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

Концентрация витаминов в тканях и суточная потребность в них невелики, но при недостаточном поступлении витаминов в организме наступают характерные и опасные патологические изменения.

Большинство витаминов не синтезируются в организме человека, поэтому они должны регулярно и в достаточном количестве поступать в организм с пищей или в виде витаминно-минеральных комплексов и пищевых добавок. Исключения составляют витамин D, который образуется в коже человека под действием ультрафиолетового света; витамин A, который может синтезироваться из предшественников, поступающих в организм с пищей; и ниацин, предшественником которого является аминокислота триптофан. Кроме того, витамины K и В3 обычно синтезируются в достаточных количествах бактериальной микрофлорой толстого кишечника человека.

С нарушением поступления витаминов в организм связаны 3 принципиальных патологических состояния: отсутствие витамина — авитаминоз, недостаток витамина — гиповитаминоз, и избыток витамина — гипервитаминоз

Буквенное обозначение	Химическое название согласно международной номенклатуре (другие  названия — в скобках)	Растворимость  (Ж — жирорастворимый  В — водорастворимый)
A1   А2	Ретинол (аксерофтол, противоксерофтальмический витамин)  Дегидроретинол	Ж
B1	Тиамин (аневрин, антиневритный)	В
B2	Рибофлавин	В
B3 , PP	никотинамид (никотиновая кислота, ниацинамид, противопеллагрический витамин)	В
B4	Холин	В
B5	Пантотеновая кислота (кальция пантотенат)	В
B6	Пиридоксин (адермин)	В
B7, H	Биотин (антисеборрейный фактор, фактор W, кожный фактор, коэнзим R, фактор X)	В
B8	Инозитол (инозит, мезоинозит)	В
B9, Bс, M	Фолиевая кислота (фолацин)	В
B10	Парааминобензойная кислота, ПАБ (n-Аминобензойная кислота)	В
B13	Оротовая кислота	В
B15	Пангамовая кислота	В
C	Аскорбиновая кислота (противоцинговый (антискорбутный) витамин	В
D1  D2   D3  D4  D5	Ламистерол  Эргокальциферол(кальциферол, противорахитический витамин)  Холекальциферол  Дигидротахистерол  7-дегидротахистерол	Ж
E	α-, β-, γ-токоферолы	Ж
K1  K2	Филлохинон  Фарнохинон	Ж
N	Липоевая кислота, Тиоктовая кислота	Ж
P	Биофлавоноиды,полифенолы	В
U	Метионин  S-метилметионинсульфоний-хлорид	В

Рисунок 4 - Классификация витаминов

Аскорби́новая кислота́ (от др.-греч. ἀ — не- + лат. scorbutus — цинга) — органическое соединение с формулой C6H8O6, является одним из основных веществ в человеческом рационе, которое необходимо для нормального функционирования соединительной и костной ткани. Выполняет биологические функции восстановителя и кофермента некоторых метаболических процессов, является антиоксидантом. Биологически активен только один из изомеров — L-аскорбиновая кислота, который называют витамином C.

По физическим свойствам аскорбиновая кислота представляет собой белый кристаллический порошок кислого вкуса. Легко растворим в воде, растворим в спирте.

Из-за наличия двух асимметрических атомов существуют четыре диастереомера аскорбиновой кислоты. Две условно именуемые L- и D- формы хиральны относительно атома углерода в фурановом кольце, а изо- форма является D-изомером по атому углерода в боковой этиловой цепи.

L-изоаскорбиновая, или эриторбовая, кислота используется в качестве пищевой добавки E315. Восстанавливает убихинон и витамин E. Стимулирует синтез интерферона, следовательно, участвует в иммуномодулировании. Переводит трёхвалентное железо в двухвалентное, тем самым способствует его всасыванию. Тормозит гликозилирование гемоглобина, тормозит превращение глюкозы в сорбит.

Метод определения аскорбиновой кислоты основан на том, что раствор краски Тильманса восстанавливается в бесцветное соединения экстрактами растений, содержащими аскорбиновую кислоту.

Навеску исследуемого материала массой 1г заливают в ступке 10 мл 1%ной соляной кислоты, растирают. Полученную массу отфильтровывают в мерную колбу на 50 мл. Ступку споласкивают 1%ной щавелевой кислотой и выливают в ту же колбу, затем этой кислотой доводят до метки, через 5 минут покоя фильтруют в сухую колбу. 20 мл фильтрата титруют 0,001н раствором краски Тильманса до появления розового окрашивания.

