Влияние этилена на созревание плодов

Муниципальное общеобразовательное учреждение

«Афанасьевская средняя общеобразовательная школа»

Влияние этилена на ускорение созревания плодов

Исследовательская работа

по биохимии

Выполнили:

Королева Анастасия,

ученица 11 класса;

Степанюк Юлия,

ученица 11 класса

Руководитель:

Суслова Антонина Юрьевна,

учитель химии и биологии

Тулун, 2017

Оглавление

Введение..………………………………………………………………………….3

1. Теоретическое обоснование…………………………………………………...6

1.1 Историческая справка……………………….. ………………………………6

1.2 Использование этилена для ускорения созревания плодов ……………….7 2. Экспериментальное обоснование…………………………….……………….8

2.1 Выявление условий ускорения созревания ………………………….……..8

2.2 Распознавание этилена …………………….…………..……………………..9

Заключение…………………………………………………………….…..…….10

Список использованной литературы……...……………………………….…...11

Приложения……………………………………………………………………...12

Введение

На сегодняшний день средства массовой информации в своих передачах, статьях и научно-популярных фильмах часто рассказывают о роли гормонов в природе и жизни человека и о том, как люди научились получать синтетические гормоны и с их помощью управлять природными процессами. Наше внимание привлекли фитогормоны. Фитогормоны – природные регуляторы роста и развития растений. Все физиологические процессы в растениях подчинены влиянию фиторегуляторов природного происхождения. Аналоги фитогормонов, а также их некоторые предшественники, называются фиторегуляторами, их получают синтетическим путем.

Фитогормоны делят на стимуляторные и ингибиторные. Под воздействием стимуляторных, происходит формирование тканей и органов растений; под воздействием ингибиторов роста подавляются частично или полностью органообразовательные процессы. В процессе реализации эффектов фитогормонов происходят количественные изменения стимуляторных и ингибиторных гормонов в отдельных частях растений или в целом растении. Любой этап онтогенеза связан с изменением баланса фитогормонов.

К стимуляторным фитогормонам относят ауксины, цитокинины, гиббереллины.

К ингибиторным относят этилен и абсцизовую кислоту (АБК) (http://studopedia.su).

Наше внимание привлек именно этилен. Мы были очень удивлены, узнав, что это вещество является важным гормоном растений, эта информация как-то не связывалась с тем, что мы знали об этилене из школьного курса химии. Какое отношение имеет к растениям вещество, из которого получают полиэтилен для бытовых нужд?

Этилен - это единственный газообразный фитогормон. Биосинтез этилена характерен для всех живых клеток растения. У молодого растения этилен в большей степени синтезируется в меристеме, у зрелых и стареющих растений этилен образуется в плодах, усиливается синтез этилена при стрессовых воздействиях и травмах. Под действием этилена формируется отделительный слой, приводящий к опадению листьев и плодов. Этилен ускоряет созревание растений (переход к плодоношению), способствует быстрому созреванию плодов, влияет на фотосинтетическую способность растений (http://studopedia.su). Проще говоря, этилен является фитогормоном созревания и старения растений.

Актуальность данной работы заключается в том, что этилен находит широкое использование в сельском хозяйстве и отчасти его применение является маркетинговым ходом при реализации тропических фруктов. Когда-то бананы продавали зелеными, и они медленно желтели у нас дома. Сегодня бананы доходят до нужной кондиции в специальных камерах, наполненных газом этиленом, при высокой влажности и температуре около 13 градусов С. В них они находятся от 4 до 8 суток - в зависимости от установленного режима, выбранного с учетом состояния плодов и потребностей рынка. Ускоренный режим позволяет бананам дозреть за 4 дня, однако вкуснее оказываются плоды, созревшие без излишней суеты - дней за восемь. «Не так давно я открыла для себя новые возможности бананов. Раньше все фрукты я хранила в одной вазе, в том числе и бананы и не могла понять, почему фрукты начинали портиться. А дело вот в чем: Бананы выделяют вещество, а вернее газ, который и способствует созреванию всех фруктов, которые находятся в вазе. Если вы купили фрукты не совсем созревшие, то положите их в вазу с бананами и увидите, что они созреют быстрее!!!» [http://www.povarenok.ru].

