Реферат: Витамины: строение, свойства, использование, значение для растений

 

Ужгородський національний університет

Біологічний факультет

Кафедра генетики і фізіології рослин

Біланич М.М.

/>


Ужгород, 2007

 

ЗМІСТ

 

ВСТУП...................................................................................................................3

1. Характеристика вітамінів: будова, властивості,поширення….............4

2. Фізіологічна роль  вітамінів у життєдіяльностірослин……………….14

ЛІТЕРАТУРА........................................................................................................25


Вступ

Вітаміни (від лат. Vita- життя) – низькомолекулярні органічнісполуки різної хімічної природи, які виконують важливі біохімічні іфізіологічні функції в живих організмах. Для організму потрібні в дуженевеликих кількостях (від декількох мікрограм до кількох міліграм на добу),тому що володіють високою біологічною активністю.

Потрібні вітаміни всім живиморганізмам. Є організми, які здатні виробляти вітаміни, а також такі, що неможуть їх синтезувати, або не можуть синтезувати окремі вітаміни. Це, в основному,деякі тварини. В їх числі людина, пацюки та інші. Вітаміни, звичайно, необхідніі рослинам. Вони є продуцентами цих речовин. Але Овчаров К.Є. встановив, що єможливість виникнення авітамінозного і гіповітамінозного стану у рослин. Нимвстановлено, що ці аномальні стани у рослин супроводжуються серйознимибіохімічними порушеннями: подавляється активність аскорбіноксидази,поліфенолоксидази і пероксидази, затримується біосинтез вітамінів понижуєтьсяпоступання фосфору і азоту  з поживного середовища (Строганов, Генкель,1976).  

Важливим є те, що в продуцентахвітаміни можуть бути в формі провітамінів.  Коли тварини споживають рослини, топровітаміни в тваринному організмі перетворюються у вітаміни.

Особливо вітаміни необхідні длянасіння, яке проростає, що з тих чи інших причин може витратити передчаснозапас вітамінів, який у ньому відклався при формуванні.

Також важливими продуцентамивітамінів (для людини) є мікроорганізми. По-перше деякі з них являютьсясимбіотичними з нашим організмами, які живуть в кишечнику і постачають насдеякими вітамінами. По-друге, часто людина використовує мікроорганізми длясинтезу цих біоактивних речовин в фармацевтиці, сільському господарстві (длятваринних кормів), у наукових дослідженнях (біотехнології) та з іншими цілями.

Розглянемо, які є вітаміни, їхнібудову, біохімічні і фізіологічні властивості.

1. Характеристика вітамінів: будова, властивості,поширення

Жиророзчинні вітаміни.

1) Каротини. ВітамінА (Ретинол)

      В     рослинних     продуктах     вітамін   А        у     вигляді     ретинолу   ненакопичується.   Рослини   синтезують  лише   каротиноїди   –провітаміни А.  Каротиноїди   –   це   пігменти,   що         надають   овочам      і       фруктам             жовте      забарвлення       або       червоне.   Із      всіх   каротинів        найбільшою      активністю         володіє      β-каротин,        що  перевищує     активність   ά- і γ-  каротинів   в   2-3 рази(Дунаєвський, 1990).

      В   організмах     тварин    β-каротин   розщеплюється   з    утворенням    двох    молекул    ретинола    (Кретович, 1986).

/>СН3    СН3            СН3                          СН3

    СН = СН<sub/>– С = СН<sub/>– СН<sub/>= СН<sub/>–С = СН – СН2ОН

              СН3

 

    Ретинол.

       Каротинтермостійкий тому добре зберігається при тепловій обробці продуктів. Алекаротин в 3 рази слабкіший ніж ретинол. Добова потреба людини в вітаміні А –1,5-2,5 мг. Забезпечується добова потреба на 2/3 овочами і фруктами. З фруктіві ягід на каротин багаті абрикос і обліпиха, а менш багаті – вишні, сливи,горобина чорноплідна, малина, червона смородина та інші.

       2) Вітамін К. Цей вітамін міститься в основному в рослинних продуктах,причому у більш активній формі, ніж у продуктах тваринного походження(Дунаєвський, 1990).

       Повсій хімічній природі вітаміни групи К являють собою похідні нафтохінона(Кретович, 1986).

       ВітамінК1, що міститься в зелених листях (хлоропластах), має такуструктуру:

/>   0

         СН3            СН3             СН3             СН3

         Н2 – СН = С – (СН2)3 – СН –(СН2)3 – С  

   0                                                               СН3

 

Вітамін К1.

       Уорганізмах людини і тварин грає важливу роль у процесах згортання крові. Вінстимулює в людському організмі синтез протромбіну, фібриногену, утвореннятромбопластину й тромбіну, показує позитивний вплив на тонус судин. Добовапотреба в (філохіноні) вітаміні К для дорослої людини сягає приблизно0,2-0,3мл.

      Джерелом вітамінів з фруктів і ягід є суниці, яблука, виноград (Дунаєвський,1990).

       3) Вітамінигрупи Е. Токофероли. В овочах і фруктах знаходяться в порівняно невеликихкількостях: 0,1-0,6 мг/100г (Дунаєвський, 1990).

Хімічна формула:

/>/>/> СН3 О     СН3        СН3                         СН3              СН3

 НО            С – (СН2)3– СН – (СН2)3 – СН – (СН2)3 – СН

  3HС                                                                                      СН3

 СН3                                                           

Вітамін Е.

