Влияние меди на жизнедеятельность растении

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследования. Организм растения – это сложная, состоящая из множества компонентов биологическая система. Каждый из компонентов, будь то клетка, ткань, орган, связан между собой, взаимодействует с окружающей средой.
Как и любая система, организм растения не может быть изолированным, закрытым, в нем предусмотрены пути входа и выхода информации. В частности, организм получает извне питательные вещества, например воду, витамины, минералы, которые затем используются в организме как строительный материал, источник энергии, входит в состав ферментов, гормонов и т.д.
Одним из веществ, которое имеет колоссальное значение для организма растений, является медь. В частности, медь выступает в роли необходимого участника электрон-транспортной цепи дыхания, процесса фотосинтеза, реакций окисления, метаболизма белков, углеводов, принимает участие в процессе фиксации азота атмосферы. При нарушении обмена меди в растения, появляются различные нарушения, равно как и при избытке данного элемента.
Таким образом, изучение роли меди в организме растений – это актуальная задача современной науки, чем и объясняется выбор данной темы.
Цель исследования: изучение меди как биогенного элемента, ее роди в организме растений.
Задачи исследования:
1. Охарактеризовать строение, свойства меди как химического элемента.
2. Выявить роль меди в организме растений.
3. Охарактеризовать токсическое действие меди на растения.
Объект исследования: растения.
Предмет исследования: роль меди в организме растений.
Методы исследования: анализ литературы по проблеме исследование





ГЛАВА 1. Меди как химический элемент
Медь – это химический элемент с порядковым номером 29, относящийся к 11 группе четвертого периода периодической системы Д.И. Менделеева. Относительная атомная масса фосфора – 63,546, радиус атома – 128 пм, ковалентный радиус – 117 пм, электроотрицательность по Полингу – 1,90. Медь представляет собой металл (Молодкин А.К., 2007).
Простое вещество медь представляет собой пластичный металл золотисто-розового цвета.
Распишем электронную конфигурацию меди – 29Cu. У меди 29 электроном в атоме. Энергетическое состояние считается выгодным в том случае, если на d-подуровне находится 5 или 10 электронов. В случае с медью в теории после 3р-подуровня должен был заполняться 4s-подуровень и только затем – 3d-подуровень. В этом случае 4s-подуровень остался бы заполненным, а на 3d-подуровне не хватало бы 1 электрона. Вместе с тем, энергетически выгоднее иметь на 3d-подуровне 5 или 10 электронов, поэтом у меди мы наблюдает проскок электрона с 4s-подуровня на 3d-подуровень (Неорганическая химия, 2004).
.4s ↑
3d ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓
3р ↑↓ ↑↓ ↑↓
3s ↑↓
2p ↑↓ ↑↓ ↑↓
2s ↑↓
1s ↑↓


В природе содержание меди в земной коре составляет (4,7-5,5)·10-3№ по массе. В морской и речной воде содержится 3·10-7% и 10-7% меди соответственно (Химическая энциклопедия, 1992). По большей части медь встречается в виде соединений, в частности в таких минералах как халькопирит (CuFeS2), ковеллин (CuS), куприт (Cu2O), малахит (Cu2CO3(OH)2), халькозин (Cu2S), борнит (Cu5FeS4), азурит (Cu3(CO3)2(OH)2). Редко встречается самородная медь (Коровин Н.В., 1998).
Медь – это металл, что обуславливает ее химические свойства.
В целом медь – это химически малоактивный металл, но при нагревании она может реагировать с рядом неметаллов, например с кислородом, серой, галогенами:
4Cu + O2 → 2Cu2O или 2Cu + O2 → 2CuO
Cu + S → CuS
Cu + Cl2 → CuCl2
Медь способна к тому, чтобы отдавать электрон, т.е. к окислению. Так, во влажном воздухе в присутствии углекислого газа медь покрывается зеленоватым налетом карбоната гидроксомеди (II).
2Cu + H2O + CO2 + O2 → (CuOH)2CO3
Медь в целом не реагирует с кислотами за исключением азотной и концентрированной серной кислот:
Cu + 4HNO3 конц → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
3Cu + 8HNO3 оазб → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
Cu + 2H2SO4 конц → CuSO4 + SO2 + 2H2O (Лидин Р.А., 2007)
При реакции с солями медь вытесняет металлы, стоящее правее в ряду напряжения:
Hg(NO3)2 + Cu → Cu(NO3)2 + Hg
Кроме того, медь может окисляться оксидом азота и солями железа:
2Cu + NO2 → Cu2O + NO
2FeCl3 + Cu + 2FeCl2 + CuCl2 (Коржуков Н.Г., 2004).
Таким образом, медь представляет не широко распространенный химический элемент, который обладает восстановительными свойствами, мало активен химически.

ГЛАВА 2. Характеристика роли меди в жизнедеятельности растений
2.1. Поступление меди, ее метаболизм в растениях
Среди всех тяжелых металлов медь является одним из самых важных с точки зрения физиологических и биохимических процессов, которые происходят в растениях. Одновременно медь является токсином.
В процессе онтогенеза растения накапливают тяжелые металлы с разной скоростью в зависимости от стадии роста и развития. Меняется и потребность в меди с точки зрения физиологии. Так, в первую очередь, медь поступает в корни, затем попадает в остальные части растения. При этом при избытке меди мы можем видеть нарушение строения, функций корней вплоть до их гибели.
Так, эксперименты Rehman M. и соавторов на примере таких растений как Amaranthus spinosus, Oryza sativa, Triticum aestivum, Trigonella foenum-graecum, ивы (Salix spp.), Phyllostachys pubescens, Eclipta alba и Boehmeria nivea L. показали, что корневая система выступает в роли барьера для избыточного проникновения меди в организм растения, однако она же в первую очередь и страдает от токсического воздействия данного микроэлемента. Медь при этом не просто ингибирует многие физиологические процессы в клетках, но и нарушает анатомические строение корней, их рост, развитие, может вызвать гибель корня и всего растения (Rehman M, 2019).
Различные виды и сорта растений могут значительно отличаться не только по способу поглощения и транспорта меди, но и накоплению этого элемента в частях своего организма. Так, например, по данным Rehman M, салат обладает большей способностью поглощать ионы меди, чем шпинат.