Количество аскорбиновой кислоты в образце рассчитывают по формуле:

Х = (А*Т*В*100):(Р*С), где

А – количество краски, пошедшее на титрование, мл

Т – титр краски, равный 0,088

В – общий объем экстракта, мл

Р – навеска, г

С – количество экстракта, взятое для титрования, мл

 

Таблица 4 - Влияние комплекса аминокислот и микроэлементов на содержание аскорбиновой кислоты в листьях растений озимой пшеницы сорта «Вершина»

Вариант	Содержание аскорбиновой кислоты (Витамин С) мг/100г сырого вещества мг/%
14.1	34.3
14.2	30.8

 

Из таблицы 4 видно что повышенное внесение удобрений повышает содержание аскорбиновой кислоты. Так как это показатель качества и иммунитета растений. Поэтому у варианта 14.1 (N100 P100 K100) содержание аскорбиновой кислоты выше, чем у варианта 14.2 (N50 P50 K50).

 

Рисунок 5 - Влияние комплекса аминокислот и микроэлементов на содержание аскорбиновой кислоты в листьях растений озимой пшеницы сорта «Вершина»

 

 

 

 

 

 

 

 

3.5. Влияние комплекса аминокислот и микроэлементов на содержание фотосинтетических пигментов в листьях растений озимой пшеницы сорта «Вершина»

 

Наличие в клетках растений красящих веществ помогает им наиболее эффективно поглощать и использовать солнечные лучи. Все пигменты растений представляют собой избирательно работающие физико-химические фильтры - ловушки солнечного света. Если хлорофилл листьев поглощает только красные и сине-фиолетовые лучи, используемые в процессе фотосинтеза для образования сложных органических соединений из простых минеральных веществ почвы и воздуха, то ярко-окрашенные цветки, благодаря содержанию в них разнообразных пигментов, улавливают лучи иной длины волны и превращают их в другие формы энергии. Эти формы энергии используются растениями для созревания пыльцы и яйцеклеток, синтеза ароматических веществ, повышения температуры в органах размножения, что ускоряет течение обменных процессов.

Хлорофиллы

Важную роль в процессе фотосинтеза играет зеленый пигмент — хлорофилл. Французские ученые Пелетье и Кавенту (1818) выделили из листьев зеленое вещество и назвали его хлорофиллом (от греч. «хлорос» — зеленый и «филлон» — лист).

Хлорофилл (от греч. chloros — зеленый и phyllon — лист), зеленый пигмент растений, с помощью которого они улавливают энергию солнечного света и осуществляют фотосинтез, т. е. превращают солнечную энергию в энергию химических связей органических соединений. Содержится и в фотосинтезирующих организмах других видов — водорослях и бактериях. С точки зрения химического строения хлорофилл неоднороден. Существуют различные типы хлорофиллов. Основой химического строения всех хлорофиллов является сложное циклическое соединение — порфирин, содержащий центральный атом Mg и многоатомный гидрофобный спиртовый остаток. 

Хлорофилл а легко растворяется в диэтиловом эфире, этаноле, ацетоне, хлороформе, бензоле, пиридине. Растворы хлорофилла а имеют сине-зеленую окраску и обладают сильной красной флуоресценцией. Главные максимумы спектра поглощения разбавленных растворов хлорофилла а в диэтиловом эфире — 429 и 660 нм. По химической струкутре хлорофилл а относится к хлоринам (дигидропорфиринам), так как одно из его пиррольных колец (кольцо IV) гидрировано по С17-С18 связи. В IV пиррольном кольце к остатку пропионовой кислоты присоединен высокомолекулярный спирт фитол. Некоторые растения, вместо или наряду с хлорофиллом a, синтезируют его аналог, в котором этильная группа (—CH2—CH3) во II пиррольном кольце замещена винильной группой (—CH=CH2). Молекула такого хлорофилла имеет две винильных группы, одну в кольце I, другую — в кольце II.

Хлорофилл b отличается от хлорофилла a тем, что боковым заместителем у углеродного атома C3 во II пиррольном кольце вместо метильной является альдегидная группа —Н—С=О. В молекуле хлорофилла с пиррольные кольца не гидрированы, т. е. этот пигмент является классическим порфирином. Хлорофилл d и бактериохлорофиллы c, d, e и g также относятся к группе хлоринов, а бактериохлорофиллы а и b-группе бактериохлоринов (тетрагидропорфиринам), так как в их молекулах II и IV пиррольные кольца гидрированы по С7-С8 и С17-С18 связям. Указанные хлорофиллы различаются также структурой боковых заместителей и высокоатомного спирта, присоединенного к тетрапиррольному макроциклу. По химической структуре хлорофиллы родственны природным комплексам порфиринов, содержащим железо цитохромам, красящему веществу крови — гему, а также простетическим группам некоторых ферментов — пероксидаз и каталазы.

