrija etilen se zelo pogosto uporablja za sintezo etilnega alkohola in proizvodnjo pomembnih polimernih materialov (polietilen itd.), Pa tudi za sintezo drugih organskih snovi. Zelo zanimiva lastnost etilena je pospeševanje zorenja številnih zelenjavnih in vrtnih sadežev (paradižnik, melone, hruške, limone itd.). S tem se sadje lahko prevaža, ko je še zeleno, nato pa se dozori na mestu uživanja z vnosom majhnih količin etilena v zrak skladišča.

Etilen se uporablja za proizvodnjo vinil klorida in polivinil klorida, butadiena in sintetičnih kavčukov, etilen oksida in polimerov na njegovi osnovi, etilen glikola itd.

Opombe

Viri

• F. A. Derkach "Kemija" L. 1968

? V ? Fitohormoni

? V ? Ogljikovodiki

Prebivalci Britanskega otočja so znani kot strastni ljudje. Ko so nekoč dali pol sveta pod svoj nadzor, niso pozabili na preproste življenjske radosti. O jabolkih, na primer. Sredi in konec 19. stoletja ter v začetku 20. stoletja je žlahtnjenje jabolk doseglo svoj vrhunec, a za poznavalca izbor in sorte niso edina sorta. Biti poznavalec ne pomeni le pohrustati svojo najljubšo sorto in poznati še nekaj drugih, temveč za vsako sorto tudi opazovati razvoj okusa in teksture jabolka med zorenjem in skladiščenjem. Pogosto ne razmišljamo o tem, da je sadež živ organizem s kompleksno biokemijo in lastnimi hormoni. Tudi sadje je že pobrano z rastline. Eden najpreprostejših hormonov po zgradbi, eden najpomembnejših in zato najbolj raziskanih je hormon zorenja rastlin etilen (C 2 H 4). Etilen – glavni pomočnik distribucija vsega sadja. Banane nabereš, ko so še trde in lahko transportne, surove pa zelene, trpke in neužitne, in jih pošlješ deset tisoč kilometrov kamor koli na svet. Potem bodisi počakate, da pod vplivom naravno sproščenega hormona zorenja dozorijo, postanejo mehke in aromatične, ali pa, če jih morate takoj prodati, ustvarite umetno atmosfero etilena.

Etilen je pravzaprav rastlinski hormon s širokim učinkom; uravnava rast rastlin, odpadanje listov in odpiranje cvetov. Za nas pa je zanimiv prav kot hormon zorenja plodov.

Sadje je edina hrana, ki si jo je narava zamislila kot hrano. To je način rastline za širjenje semen po širokem območju. A le pod pogojem, da sadje razdeljevalci pojedo v trenutku, ko je seme pripravljeno na kalitev. In rastlina to uravnava z zorenjem. Biokemija tega procesa je zapletena, a očitna. Sprememba barve zaradi razgradnje klorofila v barvne pigmente antociane in karotenoide, razgradnja polisaharidov brez okusa v sladke sladkorje, kopičenje. aromatske spojine, razgradnja pektinov celične stene z opaznim mehčanjem sadja.

Pri široki skupini rastlin lahko ti procesi potekajo v plodu tudi potem, ko je bil pobran z rastline in je prenehal dovajati hranila. Ti sadeži so že nabrali dovolj začetnih snovi, da sprožijo zorenje. In to zorenje povzroča hormon etilen. V znanstveni literaturi se takšno sadje imenuje klimakterično, to so jabolka, banane, paradižnik itd.

Pri drugi skupini plodov je zorenje možno samo na veji z dostopom do hranila rastline. V to skupino spadajo ananas in citrusi. Po obiranju ne zorijo več.

Etilen je neviden plin z zelo rahlim lastnim vonjem, zato so doma procesi zorenja videti malce mistični – banano postavite na polico in počakate en teden, da dozori, jo postavite v zaprto vrečko in potrebujete manj čakati. To pa zato, ker etilen deluje po principu pozitivne povratne informacije - sprošča ga sadež sam in deluje kot hormon na isti sadež, banane sproščajo veliko etilena, v tem so skoraj prvaki. Ob poškodbah, pomanjkanju vode in drugih obremenitvah se sproščanje etilena poveča. Pravijo, da so to dejstvo poznali že v starem Egiptu, ko so za zorenje fig na vejah rezali več sadežev.
Po kemijski strukturi je etilen najpreprostejši alken in eden najpogostejših kemikalije, ki se običajno proizvaja v svetu in konkurira žveplovi kislini. Seveda ne zaradi zorenja plodov. Na primer kot monomer polietilena.