       Цейвітамін бере участь у всіх видах обміну, має властивість ліотропної дії,стимулює діяльність серцевого м’язу у людини і тварин. Хоча механізм діївітаміну Е на молекулярному рівні ще повністю не розшифровано, тим не меншебагато проявів  недостачі цьго вітаміну можуть бути зв`язані з пошкодженнямимембран і клітинних органел, які при цьому виникають              ( Спиричев,Конь,1978). 

       4) ПровітамінД – стероли.

      Вітаміни групи Д зустрічаються лише в тваринних організмах, В рослинахмістяться стероли, з яких під дією ультрафіолетового опромінення утворюютьсявітаміни цієї групи. Найбільш важливим з цих стеролів являється ергостерол, щов великій кількості міститься в дріжджах і плісневих грибах.

       Із ергостерола при його ультрафіолетовому опроміненні утворюється вітамін Д2(Кретович, 1986).

 

 

 

Водорозчинні вітаміни.

1)  Вітамін С. Аскорбінова кислота.

/>             О                                  О

     С                                   С

ОН – С               — 2 Н     О = С

ОН – С       О                   О =С      О

   Н – С             + 2 Н      Н – С

ОН – С – Н                            ОН– С – Н

                   СН2ОН                                   СН2ОН

         відновлена форма                             окислена форма

                                                                                     (L-дегідроаскорбінова  кислота)

Аскорбінову кислоту можна зобразитище так:

/>                                               СН2 –  ОН

    Н           ОН

 С

     ОН

    С –  С

                                                        О

    С –  С

     ОН               О

Хімічні формули вітаміну С (Богатих, 1989)

        Виділенийугорським вченим Сандьорді в 1936 році. Для людини добова норма 50-100 мг.Міститься в шипшині, цитрусових, чорній смородині, у великих кількостях такожміститься в обліписі і в сливах, у меншій кількості у черешнях, малині,винограді, в грецьких горіхах. В організмі деяких тварин і людини впливає насинтез колагена.    

      Важлива роль аскорбінової кислоти і її участь в окисно-відновних процесах, щопроходять в живій клітині, зв’язані з тим, що вітамін існує в двох формах –власне аскорбінової кислоти і легко утворюючоїся з неї при окисленнідегідроаскорбінової кислоти; остання при відновленні знову дає аскорбіновукислоту (Кретович, 1986).

       Уклітинах також є аскорбіноген, який являється зв’язаною формою аскорбіновоїкислоти. Ця сполука найбільш стійка до окислення, однак вітамінна активністьйого в 2 рази слабкіша за активність аскорбінової кислоти. Дегідроаскорбіновакислота нестійка й при подальшому її окисленні втрачає вітамінні властивості.

       Потреба людини в аскорбіновій кислоті в основному задовольняється за рахуноккартоплі і капусти, а фрукти і ягоди служать лише допоміжним джерелом.

        Впокривних тканинах фруктів вміст аскорбінової кислоти вищий. Так в кожурі мандаринів,лимонів, апельсинів, яблук рівень її рівний відповідно 130, 140, 170 і 40мг/100г, а в плодовій м’якоті мандаринів – 38, лимонів – 66, апельсинів – 55,яблук – 12-13мг/100г. Коливання кількості аскорбінової кислоти в різних сортахфруктів і овочів більше, ніж інших вітамінів (Дунаєвський, 1990).

      Аскорбінова кислота являє собою безкольорові кристалики кислого смаку, добрерозчиняється в воді, легко руйнується в розчинах, особливо при присутностіповітря, світла і слідів міді або заліза (Кретович, 1986). Також можуть бутизначні втрати вітаміну при зберіганні овочів і фруктів. В овочах і фруктахаскорбінова кислота має сильнішу біологічну дію, ніж в тваринних продуктах бознаходиться в контакті з біофлавоноїдами, що посилюють дію цього вітаміну ізастерігають його від пошкоджень.

2)  Вітамін В1

 />Н           ОН

  N     C–СН2 – N

 СН3    N           НС             С – СН2 – СН2ОН

                                       S

Вітамін В1.

       ВідкривКазимір Фунг. Входить вітамін В1 до складу коферментів, наприклад доТДФ – тіаміндифосфат або тіамінпірофосфат, ферментів ліаз. У плодах і овочахміститься десь 0,02 – 0,1мг/100г, а в фруктах трохи менше: 0,01 – 0,06мг/100г(Дунаєвський, 1990). Грає роль в вуглеводневому обміні тварин, рослин ібактерій, так як входить в склад фермента піруватдекарбоксилази, що розчеплюєпіровиноградну кислоту, яка утворюється при дисиміляції вуглеводів.

       Вкислому середовищі тіамін стійкий до нагрівання і кип’ятіння, але легкоруйнується при нагріванні в нейтральному і лужному середовищі (Кретович, 1986)

       3) Вітамін В2. Рибофлавін. Добова норма людини до 2міліграм. У будову вітаміну входить ізоалоксазинове кільце:

/>                                          СН2– (СНOH)3 –СН2ОН<sup/>  

                      N    N   O

      СН3

      СН3        N

Вітамін В2.

        Входитьдо складу аеробних дегідрогеназ: ФАД, ФМН, як кофермент. Авітаміноз у людинивикликає катаракту. Гіповітаміноз викликає порушення апетиту, слабкість,больові відчуття в слизових рота і ріжучі відчуття в очах. (Кретович, 1986).

       Уплодоягідних культурах накопичується в малих кількостях. Наприклад, у фруктах всередньому 0,01-0,06 мг/100гр (Дунаєвський, 1990).

 

4) Вітамін Вс. Фолієвакислота

/>ОН

  N                  СН2– N –            – C 

                                     H  

 NН2    N     N                                                 

 Фолієва кислота.

