Ассимиляция аммония (включение в состав аминокислот и амидов)

Ионы аммония, образовавшиеся при восстановлении нитратов, усваиваются далее растениями путем образования различных аминокислот и амидов.

1) Основной путь первичной ассимиляции аммония с участием ферментов

глутаминсинтетазы (ГС) и глутаматсинтетазы (ГТС)

глутаминовая аминокислота + NH₄ + АТФ глутамин амид + АДФ + Н₂О (фермент ГС)

глутамин амид + альфа-кетоглутаровая к-та + 2НАД.Н 2 глутаминавая аминокислота + 2НАД (фермент ГТС)

Необходимые кофакторы (активаторы) ферментов ГС и ГТС: Mg, Mn, Со, Са

2) Восстановительное аминирование - образование аминокислот и амидов

альфа- кетоглутарат + NH₃ + НАДФ.Н глутаминовая аминок. + NH₃ +АТФ глутамин амид + АДФ

оксалоацетат + NH₃ + НАД(Ф).Н аспарагиновая аминок. + NH₃ + АТФ аспарагин амид + АДФ

3) Реакции переаминирования. В результате первичной ассимиляции аммония образуются только первичные аминокислоты – глутаминовая, аспарагиновая и их амиды - глутамин и аспарагин. Остальные аминокислоты образуются в реакциях переаминирования:

Глутаминовая аминок. + ПВК аланин + a-кетоглутарат

Глутаминовая аминок. + оксалоацетат аспарагиновая аминок. + a-кетоглутарат

Аспарагиновая аминок. + ПВК оксалоацетат + аланин

Обезвреживание аммиака может происходить при образовании в тканях безвредной для растительного организма мочевины.

Образование глутамина и аспарагина из аммиака и глутаминовой и аспарагиновой кислот является одним из путей обезвреживания аммиака, так как аспарагин и глютамин токсическими свойствами не обладают.

9. Витамин Н: физиологическая роль в растении.

Витамины - особые органические вещества, которые не являются источником энергии и пластическим материалом, но жизненно необходимы организму, так как входят в состав ферментов и гормонов и служат катализаторами различных обменных процессов.

Недостача тех или иных витаминов, вызывая изменения в ферментных системах, приводит к нарушению обмена веществ и расстройству различных функций.

Витамин Н, биотин (C10H16O3N22S) – водорастворимый витамин группы В. Молекула биотина состоит из тетрагидроимидазольного и тетрагидротиофенового кольца, в тетрагидротиофеновом кольце один из атомов водорода замещен на валериановую кислоту.

Входит в состав ферментов, катализирующих присоединение углекислоты к жирным кислотам – карбоксилирование. (физиологическая роль)

При недостатке биотина наблюдаются:

· поражения кожи рук и ног

· сухость и нездоровый оттенок кожи

· бледный гладкий язык

· сонливость, депрессия

· болезненность и слабость мышц

· гипотония

· высокий уровень холестерина и сахара в крови

· анемия

· потеря аппетита и тошнота

· ухудшение состояния волос

· замедляется рост.

10. Витамин С: химическая формула, физиологическая роль в растении, условия биосинтеза.

Витамины - особые органические вещества, которые не являются источником энергии и пластическим материалом, но жизненно необходимы организму, так как входят в состав ферментов и гормонов и служат катализаторами различных обменных процессов.

Недостача тех или иных витаминов, вызывая изменения в ферментных системах, приводит к нарушению обмена веществ и расстройству различных функций

Витамин С, аскорбиновая кислота (C₆H₈O₆) – водорастворимый витамин.

При изучении фотоокисления аскорбата изолированными хлоропластами шпината было показано, что АК может замещать воду как донор электронов для ФС II (фотосистема) и что обе световые реакции и электрон-транспортная система между ними принимают участие в фотоокислении АК.

В ныне признанных схемах циклического и нециклического переноса электронов в процессе фотосинтеза среди переносчиков электронов нет АК,но в модельных системах АК часто используется как экзогенный донор электрона для ЭТЦ фотосинтеза. При блокировании переноса электронов между ФС I и ФС II дихлорфенилдиметилмочевиной электроны от АК могут поступать в ФС I .

АК необходима для фотофосфорилирования. В ее присутствии лучше сохраняется без инактивации фотосинтетический аппарат клетки, увеличивается фосфорилирование изолированных хлоропластов, стабилизируется фотофосфорилирование фрагментов фотосинтетических мембран.

Таким образом, участие АК в процессе фотосинтеза может проявляться или в биосинтезе фотосинтетического аппарата растительной клетки, или в его стабилизации, что будет способствовать повышению его фотохимической активности, а в конечном итоге - фотофосфорилированию.

