WWW.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 

Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 10 |
-- [ Страница 1 ] --

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

АСТРАХАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Н.Д. Смашевский

АНТИВИТАМИН ПАНТОТЕНОВОЙ КИСЛОТЫ (ПИЗАМИН)

В

ВЫСШЕМ РАСТЕНИИ

(БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ И МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ)

Монография

Издательский дом «Астраханский университет»

2008

1

ББК 28.573

С50

Рекомендовано к печати редакционно-издательским советом Астраханского государственного университета Рецензенты:

доктор биологических наук, профессор, заведующий лабораторией генной инженерии и нанотехнологий НПФ «Армада» (г. Астрахань) Ш.А. Якубов;

доктор биологических наук, профессор кафедры физиологии растений Российского государственного аграрного университета – МСХА им. К.А. Тимирязева (г. Москва) М.Н. Кондратьев Смашевский, Н. Д. Антивитамин пантотеновой кислоты (пизамин) в высшем растении (биологическая роль и механизм действия) : монография / Н. Д. Смашевский. – Астрахань : Издательский дом «Астраханский уни верситет», 2008. – 255, [3] с. ;

илл.

В книге детально раскрыты физиолого-биохимические свойства природного ан тивитамина пантотеновой кислоты, выделенного из проростков гороха, олигоахарид ной природы, названного пизамином, его биологическая роль в растении, как регулято ра роста. Изложена технология его выделения и очистки до гомогенного вещества. По казано образование, динамика накопления, распределения в органах в онтогенезе рас тения гороха. Раскрыты характер взаимоотношения эндогенного пизамина со свобод ной и связанной пантотеновой кислотой, динамикой содержания протеиногенных ами нокислот и общего белка, активностью окислительных ферментов, дыханием, синтезом зеленых пигментов и фитогормонами -ИУК и ГК в процессе роста растяжением. Дан анализ специфичности и механизма антивитаминного действия пизамина в раститель ном и животном организмах, дрожжевых грибах, как ингибитора метаболических функций КоА, а также особенности взаимоотношения пизамина с производными пан тотеновой кислоты, предшественниками КоА, протеиногенными аминокислотами и другими метаболитами и антивитаминными факторами. Показаны соединения, инакти вирующие и усиливающие действие пизамина. Изложены оригинальные методические разработки по технологии длительного поддержания жизнедеятельности стандартной культуры дрожжей, активации и синхронизации при использовании в качестве тесто вых культур при изучении БАВ. Даны сведения о распространении антивитаминных факторов в растительных пищевых продуктах.

Представляет интерес для специалистов в области физиологии и биохимии растений, ботаников, занимающихся ресурсоведением, а также микробиологов, фармакологов, фито патологов, студентов и аспирантов биологических и сельскохозяйственных специальностей.

ISBN 978-5-9926-0241- © Издательский дом «Астраханский университет», © Н. Д. Смашевский, © В. Б. Свиридов, дизайн обложки,

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

АБК – абсцизовая кислота АЛК – аминолевуленовая кислота АПБ – ацилпереносящий белок Б – биотин БАВ – биологически активные вещества БС – брассиностероиды ГАМК – гамма-аминомасляная кислота гомоПК – гомопантотеновая кислота ГК – гибберелловая кислота ГПТ – гомопантоилтаурин Г-SH – глутатион восстановленный Г-S-S-Г – глутатион окисленный ИУК – -индолилуксусная кислота КГТ – кетоглутаратдегидрогеназа КоА – кофермент ацетилирования МПК – -метилпантотеновая кислота НАД – никотинамидадениндинуклеотид НАДФ – николинамидадениндинуклеотидфосфат НК – никотиновая кислота Пи – пиридоксин ПН – пантетеин ПЛТ – метилпантоилтаурин ПК – пантотеновая кислота Ти – тиамин ФМН – флавинмононуклеотид ФАД – флавинадениндинуклеотид ФПН – фосфопантетеин ЭДБ – этилдестиобиотин ЦТК – цитокинин 2,4-ДНФ – 2,4-динитрофенол 6-ОКГ – 6-(2-оксогексагидро-4-пиримидил)-гексановая кислота