В школьном курсе химии многие вещества, в частности этилен изучаются «однобоко». Подробно рассказывается об их получении в лаборатории и химической промышленности, но имеются очень короткие сведения об их роли и синтезе в природе.

Проблема: При каких условиях в растениях ускоряются процессы созревания?

Гипотеза: Если этилен в большом количестве вырабатывается в плодах зрелых и стареющих растений, то он может влиять на созревание неспелых плодов, находящихся рядом.

Целью данной работы является получение этилена из фруктов и изучение его влияния на созревание плодов.

Задачи:  

• изучить научно-популярную литера­туру;

• выбрать методы получения и распознавания этилена, приемлемые для условий школьной лаборатории;

• сравнить экспериментальные данные с литературными;

• оценить полученные результаты.

1. Теоретическое обоснование

1.1 Историческая справка

Этилен отнесен к фитогормонам сравнительно недавно. Однако еще в 1911 г. русский ученый Д.Н. Нелюбов установил, что этилен тормозит рост стебля в длину, одновременно вызывая его утолщение и изгиб в горизонтальном направлении (тройная реакция стебля). В последующем было показано, что сочные плоды ряда растений (апельсины, бананы и др.) выделяют этилен, и что он стимулирует созревание плодов. В 1935— 1937 гг. Хичкок и Циммерман в США и Ю.В. Ракитин в СССР провели большое количество исследований, показавших, что этилен — регулятор созревания плодов (http://fizrast.ru).

Наиболее сильно выделяют этилен бананы, яблоки, груши, абрикосы, персики, сливы, дыни, томаты, перец, баклажаны, арбузы, тыква. Относительно слабо выделяют этилен листовые и капустные овощи, цветная капуста, спаржа, артишок, корнеплоды, картофель, цитрусовые, виноград и земляника. Источник: http://www.povarenok.ru.

В качестве объекта исследования мы выбрали банан. Дело в том, что исследование проводилось в зимнее время, а бананы - одни из самых доступных плодов в данный сезон. К тому же, для эксперимента требовались незрелые фрукты, а нам удалось приобрести только зеленые бананы. Кроме того, бананы очень быстро созревают, что позволяет оценить результат в кратчайшие сроки.

Бананы исследовались на предмет выделения газообразного этилена и его влияния на ускорение созревания зеленых плодов.

Основными методиками исследования в данной работе являются эксперимент и сравнение.

1.2 Использование этилена для ускорения созревания плодов

Этилен находит широкое использование в сельском хозяйстве. Применяют не непосредственно этилен, а так называемые этилен-продуценты, которые разлагаясь, образуют этилен. Наиболее распространен среди них этефон - 2-хлорэтилфосфоновая кислота:

С1СН2СН2РО(ОН)2 - СН2=СН2 + НС1 + НЗРО4

Этефон применяют для ускорения созревания и облегчения уборки томатов, для их послеуборочного дозревания (дозаривания), что особенно важно в условиях короткого лета. Обработка этефоном облегчает механизированную уборку яблок, вишен, цитрусовых, облепихи, винограда (http://www.f-mx.ru).

В северных районах страны за короткий вегетационный период у многих культур плоды не успевают вызревать до полной зрелости. Народное средство, ускоряющее процесс созревания, — окуривание дымом. Действующее начало в дыме — окись углерода и этилен. Еще в 20-х годах нашего столетия этилен был испытан в качестве вещества, ускоряющего созревание. Его ценность в том, что это естественный фактор созревания, ведь растения сами на стадии созревания плодов продуцируют этилен. Закончившие рост, но еще зеленые плоды, помещали в герметические камеры при температуре 20 — 22оС. В эти камеры периодически подается этилен из расчета 0,2 — 1 литр на 1 м3. Конкретное количество этилена зависит от вида плодов. В этих условиях помидоры созревают за 5 — 6 суток (вместо 10 — 12), лимоны и апельсины — за 4 — 5 суток (вместо 20 — 25). Недостаток этилена — его летучесть. Использование этрела позволяет избежать неудобства, связанные с применением этилена. Недозрелые плоды помещают на 0,5 — 10 минут в раствор этрела (0,25 — 4 г/л), затем плоды выдерживают несколько дней в теплом помещении. Этрел, попадая в растительные ткани, высвобождает связанный этилен, и в результате получается такой же эффект, как и при обработке плодов в камере с этиленом(http://www.f-mx.ru).