       Вітамін В6 включає декілька біоактивних речовин: параамінбензойнукислоту, глутамінову кислоту, які входять в хімічну будову вітаміну. Впершефолієва кислота була виділена з лисків шпинату (лат. follium– листок).

        Врослинах вітамін знаходиться переважно в зв’язаній формі й немає у цій формібіологічної активності. Потрапляючи з харчами у дванадцятипалу кишку,переходить в вільну форму під дією ферментів. Вітамін входить в складферментів, що беруть участь в біосинтезі метіоніна, пуринових основ. Рослиннимиджерелами фолієвої кислоти являються листові овочі, картопля, яблука, абрикоси.Містяться і грецьких горіхах. В перестиглих плодах рівень її вищий.(Дунаєвський, 1990). Добова потреба в фолієвій кислоті у людини становить200-300 мкг. Фолієва кислота позитивно впливає на лікування деяких важких форманемії і малокрів’я людини. Похідні фолієвої кислоти, сама фолієва кислота іспоріднені їй сполуки називають фолатами (Богатих, 1989).

5) Вітамін В3. Пантотеновакислота

/>            Н       СН3    ОН  О  

НО   –   С   –   С   –   С – С – N – СН2 – СН2 – СООН

              Н       СН3    Н

 Вітамін В3. 2-метил –3 – оксімасляна кислота.

 Дужепоширена в продуктах, тому і має таку назву (лат. Panteas – всюдисущий). У вигляді коферменту А, вона входить в склад багатьохферментів, і являється складовою частиною ацетилкоензиму А, який у людськомуорганізмі бере участь у синтезі багатьох речовин: холестерину, ацетилхоліну,гемоглобіну, а також являється важливим джерелом енергії. Цей вітамін функціональнопов’язаний з фолієвою кислотою і біотином.

       Добованорма пантотенової кислоти для людини становить 5-10мг. З фруктів і ягід неюбагаті чорна смородина, гранати, абрикоси, грецькі горіхи, персики та інше.Вітамін не стійкий, бо при тепловій обробці втрати його становлять 20-40%.

5) Вітамін В6. Пірідоксин.

/>


 С – Н 

                 СН2 – ОН   

                        

Н3С      N                                               

Пірідоксин.

       Пірідоксину вигляді коферменту входить в склад ферментів, які регулюють білковий обмін.Необхідний для нормальної діяльності ЦНС тварин і людини. Потреба здоровоїлюдини в пірідоксині 2-3мг на добу. У багатьох овочах і фруктах, у яких вінміститься, рівень його сягає 0,1-0,2мг/100гр. В дещо більшій кількості цьоговітаміну можуть бути в гранатах, бананах і горіхах. Вітамін добре зберігаєтьсяпри тепловій обробці (Дунаєвський, 1990). Відсутність чи недостача вітаміну В6в харчах приводить до порушень білкового обміну і синтезу жирів в тваринномуорганізмі (Кретович, 1986).           

    

  6) Вітамін В7.(Н). Біотин

/>


                                N   

             

                 O=C                                 S    

                                                  

                                N                C─CH2─CH2─CH2─COOH

                                  H              H                      

                                Вітамін Н.

      Вітамінстійкий до нагрівання, окислення, дії кислот і основ. В фруктах міститься вневеликих кількостях: 0,1-2,0мг/100гр. Трохи більше за середню концентраціюйого є в чорній смородині, винограді, апельсинах. Добова норма його для людини0,2-0,3мг на добу в зв’язку з високою активністю.

7) Нікотинова кислота. Ніацин.Вітамін РР або В5.

/>


                 С

                        

              N                                              

        Хімічнаформула нікотинової кислоти.

Якщо в данійформулі групу   -СООН замістити на групу -NН2, то утворюються формула амідунікотинової кислоти. Термін амід нікотинової кислоти потрібно називатинікотинамідом  (Богатих, 1989).

        Широкопоширений цей вітамін в продуктах рослинного і тваринного походження. З плодіві ягід багаті ним абрикоси, персики, вишні, малина та деякі інші.

       Ніацинвходить в склад окисно-відновних ферментів, бере участь у вуглеводневому йбілковому обмінах. Нікотинова кислота добре зберігається в овочах і фруктах притепловій обробці їх, сушці і консервуванні (Дунаєвський,1990).

 

Вітаміноподібні речовини.

До вітаміноподібних речовинвідносяться ряд сполук, що входять в склад рослинних продуктів, які по своїйролі в організмі наближаються до вітамінів.

1) Параамінбензойна кислота. ВітамінВ10

/>


     NH2                                COOH

                        

Хімічна формула ПАБК.

      Параамінбензойна кислота являється складовою фолієвої кислоти (Вс),разом з якою утворює коферменти необхідні для синтезу нуклеїнових кислот,метіоніна, інших біологічно активних речовин. Вона стійка при нагріванні ізберігає активність при довгій тепловій обробці продуктів. (Дунаєвський, 1990).

        Врослинах і тваринних тканинах пара-амінбензойна кислота головним чином зв’язаназ білками, поліпептидами та амінокислотами, а також міститься в виглядіацетильного похідного (Кретович, 1986).

        2)Вітамін Р. Біофлавоноїди.

       Біофлавоноїди відносяться до поліфенолів – складові органічних сполук, що маютьв основі ароматичне кільце з двома і більше гідроксильними групами. Широкопоширені в рослинному світі, біологічно високоактивні, грають важливу у життірослин. В наш час число відомих поліфенолів сягає 2000 і більше.

