Які властивості характерні для етилену. Безбарвний газ етилен з солодкуватим запахом. Промислове виробництво етанолу

З одним подвійним зв'язком.

1. Фізичні властивості

Етилен - безбарвний газ із слабким приємним запахом. Він трохи легший за повітря. У воді мало розчинний, а в спирті та інших органічних розчинниках розчиняється добре.

2. Будова

Молекулярна формула З 2 Н 4. Структурна та електронна формули:

3. Хімічні властивості

На відміну від метану етилен хімічно досить активний. Для нього характерні реакції приєднання за місцем подвійного зв'язку, реакції полімеризації і реакції окислення. При цьому один з подвійних зв'язків розривається і на його місці залишається простий одинарний зв'язок, а за рахунок звільнених валентностей відбувається приєднання інших атомів або атомних груп. Розглянемо це на прикладах деяких реакцій. При пропущенні етилену в бромную воду (водний розчин брому) остання знебарвлюється результаті взаємодії етилену з бромом з утворенням диброметан (бромистого етилену) C 2 H 4 Br 2:

Як видно зі схеми цієї реакції, тут відбувається не заміщення атомів водню атомами галогену, як в насичених вуглеводнів, а приєднання атомів брому за місцем подвійного зв'язку. Етилен легко знебарвлює також фіолетовий колір водного розчину манганатом калію KMnO 4 навіть при звичайній температурі. Сам же етилен при цьому окислюється в етиленгліколь C 2 H 4 (OH) 2. Цей процес можна зобразити таким рівнянням:

• 2KMnO 4 -\u003e K 2 MnO 4 + MnO 2 + 2O

Реакції взаємодії етилену з бромом і манганатом калію служать для відкриття ненасичених вуглеводнів. Метан і інші насичені вуглеводні, як уже зазначалося, з манганатом калію не взаємодіють.

Етилен вступає в реакцію з воднем. Так, коли суміш етилену з воднем нагріти в присутності каталізатора (порошку нікелю, платини або паладію), то вони поєднуються з утворенням етану:

Реакції, при яких відбувається приєднання водню до речовини, називаються реакціями гідрування або гідрогенізації. Реакції гідрогенізації мають велике практичне значення. їх досить часто використовується в промисловості. На відміну від метану етилен горить на повітрі світящім полум'ям, оскільки містить більше вуглецю, ніж метан. Тому не весь вуглець згоряє відразу і частки його сильно розжарюються і світяться. Потім ці частинки вуглецю згоряють в зовнішній частині полум'я:

• C 2 H 4 + 3O 2 \u003d 2CO 2 + 2H 2 O

З повітрям етилен, як метан, утворює вибухові суміші.

4. Отримання

У природі етилен не зустрічається, за винятком незначних домішок в природному газі. У лабораторних умовах етилен зазвичай отримують при дії концентрованої сірчаної кислоти на етиловий спирт при нагріванні. Цей процес можна зобразити таким сумарним рівнянням:

Під час реакції від молекули спирту віднімаються елементи води, а звільнено дві валентності насичують один одного з утворенням подвійного зв'язку між атомами вуглецю. Для промислових цілей етилен отримують у великих кількостях з газів крекінгу нафти.

5. Застосування

У сучасній промисловості етилен застосовується досить широко для синтезу етилового спирту і виробництва важливих полімерних матеріалів (поліетилен та ін.)., А також для синтезу інших органічних речовин. Дуже цікава властивість етилену прискорювати дозрівання багатьох городніх і садових плодів (помідорів, динь, груш, лимонів і т.п.). Використовуючи це, плоди можна транспортувати ще зеленими, а потім доводити їх до стиглого стану вже на місці споживання, вводячи в повітря складських приміщень невеликі кількості етилену.

З етилену виробляють хлористий вініл і полівінілхлорид, бутадієн і синтетичні каучуки, оксид етилену і полімери на його основі, етиленгліколь і т.д ..

Примітки

джерела

• Ф. А. Деркач "Хімія" Л. +1968

? в ? фітогормони

? в ? вуглеводні

Жителі Британських островів, як відомо, захоплюються люди. Поставивши свого часу півсвіту під свій контроль, вони не забували і про простих радощах життя. Про яблуках, наприклад. В середині-кінці 19 століття і початку 20-го яблучна селекція досягла свого піку, але для знавця селекція і сорти - це не єдине різноманітність. Бути знавцем - це не тільки хрустіти улюбленим сортом і знати парочку інших, але і для кожного сорту спостерігати розвиток смаку і текстури яблука в процесі його дозрівання і зберігання. Ми часто не замислюємося, що фрукт - це живий організм зі складною біохімією і зі своїми гормонами. Навіть фрукт вже зірваний з рослини. Один з найпростіших гормонів за будовою, один з найважливіших і тому найбільш вивчених - це гормон дозрівання рослин етилен (C 2 H 4). етилен - головний помічник всій фруктової дистрибуції. Ви збираєте банани поки вони ще тверді і легко транспортуються, але зелені, в'яжучі та неїстівні в сирому вигляді, відправляєте їх за десять тисяч кілометрів в будь-яку точку світу. Далі або чекаєте поки під дією природно виділяється гормону дозрівання вони дозріють, стануть м'якими і ароматними, або якщо вам потрібно продати їх прямо зараз створюєте штучно етиленової атмосферу.