1. Экспериментальное обоснование

   1. Выявление условий ускорения созревания

Для проведения эксперимента было приобретено в магазине несколько спелых бананов, а также куплены бананы с видимыми признаками незрелости (приложение 1). В полиэтиленовые пакеты поместили по 3 спелых и по 2 недозрелых банана и плотно укупорили, т.е. соорудили импровизированную «газовую камеру» (приложение 2). Один пакет оставили на свету и рядом для контрольного сравнения положили два зеленых банана (приложение 3). Другой пакет и два банана для контроля поместили в темное место (приложение 4). На следующий день оценили результат (таблица 1).

Таблица 1

Вывод: Из данных таблицы 1 видно, что без доступа кислорода и в условиях недостатка освещения, ускорения созревания не происходит. На второй день эксперимента признаки созревания наблюдались только у плодов контрольного варианта, находящихся на свету (приложение 5).

Изучив литературные источники, мы выяснили, что для активного выделения этилена растение должно поглощать кислород. Для обеспечения притока кислорода, пакеты с бананами были раскрыты. На следующий день мы оценили результаты (таблица 2).

Таблица 2

Вывод: Из данных таблицы 2 видно, что образец плодов, находящихся на свету, в одном пакете со спелыми бананами, по ускорению созревания опередил контрольный вариант и на нем даже появились признаки старения (приложение 6). Медленнее всех созревали бананы, находящиеся в темноте, это, скорее всего, обусловлено низкой активностью процесса фотосинтеза (приложение 7).

1. Распознавание этилена

Для распознавания этилена мы решили осуществить качественную реакцию на кратные связи. В пробирку с газоотводной трубкой поместили кусочки спелого банана и плотно закрыли пробкой. Газоотводную трубку поместили в пробирку с разбавленным раствором перманганата калия, подкисленного серной кислотой (приложение 8). Через сутки обнаружили, что произошло обесцвечивание раствора (приложение 9). Это может свидетельствовать об окислении этилена.

Заключение

Этилен (С₂Н₄) - это газ, который является одним из фитогормонов (т. е. веществом, которое вырабатывается эндогенно растением), и, следовательно, является нетоксичным. Зеленые плоды содержат много хлорофилла, крахмала и мало сахара. Под действием этилена активизируется процесс фотосинтеза, исчезают дубильные вещества, хлорофилл, плоды накапливают сахар, размягчаются и быстро дозревают.

Равномерность созревания бананов существенно зависит от газового состава окружающей среды, влажности, освещения и температурного режима. Диапазон оптимальных температур для обработки этиленом и проведения дозаривания бананов +15…+18⁰С. Температура +19…+20⁰С крайне нежелательная для хранения, дозаривания и транспортировки. Недопустимая температура для хранения, дозаривания и транспортировки +22⁰ (http://www.infrost-agro.ru). На момент проведения эксперимента температура воздуха в помещении превышала +18⁰С. Этим можно объяснить образование спелой мякоти в сочетании с зеленовато-желтой кожурой; коричневые пятна на зеленовато-желтой кожуре и резкое снижение срока хранения спелых бананов.

Этилен, в большом количестве вырабатывающийся в плодах зрелых и стареющих растений, влияет на созревание неспелых плодов, находящихся рядом.

Литература

1. Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г. Химия. 10 класс: учебник для общеобразоват. организаций. – М.: Просвещение, 2014.

2. Словарь терминов и понятий по физиологии и биохимии растений/ Уч. пособие. М.:ФГОУ ВПО РГАУ – МСХА им. К.А. Тимирязева. 2007. - 100с.

3. Третьяков, Н.Н. «Физиология растений». — М.: Колос, 1998.

Интернет-ресурсы

1. http://www.infrost-agro.ru

2. http://www.povarenok.ru.