        Збагатьох поліфенолів важливе значення мають флавоноїди. Основу їх структурискладає флавон.

       Врослинах флавоноїди існують у вільному стані і у стані, коли зв’язані з цукрами– глікозиди.

       Вонирегулюють процес росту рослин і грають роль в процесах біологічного окислення.Флавоноїди поділяються на декілька груп в залежності від хімічної структури.Частіше вони розчинені в клітинному соці, рідше знаходяться в клітиннихоболонках. В тваринному організмі вони володіють Р-вітамінною активністю інадають укріплюючу дію на стінки капіляр і знижують ламкість судин. Вперше буливиділені з червоного перцю у 1936 році.

        Добіофлавоноїдів відносяться антоціани. Кожен антоціан має своє забарвлення і взалежності від рН клітинного соку має свій відтінок. Наявність великоїкількості різних антоціанів надає плодам і квітам різного забарвлення (чорна ічервона смородина, малина, суниця, виноград, абрикоси і інші) (Дунаєвський,1990).

       Доречовин, що мають Р-вітамінну активність, відносять широко поширені врослинному світі глікозиди – рутин і геспередин, а також танін, що міститься вчайному листі і винограді. (Кретович, 1986).   

    

  3) Ліпоєвакислота. Протоген. Вона являє собою циклічний дисульфід, що має наступну будову.

        CH2                                           O    

/>H2C    CH – CH2 – CH2 – CH2– CH2 – C

                                                           OH

    S     S

   Ліпоєва кислота.

       Широко розповсюджена в природі й міститься в більшості продуктівхарчування. Рівень ліпоєвої кислоти вищий у зеленій частині рослин. Є гіпотезий теорії про важливість участі ліпоєвої кислоти в процесі фотосинтезу.(Кретович, 1986).

       4)Вітамін U. S-метилметіонін.

       В плодах і ягодах міститься в невеликих кількостях, а в овочах утрохи більших кількостях. Наприклад, в помідорах 11-29мг/100гр. Вітамінтермолабільний в зв’язку з чим є його значні втрати при тепловій обробціпродуктів. (Дунаєвський, 1990).

2.Фізіологічна роль  вітамінів у життєдіяльності рослин

Накопичені за останні десятиріччяфакти показують, що вітаміни так само потрібні рослинам як і тваринам. Це непросто побічні продукти їх обміну речовин, а фізіологічно активні речовини, щоберуть участь в життєво-важливих процесах. Далі вияснили, що рослини теж можутьмати вітамінну недостатність, хоча вона й не дуже значна, але якщо добавлятивітаміни в грунт або проводити вітамінні підкормки, то це дозволяє помітнопідвищувати продуктивність рослин. (Овчаров, 1962).

      Доказом того,  що рослинам потрібні вітаміни може бути й такий факт, що приобробці насіння антивітамінами деяких вітамінів,  відбувається  затримка проростання або ж  і зменшення схожості насіння. Також може відбуватися пригнічення росту органівпроростків і, взагалі, загибельпроростків. За даними деяких авторів (Смашевський, Копелевич, Гунар, 1986), Д-гомопантотеновакислота, яка являється антивітаміномпантотенової кислоти, в концентрації 1 г/л понижувала схожість насіння огіркана 24,5%, томату –24,1%, рису – 43,8% і кукурудзи – 5,3%. Також у цій концентрації цей антивітамін особливо пригнічував ріст проростків цих рослин. Пантотенова кислота у молярному відношенні  1: 2  повністю знімала антивітаміннудію гомопантотенової кислоти. 

        Експерименти  показують, що за допомогою вітамінів можна керувати деякимипроцесами: у рослин – посилювати або затримувати їх ріст,прискорювати утворення плодів і т.д.

       Яквідомо у всіх живих організмах є біологічні каталізатори-ферменти, дуже малікількості яких в сотні тисяч разів прискорюють величезні кількості біохімічнихреакцій.

       Тепертвердо встановлено, що всі ферменти – білкові речовини. Вони складаються збілкового “носія” і особливої активної групи – коферменту, який вступає вхімічну взаємодію з субстратом.

       Цієюактивною групою багатьох ферментів є вітаміни. В залежності від того з якимибілками сполучається кофермент – вітамін, утворюється той чи інший фермент.Так, наприклад, вітаміни В2 здатен сполучатися більш, ніж з 20-мабілками (сполучається), утворюючи відповідне число ферментів з різнимифізіологічними функціями. Вітамін В1 разом з двома молекуламифосфорної кислоти утворює активну групу карбоксилази – ферменту, дуже широкопоширеного в рослинах і організмах тварин, необхідного для перетвореннявуглеводів.

         Вітаміниберуть участь в різноманітних процесах перетворення речовин і життєздатностірослинного організму.

         Упроцесі фотосинтезу, на всіх етапах його, ми зустрічаємося з вітамінами. Впершу чергу це провітаміни А – каротини: вони завжди є супутниками хлорофілу,бо зажди знаходяться в хлорофілових зернах. Зараз відомо, що каротин наряду зхлорофілом бере участь в поглинанні енергії світла. Крім того він бережехлорофіл від розкладання. Вітамін С також захищає зелений пігмент відокислення. Крім того цей вітамін С бере участь разом з вітаміном К у складнихсинтетичних реакціях, що проходять при фотосинтезі. Також у процесі фотосинтезуберуть участь вітаміни: В6, РР, біотин та інші. В подальшомуперетворенні продуктів фотосинтезу бере участь вітамін В1. В ціпроцеси входить також процес під назвою “темнова фіксація” вуглекислого газу.Цей процес по результатам аналогічний фотосинтезу і проходить без світла зарахунок енергії хімічних сполук. Без вітаміну В1 він порушується.

