Учебник для 7 класса

ХИМИЯ

§ 8. Химия и биология

На уроках биологии вы уже встречались как с химическими веществами, так и с химическими реакциями.

Так, вы узнали, что любая клетка, растительная или животная, состоит из одних и тех же групп веществ (рис. 58).

Основная масса живой клетки приходится на воду, и это не случайно. Важна роль воды в клетках живых организмов. Она определяет их упругость, доставляет в клетки необходимые для жизни вещества и удаляет из них продукты жизнедеятельности, сама принимает участие в процессах превращения одних веществ в другие, непрерывно происходящих в живых клетках.

Рис. 58.
Схемы строения растительной (а) и животной (б) клеток и их химический состав

Так, наиболее известная вам из курса биологии химическая реакция — образование органического вещества глюкозы на свету из углекислого газа и воды, которая носит название фотосинтеза и упрощенно описывается схемой:

Однако этот процесс невозможен без особого вещества, содержащегося в зеленых листьях, — без хлорофилла (рис. 59).

Рис. 59.
Без хлорофилла, который обусловливает зеленый цвет растений, невозможен фотосинтез

Демонстрационный опыт

Зеленый листок растения учитель помещает в пробирку, заливает его спиртом, а затем нагревает пробирку в стакане с горячей водой или на пламени спиртовки. Через некоторое время спирт окрасится в изумрудно-зеленый цвет. Хлорофилл, содержащийся в клетках растения, хорошо растворяется в спирте.

Этот опыт для вас проделал учитель. Какое явление — физическое или химическое — он вам продемонстрировал?

А вот опыт по определению содержания неорганических и органических веществ вы с помощью учителя можете выполнить и сами.

Домашний опыт

Взвесьте 100 г свежего укропа или петрушки. Высушите зелень на солнце или батарее центрального отопления. На это потребуется 5—7 дней. Таким способом вы удалите из растения большую часть содержащейся в нем воды. Сколько граммов воды вы удалили высушиванием?

Сухой остаток с помощью учителя прокалите в муфельной печи. При этом из сухого остатка вы удалите все органические вещества, содержащиеся в растении. Взвесьте остаток после прокаливания. Он состоит из негорючих минеральных солей. Массы воды, органических и неорганических веществ (в граммах) покажет вам процентное содержание каждой группы этих соединений в зеленом растении, взятом для опыта.

В повседневной жизни вы постоянно сталкиваетесь с такими важными веществами, как жиры.

Как вам известно, по консистенции жиры делятся на жидкие и твердые. Как правило, жидкие жиры имеют растительное происхождение, а твердые жиры — это жиры животные.

На любой кухне обязательно найдется жидкий растительный жир, который чаще называют растительным маслом: подсолнечным (рис. 60), оливковым, кукурузным и др. Сливочное масло также в основном состоит из жиров (рис. 61). Это жир животного происхождения: его получают из коровьего молока. Понятно, что свиное сало, говяжий жир — это жиры той же группы.

Рис. 60. Подсолнечное масло - это жир растительного происхождения
Рис. 61. Сливочное масло - это жир животного происхождения

Жиры входят в состав любых живых организмов. За счет них многие организмы получают энергию, необходимую для жизни, и выполняют роль резервного запаса энергии: подобно тому, как рачительная хозяйка имеет запас продуктов на «крайний случай», живой организм запасает жиры на тот период, когда поступление питательных веществ извне внезапно прекратится.

Обнаружить жиры в тканях растений достаточно просто.

Лабораторный опыт

На лист белой бумаги положите семечку подсолнечника или кусочек ядра грецкого ореха и раздавите его. На бумаге образовалось жирное пятно.

Особую группу растительных масел составляют так называемые эфирные масла. Часто именно они придают цветам, ягодам, фруктам и плодам неповторимый запах.

Лабораторный опыт

Резко согнув корочку апельсина, выдавите небольшое количество эфирного масла на пламя свечи или газовой горелки. Что при этом наблюдается?

Эфирные масла — горючие органические вещества, они-то и вызывают небольшой «фейерверк».

