Влияние комплекса аминокислот и микроэлементов на физиолого-биохимические процессы в растениях

2 реакция цикла - гидратирование лимонной кислоты с участием аконитатгидротазы и образование цис-аконитовой.

3 реакция цикла - дегидротирование цис-аконитовой с участием того же фермента и образование изо-лимонной кислоты.

4 реакция - дегидрирование  изо-лимонной с участием фермента  изоцитритдегидрогеназы (НАД) и образование щавелевоянтарной кислоты.

5 реакция - декарбоксилирование щавелевоянтарной с участием декарбоксилазы щавелевоянтарной кислоты и образование a-кетаглутаровой кислоты. Здесь происходит выделение 2-ой молекулы СО2.

6 реакция - окислительное  декарбоксилирование a-кетаглутаровой кислоты с участием a-кетаглутарат дегидрогеназного комплекса, сходного с пируатдегидрогеназным, и образование сукцинил-КоА. Здесь выделяется третья молекула СО2.

7 реакция - превращение сукцинил-КоА с участием сукцинил-КоА-синтетаза в янтарную кислоту. Здесь происходит субстратное фосфорилирование АДФ и образование 1 мол. АТФ.

8 реакция - окисление янтарной  кислоты с участием фермента  сукцинатдегидрогеназы (ФАД) и образование фумаровой кислоты.

9 реакция - гидратирование фумаровой кислоты с участием фумарат-гидратазы и образование яблочной кислоты.

10 реакция - окисление яблочной  кислоты с участием малатдегидрогеназы (НАД) и образованием щавелевоуксусной кислоты (ЩУК).

Таким образом, за 1 оборот цикла происходит полный распад 1 молекулы ПВК до СО2, восстановление трех дегидрогеназ и одно субстратное фосфорилирование в ходе которого синтезируется 1 молекула АТФ. 2 молекулы ПВК, образующиеся при распаде 1 молекулы гексозы распадаются за 2 оборота цикла.

В регуляции цикла Кребса центральную роль играют соотношения НАДН/НАД+. Расходование ацетил-КоА (на синтез ЖК) также может контролировать вход углерода в цикл Кребса.

3. Окислительное фосфорилирование.

Энергетика аэробной фазы.

Энергетический выход цикла Кребса и его связь с азотным обменом. В ходе окисления пирувата имеет место 5 дегидрирований, при этом получается 3 НАДН, + 1 НАДФН и + 1 ФАДН2. Окисление 1 молекулы НАДН и НАДФН при окислительном фосфорилировании дает 3 молекулы АТФ. Кроме того, 1 молекула АТФ синтезируется в цикле Кребса в ходе субстратного фосфорилирования. Всего 15. При окислении 2 молекул ПВК образуется 30 молекул АТФ.

В ходе гликолиза и цикла Кребса в общей сложности образуется 38 молекул АТФ. Энергия сложноэфирной связи АТФ = 41,87 кДж/моль (10 ккал), то энергетический выход гликолитического пути и аэробного дыхания составляет 1591 кДж/м (380 ккал/м).

3. Окислительный пентозофосфатный цикл

Пентозофосфатный цикл (или гексозомонофосфатный шунт), часто называют анатомическим окислением, в отличии от гликолитического или дихотомического, при котором образуется 2 триозы. Активно идет в тех клетках и тканях растений, где активно синтезируются такие вещества, как НК, липиды, компоненты клеточных стенок, фенольные соединения. Протекает в анаэробных условиях. Его условно можно разделить на две фазы:

• окислительную и
• рекомбинации сахаров и регенерации исходного субстрата.

Первая фаза включает превращение глюкозо-6-фосфатав рибулозо-5-фосфат и СО2, при этом восстанавливаются 2 молекулы НАДФ+. Вначале глюкозо-6-фосфат окисляется дегидрогеназой (НАДФ+) до6-фосфоглюконолактона, который в результате гидратирования превращается в6-фосфоглюконовуюкислоту:

С6Н110б(Н2РО4) + НАДФ + Н20 = С6Н1106(Н2РО4) + НАДФ·Н,

6-фосфоглюконовая кислота затем подвергается окислительному декарбоксилированию с участием НАДФ-зависимого фермента 6-фосфоглюконолактондегидрогеназы (декарбоксилирующей) с образованием пятиуглеродных фосфорилированных сахаров (рибулозо-5-фосфата) и СО2:

С6Н1106(Н2РО4) + НАДФ+= С5Н904(Н2РО4) + НАДФ·Н + СО2.