        Значнуроль виконують вітаміни в перетворенні фосфору. Сполуки фосфору в усіх живихсистемах служать акумуляторами енергії. Накопичена в реакційноздатних фосфорнихсполуках енергія після цього використовується в інших реакціях. Ось у ціфосфорні сполуки входять багато вітамінів. Їх присутність важлива длязв’язування великої кількості фосфорної кислоти, що поступила в рослину. Такуроль виконує, наприклад, інозит. Деякі експерименти показали, що вітамін РР,якщо його внести в грунт, теж збільшує поглинання рослинами фосфору (Овчаров,1962).

        ВітамінВ1 бере участь у перетвореннях сірки. Як відомо в корінні рослинпроходять перетворення сульфатів, що поступають з грунтового розчину, в вітамінВ1 і в амінокислоти.

       Величезнароль вітамінів в диханні. Дихання рослин, як і у тварин, являєтьсянайважливішим джерелом енергії для всіх процесів: синтезу, росту, руху і т.д.Разом з тим при диханні утворюються важливі для організму сполуки. Диханняпроходить в організмі за допомогою складної системи ферментів.

      Такожвітаміни грають важливу роль у стійкості рослин. Наприклад встановлено, щовітаміни групи В – В1, В2, В6 і Вс вконцентраціях 1,9 · 10־³М, 2,6 · 10־4 М,  2,9· 10־³М, 2,8 · 10־³ М, відповідно,знімають пригнічуючу дію гербіциду 2,4 – Д на ріст і розвиток рослин, сприяютьмобілізації і посиленню метаболічних процесів відновлення ультраструктурирослинних клітин при дії цього гербіциду, а також грають роль у виведеннідеякої її частини за допомогою механізму екзоцитозу (Буадзе,1987)

        Всклад ферментів дихання входить вітамін В2, часто він зв’язаний зфосфорною кислотою (Н3 PO4).

       Великуроль в процесах дихання грають і вітаміни С, В1, РР, фолієвакислота, біотин, пантотенова кислота та інші. Кожний вітамін, що показанийвище, входить в склад відповідного ферменту і виконує властиву йому функцію вскладному процесі, яким являється дихання. Тому не випадково при проростаннінасіння має місце енергійне утворення вітамінів. Адже енергія дихання насіння,яке проростає, дужа висока (Овчаров, 1962).

      Виключно висока біологічна активність  жиророзчинних вітамінів   і їхліпофільна природа разом забезпечують можливість проникнення і вбудову вліпідну фазу біомембрані тому ці вітаміни можуть грати важливу роль в їхфункціонуванні (Спиричев, Конь,1978).

І. Участь вітаміну С в різних фізіологічних процесах в рослиннихорганізмах.

       Вітамін С бере участь у фотосинтезі. Вітамін С бере участь у фотовідновленніхлорофілу. Цей процес можна зобразити на схемі.

Схема 1: участь аскорбінової кислотиу відновленні хлорофілу.

                               АН2+  +О2

/>АН     +     ХН        Х       ХО2          Х + ВО2

   + О2           О2                     

А + Н2О    Х + Н2О   Х + Н2О2 + А

Н2О2            О2

        де АН– аскорбінова кислота, А – дегідроаскорбінова кислота, В – олеїнова кислота,“Х” – сенсибілізований хлорофіл.

       Булопомічено, що більша кількість аскорбінової кислоти накопичується в листкахпівденної крони. Ці факти вказують на те, що під час фотосинтезу синтезуєтьсяаскорбінова кислота. Отже вона не тільки впливає на фотосинтетичні процеси, а йсама виникає під час їх проходження. Крім цього відомі факти, що аскорбіновакислота включається в процеси, що проходять після фотолізу води, прифотосинтетичному фосфорилюванні.

       Такожаскорбінова кислота сильно пов’язана з процесами дихання рослин. Аскорбіновакислота має властивості оборотньо-окисно-відновної системи, яка здатна бутиакцептором і донором водню.

       Привведенні аскорбінової кислоти в тканини рослин, посилюються інтенсивністьдихання цих рослин. Аскорбінова кислота в рослинах і її участь в диханні надаєвелику стійкість організмам, так як вона окислюється завдяки різним “кінцевим”оксидазам, тобто функціонує в різних умовах температури й на різних етапахрозвитку рослин.

      Аскорбінова кислота бере участь в мінеральному живленні рослин.

      Як ужевідомо при добавлянні окремих мінеральних добрив на бідних грунтах у рослинахвідмічається збільшення вмісту аскорбінової кислоти. На грунтах з великимвмістом різних елементів мінерального живлення добавляння добрив ефекту не дає(Спірідонова, 1968). Є такі елементи, при внесенні яких у грунт, вмістаскорбінової кислоти в органах рослин понижується. Таким елементом є азот.Часто при добавленні азоту спостерігається пониження концентрації аскорбіновоїкислоти.

      Особливо негативно діє добавлення азоту на вміст аскорбінової кислоти в органахплодових дерев (Спірідонова, 1968). Але внесення бору і мангану збільшує вмістаскорбінової кислоти в листках і коренях петрушки, пастернаку та інших рослин.Цинк і молібден також впливають на збільшення вмісту вітаміну С в різнихорганах рослин.

