Витамины для самих растений
Как известно, во всех живых организмах есть биологические катализаторы — ферменты, ничтожно малые количества которых в сотни и тысячи раз ускоряют бесчисленные биохимические реакции. Ферменты принимают непосредственное участие в различных превращениях веществ, в снабжении организма энергией и т. д. В отсутствии ферментов многие жизненно необходимые реакции или вообще не могли бы идти, или протекали бы так медленно, что не в состоянии были бы обеспечить жизнедеятельность организма. Можно смело сказать, что без ферментов не было бы жизни.
Сейчас твердо установлено, что все ферменты — белковые вещества. В большинстве случаев они представляют собой сочетание белкового «носителя» с особой активной группой — так называемым коферментом, который вступает в химическое взаимодействие с субстратом. Так вот активной группой многих ферментов оказываются витамины. В зависимости от того, с каким белком соединяется кофермент-витамин, образуется тот или иной фермент. Так, например, витамин B2 способен соединяться более чем с 20 белками, образуя соответствующее число ферментов с различными физиологическими функциями.
Витамин B1 вместе с двумя молекулами фосфорной кислоты образует активную группу карбоксилазы — фермента, очень широко распространенного в растениях и животных и необходимого для превращений углеводов. Эта активная группа, соединяясь с различными белками, может давать начало ферментам с совершенно различными функциями.
Витамины C, PP, фолиевая кислота, биотин, пантотеновая кислота, входя в состав соответствующих ферментов, принимают непосредственное участие в процессе дыхания, в превращениях азотистых веществ, серы и т. д.
По-видимому, нельзя назвать ни одного процесса превращения веществ в растении, в котором витамины прямо или косвенно не принимали бы участия.
Рассказ об участии витаминов в разнообразных превращениях веществ удобно начать с того процесса, который дает начало всем органическим веществам — процесса фотосинтеза. В этом процессе в зеленых частях растения из углекислого газа и воды на свету образуются органические вещества. Уже более 100 лет внимание ученых устремлено на выяснение природы фотосинтеза, и сейчас отдельные его этапы изучены достаточно полно. Биохимикам удалось шаг за шагом проследить путь поглощенной листом углекислоты до образования сложных органических соединений, выяснить роль многих принимающих участие в фотосинтезе ферментов, понять, каким образом энергия света, поглощенная зеленым пигментом листа — хлорофиллом, включается в химические реакции. И на всех этапах этого сложного процесса мы встречаемся с витаминами.
В первую очередь это провитамин A — каротин: он всегда сопутствует хлорофиллу, всегда есть в хлорофилловых зернах. Сейчас известно, что каротин наряду с хлорофиллом участвует в поглощении энергии света. Кроме того, он предохраняет хлорофилл от разрушения.
Витамин C также защищает зеленый пигмент от окисления. Вместе с тем этот витамин совместно с витамином K участвует в сложных синтетических реакциях, происходящих при фотосинтезе.
Существовавшее до последнего времени представление, что в процессе фотосинтеза образуются лишь углеводы, сейчас подверглось сомнению. Экспериментально было доказано, что одновременно, тоже при наличии света и углекислоты, идет синтез аминокислот и белка. А в этих процессах, как увидим дальше, принимают участие витамины B6, РР, биотин и другие.
В последующих превращениях продуктов фотосинтеза принимает участие и витамин B1, входящий, как мы уже говорили, в состав кофермента карбоксилазы. Карбоксилаза необходима для превращений пировиноградной кислоты, а эта кислота, образующаяся как один из продуктов фотосинтеза, служит в свою очередь источником синтеза аминокислот (следовательно, и белков), различных органических кислот, в том числе и жирных кислот, а через них — жиров. При отсутствии или недостатке витамина B1 задерживается образование фермента и весь углеводный обмен в организме нарушается. Это выражается в торможении ростовых процессов.