Окислительное фосфорилирование. Главной особенностью внутренней мембраны митохондрии является присутствие в ней белков - переносчиков электронов. Эта мембрана непроницаема для ионов водорода, поэтому перенос последних через мембрану осуществляется с помощью специфических переносчиков. Так, например, в мембране локализована система цитохромоксидазы, включающая цитохром с, локализованный вблизи внешней поверхности мембраны, цитохром а, расположенный в центре мембранного матрикса, и цитохром аз, примыкающий к ее внутренней поверхности.

Навеску исследуемого материала (5г) помещают в замкнутый сосуд (колбу), в которую предварительно наливают определенное количество раствора щелочи. Выделяющаяся в процессе дыхания углекислота реагирует со щелочью, вследствие чего концентрация щелочи уменьшается. Через определенное время раствор в колбе титруют раствором кислоты для определения непрореагировавшего с СО2 остатка щелочи. По разности между результатом холостого определения (все операции проделываются так же, только в колбу не помещается дышащий материал) и опытного находят уменьшение концентрации щелочи, вызванное выделением при дыхании СО2.

Интенсивность дыхания рассчитывают по формуле:

Х=(а-в)*2.2/р*t, где

а- результат титрования содержимого контрольной колбы, мл;

в- результат титрования содержимого опытной колбы, мл;

2.2- количество мг. СО2, эквивалентное 1мл 0.1н. НС1;

р- масса навески исследуемого материала, г;

t- продолжительность опыта, час.

 

Таблица 2 Влияние комплекса аминокислот с микроэлементами на интенсивность дыхания озимой пшеницы сорта «Вершина».

Вариант	Интенсивность дыхания на СО2 /г . час
14.1	0.44
14.2	0.35

 

 

Из опыта видно что интенсивность дыхания у варианта 14.1(N100 P100 K100) больше чем у варианта 14.2 (N50 P50 K50) на 20%. Это объясняется тем, что на варианте с более высоким фоном NPK быстрее идут процессы развития, так как достаточно строительного материала. На эти процессы нужно больше энергии, поэтому растение дышит интенсивнее.

 

 

 

 

Рисунок 2 - Влияние комплекса аминокислот с микроэлементами на интенсивность дыхания озимой пшеницы сорта «Вершина».

 

 

 

 

3.3. Влияние комплекса аминокислот с микроэлементами на активность каталазы озимой пшеницы сорта «Вершина»

 

Ферменты. Биохимические процессы совершаются в клетке при помощи очень многочисленных ферментов, или энзимов. Ферменты, присутствуя в относительно очень малых количествах, ускоряют биохимические реакции, не входя, однако, в состав продуктов реакции. Ферменты представляют собой простые или сложные белки и находятся в состоянии коллоидов.

 

Катала́за (Н2О2:Н2О2 — оксидоредуктаза) фермент, катализирующий реакцию разложения перекиси водорода на воду и молекулярный кислород: Н2О2 + Н2О2 = О2 + 2Н2О. Биологическая роль К. заключается в деградации перекиси водорода,образующейся в клетках в результате действия ряда флавопротеиновых оксидаз (ксантиноксидазы,глюкозооксидазы, моноаминоксидазы и др.), и обеспечении эффективной защиты клеточных структур отразрушения под действием перекиси водорода. Генетически обусловленная недостаточность К. являетсяодной из причин так называемой акаталазии наследственного заболевания, клинически проявляющегося изъязвлением слизистой оболочки носа и ротовой полости, иногда резко выраженнымиатрофическими изменениями альвеолярных перегородок и выпадением зубов.

К. широко распространена в тканях животных, в т.ч. человека, растений и в микроорганизмах (однако фермент полностью отсутствует у некоторых анаэробных микроорганизмов). В клетках К. локализуется в специальных органеллах — пероксисомах.