     Аскорбінова кислота також бере участь у такому важливому біологічному процесіяк водообмін. Це доказано, наприклад, експериментом, який провели Н. С.Спірідонова і її співробітники над кукурудзою і картоплею у 1968 році. Вонипоказали, що під дією аскорбінової кислоти посилюється транспірація у рослин, атакож швидкість руху води по рослині, так, як аскорбінова кислота сприяєприскоренню цілого ряду метаболічних процесів.

       Крімцих усіх аскорбінова кислота бере участь у пристосувальних процесах до умовнавколишнього середовища (Спірідонова, 1968).

       Цепідтверджено дослідженнями, що проводились на різних висотах над рівнем моря.Виявили, що в тих рослинах, що ростуть на більших висотах накопичується більшеаскорбінової кислоти. Це можна пояснити посиленням фотосинтетичних процесів урослин і окисної активності тканин, у рослин при підйомі вгору.

II. Вітамін В1. Його рольдля фізіологічних і біохімічних процесів рослин.

       Цей вітамінвходить до коферменту деяких ферментів, наприклад піруватдекарбоксилази, якавідщеплює СО2 від піровиноградної кислоти, цим самим грає важливуроль в перетворенні вуглеводів в організмі рослин, бактерій і тварин(Пивоваренко,1995).В склад ферментів вітамін В1 входить у виглядіфосфорнокислого ефіру тіамінпірофосфату. Фізіологічне значення тіаміну тежвелике. Наприклад, тіамін має стимулюючу дію на ріст корінців багатьох рослин,на дихання рослин (Овчаров, 1962), у процесі фотосинтезу та інших фізіологічнихпроцесах (Кретович, 1986).

       Значення вітаміну В1 для росту коренів показують експерименти зізольованими корінцями. Ріст ізольованих верхівок коренів вищих рослинспостерігається тільки при внесенні в живильне середовище вітаміну В1.Корені деяких рослин (наприклад, помідорів) потребують внесення в живильнесередовище не тільки вітаміну В1, але й пірідоксину. В ряду випадківріст коренів в штучних умовах спостерігається лише при внесенні разом звітаміном В1 і пірідоксином ще й нікотинової кислоти (Рубін, 1976).

        Ціспостереження показують, що корені вищих рослин можуть синтезувати більшістьвітамінів, але не можуть синтезувати вітаміну В1, який необхіднийдля їх росту, а деякі інші не синтезують нікотинову кислоту і пірідоксин. Алеці вітаміни синтезуються в інших місцях і поступають в корені через провіднітканини. Також вітамін В1 важливий для зелених листків (Кудряшов,1953). Гершенович і  Микитіна показали, що тіамін володіє здатністю гальмуватиокислення аскорбінової кислоти, тобто являться сильним стабілізатором їїокислення в клітинному метаболізмі. 

ІІІ. Фізіологічна роль вітаміну В2 вжиттєдіяльності рослин.

        ВітамінВ2 синтезується тільки в рослинах і вдеяких мікрорганізмах. На світлі і втемряві утворюється з однаковою швидкістю (Плешков,1969).

        Рибофлавінв сполуці з фосфорною кислотою входить в склад ряду ферментів, які відіграютьважливу роль в обміні речовин. В складі флавінмононуклеотиду (ФМН) входить всклад окисно-відновних ферментів.

       Ціферменти беруть участь в переносі атомів Гідрогену. В рослинних організмах як ів організмах тварин рибофлавін міститься як у вільному вигляді, так і у виглядіфосфатного ефіру. Вітамін бере участь у диханні рослин, входячи в складферментів дихання, які беруть участь в окислювальному декарбоксилуванніпіровиноградної кислоти. Вітамін В2 входить до коферменту ФАД, якийвходить  до ліпоаміддегідрогенази.   (Кретович, 1986., Пивоваренко,1995). Також необхідний цей вітамін для проростання пилку разом з вітаміном В1і С (Кудряшов, 1953). Вміст цього вітаміну залежить від мінерального живлення іособливо падає при недостачі азоту і магнію в грунті або в поживному середовищі(Плешков,1965).

IV. Фізіологічна і біологічна рольвітаміну В6 для рослин.

       Альдегіднепохідне вітаміну В6 в вигляді фосфатного ефіру входить в складферментів, які каталізують різні перетворення амінокислот: їхдекарбоксилювання, реакції переамінування (Березовський,1959).

      Приавітамінозі В6 відмічають глибоке порушення в синтезі і обміні триптофану.Вітамін В6 може в деяких випадках посилювати дію вітаміну В1Бере участь у процесі фотосинтезу та інших біологічних і фізіологічних процесах(Овчаров, 1962).

V. Фізіологічна роль вітаміну РР.

      Цяречовина у рослинах знаходиться, головним чином, у вигляді кислоти, якаперетворюється в нікотинамід і у його вигляді  входить в склад окисно-відновнихферментів – дегідрогеназ, які каталізують відбирання атомів Гідрогену відорганічних речовин, які при цьому окислюються. Далі ці атоми Гідрогену дані ферментипередають окисно-відновним ферментам, в склад яких входить рибофлавін. Такожвходячи до цих ферментів вітамін РР бере участь у бродінні і диханні рослин(Кретович, 1986). Також нікотинова кислота є стимулятором росту рослинногоорганізму (Труфанов, 1959). Інтенсивний синтез нікотинової кислоти в рослинахпочинається одночасно з пророрстанням насіння. Наприклад, при проростаннінасіння квасолі  вміст вітаміну через три дні підвищується від 1,9 до 8,9мг.Синтез нікотинової кислоти прискорюється на світлі (Плешков,1965).