В мире растений огромную роль играет группа органических веществ, называемых углеводами. К углеводам относятся сладкие на вкус глюкоза (виноградный сахар) и фруктоза (фруктовый сахар), а также сахароза (называемая в быту сахаром) и углевод, придающий сладкий вкус молоку животных, — лактоза. Все эти углеводы хорошо растворимы в воде. Однако в природе встречаются углеводы, нерастворимые в воде, например основной «строительный материал» клеток и тканей растений целлюлоза. Не растворяется, а набухает в воде запасное питательное вещество и один из важнейших компонентов пищи человека углевод под названием крахмал.

Обнаружим крахмал в некоторых продуктах питания с помощью эксперимента.

Лабораторный опыт

Из муки (ее изготавливают из зерен пшеницы) и небольшого количества воды замесите немного теста. Поместите кусочек теста в марлю и тщательно промойте его в стакане воды. К полученной мутной воде добавьте несколько капель настойки йода из аптечки. О чем свидетельствует появление сине-фиолетового окрашивания?

В марле осталась липкая тягучая масса. Это растительный белок, который называется клейковина.

Слово «белок» вам знакомо с раннего детства. Конечно, вы связываете его прежде всего с белком куриного яйца. Но вы даже не представляете, насколько велико разнообразие белковых веществ! Белки — это особая группа веществ, которые играют исключительно важную роль в живых организмах, т. е. участвуют в построении клеток и тканей, являются гормонами, ферментами, выполняют защитные функции и т. д.

Для нормального существования живому организму, и в первую очередь животному, необходимы углеводы, жиры, белки, а также вода и минеральные соли, которые поступают вместе с пищей. Растениям в этом плане повезло: они могут синтезировать углеводы из углекислого газа и воды (процесс фотосинтеза).

Существует еще одна удивительная группа веществ, которая называется витаминами. Впервые предположение о существовании этих особых веществ высказал русский врач-педиатр Н. И. Лунин в 1880 г. Он кормил одну группу мышей искусственно приготовленной пищей, состоящей из чистых углеводов, белков и жиров, а другую — природными питательными веществами: зернами злаков, шариками из смеси бобовой муки и кусочков мяса, замешанных на молоке. Ученый обнаружил, что первая группа мышей вскоре начала болеть, а затем погибла. Вторая же группа продолжала чувствовать себя хорошо. Лунин сделал вывод, что в состав пищи второй группы мышей, помимо белков, жиров и углеводов, входят еще какие-то очень важные для жизни вещества. Позже их обнаружили и дали им название «витамины».

Вы не раз слышали об укрепляющем действии на организм витамина С (читается «витамин цэ», химическое название этого вещества — аскорбиновая кислота), как и о том, что им богаты фрукты (рис. 62) и овощи. Обнаружить витамин С можно с помощью той же настойки йода, которую он обесцвечивает.

Рис. 62.
Апельсины и лимоны богаты витамином С

Домашний опыт

Таблетку аскорбиновой кислоты растворите в 1/2 стакана воды. Добавьте несколько капель йодной настойки. Что наблюдается при этом?

Попробуйте обнаружить витамин С в свежем соке апельсина, лимона, яблока. Есть ли витамин С в газированных напитках, таких как «Фанта», «Дюшес», «Спрайт» и т. д.?

Вопросы и задания

1. Сравните растительную и животную клетки.
2. Каких два типа веществ входят в состав растительных и животных клеток? На какие группы они подразделяются?
3. Как выделить хлорофилл из зеленых листьев?
4. Как доказать, что в состав зеленых растений входят вода и минеральные соли? Как определить содержание каждой группы неорганических веществ с помощью химического эксперимента?
5. Как обнаружить жир в тканях растений?
6. Что такое эфирные масла? Какое значение они имеют в мире растений? Как можно использовать их в пищевой и парфюмерной промышленности?
7. Назовите упоминаемые в параграфе углеводы. Какую качественную реакцию на крахмал вы знаете?
8. Какую роль в живых организмах играют белки?
9. Какие витаминные препараты есть в вашей домашней аптечке? Прочитайте на упаковке их состав.