В процессе воздействия на дыхание важная роль принадлежит соотношению АК/ДАК (дезоксиаденозилкобаламин), так как последняя, функционируя как переносчик водорода в дыхательной цепи растений, отвлекает часть водорода окисляемого субстрата, что, вероятно, и приводит к торможению дыхания. Показано, что ДАК тормозит активность дегидрогеназ, интенсивность восстановительных синтезов, образование макроаргических связей. Поэтому повышение отношения АК/ДАК за счет уменьшения ДАК сопровождается усилением дыхания и роста растительных клеток.

В растениях аскорбиновая кислота образуется из гексозы без разрыва углеродной цепи. Единственными сахарами, которые могут быть ее предшественниками, являются D-глюкоза и D-галактоза. Превращение этих D-сахаров в L-аскорбиновую кислоту должно включать либо инверсию групп у 5-го атома углерода, либо восстановление при 1 - м атоме, сопровождающееся окислением при 6 - м, так что 6 - й атом становится тем атомом углерода, с которого начинается нумерация углеродных атомов.

11.Витамины группы В их физиологическая роль в растениях

Витамины группы B — группа водорастворимых витаминов, играющих большую роль в клеточном метаболизме.

Некоторые вещества раньше относились к витаминам группы B, но позже было показано, что они являются лишь витаминоподобными веществами либо синтезируются в организме человека.

В1-тиамин, Способствует превращению в энергию углеводов, жиров и белков. Содержится в оболочках зерен злаковых, в черном и белом хлебе из муки грубого помола, в зеленом горошке, в гречневой и овсяной крупе.

В2-рибофлавин, Участвует во всех видах обменных процессов. Особенно важную роль играет в обеспечении зрительных функций, нормального состояния кожи и слизистых оболочек, синтезе гемоглобина, Содержится в молочных продуктах, куриных яйцах, печени, почках, дрожжах, миндале, грибах, брокколи, белокочанной капусте, гречневой крупе, мясе, очищенном рисе, макаронных изделиях, белом хлебе.

В3,РР-никотиновая кислота, Освобождение энергии из всех пищевых веществ, содержащих калории; синтез белков и жиров, Содержится в дрожжах, печени, орехах, яичном желтке, молоке, рыбе, курице, мясе, бобовых, гречке, неочищенном зерне, зеленых овощах, земляных орехах,а также в любой белковой пище, содержащей триптофан(альфа-аминокислота).

В6 - Пиридоксин, пиридоксаль и пиридоксамин(примерно одинаковы по своей биологической активности),Участвует в процессах углеводного обмена, синтезе гемоглобина и полиненасыщенных жирных кислот. Регуляция активности нервной системы; регенерация эритроцитов; образование антител, Содержится в: зерновых ростках, в грецких орехах и фундуке, в шпинате, картофеле, моркови, цветной и белокочанной капусте, помидорах, клубнике, черешне, апельсинах и лимонах, крупах и бобовых; мясных и молочных продуктах, рыбе, печени, яйцах; а также синтезируется в организме кишечной микрофлорой.

В7,Н-биотин,Способствует освобождению энергии из соединений, содержащих калории, В малых количествах биотин содержится во всех продуктах, но больше всего этого витамина содержится в печени, почках, дрожжах, бобовых (соя, арахис), цветной капусте, орехах; в меньшей степени он содержится в томатах, шпинате, яйцах (не сырых), в грибах. Здоровая микрофлора кишечника синтезирует биотин в достаточном для организма количестве.

В9, Вс,М – фоливая кислота. Способствует образованию нуклеиновых кислот и клеточному делению; образование эритроцитов; развитие плода; метаболизму гомоцистеина., Содержится в зелёных овощах с листьями, в некоторых цитрусовых, в бобовых, в хлебе из муки грубого помола, дрожжах, печени, входит в состав мёда, а также синтезируется в организме кишечной микрофлорой.

В4-холин. Витамин В₄ относится к водорастворимым витаминам. Холин влияет на процессы белкового и жирового обмена в огранизме. Это вещество является прекрасным жиросжигателем. При его недостатке в организме данного витамина возможны проблемы с лишним весом.

Источники витамина В₄

Холин широко распространен в продуктах растительного и животного происхождения. Им богаты яичный желток, нерафинированные растительные масла, бобовые, дрожжи, капуста, отруби, помидоры, морковь, шпинат.

Растительные источники

Овсянка, рис, зеленые листовые овощи, пивные дрожжи и пророщенные зерна пшеницы, боярышник.

Травы: зверобой, крапива, льнянка, тысячелистник, мать-и-мачеха, пастушья сумка, одуванчик, подорожник, цикорий.