Етилен, насправді, це рослинний гормон з широким дією, він регулює ріст рослини, опадання листя, розкриття квітки. Але цікавий він для нас саме як гормон дозрівання фруктів.

Фрукти - це єдина їжа, яка і замислювалася природою як їжа. Це спосіб рослини поширювати свої насіння по широкій території. Але тільки за умови, що фрукт буде з'їдений розповсюджувачами в той момент, коли насіння вже готові прорости. І рослина це регулює за допомогою дозрівання. Біохімія цього процесу складна, але проявляється очевидно. Зміна кольору за рахунок розпаду хлорофілу до кольорових пігментів антоціанів і каротеноїдів, розпад позбавлених смаку полісахаридів до солодких сухарів, накопичення ароматичних з'єднань, Розпад пектинів клітинних стінок зі спостережуваним розм'якшенням фрукта.

У широкій групі рослин дані процеси можуть відбуватися у фрукті навіть після того, як він був зірваний з рослини і припинився доступ поживних речовин. У цих фруктах вже досить накопичилося вихідних речовин, щоб запустити дозрівання. І це дозрівання викликається гормоном етиленом. У науковій літературі такі фрукти називаються климактерическими, це яблука, банани, помідори і т.д.

Для іншої групи фруктів дозрівання можливо тільки на гілці при доступі до поживним речовинам рослини. Ця група включає в себе ананаси, цитрусові. Після знімання вони вже не дозрівають.

Етилен - це газ, невидимий, з дуже слабким власним запахом, тому в домашній обстановці процеси дозрівання виглядають трохи містично - ви кладете банан на полицю і чекаєте тиждень поки він дозріє, покладіть в закритий пакет і чекати потрібно менше. Все тому, що етилен працює за принципом позитивного зворотного зв'язку - він виділяється самим фруктом і діє як гормон на цей же фрукт, банани виділяють багато етилену, в цьому вони майже чемпіони. При пошкодженнях, нестачі води та інших стресах виділення етилену збільшується. Кажуть, що цей факт був відомий ще в Давньому Єгипті, коли для дозрівання інжиру кілька фруктів надрізати на гілках.
За хімічною будовою етилен - це найпростіший алкен і одне з найбільш поширених хімічних речовин, Взагалі вироблених в світі, конкуруючи з сірчаною кислотою. Звичайно, не заради дозрівання фруктів. Наприклад, як мономер поліетилену.

Гормональна система регуляції є однією з найважливіших систем у рослин і включає в себе фітогормони. Фітогормони це з'єднання, за допомогою яких здійснюється взаємодія клітин, тканин і органів і які в малих кількостях необхідні для запуску і регуляції фізіологічних і морфогенетичних програм. Гормони рослин порівняно низькомолекулярні органічні речовини. Вони утворюються в різних тканинах і органах і діють в дуже низьких концентраціях близько 10 -13 -10 -5 моль / л.

Всі фітогормони діляться на стимулятори і інгібітори. Інгібітори (від лат. «Inhibeo» - зупиняю, стримую) в біології, природні та синтетичні речовини, які пригнічують активність ферментів (як в організмі, так і в безклітинних системах); розрізняються за характером дії, специфічності і ін. властивостями. До інгібіторів росту відноситься етилен. Ряд сполук надає на рослину подібне вплив, але поступаються йому в ефективності. Етилен єдиний газоподібний регулятор росту рослин.

Газ етилен (С2Н4) справедливо відносять до гормонів рослин, так як він синтезується в рослинах і в украй низьких концентраціях регулює їх зростання, активує дозрівання плодів, викликає старіння листя і квіток, опадання листя і плодів, бере участь у відповіді рослин на різні стресові фактори і в регуляції багатьох інших важливих подій в житті рослини (Кулаєва, 1995). Етилен, точніше, етіленпродуценти - з'єднання, руйнування яких супроводжується виділенням етилену, мають широке застосування в практиці сільського господарства. Все це визначає велику увагу біохіміків, фізіологів, генетиків, молекулярних біологів і практиків до вивчення етилену.