Hormonski regulacijski sistem je eden najpomembnejših sistemov v rastlinah in vključuje fitohormone. Fitohormoni so spojine, preko katerih poteka medsebojno delovanje celic, tkiv in organov in ki so v majhnih količinah potrebni za zagon in uravnavanje fizioloških in morfogenetskih programov. Rastlinski hormoni imajo relativno nizko molekulsko maso organske snovi. Nastajajo v različnih tkivih in organih in delujejo v zelo nizkih koncentracijah reda 10 -13 -10 -5 mol/l.

Vse fitohormone delimo na stimulanse in inhibitorje. Inhibitorji (iz latinskega "Inhibeo" - ustavim, zadržujem) v biologiji, naravne in sintetične snovi, ki zavirajo delovanje encimov (tako v telesu kot v brezceličnih sistemih); razlikujejo po naravi delovanja, specifičnosti in drugih lastnostih. Etilen je zaviralec rasti. Številne spojine imajo podoben učinek na rastlino, vendar so po učinkovitosti slabše. Etilen je edini plinasti regulator rasti rastlin.

Plin etilen (C2H4) upravičeno uvrščamo med rastlinske hormone, saj se sintetizira v rastlinah in v izjemno nizkih koncentracijah uravnava njihovo rast, aktivira zorenje plodov, povzroča staranje listov in cvetov, opadanje listov in plodov, sodeluje pri odzivu rastlin na različne stresne dejavnike in pri uravnavanju številnih drugih pomembnih dogodkov v življenju rastline (Kulaeva, 1995). Etilen ali natančneje proizvajalci etilena - spojine, katerih uničenje spremlja sproščanje etilena, se v praksi pogosto uporabljajo. kmetijstvo. Vse to določa veliko pozornost biokemikov, fiziologov, genetikov, molekularnih biologov in praktikov za študij etilena.

IN zadnja leta Velik napredek je bil dosežen pri pridobivanju in proučevanju mutiranih rastlin, ki so neobčutljive na etilen. Ti mutanti so zagotovili napredek pri izolaciji genov, ki so odgovorni za zaznavanje in prenos etilenskega signala v rastlinah, in so pomagali delno dešifrirati molekularne poti, skozi katere prehaja signal, kar povzroča aktivacijo ali zatiranje določenih fizioloških programov. Ta uspeh je avtorja spodbudil k pisanju članka o etilenu. Njegov namen je preučiti regulativno vlogo etilena v rastlinah, njegovo praktična uporaba, značilnosti njegove biosinteze, pa tudi najnovejše podatke o mehanizmu delovanja tega fitohormona.

Zgodovina odkritja etilena

Etilen je prvi pridobil nemški kemik Johann Becher leta 1680 z delovanjem vitriolnega olja na vinski alkohol. Sprva so ga identificirali z "vnetljivim zrakom", to je vodikom. Kasneje, leta 1795, so etilen na podoben način pridobili nizozemski kemiki Deyman, Potts van Truswyk, Bond in Lauerenburg in ga opisali pod imenom "naftni plin", saj so odkrili sposobnost etilena, da dodaja klor in tvori oljnato tekočina - etilen klorid ("nizozemski kemiki").

Proučevanje lastnosti etilena, njegovih derivatov in homologov se je začelo z sredi 19 stoletja. Začetek praktično uporabo Te spojine so temeljile na klasičnih študijah A.M. Butlerova in njegovih učencev na področju nenasičenih spojin in predvsem Butlerovega ustvarjanja teorije kemijske strukture. Leta 1860 je z delovanjem bakra na metilenjodid pripravil etilen in tako ugotovil strukturo etilena.

Leta 1901 je Dmitrij Nikolajevič Neljubov v laboratoriju v Sankt Peterburgu vzgojil grah, vendar je seme dalo zvite, skrajšane kalčke, katerih vrh je bil upognjen s kavljem in se ni upognil. V rastlinjaku in na svežem zraku so bile sadike enakomerne, visoke, vrh pa je na svetlobi hitro poravnal kavelj. Nelyubov je predlagal, da je dejavnik, ki povzroča fiziološki učinek, v zraku laboratorija.

Takrat so bili prostori osvetljeni s plinom. Isti plin je gorel v uličnih svetilkah, že zdavnaj pa so opazili, da ob nesreči na plinovodu stoji v bližini Ko pride do uhajanja plina, drevesa prezgodaj porumenijo in odvržejo liste.

Svetleči plin je vseboval različne organske snovi. Da bi odstranil nečistoče plina, ga je Nelyubov spustil skozi ogreto cev z bakrovim oksidom. V "prečiščenem" zraku so se sadike graha normalno razvijale. Da bi ugotovil, katera snov povzroči odziv sadik, je Nelyubov po vrsti dodajal različne sestavine svetilnega plina in ugotovil, da je dodatek etilena povzročil:

1) počasnejša rast v dolžino in zgostitev sadike,

2) "neupogibna" apikalna zanka,

3) sprememba orientacije sadike v prostoru.