При участии витамина B1 происходит отщепление углекислоты от пировиноградной кислоты и реакция присоединения к этой кислоте углекислого газа. Именно таким путем, как оказалось, происходит так называемая «темновая фиксация» углекислого газа, недавно обнаруженная в корнях высших растений (А. Л. Курсанов). Этот процесс, по результатам аналогичный фотосинтезу, идет без света, за счет энергии химических соединений. Образовавшаяся из пировиноградной щавелевоуксусная кислота здесь же в корнях претерпевает дальнейшие превращения: в результате присоединения к ней аммиака образуются аминокислоты, которые из корней поднимаются вверх по растению, поступают в растущие побеги и плоды, где используются для образования белков.
Таким образом, витамин B6 принимает непосредственное участие в судьбе аммиака, являющегося, по меткому выражению Д. Н. Прянишникова, альфой и омегой обмена азотистых веществ. Витамины участвуют и в дальнейшем синтезе аминокислот и белков, а также в их разложении.
Значительная роль принадлежит витаминам в усвоении и превращениях фосфора. Соединения фосфора во всех живых системах служат аккумуляторами энергии. Накопленная в реакционноспособных фосфорных соединениях энергия затем используется для других реакций. Вот в эти-то фосфорные соединения и входят многие витамины. Их присутствие важно для связывания большого количества поступившей в растение фосфорной кислоты.
Такую роль выполняет, например, инозит. Нашими опытами было показано, что витамин РР, будучи внесен в почву или введен в листья, тоже заметно усиливает поглощение растением фосфора.
Витамин B1 принимает непосредственное участие в превращениях серы. Как недавно стало известно, в корнях происходит превращение сульфатов, поступающих из почвенного раствора, в витамин B1 и в аминокислоты.
Огромна роль витаминов и в дыхании. Дыхание у растений, как и у животных, является важнейшим источником энергии для всех процессов синтеза, роста, движения и т. д. Вместе с тем при дыхании образуются многие важные для организма соединения. Дыхание осуществляется в организме при помощи сложной системы ферментов. По образному выражению А. Н. Баха, без дыхательных ферментов, «организм задохнулся бы в атмосфере чистого кислорода».
30 лет назад был впервые найден фермент, принимающий непосредственное участие в дыхании. Изучение химической природы этого фермента показало, что в его состав входит соединение витамина B2 с фосфорной кислотой. Позднее были изучены другие ферментные системы, в которых витамин B2 выполняет окислительно-восстановительные функции. Стало ясно, что ни одна живая клетка не может существовать, если в ней отсутствует витамин B2. Ибо там, где есть жизнь, должно быть дыхание, а там, где есть дыхание, должны быть ферментные системы, осуществляющие окислительные реакции.
Большую роль в процессах дыхания играют и витамины C, B1, РР, фолиевая кислота, биотин, пантотеновая кислота и др. Каждый из этих витаминов, входя в состав соответствующего фермента, выполняет свойственную для него функцию в сложном процессе, каким является дыхание. Не случайно, поэтому, что при прорастании семян имеет место энергичное образование витаминов. Ведь энергия дыхания прорастающих семян очень высока.
Источник
Физиологическая роль витаминов в жизни растений.
Накопленные за последние десятилетия факты показывают, что витамины так же нужны растениям как и животным. Это не просто побочные продукты их обмена веществ, а физиологически активные вещества, участвующие в жизненно важных процессах. Далее выяснили, что растения тоже могут иметь витаминную недостаточность, хотя она и не очень значительное, но если добавлять витамины в грунт или проводить витаминные подкормки, то это позволяет заметно повышать продуктивность растений.
Доказательством того, что растениям нужны витамины может быть и такой факт, что при обработке семян антивитаминами некоторых витаминов, происходит задержка прорастания или же уменьшение всхожести семян. Также может происходить подавление роста органов проростков и, вообще, гибель проростков.