В останні роки великі успіхи досягнуті в отриманні та вивченні мутантних рослин, нечутливих до етилену. Ці мутанти забезпечили прогрес у виділенні генів, що відповідають за сприйняття і передачу етилену сигналу в рослинах, і допомогли частково розшифрувати молекулярні шляхи, по яких сигнал проходить, викликаючи включення або придушення певних фізіологічних програм. Цей успіх і спонукав автора написати статтю про етилену. Її метою є розгляд регуляторної ролі етилену в рослинах, його практичного застосування, Особливостей його біосинтезу, а також новітніх даних про механізм дії цього фітогормону.

Історія відкриття етилену

Етилен вперше був отриманий німецьким хіміком Іоганном Бехером в 1680 році під час дії купоросного масла на винний спирт. Спочатку його ототожнювали з «горючим повітрям», т. Е. З воднем. Пізніше, в 1795 році етилен подібним же чином отримали голландські хіміки Дейман, Потс-ван-Трусвік, Бонд і Лауеренбург і описали під назвою «маслородного газу», так як виявили здатність етилену приєднувати хлор з утворенням маслянистої рідини - хлористого етилену ( «масло голландських хіміків »).

Вивчення властивостей етилену, його похідних і гомологів почалося з середини XIX століття. Початок практичного використання цих сполук поклали класичні дослідження А.М. Бутлерова та його учнів в області неграничних з'єднань і особливо створення Бутлеровим теорії хімічної будови. У 1860 році він отримав етилен дією міді на йодистий метилен, встановивши структуру етилену.

У 1901 році Дмитро Миколайович Нелюбов вирощував горох в лабораторії, В Санкт-Петербурзі, але насіння давали викривлені, укорочені проростки, у яких верхівка була зігнута гачком і не згиналася. У теплиці і на свіжому повітрі проростки були рівні, рослі, і верхівка на світлі швидко розпрямляється гачок. Нелюбов запропонував, що фактор, що викликає фізіологічний ефект, знаходиться в повітрі лабораторії.

У той час приміщення висвітлювали газом. У вуличних ліхтарях горів той же газ, і давно було помічено, що при аварії в газопроводі стоять поруч з місцем витоку газу дерева передчасно жовтіють і скидають листя.

Освітлювальний газ містив різноманітні органічні речовини. Щоб видалити домішки газу, Нелюбов пропускав його через розігріту трубку з оксидом міді. У «очищеному» повітрі проростки гороху розвивалися нормально. Для того щоб з'ясувати, яка саме речовина викликає відповідь проростків, Нелюбов додавав різні компоненти светильного газу по черзі, і виявив, що добавка етилену викликає:

1) уповільнення зростання в довжину і потовщення проростка,

2) «разгибайтесь» апикальную петельку,

3) зміна орієнтації проростка в просторі.

Ця фізіологічна реакція проростків була названа потрійним відповіддю на етилен. Горох виявився настільки чутливим до етилену, що його стали використовувати в БІОТЕСТ для визначення низьких концентраціях цього газу. Незабаром було виявлено, що етилен викликає і інші ефекти: листопад, дозрівання плодів і т.д. Виявилося, що етилен здатні синтезувати самі рослини, тобто етилен є фітогормоном.

Фізіологічна роль етилену

властивості етилену

Етилен є безбарвний газ, що володіє слабким, ледь відчутним запахом. Він погано розчинний у воді (при 0 0 в 100г води розчиняється 25,6 мл етилену), горить світловим полум'ям, утворює з повітрям вибухові суміші. Термічно менш стійкий, ніж метан. Вже при температурі вище 350 0 етилен частково розкладається на метан і ацетилен. При температурі близько 1200 0 дисоціює головним чином на ацетилен і водень.

У природних газах (за винятком вулканічних) етилен не зустрічається. Він утворюється головним чином при пирогенетическом розкладанні природних сполук, що містять органічні речовини.

У дуже низьких концентраціях, близько 0,001-0,1 мкл / л він здатний гальмувати і змінювати характер росту рослин, прискорювати дозрівання плодів. Етилен синтезується в бактеріях, грибах, нижчих і вищих рослинах, причому у великих кількостях. Далеко не всі організми здатні до синтезу етилену. Так, з досліджених 228 видів мікроскопічних грибів лише 25% виділяють етилен. Організми контролюють швидкість синтезу етилену. Тим самим регулюється його концентрація, крім того надлишок етилену може вільно дифундувати в навколишнє середовище. Швидкість освіти етилену різна у різних органів і систем. Освіта етилену зростає при старінні і опадання листя і плодів. Воно гальмується нестачею кисню (у всіх сільськогосподарських рослин, крім рису) і може регулюватися температурою і світлом. Впливає на синтез етилену і рівень СО 2. Причому у різних рослин вуглекислий газ може, як стимулювати, так і пригнічувати утворення етилену.