Ta fiziološki odziv sadik so poimenovali trojni odziv na etilen. Izkazalo se je, da je grah tako občutljiv na etilen, da so ga začeli uporabljati v biotestih za določanje nizkih koncentracij tega plina. Kmalu so ugotovili, da etilen povzroča tudi druge učinke: odpadanje listov, zorenje plodov itd. Izkazalo se je, da so rastline same sposobne sintetizirati etilen, tj. etilen je fitohormon.

Fiziološka vloga etilena

Lastnosti etilena

Etilen je brezbarven plin z rahlim, komaj zaznavnim vonjem. V vodi je slabo topen (pri 0 0 se v 100 g vode raztopi 25,6 ml etilena), gori s svetlečim plamenom, z zrakom tvori eksplozivne mešanice. Toplotno manj stabilen kot metan. Že pri temperaturah nad 350 0 etilen delno razpade na metan in acetilen. Pri temperaturi okoli 1200 0 disociira predvsem na acetil in vodik.

Etilena ni v naravnih plinih (z izjemo vulkanskih plinov). Nastaja predvsem pri pirogenski razgradnji naravnih spojin, ki vsebujejo organske snovi.

V zelo nizkih koncentracijah, reda velikosti 0,001-0,1 µl/l, lahko zavre in spremeni naravo rasti rastlin ter pospeši zorenje plodov. Etilen se sintetizira v bakterijah, glivah, nižjih in višjih rastlinah in to v velikih količinah. Niso vsi organizmi sposobni sintetizirati etilena. Tako od 228 raziskanih vrst mikroskopskih gliv le 25% oddaja etilen. Organizmi nadzorujejo hitrost sinteze etilena. To uravnava njegovo koncentracijo, poleg tega lahko presežek etilena prosto difundira okolju. Hitrost tvorbe etilena je v različnih organih in sistemih različna. Proizvodnja etilena se poveča s staranjem in odpadanjem listov in plodov. Zavira ga pomanjkanje kisika (v vseh kmetijskih rastlinah razen riža), uravnavamo pa ga lahko s temperaturo in svetlobo. Vpliva na sintezo etilena in raven CO 2 . Poleg tega v različnih rastlinah ogljikov dioksid lahko stimulira in zavira tvorbo etilena.

Kot je prikazano v poskusih D.N. Nelyubov, etilen zavira rast stebla v dolžino in povzroči njegovo odebelitev. Pozneje so znanstveniki ugotovili, da se to zgodi zaradi spremembe smeri rasti izvornih celic, kar ustreza spremembi orientacije elementov citoskeleta. Etilen zavira rast korenin in pospešuje staranje, kar je dobro vidno na listih in cvetovih rastlin. Etilen tudi pospešuje zorenje plodov in povzroča odpadanje listov in plodov. Povzroča nastanek posebne ločevalne plasti celic v peclju, po katerem se list odtrga od rastline, na mestu raztrganine pa namesto rane z etilenom povzročeno zaščitno plast celic s suberiziranimi stenami. ostaja. Ta fitohormon vpliva na spol cvetov in povzroči nastanek ženskih cvetov pri rastlinah, za katere so značilni ločeni ženski in moški cvetovi, kot so kumare, buče in buče.

Nastanek korenin na steblu in nastanek posebnega tkiva v steblu – aerenhima, skozi katerega v korenine pride kisik, povzroči etilen. To prihrani rastline v pogojih kisikovega stradanja korenin, v katerega se znajdejo, ko je zemlja poplavljena. Poleg tega etilen povzroča druge spremembe v rastlinah. Na primer epinastija, ki spremeni kot naklona lista glede na steblo (listi se povesijo).

Etilen sodeluje tudi pri odzivih rastlin na različne škodljive vplive – mehanske, kemične in biološke. Sodeluje pri odzivu rastlin na napad patogenov. Etilen vključuje obrambne sisteme rastlin pred patogeni. Hkrati inducira sintezo velikega števila encimov, na primer encimov, ki uničujejo celično steno gliv (hitinaze, specifične glukanaze), pa tudi encimov, ki sodelujejo pri sintezi fitoaleksinov - spojin, ki so strupene za povzročitelj bolezni.

Ko so rastline poškodovane, se etilen sintetizira in sprosti. Obstajajo dokazi, da ko živali uživajo liste lesnatih rastlin, zaužita rastlina sprošča etilen in pod njegovim vplivom se lahko v listih sosednjih rastlin sintetizirajo snovi, zaradi katerih so listi neprimerni za živali.

