Реферати українською » Биология и химия » Вплив екзогенних трьох- і шестиуглеродных вуглеводів на біосинтез аскорби-новой кислоти в прорості ячменю


Реферат Вплив екзогенних трьох- і шестиуглеродных вуглеводів на біосинтез аскорби-новой кислоти в прорості ячменю

Г.Н. Чупахина, А.В. Добычина, Н.Ю. Чупахина, И.Е. Ломова (Калінінградський державний університет, Московська Академія хімічного машинобудування)

Хімізм біосинтезу аскорбінової кислоти (АК) в рослинах досі недостатньо ясний. Відомо, що новоутворення АК стимулюють гексозы, у тому числі перевагу надають галактозе [1, з. 271]. Метаболизм гексоз в АК може бути чи через освіту проміжних триоз, чи ні розриву вуглецевого скелета вихідної молекули вуглеводу. У другий випадок ряд дослідників (2) припускає можливість інверсії вуглецевої ланцюга, інші [3] заперечують її наявність. Необхідність освіти триоз із вихідних гексоз при біосинтезі АК нами перевірялася в дослідах з допомогою екзогенного диоксиацетона як субстрату для АК. Дія диоксиацетона порівнювався з С6-субстратами - на глюкозу й галактозой.

Об'єкт і силові методи дослідження

Як об'єктів дослідження використовувалися 6-дневные зелені, этиолированные і альбиносные прорості ячменю ярового (Hordeum vulgare L.) сорти Роланд. Альбиносные прорості одержували доходи з опрацьованих 0,25% розчином стрептоміцину насіння. Проростки вирощували за природного висвітленні і кімнатної температурі. Зміст аскорбінової кислоти і його дериватів - дегидроаскорбиновой кислоти (ДАК) і дикетогулоновой (ДКГК) - визначали колориметрически [4, з. 17]. Диоксиацетон, вживаний у дослідах, було отримано методом биотрансформации гліцерину з допомогою Gluconobacter oxydans [5]. Висвітлення проростків в дослідах проводилося встановленні “Флора” з люмінесцентними лампами ЛДЦ-40. Інтенсивність світла дорівнювала 33 тис. ерг см-2 с-1, експозиція - 24 години. Досліди виконувалися у двох біологічних повторностях і відтворилися 2-3 разу. Діяльність наводяться середні значення із усіх дослідів і середні помилки вимірів.

Результати обговорення

З метою вивчення можливості використання шестиуглеродных сполук (глюкози, галактозы) як субстрату в біосинтезі АК використовувалися листя ячменю з різноманітною пігментацією: зелені, этиолированные, альбиносные, аби вирішити питання джерелі використовуваних вуглеводів (фотосинтетические чи запасні) і побачити залежність біосинтезу АК з вуглеводів від енергетичних процесів - фотосинтезу й дихання.

Масштаб биосинтетического процесу, що призводить до нагромадженню АК, характеризує як освіту відновленої форми АК, але її дериватів, оскільки поруч із новотвором АК йде її активне використання із заснуванням ДАК і ДКГК. Тож у дослідах з вивчення можливості використання С6-углеводов - глюкози і галактозы в біосинтезі АК одночасно визначалося зміст АК, ДАК і ДКГК.

Як очевидно з малюнка, при висвітленні листя ячменю, знаходиться в води та 1% розчинах глюкози і галактозы, рівень відновленої форми АК підвищувався проти вихідним змістом переважають у всіх варіантах, але перевищення контрольного значення (листя на воді) зазначено лише за використанні як субстрату глюкози.

Висвітлення зеленого листя ячменю призвело до зниження рівня дегидроаскорбиновой кислоти проти вихідним змістом лише у контролі; в листі, що є на розчинах вуглеводів, зміст ДАК перевершило і контрольне і початковий вміст. Отже, додаткове постачання листя шестиуглеродными вуглеводами активізувало використання відновленої форми АК, причому у однаково й у досвіді з глюкозою, і з галактозой.

Подальша метаболизация ДАК із заснуванням ДКГК активніше був у листі, що є на 1% розчині глюкози проти галактозой.

Отже, С6-углеводы (глюкоза і галактоза) стимулюють накопичення АК в листі ячменю на світу. Причому глюкоза активізує освіту й відновленої і окисленої форми АК, галактоза - лише дегидроформы.

У этиолированных листі (рис. 2) світло активно стимулював накопичення АК й у листі, що є на воді, і особливо у листі, поміщених у 1% розчини глюкози і галактозы. Проте стимуляція біосинтезу АК глюкозою була вищою, ніж галактозой.

Рівень окисленої форми АК, і навіть продукту її необоротного окислення - ДКГК при висвітленні этиолированных листя знизився проти вихідним, що свідчить про зниженому використанні АК в этиолянтах. Можливо, це і є одній з причин активнішого накопичення відновленої форми АК в этиолированных прорості на світу проти зеленими.

Ще більшою мірою, ніж у этиолированных прорості, блоковані процеси, пов'язані з функціонуванням фотосинтетического апарату, проте в альбіносів їх реакція висвітлення була до зеленим проросткам, ніж до этиолированным (рис. 3). Вихідний рівень АК у зелених прорості вищим, ніж у альбиносных, але характер зміни змісту АК й у контрольних листі (на воді), й у листі, що у розчинах вуглеводів, не змінювався: світло стимулював підвищення рівня АК переважають у всіх варіантах, але перевищення контрольного значення було тільки на глюкозі. У альбиносных проростків, як і, як і в этиолированных і зелених, зміст ДАК на світу підвищився проти контрольним значенням у присутності екзогенних вуглеводів, особливо галактозы. Зміст ДКГК у своїй не перевищувало контрольний рівень.