3. http://studopedia.su

4. http://fizrast.ru

5. http://www.f-mx.ru

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Приложение 4

Приложение 5

Приложение 6

Приложение 7

Приложение 8

Приложение 9

Влияние этилена на ускорение

созревания плодов

Исследовательская работа

по биохимии  

  Выполнили:

Королева Анастасия,

Степанюк Юлия,

ученицы 11 класса

МОУ «Афанасьевская СОШ».

Руководитель:

Суслова Антонина Юрьевна,

учитель химии и биологии

Е

Фитогормоны – природные регуляторы роста и развития растений.

Фитогормоны

стимуляторные

ингибиторные

Под воздействием ингибиторов роста подавляются частично или полностью органообразовательные процессы (этилен и абсцизовая кислота (АБК).

Под воздействием стимуляторных, происходит формирование тканей и органов растений ( ауксины, цитокинины, гиббереллины).

Этиле́н (по ИЮПАК: этен) — органическое химическое соединение, описываемое формулой С2H4.

Этилен - это единственный газообразный фитогормон. Биосинтез этилена характерен для всех живых клеток растения. У молодого растения этилен в большей степени синтезируется в меристеме, у зрелых и стареющих растений этилен образуется в плодах, усиливается синтез этилена при стрессовых воздействиях и травмах.

• Актуальность данной работы заключается в том, что этилен находит широкое использование в сельском хозяйстве и отчасти его применение является маркетинговым ходом при реализации тропических фруктов.
• Проблема: При каких условиях в растениях ускоряются процессы созревания?
• Гипотеза: Если этилен в большом количестве вырабатывается в плодах зрелых и стареющих растений, то он может влиять на созревание неспелых плодов, находящихся рядом.
• Целью данной работы является получение этилена из фруктов и изучение его влияния на созревание плодов.

Задачи:

• изучить научно-популярную литературу;
• выбрать методы получения и распознавания этилена, приемлемые для условий школьной лаборатории;
• сравнить экспериментальные данные с литературными;
• оценить полученные результаты.

В качестве объекта исследования

мы выбрали банан.

Один пакет оставили на свету и рядом для контрольного сравнения положили два зеленых банана.

Другой пакет и два банана для контроля поместили в темное место.

На свету

Образец

2-й день

В темноте

Контроль

Нет видимых изменений

Образец

Незначительные признаки созревания

Контроль

Нет видимых изменений

Нет видимых изменений

Вывод: Из данных таблицы видно, что без доступа кислорода и в условиях недостатка освещения, ускорения созревания не происходит.

На второй день эксперимента признаки созревания наблюдались только у плодов контрольного варианта, находящихся на свету .

На свету

Образец

3-й день

В темноте

Контроль

Признаки старения

Образец

Полностью зрелые плоды

Контроль

Незначительные признаки созревания

Признаки созревания

Вывод: Из данных таблицы 2 видно, что образец плодов, находящихся на свету, в одном пакете со спелыми бананами, по ускорению созревания опередил контрольный вариант и на нем даже появились признаки старения.

На свету

В темноте

Медленнее всех созревали бананы, находящиеся в темноте, это, скорее всего, обусловлено низкой активностью процесса фотосинтеза.

Распознавание этилена

Распознавание этилена

Вывод: Под действием этилена активизируется процесс фотосинтеза, исчезают дубильные вещества, хлорофилл, плоды накапливают сахар, размягчаются и быстро дозревают.

Диапазон оптимальных температур для обработки этиленом и проведения дозаривания бананов +15…+18 0 С. Температура +19…+20 0 С крайне нежелательная для хранения, дозаривания и транспортировки.

На момент проведения эксперимента температура воздуха в помещении превышала +18 0 С. Этим можно объяснить образование спелой мякоти в сочетании с зеленовато-желтой кожурой; коричневые пятна на зеленовато-желтой кожуре и резкое снижение срока хранения спелых бананов.

Заключение: Этилен, в большом количестве вырабатывающийся в плодах зрелых и стареющих растений, влияет на созревание неспелых плодов, находящихся рядом.

Спасибо за внимание…

Мы еще вернемся