Biosinteza etilena

Ključna spojina za biosintezo etilena v rastlinah je aminokislina metionin. Pri interakciji metionina z visokoenergijsko spojino ATP se pojavi vmesni produkt S-adenozilmetionin, ki se nadalje pretvori v 1-aminociklopropan-1-karboksilno kislino (ACC), neposredni prekurzor etilena v rastlinah. ACC nato v prisotnosti kisika razpade v etilen, amoniak, mravljinčno kislino in CO2. Vsak korak katalizira določen encim. Ključni encim, na ravni katerega se uravnava biosinteza etilena, je ACC sintaza. ACC sintaza se v celicah ne sintetizira stalno, ampak jo inducirajo induktorji – snovi, ki povzročajo njeno sintezo. Takšni encimi se običajno imenujejo inducibilni. Sintezo ACC sintaze inducirajo visoke koncentracije avksina, molekule - kemični signali glivične okužbe, pa tudi sam etilen. Sinteza ACC sintaze se nadaljuje, dokler je prisoten induktor. Nato se sinteza ustavi in ​​nastale encimske molekule se hitro uničijo, saj je njihov razpolovni čas 20-30 minut. To poudarja, kako močno rastlina nadzoruje sintezo etilena na ravni tvorbe in uničenja ključnega biosintetičnega encima ACC sintaze.

Pomembno je, da v rastlinskem genomu obstaja velika družina genov ACC sintaze, ki se razlikujejo po svoji regulaciji: nekateri se vklopijo na različnih stopnjah normalnega razvoja rastlin, drugi - ob poškodbi, tretji - pod delovanjem patogena, itd. To zagotavlja večfaktorski sistem za uravnavanje sinteze etilena v rastlinah. Geni ACC sintaze in ACC oksidaze pritegnejo veliko pozornosti genetskih inženirjev, saj modifikacija rastlin z uporabo teh genov omogoča uravnavanje sinteze etilena in posledično uravnavanje hitrosti zorenja plodov. Na tej poti so ameriški genetski inženirji pridobili transgene rastline paradižnika z mesecem rokom obstojnosti plodov.

Naslednja stopnja biosinteze etilena je oksidacija ACC. Odvisen je od kisika in se ne pojavi v pogojih kisikovega stradanja (anaerobioze). To se zgodi v koreninah, ko je zemlja poplavljena. Brez kisika so dihanje korenin, sinteza ATP in procesi, odvisni od tega, zatrti. Motena je oskrba poganjkov z vodo, mineralnimi hranili, hormoni (citokinini) in drugimi odpadnimi snovmi korenine. Vse to ogroža smrt rastlin. In potem se vklopi sistem za zaščito pred etilenom. V pogojih anaerobioze se pretvorba ACC v etilen v koreninah ustavi. ACC vstopa kot del soka - raztopine, ki teče od korenin do poganjkov, do nadzemnih organov, kjer ne manjka O2 in se tam pretvori v etilen. Etilen povzroči epinastijo v poganjkih - spremembo kota naklona peclja na steblo, zaradi česar listi padejo navzdol in se odmaknejo od neposrednega delovanja sončne svetlobe. Hkrati se listi manj segrevajo in izhlapevajo manj vode. Etilen povzroči nastanek korenin na steblih, ki ne opravljajo absorbcijske funkcije, ampak izvajajo specifične sintetične procese, potrebne za normalno delovanje poganjka, vključno z obnavljanjem oskrbe nadzemnih organov s citokinini. Poleg tega etilen povzroči nastanek aerenhima v steblu – tkivo, skozi katerega O2 prehaja iz stebel v korenine in zagotavlja njihovo normalno delovanje. Ta primer dobro ponazarja, kako etilen zagotavlja prilagoditev rastlin na razmere pomanjkanja kisika v območju korenin, ki se pojavi, ko je zemlja poplavljena.

V normalnem življenju rastlin se etilen aktivno sintetizira v zorečih plodovih in starajočih se listih. To je razumljivo: povzroči zorenje plodov, staranje in odpadanje listov. Vendar pa je visoka stopnja sinteze etilena značilna tudi za meristematska tkiva - cone celične delitve. To je še vedno težko razložiti. Sintezo etilena v rastlinah povzročajo visoke koncentracije avksina, ki se pojavi na ravni indukcije genov ACC sintaze. Sintetizirani etilen zavira reakcije, ki jih povzroča avksin. Na primer, v določenem območju koncentracije avksin aktivira rast korenin. Njihov presežek povzroči sintezo etilena, ki zavira rast korenin. Tako je etilen vključen v rastlinski povratni nadzor delovanja avksina. Etilen igra enako vlogo pri reakcijah rastlin na visoke koncentracije citokininov.