Отже, аналіз реакцію висвітлення листя ячменю, що є на 1% розчині глюкози і галактозы, показує, що глюкоза стимулює накопичення відновленої форми АК й у зелених, й у різного рівня депігментованих прорості. Активація біосинтезу АК галактозой повинна була тільки в этиолянтов.

Світло знижував рівень ДАК в усіх типів проростків. Додавання екзогенних вуглеводів стимулювало накопичення окисленої форми АК мало відбивалося на змісті ДКГК.

З огляду на масштаб накопичення АК і ДАК у присутності екзогенних вуглеводів, можна дійти невтішного висновку у тому, що у прорості ячменю экзогенная глюкоза більшою мірою стимулює біосинтез АК і АК+ДАК, ніж галактоза.

Досліди зі з'ясовування можливості використання газу як субстрату в біосинтезі АК трехуглеродных вуглеводів використовувався диоксиацетон. Зелені, этиолированные і альбиносные листя ячменю підставою поміщалися один% розчин диоксиацетона, та її дію порівнювався з контролем (листя на воді) і із першого% глюкозою, стимуляція біосинтезу АК якої показано попередніх дослідженнях (рис.1-3).

Досліди з зеленими листям засвідчили (рис. 4), що у присутності 1% диоксиацетона на світу починається надзвичайно активний синтез - сверхсинтез АК: зміст АК підвищився проти контрольним удванадцятеро і, порівняно з глюкозою - вдев'ятеро. Поруч із різким зростанням рівня відновленої форми АК, тривало активне накопичення окисленої форми і ДКГК.

Аналогічний феномен виявлено і в этиолированных проростків, у присутності диоксиацетона в 16 раз збільшився вміст АК проти контролем, вдев'ятеро підвищився рівень ДАК й у 11 раз - ДКГК (рис. 5).

Кілька менше підвищення рівня АК, ДАК і ДКГК під впливом диоксиацетона простежувалося в альбиносных проростків, а й у цьому випадку рівень АК перевершував контрольний вчетверо, ДАК - удванадцятеро, ДКГК - більш ніж 8 раз, тоді як і варіанті, де серед субстрату використовувалася глюкоза, ці ігри були відповідно: 1,2; 1,2 і одну (рис. 6).

З порівняння дії диоксиацетона, глюкози і галактозы на біосинтез АК в прорості ячменю, чітко видно переважне використання трехуглеродного вуглеводу проти шестиуглеродными, що дає підстави підтримувати думка у тому, що біосинтез АК з вуглеводів передбачає певному етапі розрив вихідної гексозы на триозы. Але оскільки диоксиацетон в дослідах стимулював активне накопичення як відновленої форми АК, а й продуктів її окислення - ДАК, ДКГК - вважатимуться, що у присутності починається швидке використання АК. Таке явище може з'явитися тоді, коли рослини перебувають у несприятливі погодні умови й активна новоутворення і АК є відповідної реакцією на стрес [6, с.21]. Тому, за оцінці ролі диоксиацетона як субстрату в біосинтезі АК, мабуть, слід зважати на і можливий негативний вплив самого диоксиацетона один% концентрації на рослини.

Використання вуглеводів екзогенного і ендогенного пулу в рослинах іде однаково [7]. З огляду на наші дані про впливу екзогенної глюкози і галактозы на біосинтез АК в прорості ячменю, можна дійти невтішного висновку у тому, що глюкоза екзогенного пулу можна використовувати в біосинтезі АК зеленими, этиолированными і альбиносными проростками. Преимущественного використання галактозы в біосинтезі АК, як зазначається у літературі [1], в дослідах не виявлено.

Стимулирующее дію екзогенної глюкози і диоксиацетона на біосинтез АК не пов'язані з фотосинтетическим процесом, бо вона спостерігалося у зелених прорості, а й у депігментованих.

Отже, экзогенный диоксиацетон один% концентрації викликає активне накопичення АК, ДАК і ДКГК в листі ячменю з різноманітною пігментацією, значно перевершували цей процес у листі, забезпечених глюкозою, що підтримує думка у тому, що біосинтез АК з гексоз включає етап освіти триоз. Порівняльний аналіз дії глюкози і галактозы на біосинтез АК показує переважне використання у цьому процесі глюкози.

Список літератури

1. Гудвін Т., Мерсер Еге. Введення ЄІАС у біохімію рослин. М.: Світ, 1986. Т.1. С.392.

2. Isherwood F.A., Chen Y.T., Mapson L.W. Synthesis of l-ascorbic acid in plants and animals // Biochem. Journ. 1954. Vol. 56. N 1. P.11-15.

3. Loewus F.A., j. P.F.G. Hesper. Metabolism l-ascorbic acid in plants // American chemican society. Washington, 1982. P.249-261.

4. Чупахина Г.Н. Кількісне визначення АК, ДАК і ДКГК в рослинних тканинах // Спеціальний практикум по біохімії і фізіології рослин. Калінінград, 1981. 37 з.

5. Еронин В.А., Кустова Н.А., Махоткина Г.А., Ломова И.Е., Миколаїв П.І. Спосіб отримання диоксиацетона: А.с. № 1218687 // БІ. 1985. № 24.

6. Чупахина Г.Н. Светозависимые змінити систему АК рослин: Діс. ... д-ра биол. наук. СПб., 1992. 48 з.

7. Щугаева Н.А., Выскребенцева Э.И. Принципові відмінності окисного метаболізму екзогенного і ендогенного цукру // Фізіологія рослин. 1985. Т. 32. Вып. 6. С.1188-1196.

Схожі реферати:

Навігація