VI. Фізіологічна роль пантотеновоїкислоти.

      Входить до складу коферменту А (коензиму А), при участі якого проходитьактивування й перенесення залишків оцтової кислоти і інших кислотних залишків(ацилів), синтез лимонної кислоти, жирних кислот, стеролів, гліцеридів і іншихсполук.

        Наізольованих зародках гороху також було показано, що і пантотенова кислотабезумовно потрібна для рослини, що розвивається. Проростки люцерни, щовирощуються на стерильному поживному середовищі, подібно гороху, розвиваютьсязначно краще при добавлянні в поживне середовище незначної кількостіпантотенової кислоти (Кудряшов, 1953)

VIІ. Значеннявітаміну Н (біотину) для рослинних організмів.

        ВітамінН бере участь в перетвореннях деяких амінокислот (аспарагінової кислоти,серину, треоніну). Біотин входить в склад активної групи ферментів якікаталізують процеси карбоксилювання жирних кислот, тобто приєднання СО2,яке супроводжується подовженням вуглеводневого ланцюга жирних кислот. Такожбіотин грає роль у приєднанні СО2 до ацетилкоферменту А і утвореннімалонілкоферменту А.

/>     О                                                          О

СН3 – С               +СО2                  НООС  –  СН2  –  С     

                S – C0A                                               S – C0A

  Ацетил кофермент   А              малоніл кофермент А. (Кретович, 1986

 По деякимданим один біотин стимулює переважно ріст стебла і майже не впливає на рісткореня. По іншим даним біотин потрібен для росту кореня. Наприклад, якщо длякультури ізольованих тканин в поживне середовище добавляти вітамін В1,а біотин не вносити, то ріст стебла уповільнуюється. Коли ж вносити обавітаміни, тоді накопичення сухої речовини в порівнянні з піддосліднимирослинами збільшується на 60 % (Кудряшов, 1953).

VIІІ. Роль фолієвої кислоти (В9) вжиттєдіяльності рослин

     Вітаміни групи фолієвої кислоти беруть участь в цілому комплексі реакційсинтезу і переносу одновуглецевих  сполук, фіксації СО2 синьо-зеленими водоростями,  в  реакціях  метилювання,  перенесення активного                                                                                                                   формальдегіду(Андреєва, 1963).

      Ввільному вигляді фолієва кислота в живих організмах може служити активаторомпротонів при цьому бере участь в окисно-відновних реакціях. Відновленняфолієвої кислоти проходить за участю НАДФН-Н+, а фермент, що каталізуєвідновлення фолату, називається 7,8-дигідрофолат-НАДФ-оксидоредуктазою.Подальше відновлення дигідрофолата в тетрагідрофолат здійснюється теж за участюНАДФН-Н+- коферменту. Фермент називається5,6,7,8-тетрагідрофолат-НАДФ-оксидоредуктаза. Основна біохімічна роль фолієвоїкислоти виконується тетрагідрофолієвою кислотою, яка здатна при сполученні звідповідними апоферментами до переносу одно вуглецевих радикалів:

                                                                                                                   

         Н–С=О;             CН2ОН;           –СН3;         – СН2 – ;      НС =NH.          

                         |                   |                                                                 |                                                                                    

                   форміл               оксиметил       метил        метилен     форміміно.

      Процесперенесення формільних залишків, який проходить за участі води, є основноюфункцією тетрагідрофолієвої кислоти в організмі і називається трансфoрмілуванням (Плешков,1969). Внаслідокперенесень таких залишків фолієва кислота бере участь у взаємоперетворенніамінокислот серина і гліцина.

       Такожфолієва кислота бере участь  у синтезі пуринових основ, а, як наслідок,нуклеїнових кислот (Колотилова, Глушанков, 1976).

IХ. Фізіологічна роль вітамінівгрупи Q (убіхінони) для рослин.

       Вонизосереджені у внутрішніх мембранах мітохондрій, ядрах апараті Гольджі. Маютьліпідоподібну структуру.

       Урослинах вони беруть участь у фотосинтезі і стабілізують клітинні мембрани,захищаючи ненасичені залишки жирних кислот ліпідів від окислення.

       Отжепотрібно сказати, що вітаміни грають дуже важливу роль в біохімічних тафізіологічних процесах рослин, тому рослини повинні їх синтезувати. Ми бачили,що при добавлянні пантотенової кислоти в поживне середовище де вирощувалиізольовані зародки гороху і люцерни, ці зародки почали рости скоріше. Цеговорить, що для розвитку зародків і для проростання насіння взагалі потрібнівітаміни, бо вони грають важливу роль, як в житті сформованої рослини, так і впроцесах, які проходять під час проростання насіння рослин.

Х.Фізіологічна роль вітамінів групи К для рослин.

     Врослинах  вітаміни групи К берутьучасть в окисно-відновних процесах і, в тому числі, в процесі фотосинтетичногофосфорилювання, де вони служатьпроміжними переносниками електронів. Тому і біосинтез вітаміну К зв`язаний збіосинтезом хлорофілу, а також тому в хлоропластах цього вітаміну більше, ніж уцитоплазмі клітини (Плешков,1965).

ХІ. Роль вітаміну Е для життєдіяльностірослин.

     Токофероли запобігають окисленню і прогірканню рослинних масел, тобто являютьсяантиокисниками (Кретович, 1986). Бере участь у багатьох видах обміну утваринних організмів (Дунаєвський, 1990) і, можливо, рослинних організмах. Цейвітамін представлений чотирьма ізомерами, які мають назву ά-, β-, і γ- токоферолів. Вітамін Е, подібно іншим вітамінам,здатен вступати в сполуку з білком, причому етерифікований вітамін більш сильнозв‘язаний з ним, ніж вільний, так як відокремлюється лише при денатурації(Захарова,1954).        

