Витамины строение свойства использование значение для растений (стр. 3 из 4)
Вітаміни беруть участь в різноманітних процесах перетворення речовин і життєздатності рослинного організму.
У процесі фотосинтезу, на всіх етапах його, ми зустрічаємося з вітамінами. В першу чергу це провітаміни А – каротини: вони завжди є супутниками хлорофілу, бо зажди знаходяться в хлорофілових зернах. Зараз відомо, що каротин наряду з хлорофілом бере участь в поглинанні енергії світла. Крім того він береже хлорофіл від розкладання. Вітамін С також захищає зелений пігмент від окислення. Крім того цей вітамін С бере участь разом з вітаміном К у складних синтетичних реакціях, що проходять при фотосинтезі. Також у процесі фотосинтезу беруть участь вітаміни: В6, РР, біотин та інші. В подальшому перетворенні продуктів фотосинтезу бере участь вітамін В1. В ці процеси входить також процес під назвою “темнова фіксація” вуглекислого газу. Цей процес по результатам аналогічний фотосинтезу і проходить без світла за рахунок енергії хімічних сполук. Без вітаміну В1 він порушується.
Значну роль виконують вітаміни в перетворенні фосфору. Сполуки фосфору в усіх живих системах служать акумуляторами енергії. Накопичена в реакційноздатних фосфорних сполуках енергія після цього використовується в інших реакціях. Ось у ці фосфорні сполуки входять багато вітамінів. Їх присутність важлива для зв’язування великої кількості фосфорної кислоти, що поступила в рослину. Таку роль виконує, наприклад, інозит. Деякі експерименти показали, що вітамін РР, якщо його внести в грунт, теж збільшує поглинання рослинами фосфору (Овчаров, 1962).
Вітамін В1 бере участь у перетвореннях сірки. Як відомо в корінні рослин проходять перетворення сульфатів, що поступають з грунтового розчину, в вітамін В1 і в амінокислоти.
Величезна роль вітамінів в диханні. Дихання рослин, як і у тварин, являється найважливішим джерелом енергії для всіх процесів: синтезу, росту, руху і т.д. Разом з тим при диханні утворюються важливі для організму сполуки. Дихання проходить в організмі за допомогою складної системи ферментів.
Також вітаміни грають важливу роль у стійкості рослин. Наприклад встановлено, що вітаміни групи В – В1, В2, В6 і Вс в концентраціях 1,9 · 10־іМ, 2,6 · 10־4М, 2,9 · 10־іМ, 2,8 · 10־і М, відповідно, знімають пригнічуючу дію гербіциду 2,4 – Д на ріст і розвиток рослин, сприяють мобілізації і посиленню метаболічних процесів відновлення ультраструктури рослинних клітин при дії цього гербіциду, а також грають роль у виведенні деякої її частини за допомогою механізму екзоцитозу (Буадзе,1987)
В склад ферментів дихання входить вітамін В2, часто він зв’язаний з фосфорною кислотою (Н3 PO4).
Велику роль в процесах дихання грають і вітаміни С, В1, РР, фолієва кислота, біотин, пантотенова кислота та інші. Кожний вітамін, що показаний вище, входить в склад відповідного ферменту і виконує властиву йому функцію в складному процесі, яким являється дихання. Тому не випадково при проростанні насіння має місце енергійне утворення вітамінів. Адже енергія дихання насіння, яке проростає, дужа висока (Овчаров, 1962).
Виключно висока біологічна активність жиророзчинних вітамінів і їх ліпофільна природа разом забезпечують можливість проникнення і вбудову в ліпідну фазу біомембрані тому ці вітаміни можуть грати важливу роль в їх функціонуванні (Спиричев,Конь,1978).
І. Участь вітаміну С в різних фізіологічних процесах в рослинних організмах.
Вітамін С бере участь у фотосинтезі. Вітамін С бере участь у фотовідновленні хлорофілу. Цей процес можна зобразити на схемі.
Схема 1: участь аскорбінової кислоти у 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.
Було помічено, що більша кількість аскорбінової кислоти накопичується в листках південної крони. Ці факти вказують на те, що під час фотосинтезу синтезується аскорбінова кислота. Отже вона не тільки впливає на фотосинтетичні процеси, а й сама виникає під час їх проходження. Крім цього відомі факти, що аскорбінова кислота включається в процеси, що проходять після фотолізу води, при фотосинтетичному фосфорилюванні.
Також аскорбінова кислота сильно пов’язана з процесами дихання рослин. Аскорбінова кислота має властивості оборотньо-окисно-відновної системи, яка здатна бути акцептором і донором водню.
При введенні аскорбінової кислоти в тканини рослин, посилюються інтенсивність дихання цих рослин. Аскорбінова кислота в рослинах і її участь в диханні надає велику стійкість організмам, так як вона окислюється завдяки різним “кінцевим” оксидазам, тобто функціонує в різних умовах температури й на різних етапах розвитку рослин.