Etilen kot mehanski stresni hormon

Sproščanje etilena je tesno povezano z mehanskim učinkom na rastlinske celice. Vzemimo primer odziva sadike graha, ki ga je opazil Neljubov. Dokler kalček ne pride na površje, je treba občutljive celice apikalnega meristema zaščititi pred poškodbami. Zato pride do upogibanja in tvorbe apikalne zanke. Ni meristem tisti, ki raste skozi prst, ampak močnejši spodnji del.

Ko se na poti sadike pojavi mehanska ovira (kamen), sadika sprosti več etilena, rast v dolžino se ustavi in ​​začne se debelitev. Sadika si prizadeva premagati oviro s povečanjem pritiska. Če je to uspešno, koncentracija etilena pade in rast dolžine se obnovi. Če pa je ovira prevelika, se proizvodnja etilena še poveča. Sadika odstopa od navpičnice in obide kamenček.

V zraku koncentracija etilena pade, sadike odvijejo apikalni meristem in začne se razvoj listov.

Etilen in dotik

Do leta 1991 so imeli rastlinski fiziologi pomanjkljivo razumevanje, kako rastline zaznavajo dotik. Z metodo odštevanja knjižnic c-DNA je bilo ugotovljeno, da pršenje rastlin Arabidopsis thaliana z vodo povzroči sintezo novih messenger RNA - po 10-15 minutah se je njihova raven povečala stokrat.

Škropljenje je kompleksen dejavnik: spreminja se vlažnost zraka, nastane senca vodne pare in na koncu so listi izpostavljeni mehanskim obremenitvam. Vsak od dejavnikov je bil proučen posebej. Izkazalo se je, da vlaga ne igra nobene vloge, a če rastlino podrgnemo s stekleno paličico, bo to začutila in se v 10-15 minutah odzvala z izražanjem novih mRNA. Odkrite gene so označili kot TCH1, TCH2, TCH3, TCH4, TCH5 (iz angleščine touch).

Če rastlino nenadoma pokrijete s črnim pokrovčkom, ne da bi se dotaknili, se v njej poveča tudi raven matrik TCH. Ustvarjanje dovolj močnih zvočnih učinkov ni privedlo do želenega rezultata: sporočilne RNA TCH se niso pojavile v celicah.

Za kaj so odgovorni geni, katerih produkti se ob dotiku pojavijo v celicah? Izkazalo se je, da so zelo podobni znanim proteinom, ki vežejo kalcij - kalmodulinom. Ti proteini skupaj s Ca 2+ aktivirajo citoskelet in spodbujajo prehod iz sol v gel številnih struktur v rastlinski celici. Rastline, ki smo jih pogosto motili s stekleno paličico, opazno zaostajajo v rasti, tiste, ki se jih nismo dotikali, pa se izkažejo za mehansko močnejše in utrjene.

Izkazalo se je, da je proteinski produkt gena TCH 4 ksiloglukan endotransglikozilaza. Sintezo tega proteina lahko sprožijo tudi brasinosteroidi. Enake učinke lahko povzroči dodajanje etilena. Istočasno pride tudi do sinteze Ca-vezavnih proteinov TCH.

Etilen in celjenje ran

Mnoge rastline tvorijo laticiferje, ki vsebujejo lateks (naravni kavčuk). Vendar pa guma ne "zmrzne" v lakticiferjih (tako kot kri ne koagulira v žilah). Če pa je rastlina poškodovana, se na površini pojavi lateks, ki se hitro strdi in zamaši mesto poškodbe. Lateks zlepi spore gliv in bakterij, se strdi v ustih žuželk ali jih zlepi na kapljico štrleče gume.

Dolgo časa ne bi bilo nič znanega o tem, kaj povzroča hitro strjevanje lateksa, ko je rastlina poškodovana, če ne bi bilo zahtev kmetijstva. Na nasadih Hevea je strjevanje lateksa škodljiv proces: na drevesnih deblih morate na novo narediti zareze, na nova mesta postaviti posode za zbiranje kavčuka, kar ustvarja veliko nepotrebnega dela.

Izkazalo se je, da se lateks strdi pod vplivom etilena. V tem procesu igra pomembno vlogo manjši protein iz lateksa, hevein. Proti utrjevanju lateksa se je mogoče do neke mere boriti z obdelavo rastlin z zaviralci sinteze etilena. Najbolj poznan inhibitor so srebrovi ioni, obstajajo pa tudi cenejši. Tako v rastlinah gume etilen pospešuje celjenje mehanskih poškodb.

Poleg tega se pod vplivom etilena aktivira posebno tkivo, periderm rane. Nastane plutasti kambij, ki tvori plast suberinizirane plute, ki ločuje zdravo (živo) tkivo od obolelega (mrtvega). Čep je visoko hidrofoben, kar učinkovito preprečuje širjenje glivic in bakterij v rano ter varuje zdravo tkivo pred prekomernim izhlapevanjem.

