Физиология растений - Лебедев С.И.
ISBN 5-10-000574-2
Скачать (прямая ссылка):
ницаемости; (с0—с1) — разность концентрации веществ по обе стороны мембраны.
Неодинаковая скорость диффузии ионов через мембрану является одним из физических факторов, который влияет на избирательное накопление элементов в клетках.
БИОКАТАЛИЗАТОРЫ-ФЕРМЕНТЫ
Для живой системы характерны не отдельные химические процессы, а тот закономерный порядок, в котором они осуществляются в клетке организма, а также соотношение отдельных групп процессов, их взаимная координация. В растительном организме физико-химическая среда создается в результате взаимосвязей» с одной стороны, между внешней средой и организмом, а с другой— между многочисленными катализаторами и субстратами внутри организма.
Катализаторы в химических реакциях и биокатализаторы в живых организмах значительно ускоряют реакции и облегчают их течение. Если для реакции в условиях химической лаборатории необходимы повышенная температура, большое давление и высокая концентрация реагирующих веществ, то в живом организме она осуществляется при 20—30 °С, давлении, близком к атмосферному, и часто при незначительной концентрации исходных продуктов, с намного большей скоростью, чем в лабораторных условиях.
Весной в пробуждающихся многолетних растениях интенсивно проходят процессы синтеза за счет свободной энергии, которая выделяется при окислении углеводов (сахаров) при температуре несколько выше 0°С. При таких условиях для реакции необходимы более активные катализаторы, чем применяемые в лабораториях. В живых организмах роль таких катализаторов выполняют сложные белковые молекулы, которые называются биокатализаторами или ферментами (энзимами),
Таким образом, ферменты — это вещества белковой природы, которые образуются в процессе жизнедеятельности организма и своим участием в обмене веществ обеспечивают единство между средой и организмом. Без ферментов нет жизни.
Стоящие перед биологической наукой важные задачи можно решить, только всесторонне и глубоко исследовав белки—ферменты, их структуру, биосинтез и особенности действия при разнообразных внешних и внутренних факторах.
Ферменты подразделяются на одно- и двухкомпонентные. Первые состоят только из молекул белка, вторые — из белковой части, получившей название апофермента, и соединения небелковой природы, называемой простетической группой. В двухкомпонентных ферментах белок-носитель называют
также фероыом, а небелковую активную группу—а го но м. У двухкомпонентных ферментов, небелковая часть которых легко отделяется от апофермента, простетические группы называют коферментами. Размеры кофермента во много раз меньше размеров белковой молекулы (апофермента).
Коферменты ферментов пиридиновых дегидрогеназ — нико-тинамидадениндинуклеотид (НАД) и никотинамидадениндинук-леотидфосфат (НАДФ), флавиновых ферментов — флавиннук-леотиды, фермента глицинтрансформиминазы — производные фолиевой кислоты.
Наука о ферментах — энзимология — превратилась в большую отрасль знаний и тесно связана со многими науками. Кроме того, данные ее широко применяются на практике в различных отраслях, например в пивоварении и других бродильных производствах, в борьбе с вредителями сельскохозяйственных культур и т. д. Хотя процессы брожения и пивоварения были известны издавна, первое представление о ферментах возникло в 1814 г., когда действительный член Петербургской академии наук К.' Кирхгофф открыл явление превращения крахмала в сахара в высушенном ячменном солоде. В 1833 г. французские химики А. Пайен и Ж. Персо впервые выделили из осадка, образующегося при добавлении спирта к солодовому экстракту, термолабильное вещество, которое обладает способностью превращать крахмал в сахар. Это вещество они назвали диастазой (от греч. diastasis—разделять), сейчас его чаще называют амилазой.
н
II
и—С
‘с—С—N11,
О
II
II
с==с
п__сЧ^с_н
N
•N
СИ
11—О
с— м
Ынкога1шмидодсвиндину1Шсо1идфии||а| (НАДФ)
После открытия ферментов многие исследователи обратили виимаиие на сходство их действия с действием дрожжей при брожении. Во второй половине XIX в. произошел большой спор между знаменитым химиком М. Бертло, который считал, что брожение и подобные процессы обусловлены действием химических веществ, и выдающимся микробиологом J1. Пастером, утверждавшим, что брожение неотделимо от жизнедеятельности, клеток. Эта дискуссия закончилась после того, как немецкому .ученому Э. Бухнеру удалось получить ферменты из дрожжевого экстракта, вызывающие брожение даже при отсутствии дрожжевых клеток.
Специфическая деятельность ферментов является одним из важнейших факторов осуществления процессов обмена веществ в организме, их согласованности и направленности*.
Многочисленные биологические катализаторы в организме — ферменты, отличающиеся исключительной специфичностью и эффективностью действия, ускоряют только определенные превращения данного вещества. Распределение скоростей ферментативных превращений в организме в значительной мере определяет специфичность процессов обмена веществ.