Як показано в дослідах Д.Н. Нелюбова, етилен пригнічує ріст стебла в довжину і викликає його потовщення. Згодом вчені з'ясували, що це відбувається за рахунок зміни напрямку росту клітин стебла, якому відповідає зміна орієнтації елементів цитоскелету. Етилен пригнічує ріст кореня, прискорює старіння, що добре простежується на листках і квітках рослин. Етилен прискорює також дозрівання плодів, викликає опадання листя і плодів. Він індукує утворення в черешку спеціального видільного шару клітин, за яким відбувається відрив листа від рослини, а на місці відриву замість ранки залишається індукований етиленом захисний шар клітин з опробковевшей стінками. Цей фітогормони впливає на підлогу квіток, викликаючи утворення жіночих квіток у рослин, для яких характерні роздільні жіночі та чоловічі квітки, наприклад у огірка, гарбуза і кабачків.

Освіта коренів на стеблі і формування в стеблі особливої \u200b\u200bтканини - аеренхіма, по якій кисень надходить в корені, індукуються етиленом. Це рятує рослини в умовах кисневого голодування коренів, в яке вони потрапляють при затопленні ґрунту. Крім цього етилен викликає і інші зміни в рослинах. Наприклад, епінастію, змінює кут нахилу листа по відношенню до стебла (листя опускаються).

У відповідях рослин на різні ушкоджують впливу - механічні, хімічні та біологічні - також бере участь етилен. Він втягується у відповідь рослин на атаку патогенів. Етилен включає системи захисту рослин від патогенів. При цьому він індукує синтез великого числа ферментів, наприклад ферментів, що руйнують клітинну стінку грибів (хітинази, специфічні глюканаза), а також ферментів, що беруть участь в синтезі фитоалексинов - з'єднань, отруйних для патогена.

При поранених рослин відбуваються синтез і виділення етилену. Є дані про те, що при об'їданні листя деревних рослин тваринами об'їдене рослина виділяє етилен і під його впливом в листі сусідніх рослин можуть синтезуватися речовини, що роблять листя несмачними для тварин.

біосинтез етилену

Ключовим з'єднанням для біосинтезу етилену в рослинах є амінокислота метіонін. При взаємодії метіоніну з макроергічних сполук АТФ виникає проміжний продукт S-аденозилметионин, який далі перетворюється в 1-аміноціклопропан-1-карбонову кислоту (АЦК) - безпосередній попередник етилену в рослинах. Потім АЦК в присутності кисню розкладається з утворенням етилену, аміаку, мурашиної кислоти та СО2. Кожен етап каталізується певним ферментом. Ключовим ферментом, на рівні якого регулюється біосинтез етилену, є АЦК-синтаза. АЦК-синтаза не синтезується в клітинах постійно, а індукується індукторами - речовинами, що викликають її синтез. Такі ферменти прийнято називати індуцібельная. Синтез АЦК-синтази індукують високі концентрації ауксину, молекули - хімічні сигнали грибної інфекції, а також сам етилен. Синтез АЦК-синтази йде до тих пір, поки присутній індуктор. Потім синтез припиняється, а утворені молекули ферменту швидко руйнуються, тому що період їх напіврозпаду становить 20-30 хв. На цьому наголошує, як жорстко рослина контролює синтез етилену на рівні освіти і руйнування ключового ферменту біосинтезу АЦК-синтази.

Істотно, що в геномі рослин існує велике сімейство генів АЦК-синтази, які розрізняються за своєю регуляції: одні включаються на різних стадіях нормального розвитку рослин, інші - при поранених, треті - при дії патогена і т.д. Це забезпечує багатофакторну систему регуляції синтезу етилену в рослинах. Гени АЦК-синтази і АЦК-оксидази привертають велику увагу генних інженерів, так як модифікація рослин по цим генам дозволяє регулювати синтез етилену і, отже, регулювати швидкість дозрівання плодів. На цьому шляху американські генні інженери одержали трансгенні рослини томатів зі збільшеним на місяць терміном зберігання плодів.