Аскорбінова кислота бере участь в мінеральному живленні рослин.
Як уже відомо при добавлянні окремих мінеральних добрив на бідних грунтах у рослинах відмічається збільшення вмісту аскорбінової кислоти. На грунтах з великим вмістом різних елементів мінерального живлення добавляння добрив ефекту не дає (Спірідонова, 1968). Є такі елементи, при внесенні яких у грунт, вміст аскорбінової кислоти в органах рослин понижується. Таким елементом є азот. Часто при добавленні азоту спостерігається пониження концентрації аскорбінової кислоти.
Особливо негативно діє добавлення азоту на вміст аскорбінової кислоти в органах плодових дерев (Спірідонова, 1968). Але внесення бору і мангану збільшує вміст аскорбінової кислоти в листках і коренях петрушки, пастернаку та інших рослин. Цинк і молібден також впливають на збільшення вмісту вітаміну С в різних органах рослин.
Аскорбінова кислота також бере участь у такому важливому біологічному процесі як водообмін. Це доказано, наприклад, експериментом, який провели Н. С. Спірідонова і її співробітники над кукурудзою і картоплею у 1968 році. Вони показали, що під дією аскорбінової кислоти посилюється транспірація у рослин, а також швидкість руху води по рослині, так, як аскорбінова кислота сприяє прискоренню цілого ряду метаболічних процесів.
Крім цих усіх аскорбінова кислота бере участь у пристосувальних процесах до умов навколишнього середовища (Спірідонова, 1968).
Це підтверджено дослідженнями, що проводились на різних висотах над рівнем моря. Виявили, що в тих рослинах, що ростуть на більших висотах накопичується більше аскорбінової кислоти. Це можна пояснити посиленням фотосинтетичних процесів у рослин і окисної активності тканин, у рослин при підйомі вгору.
II. Вітамін В1. Його роль для фізіологічних і біохімічних процесів рослин.
Цей вітамін входить до коферменту деяких ферментів, наприклад піруватдекарбоксилази, яка відщеплює СО2 від піровиноградної кислоти, цим самим грає важливу роль в перетворенні вуглеводів в організмі рослин, бактерій і тварин (Пивоваренко,1995).В склад ферментів вітамін В1 входить у вигляді фосфорнокислого ефіру тіамінпірофосфату. Фізіологічне значення тіаміну теж велике. Наприклад, тіамін має стимулюючу дію на ріст корінців багатьох рослин, на дихання рослин (Овчаров, 1962), у процесі фотосинтезу та інших фізіологічних процесах (Кретович, 1986).
Значення вітаміну В1 для росту коренів показують експерименти з ізольованими корінцями. Ріст ізольованих верхівок коренів вищих рослин спостерігається тільки при внесенні в живильне середовище вітаміну В1. Корені деяких рослин (наприклад, помідорів) потребують внесення в живильне середовище не тільки вітаміну В1, але й пірідоксину. В ряду випадків ріст коренів в штучних умовах спостерігається лише при внесенні разом з вітаміном В1 і пірідоксином ще й нікотинової кислоти (Рубін, 1976).
Ці спостереження показують, що корені вищих рослин можуть синтезувати більшість вітамінів, але не можуть синтезувати вітаміну В1, який необхідний для їх росту, а деякі інші не синтезують нікотинову кислоту і пірідоксин. Але ці вітаміни синтезуються в інших місцях і поступають в корені через провідні тканини. Також вітамін В1 важливий для зелених листків (Кудряшов, 1953). Гершенович і Микитіна показали, що тіамін володіє здатністю гальмувати окислення аскорбінової кислоти, тобто являться сильним стабілізатором її окислення в клітинному метаболізмі.
ІІІ. Фізіологічна роль вітаміну В2 в життєдіяльності рослин.
Вітамін В2 синтезується тільки в рослинах і вдеяких мікрорганізмах. На світлі і в темряві утворюється з однаковою швидкістю (Плешков,1969).
Рибофлавін в сполуці з фосфорною кислотою входить в склад ряду ферментів, які відіграють важливу роль в обміні речовин. В складі флавінмононуклеотиду (ФМН) входить в склад окисно-відновних ферментів.
Ці ферменти беруть участь в переносі атомів Гідрогену. В рослинних організмах як і в організмах тварин рибофлавін міститься як у вільному вигляді, так і у вигляді фосфатного ефіру. Вітамін бере участь у диханні рослин, входячи в склад ферментів дихання, які беруть участь в окислювальному декарбоксилуванні піровиноградної кислоти. Вітамін В2 входить до коферменту ФАД, який входить до ліпоаміддегідрогенази. (Кретович, 1986., Пивоваренко,1995). Також необхідний цей вітамін для проростання пилку разом з вітаміном В1 і С (Кудряшов, 1953). Вміст цього вітаміну залежить від мінерального живлення і особливо падає при недостачі азоту і магнію в грунті або в поживному середовищі (Плешков,1965).