Физиология растений - Лебедев С.И.
ISBN 5-10-000574-2
Скачать (прямая ссылка):
Советские ученые открыли ранее неизвестные закономерности действия ферментов в живых организмах. Это дало возможность понять многие особенности’обмена веществ, ассимиляции и диссимиляции, выяснить внутренние биохимические закономерности, взаимодействие растений со средой и создать новую отрасль биохимии — функциональную биохимию растений.
Исследованиями установлено, что в семенах, которые находятся в состоянии покоя, ферментов немного. Во время прора-
стаиия количество их увеличивается, достигает определенного максимума и затем вновь уменьшается. Так, в прорастающих •семенах пшеницы содержание каталазы достигает максимума на 3—4-й день, наибольшее количество всех ферментов наблюдается на 6—8-й день; в прорастающих семенах подсолнечника активность всех ферментов достигает максимума на 6—7-й день. В процессе созревания семсни, как и при прорастании, содержание ферментов в нем сначала увеличивается, достигает определенного максимума и затем уменьшается. В созревших семенах фермент находится в зимогенном, или неактивном, состоянии.
В процессе развития сахарной свеклы наблюдается равномерное снижение активности инвертазы в хлоропластах лнстьсв. По мере их старения количество ферментов в пластидах уменьшается, но активность иивертазы корней резко возрастает. Очевидно, это явление связано с переходом ферментов из структур пластид на другие клеточные элементы и структуры, Одновременно с перераспределением ферментов в растении происходит и их новообразование. Следовательно, наряду с обменом пластическими веществами между отдельными органами растений осуществляется также и обмен ферментами. Известно много экспериментальных данных, которые свидетельствуют о том, что в ходе жизнедеятельности под влиянием изменяющихся условий ферменты образуются, изменяются, а затем утрачивают свои каталитические свойства.
Функции зеленых пластид обусловливаются разнообразием ферментных систем, содержащихся в них. По данным Н. М. Си-¦сакяиа, ферменты в пластидах находятся в связанном с протеидами состоянии. Для освобождения их необходим разрыв связи ферментов с протеидным комплексом пластид. Природа этих связей неодинакова у разных ферментов, и, что очень важи©, ¦они подвержены- закономерным изменениям в зависимости от физиологического состояния организма. На направленность и активность действия ферментов влияют такие факторы, как ¦обезвоживание, охлаждение, увеличение осмотической концентрации, изменения pH, автолиз и др. Например, инвертаза закреплена на протеидном комплексе пластид минимум двумя типами связей, причем значительное количество ферментов связано с пластидами непрочно, а остальные — более прочно. Нарушение периода покоя сахарной свеклы, содержащей инверта-зу, этиоляция и замораживание растений способствуют образованию непрочных связей ферментов с протеидным комплексом пластид, а процесс фотосинтеза — наоборот, прочных.
Биохимическая активность пластид коренным образом изменяется с изменением их морфологической структуры, возникающей под влиянием тех или иных факторов, что определяет и активность ферментов, В связи с этим довольно интересны данные о ферментативных особенностях митохондрий, которые, как
и пластиды, содержат большое количество разнообразных ферментов. В митохондриях сосредоточены ферментные системы, при участии которых происходят превращения различных веществ. Существует определенная взаимная обусловленность, между формой и функцией, между структурами и их динамической активностью. В процессе развития растений и взаимодействия растительного организма со средой способность ткани к адсорбции ферментов может изменяться сравнительно легко.
Таким образом, биокатализаторы-ферменты возникают в процессе развития растительного организма, обеспечивают адаптацию его к внешним условиям и обусловливают связь между внутренней и внешней средой.
При обезвоживании растительных тканей изменяется направленность действия ферментов в сторону гидролиза и задерживаются все синтетические процессы. Поэтому понятно, что засуха вызывает задержку роста растений. Ростовые процессы некоторое время угнетаются и после возобновления нормальной обводненности тканей, так как изменение направленности ферментов на синтетическую деятельность происходит не сразу. Засухоустойчивые сорта сельскохозяйственных культур даже в условиях значительного водного дефицита характеризуются синтетической направленностью работы ферментов, тогда как у менее засухоустойчивых сортов преобладает гидролитическая направленность.
Одним из показателей иммунности растительных тканей является активность окислительных ферментов, например пероксидазы. При повышении активности окислительных ферментов растения-хозяина активность гидролитических ферментов мицелия гриба-паразита будет угнетаться. Кроме того, окислительные ферменты способствуют окислению токсинов, выделяющихся' микроорганизмами-паразитами, и активируют процессы окисления фенолов до хинонов, создавая тем самым в тканях растения химический «бартер» против паразитов, Все это свидетельствует о большом физиологическом значении ферментов в жизни растений.