Наступний етап біосинтезу етилену зводиться до окислення АЦК. Він кіслородозавісім і не протікає в умовах кисневого голодування (анаеробіозу). Така ситуація виникає в коренях при затопленні ґрунту. Без кисню придушуються дихання кореня, синтез АТФ і залежні від неї процеси. Порушується постачання пагонів водою, елементами мінерального живлення, гормонами (цитокининами) і іншими продуктами життєдіяльності кореня. Все це загрожує загибеллю рослин. І тут включається етиленової система захисту. В умовах анаеробіозу перетворення в коренях АЦК в етилен припиняється. АЦК надходить в складі пасоки - розчину, що надходить з коріння в пагони, в надземні органи, де не бракує О2, і перетворюється там в етилен. Етилен індукує в пагонах епінастію - зміна кута нахилу черешка до стебла, в результаті якого листя опускаються вниз, йдуть від прямої дії сонячних променів. При цьому листя менше нагріваються і менше випаровують води. Етилен індукує утворення на стеблах коренів, які не виконують поглинає функції, але здійснюють специфічні синтетичні процеси, необхідні для нормального функціонування втечі, в тому числі відновлюють постачання надземних органів цитокининами. Крім того, етилен індукує утворення в стеблі аеренхіма - тканини, по якій О2 потрапляє з стебел в корені і забезпечує їх нормальну життєдіяльність. Цей приклад добре ілюструє, як етилен забезпечує адаптацію рослин до умов кисневої недостатності в зоні коренів, що виникає при затопленні ґрунту.

При нормальному перебігу життя рослин етилен активно синтезується в дозріваючих плодах і старіючих листках. Це зрозуміло: він індукує дозрівання плодів, старіння і опадання листя. Однак високий рівень синтезу етилену характерний також для меристематичних тканин - зон клітинного ділення. Це поки важко пояснити. Синтез етилену в рослинах викликають високі концентрації ауксину, що відбувається на рівні індукції генів АЦК-синтази. Синтезований етилен пригнічує реакції, викликані ауксином. Наприклад, в певному діапазоні концентрацій ауксин активує зростання кореня. Їх перевищення індукує синтез етилену, який пригнічує ріст кореня. Таким чином, етилен включається в контроль рослиною дії ауксину за принципом зворотного зв'язку. Етилен виконує таку ж роль і в реакціях рослин на високі концентрації цитокінінів.

Етилен як гормон механічного стресу

Виділення етилену тісно пов'язане з механічним впливом на клітини рослин. Візьмемо приклад відповіді проростка гороху, який спостерігав Нелюбов. Поки паросток не досягне поверхні, потрібно захищати ніжні клітини верхівкової меристеми від пошкодження. Тому відбувається вигин і освіту апикальной петельки. Крізь грунт зростає не меристема, а міцніший нижчележачий ділянку.

Коли на шляху проростка з'являється механічне перешкоду (камінь), проросток виділяє більше етилену, зростання в довжину припиняється і починається потовщення. Проросток прагне подолати перешкоду, посиливши тиск. Якщо це вдалося, концентрація етилену падає, і зростання в довжину відновлюється. Але якщо перешкода занадто велике, то продукція етилену ще більше посилюється. Проросток відхиляється від вертикалі і огинає камінчик.

У повітряному середовищі концентрація етилену падає, проростки розгинають апікальної меристем, і починається розвиток листя.

Етилен і дотик

Аж до 1991 року у фізіологів рослин були досить уривчасті уявлення про те, як саме рослини відчувають дотик. Шляхом вирахування з-ДНК-бібліотек було встановлено, що обприскування рослин Arabidopsis thaliana водою викликає синтез нових матричних РНК - через 10-15 хвилин їх рівень піднімався в сотні разів.

Обприскування є комплексним фактором: змінюється вологість повітря, створюється тінь від водяної пари, і, нарешті, листя піддаються механічному навантаженні. Кожен із чинників було досліджено окремо. З'ясувалося, що вологість не має ніякого значення, але якщо рослина потерти скляною паличкою, воно відчує це і через 10-15 хвилин відповість експресією нових м-РНК. Виявлені гени були позначені як TCH1, TCH2, TCH3, TCH4, TCH5 (від англійського touch - дотик).

Якщо, не торкаючись до рослини раптово накрити його чорним ковпаком, то в ньому також підвищується рівень TCH-матриць. Створення досить потужних звукових ефектів не привело до бажаного результату: матричні РНК TCH в складі клітин не з'явились.

За що ж відповідають гени, продукти яких з'являються в клітинах при дотику? Вони виявилися дуже схожі на відомі кальцій-зв'язуючі білки - кальмодулін. Ці білки разом з Са 2+ активізують роботу цитоскелета і сприяють переходу з золю в гель багатьох структур в рослинній клітині. Рослини, які часто турбували скляною паличкою, помітно відстають у рості, від тих до яких не торкалися, проте виявляються механічно більш міцними, загартованими.

Білковий продукт гена TCH 4 виявився ксілоглюкан-ендотрансглікозілазой. Синтез цього білка можна викликати також брасиностероїдів. Ті ж ефекти можна викликати додаванням етилену. При цьому також відбувається синтез Са-зв'язуючих TCH-білків.