ОТ АВТОРА

Высшие зеленые растения являются сложнейшим живым организмом, в котором протекают специфичные и уникальные процессы, отличающие его от животных и других организмов. Стоит сказать, что процесс фото синтеза, практически неограниченный рост, обусловливающийся его мно гократно повторяющимися возобновлениями, сохранение в эмбриональ ном состоянии клеток в верхушечных меристемах, способных более сотни лет сохранять способность к делению и морфогенезу, поражают своим уникальным своеобразием. Однако общим и для растений, и для всех дру гих живых организмов являются процессы саморегулирования, обеспечи вающих согласованность, взаимообусловленность и преемственность жиз ненных процессов на этапах онтогенеза. Если последовательность этапов онтогенеза, связанных с ростом и развитием, у растений обусловлена раз вертыванием генетической программы, и переходы между ними связаны с индукцией конкретных факторов среды, то реализация этой программы возможна только с помощью физиологических и биохимических (метабо лических) процессов, связанных с взаимодействием комплексных систем биологически активных веществ и метаболитов, без которых не может быть реализован ни один признак. К таким биологически активным веще ствам-регуляторам в настоящее время отнесены фитогормоны, индуци рующие и стимулирующие функционально-биохимические основы вегета тивного роста, морфогенеза, генеративного развития, ингибиторы – обяза тельные компоненты регуляторных систем, балансирующие процессы и поддерживающие определенный гомеостаз на всех жизненных этапах он тогенеза. Сюда относят ауксины, цитокинины, гиббереллины, стимули рующие процессы, а также ингибиторы АБК, этилен. В последнее время в систему регуляторов отнесены брассинолиды, олигосахариды, жасмонаты, салицилаты, лектины и другие природные соединения. Традиционно их относят к регуляторам роста. Но факты указывают на то, что они реализу ют свое действие, затрагивая определенные биохимические процессы ме таболизма, без которого не может быть реализован ни один индуцируемый ими процесс. В эту систему включается другой класс специфических ве ществ негормональной природы с высокими биологическими регулятор ными функциями – витамины, реализующие свои каталитически функции в метаболизме через ферменты, в которых они выполняют функцию ко ферментов. Это определяет их участие в катализе обмена веществ, связан ного с конкретными проявлениями роста и развития растений, да и не только. Оказалось, что выступая регуляторами метаболизма, витамины, как и фитогормоны, имеют свои специфические ингибиторы – природные антивитаминные факторы. Это указывает на теснейшую и многосторон нюю связь всех биологически активных веществ-регуляторов, действие ко торых не может ограничиваться каким-либо единственным процессом, не связанным с другими.

Сеть взаимодействий показывает уровни сложности, так как они про исходят больше чем между двумя факторами, участвующими в регуляции процесса и ведущими к росту или развитию. Так, ауксин, ГК и этилен взаи модействуют, чтобы способствовать удлинению стебля (Saibo et al., 2003), а ГК, цитокинин и ауксин включены в развитие стеблевой апикальной ме ристемы (Shani et al., 2006). Витамины взаимодействуют с фитогормонами, обеспечивая реализацию их функций через метаболические процессы. Это и приводит к бесконечному числу возможных комбинаций для регулиро вания процессов, способствующих приспособлению растений к постоянно меняющимся условиям окружающей среды (Brady, McCourt, 2003). Но это только начало понимания сложной сети взаимодействия с различными по ложительными и отрицательными факторами, что подтверждается метабо лическим действием витаминов, как коферментов специфических фермен тов, и антивитаминов – их антагонистов, участвующих в регуляции мета болизма, без которого не может быть реализована ни одна сигнальная про грамма. Об этом же свидетельствует исследованный нами природный ан тивитамин пантотеновой кислоты – пизамин, действующий как эндоген ный регулятор ростовых процессов.

В результате многолетних исследований природный антивитаминный фактор пантотеновой кислоты, выделенный нами из проростков гороха и получивший условное название пизамин, по физико-химическим свойст вам был отнесен к фитоолигосахаридам. Он является фрагментом автолиза компонентов клеточной стенки, образуемым на определенном этапе ее он тогенеза, действующим как ингибитор роста, по механизму действия по давляющим каталитические функции КоА и являющимся биологически активным производным пантотеновой кислоты. Это первые своего рода исследования антивитаминного фактора, раскрывающие физиологическое и биохимическое действие природного антивитамина пантотеновой кисло ты в растительном организме.

