Фізіологічно активні речовини клітини
Ферменти. Біохімічні процеси відбуваються в клітині за допомогою дуже численних ферментів 1. або ензимів. Ферменти, коли вони присутні в щодо дуже малих кількостях, прискорюють біохімічні реакції, не входячи, проте, до складу продуктів реакції. Ферменти являють собою прості або складні білки і знаходяться в стані колоїдів.
Дія ферментів суворо специфічно. Наприклад, сахараза розкладає сахарозу і не діє на споріднений дисахарид - мальтозу. Від неорганічних каталізаторів ферменти відрізняються великою лабільністю, залежністю від цілого ряду впливів: концентрації водневих іонів, температури, окислювально-відновних реакцій, незначних домішок деяких речовин. Каталітична активність їх також значно вище, ніж неорганічних каталізаторів.
Можна сказати, що всі процеси обміну речовин в живих клітинах протікають під дією ферментів. Є великі групи ферментів, що регулюють процеси дихання, що визначають формування тих чи інших білків, що беруть участь у вуглеводному обміні, і т. Д.
Ферменти пов'язані з протоплазми своїм походженням, але втрачають безпосередній зв'язок з нею. При руйнуванні клітини ферменти можуть
зберігати свою активність. Наприклад, фермент інвертаза (сахараза), витягнутий з клітин дріжджів, гідролізує в лабораторних умовах сахарозу з утворенням глюкози і фруктози.
Вітаміни. Велике значення в житті клітини мають вітаміни. Вітаміни були відкриті в 1880 р Н. І. Луніним, що встановив, що в їжі тварин, крім відомих уже речовин, містяться якісь, тоді невідомі, але життєво необхідні речовини. У його дослідах білі миші, що одержували незбиране молоко, були здорові і добре росли, а миші, що одержували замість молока суміш очищених речовин, що входять до його складу (т. Е. Позбавлені вітамінів), швидко гинули. Вітаміни необхідні для нормальної життєдіяльності не тільки тварин і людини, а й рослин.
Синтезуються вітаміни переважно в зеленому листі рослин. Багато вітамінів в поєднанні з білком утворюють ферменти. В даний час відкрито велике число різних вітамінів і з'ясована їх хімічна природа.
Не всі органи і тканини зелених рослин можуть самостійно синтезувати всі вітаміни чи провітаміни та вітаміни. Коріння рослин, камбіального тканину або виділені з насіння зародки, що ростуть в темряві, вимагають постачання вітамінами для нормального росту і розвитку. У сільськогосподарській практиці відомо, що в ряді випадків рослини відчувають нестачу вітамінів і потрібна спеціальна підживлення вітамінами для хорошого розвитку рослини. Наприклад, позакореневе підживлення цукрових буряків і редиски вітаміном PP призводить до утворення більших коренеплодів.
Позначаються вітаміни або, точніше, їх групи буквами латинського алфавіту: А, В, С і т. Д. Відкриті спочатку і позначені однією буквою вітаміни виявилися не одним однорідним речовиною, а цілою групою речовин, і зараз їх позначають не тільки буквою, а й числовими індексами: B1. B2. B6. B12 і т. Д.
За своїм складом вітаміни відносяться до дуже різнорідним хімічних сполук. Їх часто поділяють на дві великі групи: розчинні в жирах і розчиняються у воді.
Розчиняються в жирах вітаміни (групи A, D, E, K) утворюються переважно в тварин організмах. У рослинах здебільшого зустрічаються тільки речовини (провітаміни), з яких у тваринному організмі виробляється той чи інший вітамін. Так, з каротиноїдів, дуже поширених в рослинах пігментів, утворюються вітаміни групи А; зустрічаються в рослинах стероли (високомолекулярні спирти) під впливом ультрафіолетового опромінення утворюють вітаміни групи D.
Серед водорозчинних вітамінів слід вказати насамперед групу вітамінів В. Багато вітаміну B1 міститься в пшеничних і рисових висівках, в зародках злаків, особливо багаті їм дріжджі. Вітамін B1 відіграє важливу роль в процесах перетворення вуглеводів, входячи до складу відповідних ферментів. Вітамін B2 (рибофлавін), що міститься в зеленому листі рослин, дріжджах, грибку Eremothecium. входить до складу ряду окислювально-відновних ферментів, які беруть участь в утворенні і розщепленні амінокислот. Вітамін B6 також входить до складу ряду ферментів, що регулюють білковий обмін. Вітаміни групи В входять до складу багатьох ферментів, які займають важливе місце в окисно-відновних перетвореннях в процесі дихання. Вітамін B12 в рослинах не міститься.
Вітамін PP (нікотинова кислота), H (біотин) та інші також входять до складу ферментів, що регулюють білковий обмін.
Вітамін С (аскорбінова кислота) в особливо великих кількостях зустрічається в плодах шипшини, незрілих волоських горіхах, чорній смородині, капусті, хвої. Вітамін С також бере участь у багатьох окисно-відновних процесах живої клітини.
У природі зустрічаються антивітаміни - речовини, за своїми властивостями і будовою близькі до відповідних вітамінів, але надають протилежні, инактивирующие їх дії. Значення цих речовин також дуже велике, але недостатньо відомо, і в даний час вони активно вивчаються.
Фітогормони. Рослинні гормони (фітогормони) є речовини, "що поширюються, - за висловом К. А. Тімірязєва, - в організмах і викликають органічні зміни на далеких відстанях". До здогаду про існування таких речовин прийшов ще Чарлз Дарвін у своїх дослідженнях (1880) над рухами рослин.
Сучасне вчення про гормони було засновано і розвинене головним чином в працях акад. Н. Г. Холодного по вивченню гормону росту - ауксину 2. Ауксин впливає на ріст клітин, поділ їх, на формування органів, залежне від концентрації і тривалості дії ауксину і від фізіологічного стану клітин.
З деяких мікроорганізмів було вилучено ростовое речовина, що виявилося индолилуксусной кислотою і назване гетероауксином.
За останні кілька років велика увага дослідників привернули фізіологічно активні речовини, що отримали назву гиббереллинов 3. Ця назва походить від латинської назви гриба Gibberella; екстракт середовища цього гриба впливає на зростання квіткових рослин.
Найбільш добре вивчені чотири гібереліну. В даний час встановлено, що гібереліни зустрічаються і у вищих рослин. Характерною реакцією рослини на обробку гиббереллинами є подовження стебла. Гібереліни виводять зі стану спокою нирки, бульби і цибулини. На відміну від ауксинов вони байдужі до дії світла і не утворюють каллуса при пораненнях.
Фізіологічно активні речовини, механізм їх дії і роль в житті рослини докладно розглядаються в курсі фізіології рослин.
1 Від латинського fermentum - закваска. Назви ферментів отримують від латинської назви катализируемого речовини і приставки "аза", наприклад: целюлоза - целлюлаза, ліпоїдів - ліпаза і т. Д.
2 Ауксин, виділений в чистому вигляді, в кристалічному стані, є оксикислотами емпіричної формули C18 H32 O5.
3 Гібереліни відносяться до Аліциклічні карбоновим кислотам, що містить гідроване флуоренового ядро. Формули гиббереллинов: C19 H24 O6; C19 H26 O6; C19 H25 O5.