Етилен і загоєння ран

Багато рослин утворюють молочні судини, які містять латекс (натуральний каучук). Однак каучук не «застигає" всередині молочних судин (як і не згортається кров в судинах). Але варто рослина пошкодити, на поверхню виступає латекс, який швидко твердне і закупорює місце пошкодження. Латекс склеює спори грибів і бактерій, застигає в ротовій апараті комах або приклеює їх до крапельці виступив каучуку.

Про те, що змушує латекс швидко тверднути при пошкодженні рослини, довгий час нічого не знали б, якби не запити сільського господарства. На плантаціях гевеї затвердіння латексу - шкідливий процес: доводиться заново робити насічки на стовбурах дерев, підставляти судини для збору каучуку в нові місця, що створює масу зайвої роботи.

Виявилося, що латекс застигає під дією етилену. Важливу роль при цьому відіграє мінорний білок латексу - гевеін. З завмиранням латексу можна до певної міри боротися, обробляючи рослини інгібіторами синтезу етилену. Найбільш відомий інгібітор - іони срібла, але є й дешевші. Таким чином, у рослин-каучуконосів етилен сприяє загоєнню механічних пошкоджень.

Крім того, під дією етилену активізується особлива тканина раневая перидерма. Утворюється корковий камбій, який утворює шар суберінізірованной пробки, яка відділяє здорову (живу) тканину від хворої (мертвої). Пробка високо гідрофобна, що дозволяє ефективно присікти поширення грибів і бактерій, що потрапили в рану, оберігає здорову тканину від надмірного випаровування.

Розміри і місце освіти рановий перідерми відрізняються у різних рослин. Так медунка утворює раневую перидерму в декількох міліметрах від зони ушкодження (наприклад, грибами). Ділянка листа, оточений рановий перидермой, випадає.

У квасолі активізується раневая перидерма в основі листової пластинки, і рослина жертвує пошкодженої частиною складного листа в ім'я безпеки цілого рослини.

Здавалося б, ранова перидерма може бути корисна лише при нападі бактерій і грибів. Однак і під час нападу комах і кліщів вона грає важливу роль. Під дією етилену відбувається локальний "листопад" - пошкоджений лист опадає на землю разом зі шкідником. Шансів знову дістатися до крони у шкідників менше. Захисний "листопад" спостерігається, наприклад, у троянд під час нападу павутинного кліща.

Регуляція листопада в помірних широтах

Етилен регулює явище листопада. Ця реакція настільки вразила фізіологів рослин, що етилен іноді вважають гормоном старіння рослин. Явище листопада - це не просто старіння. Так, в тропіках окремі листя живуть 3-4 роки (часто більше). Скорочення термінів життя листа пов'язано із захисною реакцією на механічний стрес.

При обпаданні листя утворюється багато відкритих ранок в місцях прикріплення. Щоб лист відокремився без шкоди для цілого рослини, в його підставі формується отделітельний шар. Його робота практично ідентична роботі рановий перідерми. Місце майбутнього пошкодження закривається пробкою, вищерозміщена тканину розпушується і стає крихкою, лист опадає. Що б розпушити клітинну стінку, в неї виділяються пектиназу. При розщепленні пектину вивільнюються фізіологічно активні речовини - олігосахаріни, які стимулюють подальше розм'якшення клітинних стінок.

Листя, які готуються до листопаду, передають сполуки азоту і вуглеводи іншим частинам рослини. Хлорофіл руйнується, і лист жовтіє. У тканинах накопичуються шкідливі речовини, які будуть видалені з рослини листопадом.

Таким чином, явища листопада і захисту від пошкоджень тісно пов'язані. У разі листопада в помірних широтах ми бачимо випереджальну фізіологічну реакцію. Взимку листя пошкоджуються морозом, на них падає сніг, викликаючи посилення механічної навантаження на гілки. Рослина як би "передбачає" майбутній механічний стрес і заздалегідь звільняється від листя. Тому, не дивно, що всі процеси, пов'язані з втратою листя в районах з холодною і сніжною зимою, знаходяться під контролем етилену (Прохоров, 1978).

Формування і дозрівання плодів

Початок життя плода лежить ще в квітці, точніше в зав'язі. На поверхні рильця потрапляють пилкові зерна, вони починають проростати і механічно тиснуть на провідникову тканину стовпчика, що б досягти семязачатков, захованих в глибині маточки. Природно, що при проростанні пилку тканини стовпчика починають виділяти етилен.