Каротиноиды

Это большая группа пигментов желтого, оранжевого и красного цвета. Каротиноиды широко распространены в природе: их обнаружено больше трехсот. Однако в фотосинтезе участвуют лишь некоторые из них. Имеют в своей структуре изопреновую цепь из четырех метилбутадиеновых остатков, разделенных в середине CH=CH-группой, и одно или два циклогексеновых β-иононовых кольца на концах цепи. Каротиноиды делятся на каротины — ненасыщенные углеводороды и ксантофиллы — кислородсодержащие каротиноиды, имеющие гидрокси-, метокси-, карбокси-, кето-и эпоксигруппы. Синтезируются высшими растениями, грибами и бактериями; животные их не образуют, а используют для синтеза витамина А. Широко распространены в растениях α-, β- и γ-каротины, ликопин, зеаксантин, виолаксантин, флавоксантин и др. В значительных количествах каротиноиды накапливаются в корнеплодах моркови, плодах шиповника, рябины обыкновенной, смородины, облепихи, томатов, абрикоса, тыквы, цветках календулы, листьях шпината, салата, крапивы. Наибольшую биол. активность проявляет β-каротин, в результате гидролитического расщепления которого в животном организме вырабатываются две молекулы витамина А, из остальных — одна молекула.

Поглощение света каротиноидами, а следовательно, их окраска обусловлены наличием конъюгированных двойных связей. β-каротин имеет два максимума поглощения, соответствующие длинам волн 482 и 452 нм. Красные лучи, поглощаемые хлорофиллами, каротиноидами не поглощаются. Каротиноиды в отличие их от хлорофилла не обладают способностью к флюоресценции. Подобно хлорофиллу, каротиноиды в хлоропластах вступают во взаимодействие с белками.

Каротиноиды играют существенную роль в процессе фотосинтеза, участвуя в реакциях эпоксидации и образуя многочисленные кислородные производные. Они также участвуют в процессах дыхания и роста растений, переноса активного кислорода, фиксации света, стимулируют окислительно-восстановительные и генеративные процессы. В растениях они находятся в хромо- и хлоропластах в жирорастворимом состоянии или в виде водорастворимых белковых комплексов.

Они поглощают определенные участки спектра света и передают энергию на хлорофилл, одновременно защищая молекулу хлорофилла от необратимого фотоокисления. Возможно, каротиноиды принимают участие в кислородном обмене при фотосинтезе. У высших растений, мхов, зеленых и бурых водорослей осуществляется светозависимое взаимопревращение ксантофиллов. Примером может служить виолаксантиновый цикл.

 

Ход работы:

Для определения на каждом варианте были отобраны листья верхнего яруса по 5 штук флаговых листьев. Методом высечки были отобраны 5 штук высечек с каждого варианта, высечки были помещены в бюксы со спиртом объемом 10 мл, через двое суток (время для вытяжки) пигментов из листьев растений. На приборе фотоколориметр, мы определяли оптическую плотность этих вытяжек на различных длинах волн. Для хлорофилла А=665, для хлорофилла В=649, для каратиноидов =470. Данные по оптической плотности вставляли в формулы для определения концентрации соответствующих пигментов в растворе. Для перевода содержания этих пигментов на площадь листа использовали следующую формулу

Измельченные листья 40 мг  растереть в фарфоровой ступке с 2-3 мл спирта. Промыть ступку еще 2-8 мл спирта, перенося раствор в центрефужные пробирки.

Так как определение содержания пигментов производилось в этаноле, то пользуются следующими формулами:

Схл а =[(13, 95 Е665 -6,88 Е649)* V] : m(мг/г сырого в-ва)

Схлb=[(24, 96 Е649 -7,32 Е665)* V] : m(мг/г сырого в-ва)

С кар=[1000 Е470 * V:m-2,05 *Схл а-114,8*Схлb] : 245(мг/г сырого в-ва)

Где Е665, Е649 и Е470-оптическая плотность спиртового экстракта пигментов при длинах волн(нм) соответственно 665,649 и 470.

С – содержание пигментов

m-масса взятой навески, мг

V-объем  спиртовой вытяжки в бюксе.

 

Таблица 5 - Влияние комплекса аминокислот и микроэлементов на содержание фотосинтетических пигментов в листьях растений озимой пшеницы сорта «Вершина»

 

Вариант	Содержание пигментов мг/дм2
	Хлорофилл а 665	Хлорофилл в 649	Каротиноиды 470
14.1	1.574	0.658	0.525
14.2	1.563	0.647	0.470