Velikost in mesto nastanka periderma rane se pri različnih rastlinah razlikujeta. Tako pljučnik tvori periderm rane nekaj milimetrov od območja poškodbe (na primer z gobami). Področje lista, ki ga obdaja periderm rane, izpade.

Pri fižolu se aktivira rana periderma na dnu listne ploskve in rastlina zaradi varnosti cele rastline žrtvuje poškodovani del kompleksnega lista.

Zdi se, da je periderm rane lahko koristen le, če ga napadejo bakterije in glive. Ima pa pomembno vlogo tudi pri napadih žuželk in klopov. Pod vplivom etilena pride do lokalnega "padanja listov" - poškodovani list pade na tla skupaj s škodljivcem. Škodljivci imajo manj možnosti, da ponovno dosežejo krono. Zaščitni "opadanje listov" opazimo na primer pri vrtnicah, ko jih napadejo pršice.

Regulacija odpadanja listov v zmernih širinah

Etilen uravnava pojav odpadanja listov. Ta reakcija je tako navdušila rastlinske fiziologe, da etilen včasih velja za hormon staranja rastlin. Pojav odpadanja listov ni samo staranje. Torej v tropih posamezni listi živijo 3-4 leta (pogosto več). Zmanjšanje življenjske dobe listov je povezano z zaščitno reakcijo na mehanske obremenitve.

Ko listi odpadejo, se na mestih pritrditve oblikujejo številne odprte rane. Da se list loči brez škode za celotno rastlino, se na njegovem dnu oblikuje ločevalna plast. Njegovo delovanje je skoraj enako delovanju periderma rane. Mesto bodoče poškodbe zapremo s čepom, prekrivno tkivo se zrahlja in postane krhko, list pa odpade. Za rahljanje celične stene se vanjo sproščajo pektinaze. Pri razgradnji pektina se sprostijo fiziološko aktivne snovi - oligosaharini, ki spodbujajo nadaljnje mehčanje celičnih sten.

Listi, ki se pripravljajo na odpadanje, prenašajo dušikove spojine in ogljikove hidrate v druge dele rastline. Klorofil se uniči in list porumeni. V tkivih se kopičijo škodljive snovi, ki jih bo rastlina odstranila s padcem listov.

Tako sta pojava odpadanja listov in zaščite pred poškodbami tesno povezana. Pri odpadanju listja v zmernih geografskih širinah vidimo napredovalo fiziološko reakcijo. Pozimi so listi poškodovani zaradi zmrzali in nanje pade sneg, kar povzroči povečano mehansko obremenitev vej. Rastlina tako rekoč "predvidi" prihodnje mehanske obremenitve in se vnaprej osvobodi listov. Zato ni presenetljivo, da so vsi procesi, povezani z izgubo listov na območjih s hladnimi in snežnimi zimami, pod nadzorom etilena (Prokhorov, 1978).

Oblikovanje in zorenje plodov

Začetek življenja ploda je v cvetu, natančneje v jajčniku. Zrna cvetnega prahu pristanejo na površini peclja, začnejo kaliti in mehansko pritisnejo na prevodno tkivo stebrička, da dosežejo globoko v pestiču skrite jajčne celice. Seveda, ko cvetni prah vzklije, tkiva sloga začnejo sproščati etilen.

Različni deli cveta se različno odzivajo na signal etilena. Tako odmrejo ali spremenijo barvo vsi organi, ki so pritegnili žuželke opraševalce. V nekaj urah po opraševanju cvetni listi slamnika izgubijo turgor in ovenijo. Ločevalna plast na dnu cvetnih listov lilije se aktivira in ti odpadejo (primerjajte s pojavom odpadanja listov). Pri pljučniku se spremeni pH (kislost) vakuolarnega soka in cvetovi se obarvajo iz rožnatih v modre. Pri Calla Palustris etilen povzroči, da pokrov socvetja spremeni barvo iz bele v zeleno. Kasneje rastlina uporablja lopatico kot dodaten vir fotoasimilatov za razvoj plodov. Upoštevajte, da v nekaterih primerih etilen povzroči uničenje klorofila, porumenelost in odpadanje listov, v drugih pa poveča fotosintezo.

Pod vplivom etilena se prašniki posušijo, jajčniki pa začnejo aktivno rasti in privabljajo nova hranila.