К. представляет собой гемопротеин, простетической группой которого является гем, содержащий ионтрехвалентного железа. Молекула К. состоит из четырех, по-видимому, идентичных субъединиц с молекулярной массой 60 000 и имеет соответственно четыре простетические группы.Феррипротопорфириновые группы гема прочно связаны с белковой частью фермента апоферментом и не отделяются от него при диализе. Оптимальная величина рН для К. находится в интервале значений6,0—8,0.

Методы определения активности К. основаны на регистрации образующегося в процессе реакции О2(манометрическим или полярографическим методами) или на измерении текущей(спектрофотометрическим) или остаточной (перманганатометрическим, йодометрическим и другимититриметрическими методами) концентрации перекиси водорода.

Активность К. в эритроцитах остается постоянной при ряде заболеваний, однако при злокачественной идругих макроцитарных анемиях увеличивается так называемый каталазный индекс (отношение величиныкаталазной активности определенного объема крови к количеству эритроцитов в этом объеме), имеющийсущественное диагностическое значение. При злокачественных новообразованиях отмечается уменьшениеактивности К. в печени и почках, причем существует зависимость между величиной опухоли, скоростью еероста и степенью уменьшения активности К. и печени. Из некоторых опухолей выделены вещества  токсогормоны, которые при введении экспериментальным животным вызывают у них снижение активностиК. в печени.

Навеску растительного материала в 5г тщательно растирают в ступке с небольшим кол-вом мела. Растительный материал переносят в приемную камеру газометрического прибора. Ступку ополаскивают 20мл Н20, которую так же выливают в прибор. На дно приемной камеры устанавливают небольшой стаканчик с 5мл Н2О2. Прибор собирают и устанавливают в нулевое положение. Для этого открывают оба зажима тройника и, перемещая воронку вверх или вниз, устанавливают уровень воды в бюретке на уровне верхнего деления. Затем плотно закрывают приемную камеру и перекрывают сообщение бюретки с атмосферой зажимом 1.

Подготовив прибор, включают часы, одновременно вводя в исследуемый материал Н2О2., перевернув приемную камеру на 90 градусов, чтобы Н2О2 из установленного внутри стаканчика полностью вылилась на дно приемной камеры. Вернув приемную камеру в исходное положение, необходимо слегка встряхнуть ее для равномерного перемещения мезги и Н2О2.

С момента начала опыта ведут наблюдения за выделением О2, отмечая его объем по уровню опустившегося мениска к бюретке.

 

Таблица 3 – Влияние комплекса аминокислот с микроэлементами на активность каталазы озимой пшеницы сорта «Вершина»

Вариант	Объем О2, мл, выделившийся за мин. Периоды наблюдений, мин			Общий объем О2, выделенный за время опыта, мл	Активность каталазы, мл О2 за 1 мин. на 1 г.
	1	2	3
14.1	21	16	13	50	166.6
14.2	18	14	11	43	143.3

 

У варианта 14.1 (N100 P100 K100) активность каталазы выше, чем у варианта 14.2 (N50 P50 K50), так как она напрямую зависит от интенсивности дыхания. Каталаза передает электроны кислороду, и служит биокатализатором.

 

 

 

Рисунок 3 - Влияние комплекса аминокислот с микроэлементами на активность каталазы озимой пшеницы сорта «Вершина»

 

 

3.4. Влияние комплекса  аминокислот и микроэлементов  на содержание аскорбиновой кислоты  в листьях растений озимой  пшеницы сорта «Вершина»

Витами́ны (от лат. vita — «жизнь» и амин) — группа низкомолекулярных органических соединений относительно простого строения и разнообразной химической природы. Это сборная по химической природе группа органических веществ, объединённая по признаку абсолютной необходимости их для гетеротрофного организма в качестве составной части пищи. Автотрофные организмы также нуждаются в витаминах, получая их либо путём синтеза, либо из окружающей среды. Так, витамины входят в состав питательных сред для выращивания организмов фитопланктона. Большинство витаминов являются коферментами или их предшественниками.

Витамины выполняют каталитическую функцию в составе активных центров разнообразных ферментов, а также могут участвовать в гуморальной регуляции в качестве экзогенных прогормонов и гормонов. Несмотря на исключительную важность витаминов в обмене веществ, они не являются ни источником энергии для организма (не обладают калорийностью), ни структурными компонентами тканей.