Эксперименты показывают, что с помощью витаминов можно управлять некоторыми процессами: у растений — усиливать или задерживать их рост, ускорять образование плодов и т.д.
Как известно во всех живых организмах являются биологические катализаторы-ферменты, очень малые количества которых в сотни тысяч раз ускоряют огромные количества биохимических реакций.
Теперь твердо установлено, что все ферменты — белковые вещества. Они состоят из белкового «носителя» и особой активной группы — кофермента, который вступает в химическое взаимодействие с субстратом.
Этой активной группой многих ферментов являются витамины. В зависимости от того с какими белками соединяется кофермент — витамин, образуется тот или иной фермент. Так, например, витамины В2 способен сочетаться более чем с 20-ю белками (соединяется), образуя соответствующее число ферментов с различными физиологическими функциями. Витамин В1 вместе с двумя молекулами фосфорной кислоты образует активную группу карбоксилазы — фермента, очень широко распространенного в растениях и организмах животных, необходимого для превращения углеводов.
Витамины участвуют в различных процессах превращения веществ и жизнеспособности растительного организма.
В процессе фотосинтеза, на всех этапах его, мы встречаемся с витаминами. В первую очередь это провитамин А — каротин: они всегда являются спутниками хлорофилла, потому всегда находятся в хлорофилловых зернах. Сейчас известно, что каротин наряду с хлорофиллом участвует в поглощении энергии света. Кроме того, он хранит хлорофилл от разложения. Витамин С также защищает зеленый пигмент от окисления. Кроме того, этот витамин С принимаетучастие вместе с витамином К в сложных синтетических реакциях, протекающих при фотосинтезе. Также в процессе фотосинтеза участвуют витамины: В6, РР, биотин и другие. В дальнейшем преобразовании продуктов фотосинтеза участвует витамин В1. В эти процессы входит также процесс под названием «темновая фиксация» углекислого газа. Этот процесс по результатам аналогичный фотосинтеза и проходит без света за счет энергии химических соединений. Без витамина В1 он нарушается.
Значительную роль играют витамины в преобразовании фосфора. Соединения фосфора во всех живых системах служат аккумуляторами энергии. Накопленная в реакционные фосфорных соединениях энергия после этого используется в других реакциях. Вот в эти фосфорные соединения входят много витаминов. Их присутствие важно для связывания большого количества фосфорной кислоты, поступившей в растение. Такую роль выполняет, например, инозит.
Витамин В1 участвует в преобразованиях серы. Как известно в корнях растений проходят преобразования сульфатов, поступающих из почвенного раствора, в витамин В1 и в аминокислоты.
Огромная роль витаминов в дыхании. Дыхание растений, как и у животных, является важнейшим источником энергии для всех процессов: синтеза, роста, движения и т.д. Вместе с тем при дыхании образуются важные для организма соединения. Дыхание проходит в организме с помощью сложной системы ферментов.
Также витамины играют важную роль в устойчивости растений.
Большую роль в процессах дыхания играют и витамины С, В1, РР, фолиевая кислота, биотин, пантотеновая кислота и другие. Каждый витамин, показанный выше, входит в состав соответствующего фермента и выполняет присущую ему функцию в сложном процессе, каковым является дыхание.
Витамин С участвует в фотосинтезе. Также аскорбиновая кислота сильно связана с процессами дыхания растений. Аскорбиновая кислота обладает свойствами обратимо-окислительно-восстановительной системы, которая способна быть акцептором и донором водорода.
При введении аскорбиновой кислоты в ткани растений, усиливаются интенсивность дыхания этих растений. Аскорбиновая кислота в растениях и ее участие в дыхании придает большую устойчивость организмам, так как она окисляется благодаря различным «конечным» оксидаза, то есть функционирует в различных условиях температуры и на разных этапах развития растений.
Аскорбиновая кислота участвует в минеральном питании растений.
