зимой и летом 1 цветом что это такое

е л к а

«зимой и летом одним цветом»

• (разговорное) то же, что ель, рождественская елка

• и растение, и детское мероприятие, этим растением украшенное

• новогоднее дерево на Руси

• украинско-российская певица украинского происхождения

• праздник со снегурочкой

• рассказ российского писателя М. Зощенко

• что искал мужик в мультфильме «Падал прошлогодний снег»?

• в Белом Доме все люстры накрепко закреплены, исключение составляет люстра в Овальном кабинете, поскольку периодически ее приходится снимать, а какое растение тому причиной?

• под нее Дед Мороз подарки кладет

• кого раз в году наряжают?

• «что же это за девица? Не швея, не мастерица, ничего сама не шьет, а в иголках круглый год» (загадка)

• дерево, которое любит наряжаться

• одна из новогодних радостей

• зеленая королева новогоднего праздника

• атрибут Нового Года

• новогодний детский праздник

• сказка Корнея Чуковского

• рассказ российского писателя В. Гиляровского

• горит огнями в Новый год

• «и вот она нарядная»

• наряжена «с иголочки»

• на ней игрушки и иголки

• деревья, что хорошо продаются в декабре

• «берет на лапу» игрушками

• название новогоднего утренника

• зимний праздник в Кремле

• праздник с Дедом Морозом

• дерево, рифмующееся с палкой

• дерево в игрушках и мишуре

• новогодний «склад» подарков

• новогоднее дерево со стеклянными «плодами»

• домашнее дерево с 1 по 14 января

• дерево, приглашенное в гости

• любимое дерево малышни

• новогодняя сестрица кедра и сосны

• раз в году на ней «растут» конфеты

• новогодняя нарядная красавица

• не швея, а весь год с иголками

• новогодняя «камера хранения»

• пушистая новогодняя красавица

• домашнее дерево с первого по четырнадцатое января

• новогодняя колючая радость

• рассказ К. М. Станюковича

• январская гостья дома

• в центре зимнего хоровода

• новогодний объект украшений

• дерево на Новый год

• дерево, которое наряжают

• дерево от Деда Мороза

• новогоднее хвойное дерево

• дерево — все в шарах

• на новогоднем балу — красавица

• горит, пока не осыплется

• раз в году наряжается

• Новогодний праздник с танцами и играми вокруг украшенной ели

• Украшенная ель в праздник Нового года (или Рождества)

Источник

Зимой и летом одним цветом

Задача

Елки, сосны и пихты не сбрасывают иголки на зиму, именно поэтому в наших широтах они стали символом вечно живой природы, символом Нового года и Рождества. Одна из причин того, что хвойные на зиму не избавляются от хвои, как лиственные от листвы, в том, что их иголкам не страшны зимние морозы. Не бояться холодов им помогают природные антифризы.

Один из таких природных антифризов — глюкоза и ее изомеры, другой — белок-антифриз под названием «дегидрин». Молекулярная масса этого белка равна 60 000 Да (Дальтон, атомных единиц массы), а его содержание составляет 1,2 миллиграмма на 100 грамм хвои. Максимальное содержание глюкозы и ее изомеров в хвое составляет 6 массовых процентов, средняя влажность хвои (содержание в ней воды) равна 55 массовых процентов.

Известно, что раствор вещества замерзает при меньшей температуре, чем чистый растворитель, и понижение температуры замерзания можно определить по формуле: Δt = k × C_m. В этой формуле k — криоскопическая константа растворителя (для воды она равна 1,86), а C_m — моляльная концентрация (моляльность), которая представляет собой число молей растворенного вещества на один килограмм растворителя, ее единицей измерения является моль/кг (см. Концентрация растворов).

Рассчитайте, на сколько градусов глюкоза и белок-дегидрин могут понизить температуру замерзания воды в клетках хвои (в качестве упрощающего допущения пренебрегаем наличием других веществ во внутри- и межклеточных пространствах хвои и принимаем, что понижение температуры замерзания аддитивно — то есть можно посчитать эту величину отдельно для глюкозы и белка, а потом сложить). Как еще дегидрин может защищать хвою от морозов? Какой из антифризов важнее для защиты хвои от морозов — глюкоза или дегидрин?

Подсказка 1

При расчете учтите, что содержание глюкозы приведено на всю массу хвои. Определяя моляльную концентрацию глюкозы, необходимо относить её к воде.

Подсказка 2

Вспомните, что такое изомеры и как это может помочь в определении молекулярной массы изомеров глюкозы.

Подсказка 3

Вспомните, что у высокомолекулярных соединений, к которым относятся белки, есть третий тип взаимоотношения с растворителем кроме характерных для низкомолекулярных веществ «растворяется» и «не растворяется».