Різні частини квітки по-різному відповідають на сигнал етилену. Так, всі органи, які залучали комах-запилювачів, або відмирають, або змінюють забарвлення. За лічені години після запилення пелюстки іпомеї втрачають тургор і в'януть. У листочків оцвітини лілії в підставі активізується отделітельний шар, і вони опадають (порівняйте з явищем листопада). У медунки змінюється рН (кислотність) вакуолярного соку і квітки з рожевих перетворюються в сині. У білокрильника (Calla palustris) етилен викликає зміна кольору покривала суцвіття з білого на зелений. Надалі рослина використовує покривало як додаткове джерело фотоассімілятов для розвиваються плодів. Зауважимо, що в одних випадках етилен викликає руйнування хлорофілу, пожовтіння і опадання листя, тоді як в інших, сприяє посиленню фотосинтезу.

Тичинки при дії етилену в'януть, а зав'язі починають активно рости, залучаючи нові живильні речовини.

Особливо важливий етилен на останньому етапі дозрівання соковитих плодів. Тут "грають" практично всі розглянуті ефекти. Плід зупиняється в рості (як і проросток, наткнувся на перешкоду), клітини плоду починають виділяти в апопласт пектиназу - плоди стають м'якими. Крім того, утворюються фізіологічно активні фрагменти пектину - олігосахаріни. У ніжках плодів активізується отделітельний шар і утворюється ранова перидерма (як при листопаді), змінюється рН - плоди стають менш кислими, а так само змінюється їх забарвлення із зеленою на більш жовту або червону (як у пелюсток деяких рослин).

Зауважимо, що раніше інших дозрівають і обпадають пошкоджені плоди. Механічний стрес викликають птиці, личинки комах або фітопатогенні гриби. Як у випадку листя, рослина прагне відкинути неякісний плід, щоб інші плоди виявилися по можливості здоровими.

Дозрівання плодів під дією етилену - це така ж випереджала фізіологічна реакція, як листопад. Соковиті плоди поширюються птахами і ссавцями, які пошкоджують плоди при поїданні, і рослина заздалегідь продукує етилен.

Властивість прискорювати дозрівання плодів було виявлено у етилену давно, ще в 20-і роки і з тих пір його широко використовують. При транспортуванні важливо, щоб плоди залишалися міцними і зеленими. Для цього їх перевозять в провітрюваній тарі, оберігаючи плоди від механічних пошкоджень, що викликають синтез етилену. Крім того, біосинтез етилену сповільнюється при зниженій температурі і при високій концентрації вуглекислоти в повітрі. В принципі можна було б застосовувати і інгібітори біосинтезу етилену, якби не їхня токсичність для людини. Єдине місце застосування інгібіторів - зберігання зрізаних квітів. У Голландії квіти ставлять не в звичайну воду, а в спеціальний розчин, який крім мінеральних солей, продуктів фотосинтезу і антисептиків містять інгібітори синтезу етилену. За допомогою таких добавок торговцям вдається зберігати букети свіжими протягом багатьох днів.

Щоб етилен не утворювався в плодах, отримують мутанти з порушеним біосинтезу етилену. Вже отримані сорти томатів, створені на основі таких мутантів. Ці томати можна дуже довго зберігати і перевозити на далекі відстані. Незадовго до продажу їх обробляють етиленом, і плоди швидко дозрівають. Однак, така технологія помітно знижує смакові якості плодів.

Існує приказка, що одне гниле яблуко псує, цілу бочку. Це дійсно так. Гниле яблуко служить джерелом етилену, який викликає розм'якшення тканин у інших яблук. Більш того, кожен плід починає виробляти свій етилен в міру дозрівання і в бочці починається "ланцюгова реакція" виробництва етилену.



відповідь: Етилен - найважливіший представник ряду ненасичених вуглеводнів з одним подвійним зв'язком: формула -
Газ, майже без запаху, погано розчинний у воді. На повітрі горить світловим полум'ям. завдяки наявності
- зв'язку етилен легко вступає в реакції приєднання:
(Диброметан)
(Етиловий спирт) Завдяки наявності подвійного зв'язку молекули етилену можуть з'єднуватися між собою, утворюють ланцюга великої довжини (з багатьох тисяч вихідних молекул). Ця реакція називається реакцією полімеризації:
Поліетилен широко застосовується в промисловості і в побуті. Він дуже малоактивний, не б'ється, добре обробляється. Приклади: труби, тара (бочки, ящики), ізоляційний матеріал, плівка для упаковки, скла, іграшки та багато іншого. іншим найпростішим ненасичених вуглеводнем є поліпропілен:
При його полімеризації утворюється поліпропілен - полімер. Полімер за своїми сукупним властивостям і застосування аналогічний поліетилену.

Поліпропілен більш міцний, ніж поліетилен, тому з нього виготовляється багато деталей для різноманітних машин, а також безліч точних деталей, наприклад, для екскалатор. Приблизно 40% поліпропілену переробляється в волокна.