Etilen je še posebej pomemben v zadnji fazi zorenja sočnih plodov. Skoraj vsi učinki, ki se štejejo za "igrajo" tukaj. Plod preneha rasti (kot sadika, ki je naletela na oviro), celice ploda začnejo izločati pektinaze v apoplast – plodovi postanejo mehki. Poleg tega se tvorijo fiziološko aktivni fragmenti pektina - oligosaharini. V krakih sadeža se aktivira ločilna plast in nastane rana periderma (kot pri odpadanju listov), ​​spremeni se pH - plodovi postanejo manj kisli, spremeni se tudi njihova barva iz zelene v bolj rumeno ali rdečo (kot npr. cvetni listi nekaterih rastlin).

Upoštevajte, da poškodovani plodovi dozorijo in odpadejo prej kot drugi. Mehanske obremenitve povzročajo ptice, ličinke žuželk ali fitopatogene glive. Tako kot pri listih rastlina teži k temu, da zavrže nekakovostne plodove, da bi bili preostali plodovi čim bolj zdravi.

Zorenje plodov pod vplivom etilena je enaka proaktivna fiziološka reakcija kot odpadanje listov. Sočne plodove raznašajo ptice in sesalci, ki pri zaužitju plodove poškodujejo, rastlina pa predproizvaja etilen.

Lastnost pospeševanja zorenja plodov je bila pri etilenu odkrita že davno, že v dvajsetih letih prejšnjega stoletja, in od takrat se široko uporablja. Med transportom je pomembno, da plodovi ostanejo čvrsti in zeleni. Da bi to naredili, jih prevažajo v prezračenih posodah, ki ščitijo plodove pred mehanskimi poškodbami, ki povzročajo sintezo etilena. Poleg tega se biosinteza etilena upočasni pri nizkih temperaturah in pri visokih koncentracijah ogljikovega dioksida v zraku. Načeloma bi bilo mogoče uporabiti zaviralce biosinteze etilena, če ne bi bili njihovi toksični za človeka. Inhibitorje lahko uporabimo le v skladiščih rezanega cvetja. Na Nizozemskem cvetja ne dajo v navadno vodo, temveč v posebno raztopino, ki poleg mineralnih soli, produktov fotosinteze in antiseptikov vsebuje zaviralce sinteze etilena. S pomočjo takšnih dodatkov trgovcem uspe ohraniti šopke sveže več dni.

Da bi preprečili nastanek etilena v plodovih, dobimo mutante z moteno biosintezo etilena. Sorte paradižnika na osnovi takšnih mutantov so že bile pridobljene. Te paradižnike je mogoče hraniti zelo dolgo in prevažati na dolge razdalje. Tik pred prodajo jih obdelamo z etilenom, plodovi pa hitro dozorijo. Vendar pa ta tehnologija bistveno zmanjša okus sadja.

Pregovor pravi, da eno gnilo jabolko pokvari ves sod. To je res. Gnilo jabolko proizvaja etilen, ki povzroči mehčanje tkiva drugih jabolk. Poleg tega vsak sadež med zorenjem začne proizvajati svoj etilen in v sodu se začne "verižna reakcija" proizvodnje etilena.



odgovor: Etilen je najpomembnejši predstavnik številnih nenasičenih ogljikovodikov z eno dvojno vezjo: formula -
Plin je skoraj brez vonja in slabo topen v vodi. V zraku gori s svetlečim plamenom. Zahvaljujoč razpoložljivosti
- etilenske vezi zlahka vstopijo v adicijske reakcije:
(dibromoetan)
(etilni alkohol) Zaradi prisotnosti dvojne vezi se lahko molekule etilena povezujejo med seboj in tvorijo dolge verige (iz več tisoč originalnih molekul). Ta reakcija se imenuje reakcija polimerizacije:
Polietilen se pogosto uporablja v industriji in vsakdanjem življenju. Je zelo neaktiven, se ne zlomi in se dobro obdeluje. Primeri: cevi, posode (sodi, škatle), izolacijski material, embalažna folija, steklo, igrače in še veliko več. Druge praživali nenasičen ogljikovodik je polipropilen:
Pri polimerizaciji nastane polipropilen – polimer. Polimer je po svojih splošnih lastnostih in uporabi podoben polietilenu.

Polipropilen je močnejši od polietilena, zato so iz njega izdelani številni deli za različne stroje, pa tudi številni natančni deli, na primer za bagre. Približno 40 % polipropilena se predela v vlakna.

Med pridelovalci zelenjave, ki se poklicno ukvarjajo s pridelavo in oskrbo kmetijskih pridelkov, je običajno nabiranje plodov, ki še niso dozoreli. Ta pristop vam omogoča, da zelenjavo in sadje ohranite dlje in jih brez težav prevažate na dolge razdalje. Ker je malo verjetno, da bodo zelene banane ali na primer paradižniki med povprečnim potrošnikom resno povprašeni, naravno zorenje pa lahko traja dolgo, se za pospešitev procesa uporabljajo plini. etilen in acetilen. Na prvi pogled lahko ta pristop povzroči zmedo, toda če se poglobimo v fiziologijo procesa, postane jasno, zakaj sodobni pridelovalci zelenjave aktivno uporabljajo takšno tehnologijo.