Решение

Как следует из данных, приведенных в условии задачи, в 100 граммах хвои содержится 6 грамм глюкозы и ее изомеров и 55 грамм воды. То есть мы определяем понижение температуры замерзания воды раствора, состоящего из 6 граммов глюкозы и ее изомеров и 55 граммов воды. Изомеры — это вещества с одинаковым атомным составом и молекулярной массой, но разным химическим строением. Значит, для расчета моляльной концентрации можно использовать молекулярную массу глюкозы (180 г/моль) для всех этих 6 граммов веществ, которые фактически являются другими сахарами-гексозами (С₆Н₁₂О₆). Итак:

Подставляя это значение моляльной концентрации в уравнение для определения депрессии температуры замерзания, получаем:

Можно, конечно посчитать, насколько градусов понизит температуру замерзания воды растворенный в ней белок (но только для того, чтобы понять, что он работает не так как глюкоза):

ν(дегидрина) = 0,0012/60 000 = 2 × 10 –8 моль,

C_m(дегидрина) = 2 × 10 –8 моль/0,055 кг = 7,2 × 10 –7 моль/кг,

Такое изменение температуры замерзания практически невозможно детектировать существующими приборами. Кстати, именно из-за того, что растворы белков и других макромолекул в воде замерзают практически при той же температуре, что и сама вода, до 1960-х годов белки не рассматривались на роль антифризов. Их концентрация в крови полярных животных и в биологических жидкостях других форм жизни, выдерживающих морозы, слишком мала, чтобы они могли понижать температуру замерзания за счет эффектов, являющихся следствием закона Рауля.

На самом деле белки-антифризы и другие биологически активные вещества, играющие роль природных антифризов, не понижают температуру замерзания воды — их роль состоит несколько в другом. Для живых организмов, в том числе и хвойных, не так опасен сам факт замерзания воды. Если вода переходит в твердое состояние, то обменные процессы у многих организмов останавливаются; есть холоднокровные позвоночные, которые могут просто вмерзнуть в лед, а по весне оттаять и поплыть по своим делам (см. картинку дня Замороженная лягушка). Самое опасное — это начальные этапы замерзания воды, которая, переходя в твердое состояние, расширяется (в отличие от других соединений), формируя при этом кристаллы с шестилучевой симметрией (см. картинку дня Снежинка) и острыми краями, которые могут повредить клеточную мембрану, что приводит к разрушению клетки. Разрушение определенного количество клеток просто несовместимо с жизнью организма.

Белок хвойных дегидрин, как и другие белки-антифризы, препятствует образованию кристалликов льда с острыми краями за счет набухания. Этот тип взаимодействия вещества с растворителем, характерный только для высокомолекулярных соединений (полимеров), заключается в том, что молекулы растворителя связываются с макромолекулами, в результате чего образец полимера остается твердофазным, но изменяет свою форму, увеличиваясь в объеме. Из-за макромолекул вода при замерзании вместо идеально ровных кристаллов с острыми краями образует большое количество мелких кристалликов со сглаженными краями, которые не так опасны для клеточных стенок.

Так, обычно кристаллы льда формируются в виде призм с шестью прямоугольными гранями и двумя шестиугольными основаниями, причем площадь оснований меньше площади боковых граней. Изучение формы кристаллов, образующихся в присутствии белков-антифризов рыб, показало, что эти белки связываются с прямоугольными гранями ледяной призмы, не позволяя новым молекулам воды присоединяться к ним. Доступными для молекул воды остаются только шестиугольные грани-основания, что значительно замедляет рост кристаллов.

Послесловие

Конечно же, способность наших хвойных переносить низкие температуры связана не только с тем, что их внутриклеточные жидкости замерзают при температурах ниже температуры замерзания воды, а белки-антифризы снижают риск образования кристаллов, могущих прорвать клеточные стенки. Еще один фактор защиты хвои от холодов — восковое покрытие иголок. Расположенные на поверхности хвои сложные эфиры высших карбоновых кислот и высших спиртов — кутины — не дают воде покинуть хвоинки, тормозя процесс испарения (который протекает с охлаждением), а также, обладая низкой теплопроводностью, дополнительно защищают хвоинки от резкого охлаждения.

Долгое время все известные биологические макромолекулы-антифризы были сложными белками-гликопротеинами — соединениями, содержащими химически связанные белковую и полисахаридную цепи. Однако недавно из организма арктического жука U. Ceramboides, способного переносить температуры до –60°C, был выделен антифриз, представляющий собой просто полисахарид, не содержащий белковой компоненты (K. R. Walters et al., 2009. A nonprotein thermal hysteresis-producing xylomannan antifreeze in the freeze-tolerant Alaskan beetle Upis ceramboides).

О применении белков-антифризов см:
Об антифризах — белках и не только, «Химия и жизнь» №12, 2016.

Источник