Аскорбиновая кислота также участвует в таком важном биологическом процессе как водообмен. Под действием аскорбиновой кислоты усиливается транспирация у растений, а также скорость движения воды по растению, так, как аскорбиновая кислота способствует ускорению целого ряда метаболических процессов.
Источник
Витамины и их роль в жизни растений.
Витамины – особая группа органических веществ, выполняющая важные биологические и биохимические функции в живых организмах. Эти органические соединения различной химической природы синтезируются главным образом растениями, а также микроорганизмами. Витамины требуются в небольшом количестве, они не используются организмом как строительный материал и не увеличивают имеющуюся в организме энергию, но основная задача их состоит в налаживании правильного обмена веществ. Провитамин А — каротин — спутник хлорофилла, известно, что каротин наряду с хлорофиллом участвует в поглощении энергии света и оберегает хлорофилл от разложения. Витамин С — защищает зеленый пигмент от окисления, способствует росту растений. Ученые утверждают, что витамин С выступает как антиоксидант, помогающий растениям противостоять засухе, озону и активному ультрафиолетовому излучению. Соединения фосфора служат аккумуляторами энергии. В эти соединениях входят много витаминов. Витамин РР, если его внести в почву — увеличивается поглощение растениями фосфора. Витамин В1 участвует в преобразованиях серы, эффективен для роста корней. Витамин В6 — усиливает действие витамина В1, участвует в процессе фотосинтеза. Аскорбиновая кислота усиливает интенсивность дыхания и повышается устойчивость к заболеваниям. Также участвует в водообмене. Под действием аскорбиновой кислоты усиливается транспирация у растений, а также скорость движения воды по растению.
Клеточная проницаемость. Гомеостаз, его значение для функционирования клетки.
Клеточная проницаемость— способность мембраны пропускать растворенные вещества. Обладая избирательной проницаемостью, мембраны выполняют еще одну очень важную функцию: поддерживают гомеостаз в клетке и в отдельных органеллах. Гомеостаз – это свойство клетки, органеллы, а так же органа, организма, экологической системы сохранять постоянной свою внутреннюю среду. Внутренней средой клетки является цитозоль, внутренней средой каждой органеллы – её строма и матрикс. Внешней средой для клетки является свободное пространство её стенки,а для органеллы – цитозоль. Молекулы воды и ионы поступают в цитозоль из вакуоли и из свобоного пространства клетки. Сахара, ионы тоже могут поступать в вакуоли. Клеточная стенка и вакуоль учавствуют в поддержании водного и солевого гомеостаза. Однако главным регулятором гомеостаза являются мембраны, прежде всего плазмалемма.
Изменение внутренней среды вызывает нарушение нативной структуры белковых глобул. Изменение третичной структуры белковых глобул вызывают увеличение проницаемости мембран, нарушение компартментации клетки, что может привести к её смерти.
Повреждающее действие на растительную клетку могут оказывать факторы самой различной природы: высокие и низкие температуры, избыточное освещение, сильное повышение концентрации веществ в окружающем растворе, сильное изменение рН окружающей среды, действие на растение электрического тока, механические воздействия и т.д.. Однако, несмотря на разную природу повреждающих факторов, в растительной клетке в ответ на любой повреждающий фактор возникает 3 типа изменений.
1.Уменьшение степени дисперсности цитоплазмы (оструктуривание). В нормальных условиях цитоплазма растительной клетки в микроскоп не видна, однако стоит подействовать на клетку повреждающим фактором, как она сразу приобретает зернистую структуру и становится заметной.
2. Увеличение общей проницаемости мембран клетки. При повреждающем воздействии на клетку увеличивается проницаемость всех ее мембран (клеточной мембраны, тонопласта и др.), и различные вещества начинают выходить из клетки во внешнюю среду.
3. Повышение у цитоплазмы и ядра сродства к прижизненным красителям. Поврежденные клетки интенсивнее окрашиваются и лучше удерживают краситель, чем неповрежденные клетки.
Источник