У середовищі овочівників, які займаються вирощуванням і постачанням сільськогосподарських культур професійно, прийнято збирати плоди, які не пройшли стадію дозрівання. Такий підхід дозволяє довше зберігати овочі і фрукти і без проблем перевозити їх на великі відстані. Оскільки зелені банани або, наприклад, помідори навряд чи будуть користуватися серйозним попитом у рядового споживача, а природне дозрівання може зайняти тривалий час, для прискорення процесу застосовуються гази етилен і ацетилен. На перший погляд такий підхід може викликати подив, але вникнувши в фізіологію процесу стає зрозуміло, чому сучасні овочівники активно користуються подібною технологією.

Газовий гормон дозрівання для овочів і фруктів

Вплив специфічних газів на швидкість дозрівання культур першим помітив російський ботанік Дмитро Нелюбов, який на початку 20 ст. визначив якусь залежність «стиглості» лимонів від атмосфери в приміщенні. Виявилося, що в складах зі старою системою опалення, яка не відрізнялася високою герметичністю і пропускала в атмосферу пар, лимони дозрівали набагато швидше. Шляхом нескладного аналізу було з'ясовано, що такий ефект досягався завдяки етилену і ацетилену, які перебували в складі виходить з труб пара.

Спочатку подібне відкриття було позбавлене належної уваги з боку підприємців, тільки рідкісні новатори намагалися наситити свої сховища газом етиленом для поліпшення продуктивності. Лише в середині 20 ст. «Газовий гормон» для овочів і фруктів було взято на озброєння досить великими підприємствами.

Для реалізації технології зазвичай застосовуються балони, вентильная система яких дозволяє досить точно налаштувати вихід газу і домогтися необхідної концентрації в приміщенні. Дуже важливо, що при цьому зі сховища витісняється звичайне повітря, який містить кисень - головний окислювач для сільськогосподарських продуктів. До речі, технологія заміщення кисню іншим речовиною активно застосовується для збільшення терміну зберігання не тільки плодів, а й інших харчових продуктів - м'яса, риби, сирів і т.п. Для цієї мети застосовується азот і вуглекислота, про що докладно.

Чому газ етилен називають «банановим» газом

Отже, етилену середовище дозволяє прискорити процес дозрівання овочів і фруктів. Але чому це відбувається? Справа в тому що в процесі дозрівання багато культур виділяють спеціальну речовину, яким якраз є етилен, який, потрапляючи в навколишнє середовище, впливає не тільки на сам джерело виділення, але і на його сусідів.

так яблука допомагають при дозріванні

Кожен вид плода виділяє різну кількість гормону дозрівання. Найбільше в цьому плані відрізняються:

• яблука;
• груші;
• абрикоси;
• банани.

Останні потрапляють в нашу країну, долаючи значну відстань, тому їх не транспортують в стиглому вигляді. Щоб шкірка банана придбала свій природний яскраво-жовте забарвлення, багато підприємців поміщають їх в спеціальну камеру, яка наповнюється етиленом. Цикл такої обробки в середньому становить 24 години, після чого банани отримують своєрідний поштовх до прискореного дозрівання. Цікаво, що без подібної процедури, улюблений фрукт багатьох дітей і дорослих буде дуже довго перебувати в напівдозрілі стані. Тому «банановий» газ в цьому випадку просто необхідний.

відправляють на дозрівання

Способи створення необхідної концентрації газу в камері зберігання плодів

Вище вже зазначалося, що для забезпечення необхідної концентрації етилену / ацетилену в приміщенні для зберігання овочів і фруктів зазвичай застосовуються газові балони. З метою економії деякі овочівники іноді вдаються до іншого методу. У приміщенні з плодами кладеться шматок карбіду кальцію, на який капає вода з періодичністю 2-3 краплі / год. В результаті хімічної реакції виділяється ацетилен, поступово наповнюючи внутрішню атмосферу.

Подібний «дідівський» спосіб, хоч і приваблює своєю простотою, більше характерний для приватних домогосподарств, оскільки не дозволяє домогтися точної концентрації газу в приміщенні. Тому на середніх і великих підприємствах, де важливо для кожної культури розрахувати необхідну кількість «газового гормону», найчастіше застосовуються балонні установки.

правильне формування газового середовища при зберіганні і виробництві харчових продуктів відіграє величезну роль, дозволяючи поліпшити зовнішній вигляд товару, його смакові якості і підвищити термін придатності. Більше про способи упаковки і зберіганні продуктів читайте в циклі статей про харчових газових сумішах, а замовити цю продукцію можна, вибравши необхідний газ і при бажанні отримавши консультацію про його правильної експлуатації.