Hormon za zorenje zelenjave in sadja

Vpliv specifičnih plinov na hitrost zorenja pridelkov je prvi opazil ruski botanik Dmitrij Neljubov, ki je v začetku 20. st. določil določeno odvisnost "zrelosti" limon od atmosfere v prostoru. Izkazalo se je, da so limone v skladiščih s starim ogrevalnim sistemom, ki ni bil zelo zrakotesen in je omogočal uhajanje pare v ozračje, veliko hitreje zorele. S preprosto analizo je bilo ugotovljeno, da je ta učinek dosežen zaradi etilena in acetilena, ki ju vsebuje para, ki izhaja iz cevi.

Sprva je bilo takšno odkritje prikrajšano za ustrezno pozornost podjetnikov; le redki inovatorji so poskušali nasičiti svoje skladiščne prostore z etilenskim plinom, da bi izboljšali produktivnost. Šele sredi 20. stol. "Plinski hormon" za zelenjavo in sadje so sprejela precej velika podjetja.

Za izvedbo tehnologije se običajno uporabljajo jeklenke, katerih sistem ventilov vam omogoča natančno nastavitev izpusta plina in doseganje zahtevane koncentracije v prostoru. Zelo pomembno je, da se v tem primeru iz skladišča izpodriva navaden zrak, ki vsebuje kisik, glavni oksidant kmetijskih pridelkov. Mimogrede, tehnologija zamenjave kisika z drugo snovjo se aktivno uporablja za povečanje roka uporabnosti ne le sadja, ampak tudi drugih prehrambeni izdelki- meso, ribe, siri itd. V ta namen se uporabljata dušik in ogljikov dioksid, kot je bilo podrobneje razloženo.

Zakaj se plin etilen imenuje "banana" plin?

Torej, okolje etilena vam omogoča, da pospešite proces zorenja zelenjave in sadja. Toda zakaj se to dogaja? Dejstvo je, da številni pridelki v procesu zorenja oddajajo posebno snov, to je etilen, ki ob izpustu v okolje vpliva ne le na sam vir emisije, temveč tudi na svoje sosede.

tako jabolka pomagajo pri zorenju

Vsaka vrsta sadja proizvaja različne količine hormona zorenja. Največje razlike v zvezi s tem so:

• jabolka;
• hruške;
• marelice;
• banane.

Slednji vstopijo v našo državo na precejšnji razdalji, zato se ne prevažajo v zreli obliki. Da bi bananin olupek dobil svojo naravno svetlo rumeno barvo, ga mnogi podjetniki postavijo v posebno komoro, ki je napolnjena z etilenom. Cikel takšne obdelave je v povprečju 24 ur, po katerem banane dobijo nekakšen zagon za pospešeno zorenje. Zanimivo je, da brez takega postopka najljubši sadež mnogih otrok in odraslih ostane v polzrelem stanju zelo dolgo. Zato je "banana" plin v tem primeru preprosto potreben.

poslana na zorenje

Metode za ustvarjanje zahtevane koncentracije plina v komori za shranjevanje sadja

Zgoraj smo že omenili, da se za zagotovitev zahtevane koncentracije etilena / acetilena v skladišču zelenjave in sadja običajno uporabljajo plinske jeklenke. Da bi prihranili denar, se nekateri pridelovalci zelenjave včasih zatečejo k drugi metodi. V prostor s plodovi se postavi kos kalcijevega karbida, na katerega kaplja voda v intervalih 2-3 kapljice/uro. Kot rezultat kemična reakcija Acetilen se sprošča in postopoma polni notranjo atmosfero.

Ta "staromodna" metoda, čeprav privlačna v svoji preprostosti, je bolj značilna za zasebna gospodinjstva, saj ne omogoča doseganja natančne koncentracije plina v prostoru. Zato v srednjih in velikih podjetjih, kjer je pomembno izračunati za vsak pridelek zahtevana količina“plinskega hormona”, se pogosto uporabljajo balonske instalacije.

Pravilna formacija plinsko okolje igra pomembno vlogo pri shranjevanju in proizvodnji hrane, kar omogoča izboljšanje videz izdelek, njegov okus in podaljša rok uporabnosti. Več o načinih pakiranja in shranjevanja izdelkov preberite v seriji člankov o plinskih mešanicah živil, te izdelke pa lahko naročite tako, da izberete želeni plin in po želji dobite nasvet o njegovi pravilni uporabi.