Животные источники

Яичный желток, печень, почки, мясо, рыба, сыр, творог.

Роль витамина В4 заключается в защите клеточных мембран от разрушения

12. Витамины: история изучения классификация

Истоки учения о витаминах заложены в исследованиях российского ученого Николая Ивановича Лунина. Он скармливал подопытным мышам по отдельности все известные элементы, из которых состоит коровье молоко: сахар, белки, жиры, углеводы, соли. Мыши погибли. В сентябре 1880 г. при защите своей докторской диссертации Лунин утверждал, что для сохранения жизни животного, помимо белков, жиров, углеводов, солей и воды, необходимы еще и другие, дополнительные вещества. Придавая им большое значение, Н. И. Лунин писал: «Обнаружить эти вещества и изучить их значение в питании было бы исследованием, представляющим большой интерес». Вывод Лунина был принят в штык научным сообществом, так как другие ученые не смогли воспроизвести его результаты. Одна из причин была в том, что Лунин в своих опытах использовал тростниковый сахар, в то время как другие исследователи использовали молочный - плохо очищенный и содержащий некоторое количество витамина B.

В 1895 г. В. В. Пашутин пришел к выводу, что цинга является одной из форм голодания и развивается от недостатка в пище какого-то органического вещества, создаваемого растениями, но не синтезируемого организмом человека. Автор отметил, что это вещество не является источником энергии, но необходимо организму и что при его отсутствии нарушаются ферментативные процессы, приводящие к развитию цинги. Тем самым В. В. Пашутин предсказал некоторые основные свойства витамина C.

В последующие годы накапливались данные, свидетельствующие о существовании витаминов. Так, в 1889 году голландский врач Христиан Эйкман обнаружил, что куры при питании варёным белым рисом заболевают бери-бери, а при добавлении в пищу рисовых отрубей — излечиваются. Роль неочищенного риса в предотвращении бери-бери у людей открыта в 1905 году Уильямом Флетчером. В 1906 году Фредерик Хопкинс предположил, что помимо белков, жиров, углеводов и т. д., пища содержит ещё какие-то вещества, необходимые для человеческого организма, которые он назвал «accessory food factors». Последний шаг был сделан в 1911 году польским учёным Казимиром Функом, работавшим в Лондоне. Он выделил кристаллический препарат, небольшое количество которого излечивало бери-бери. Препарат был назван «Витамайн» (Vitamine), от латинского vita — «жизнь» и английского amine — «амин», азотсодержащее соединение. Функ высказал предположение, что и другие болезни — цинга, пеллагра, рахит — тоже могут вызываться недостатком определенных веществ.

В 1920 году Джек Сесиль Драммонд предложил убрать «e» из слова «vitamine», потому что недавно открытый витамин C не содержал аминового компонента. Так «витамайны» стали «витаминами».

В 1923 году доктором Гленом Кингом была установлена химическая структура витамина С, а в 1928 году доктор и биохимик Альберт Сент-Дьёрди впервые выделил витамин С, назвав его гексуроновой кислотой. Уже в 1933 швейцарские исследователи синтезировали идентичную витамину С столь хорошо известную аскорбиновую кислоту.

В 1929 году Хопкинс и Эйкман за открытие витаминов получили Нобелевскую премию, а Лунин и Функ — не получили. Лунин стал педиатром, и его роль в открытии витаминов была надолго забыта.

В 1934 году в Ленинграде состоялась Первая всесоюзная конференция по витаминам, на которую Лунин (ленинградец) не был приглашён.

В 1910-х, 1920-х и 1930-х годах были открыты и другие витамины. В 1940-х годах была расшифрована химическая структура витаминов.

В 1970 году Лайнус Полинг, дважды лауреат Нобелевской премии, потряс медицинский мир своей первой книгой «Витамин С, обычная простуда и грипп», в которой дал документальные свидетельства об эффективности витамина С. С тех пор «аскорбинка» остается самым известным, популярным и незаменимым витамином для нашей повседневной жизни. Исследовано и описано свыше 300 биологических функций этого витамина. Главное, что, в отличие от животных, человек не может сам вырабатывать витамин С и поэтому его запас необходимо пополнять ежедневно.

Изучение витаминов успешно проводилось как зарубежными, так и отечественными исследователями, среди которых – А. В. Палладин, М. Н.Шатерников, Б. А. Лавров, Л. А. Черкес, О. П. Молчанова, В. В. Ефремов, С. М.Рысс, В. Н. Смотров, Н. С. Ярусова, В. Х. Василенко, А. Л. Мясникова и многие другие.

Поэтому первую группу составляли водорастворимые витамины (C, P и вся группа B), а вторую - жирорастворимые витамины - липовитамины (A, D, E, K).