      Найбільше міститься в зародках злаків і зелених листках, значить тут він граєнайважливішу для рослин роль. Як правило, у зелених листях його більше ніж устеблі і інших органах, а у всіх зелених частинах рослини його до 67% порівняноз зеленими частинами (Луцевська, Савінов,1953).   Вітамін Е стимулює цвітіннядводольних рослин, бо по хімічній будові належить до класу ізопреноїдів якінеобхідні для цвітіння (Рубін, 1967).

ХІІ. Значення провітамінів А (каротиноїдів) дляжиттєдіяльності рослинних організмів.

        Урослинах є лише попередники вітаміну А – каротини. Вони поширені в листках і особливо в  плодах і грають   важливу  роль вобміні речовин в епітеліальних і інших клітин рослини (Березовський,1959).Каротини є пігментами рослин, вони приймають участь у фотохімічних реакціях прифотосинтезі (Кретович, 1986). Також каротин приймає участь в регуляціїокислювальних процесів в рослинній клітині.  Це підтверджує наявність оксидазикаротину в рослинах і гальмування каротинами в рослинних клітинах каталітичногоокислення аскорбінової кислоти аскорбінооксидазою. Очевидно, між цими двомасистемами аскорбінова кислота – аскорбінооксидаза і каротин – каротиноксидаза єрівновага, яка має значення в окислювальних і дихальних процесах рослинноїклітини (Труфанов, 1959).

ЛІТЕРАТУРА

1.  БуадзеО.А., Кахая М.Д., Кацитадзе К.П., Заалашвилли Г.В. Защитный эффэкт витаминовгруппы B при действии гербицида 2,4-Д на ультраструктурную организацию клеток растительного организма  //Физиология и биохимия культурных растений. –1987. –  Т. 19, №3  – С. 602-606.

2.  ГаврышС.Ф. Томаты. – М.: Госсельхозиздат, 1887. – 71с.

3.  Гершенович З.С., Микитина А.И. Взаимодейсвие тиамина и аскорбиновойкислоты. // Витамины. Получение и очистка витаминов. Физиология и биохимиявитаминов. – К.: Издательство АН УССР, 1956. – С. 158-173.

4.  ДунаевскийГ.А., Попик С.Я., Овощи и фрукты в питании здорового и больного человека, – К.: Здоровье, 1990. –  160 с.

5.  Захарова М.П. Выяснение существования связанных с белкомформ        витамина Е // Витамины в теории и практике. / под ред. С.И.Королькова, –  М.: Пищепромиздат, 1954. – Том 5. –  С.155-159.

6.  КолотиловаА.И.,  Глушанков Е.П.   Витамины:  химия,  биохимия   и физиологическая роль. –Ленинград: Издательство Ленинградского университета, 1976. – 246с.

7.  КретовичВ.Л. Биохимия растений. — К.: Высшая школа, 1986. – 502с.

8.  КудряшовБ.А. Витамины, их физиологическое и биохимическое значение. – М.: Московскоеобщество испытателей природы, 1953. – 175с.

9.  ОвчаровК.Є., Вітаміни в рослинах VIII серія. – М.: Біологія і медицина, 1962. –  38 с.

10. Овчаров К.Е. Физиологические  основы  всхожести семян. – М.: Наука, 1969. – 225с.

11. Овчаров К.Е. Физиология    формированияи проростания семян. – М.: Колос, 1976. – 254с.

12. Пивоваренко В.Г. Основи біоорганічної хімії. – К.: Освіта, 1995. – 143с.

13. Плешков Б.П. Биохимия сельскохозяйственных растений /под ред.акад. В.М.Клечковского. – М.: Колос, 1965. – 447с.

14. Плешков Б.П. Биохимия     сельскохозяйственных   растений, – М.: Колос, 1969. –  399с.  

15. Ремпе Е.Х. Значение для растений витаминов, синтезируемыхкорневой микрофлорой // Физиология растений. – 1972. – вып. 3. – С. 663-668.

16. Рубін Б.А. Курс физиологии растений. –М.: Высшая школа, 1976. – 156с.   

17. Сакало В.Д. Дульнев П.Г., Лаврентович Д.И., Савченко Н.П., Нагорная  Р.В.  

18.  СмашевськийН.Д., Копелевич В.М., Гунар В.И. Антивитаминное действие Д-гомопантотеновой  кислоты   на    высшие    растения //Физиология растений. – 1986. – №6. –С. 1138-1143.

19.  Cорта овощных культур СССР./ под ред. Д.Д. Брежнева. – М.: Агропромиздат,1960. – 245с.

20. Спиридонова Н.С. Аскорбиновая кислота в растениях.– Свердловск: Средне-Уральское книжное издательство, 1968. –80с.

21.  Спиричев В. Б., Конь И. Я. Жирорастворимые     витамины  и   мембраны // Журнал всесоюзного химического общества им. Д.И.Менделеева. – М.:Химия,  1978. – №4. – С.425-434.            

22. Строганов Б.П., Генкель К.П. Роль витаминов вжизнедеятельности растений и проблема физиологии семян висследованиях   К.Е. Овчарова //Физиология растений.–1976. – вип.1– С. 34 –37.

23.  ТруфановА.В. Биохимия и физиология витаминов и антивитаминов. – М.: Государственноеиздательство сельскохозяйственной литературы, 1959. –654с.

Такожвикористовували Біологічний енциклопедичний словник. (Електронну версію).

еще рефераты
Еще работы по биологии