Нами также была изложена технология выделения и очистки пизами на до индивидуального (гомогенного) вещества, рассмотрены его физико химические свойства и проведена идентификация. Большое внимание уде лено образованию, динамике накопления и распределения в онтогенезе растения гороха, влиянию условий на его образование в проростках с ис пользованием метода ингибиторного анализа. Основное внимание уделено связи эндогенного пизамина с особенностями роста междоузлий и содер жанием в них пизамина, обеспечивающего приоритетный рост корня в системе «корень – стебель» после прорастания семян. Показана связь роста междоузлий с содержанием пизамина и соотношением в них связанной и свободной пантотеновой кислоты, динамикой содержания протеиногенных аминокислот и общего белка, активности окислительных ферментов, а также действием экзогенного пизамина на рост изолированных культур органов и тканей различных растений и его взамодействие с фитогормона ми -ИУК и ГК.

Широко представлены особенности антивитаминного действия пиза мина на дрожжевые грибы, используемые в качестве тестовых культур, в частности на их функционально-биохимические изменения, а также осо бенности взаимодействия пизамина с различными метаболитами и антиме таболитами, связанными с функциями пантотеновой кислоты и КоА. В по следней главе даны сведения о распространении антивитаминных факто рах в растительных пищевых продуктах и антивитамином действии пиза мина в животном организме.

ПРИРОДНЫЕ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА

В СИСТЕМЕ РЕГУЛЯЦИИ РОСТА РАСТЕНИЙ

Растительные организмы являются богатейшим источником БАВ с широчайшим спектром действия, участвующих в регуляции всех жизнен ных процессов растений.

В каждом живом организме, растительном или животном, в процессе эволюции сформировалась генетически детерминированная система само регулирования и самоконтроля всех жизненных процессов (Кефели, Коми зерко, Турецкая и др., 1972), познание которых позволяет реализовать управление процессами роста и развития.

С биологической точки зрения, процессы стимуляции или ингибиро вания составляют систему, обеспечивающую защитные реакции организма и, тем самым, самосохранение вида. Стимулирование или ингибирование ферментативных реакций способствует приспособлению как к благопри ятным, так и к неблагоприятным условиям среды, что повышает способ ность растений к более полному и эффективному использованию этих ус ловий в онтогенезе. Данная система возникла и совершенствовалась в про цессе длительной эволюции растительных организмов, в результате чего реализация в онтогенезе приспособительных реакций является генетически обусловленной. В конечном счете, каждое воздействие факторов среды на растение, так же как и биологически активных веществ (БАВ), отражается определенным образом на обмене веществ. Механизм клеточной регуля ции путем стимулирования или ингибирования процессов всегда действует через те или иные ферментные системы, синтез которых клеткой также обусловлен генетически. На синтез этих систем также влияют внешние ус ловия и меняющиеся потребности в них организма.

Управление эндогенной системой строгой координации и саморегуля ции можно эффективно осуществлять с помощью экзогенных регулятор ных комплексов, состоящих из различных биологически активных ве ществ. В зависимости от процесса и фазы онтогенеза в качестве стимуля тора или ингибитора могут выступать как гормоны различной природы, так и негормональные факторы.

Биологически активные вещества высших растений представлены до вольно широким спектром по химической природе и характеру биологиче ского действия различных соединений. Наиболее известны и достаточно изучены стимулирующие факторы: ауксины, гиббереллины, цитокинины, брассинолиды, витамины группы В и др.;

ингибиторы роста: абсцизовая кислота, этилен, фенольные соединения. Появление ингибирующих систем рассматривается как эволюционный аспект формирования системы гормо нальной регуляции (Кефели, Комизерко, Турецкая и др., 1972).

Фитогормоны, полифункциональные по биологическому действию, стали объектом пристального внимания ученых, показавших их участие практически во всех этапах жизни клетки. Проявление их функций тес нейшим образом связано с взаимодействием фитогормонов друг с другом и с другими биологически активными эндогенными соединениями. К при меру, в каждом случае участвует, по крайней мере, пара компонентов, один из которых активирует процесс, другой – ингибирует. В зависимости от процесса и фазы онтогенеза, в качестве стимулятора или ингибитора могут выступать как гормоны разных групп, так и негормональные факто ры, к примеру, фенольные соединения. Такое сочетание нескольких клас сов физиологически активных веществ в растительном организме, осно ванное на универсальном взаимодействии в системе «стимулятор – инги битор», лежит в основе механизма регуляции роста растений (Кефели, Ту рецкая, 1965). Такой баланс, очевидно, в значительной степени обеспечи вает формирование гомеостаза растений и его гармоничный рост и разви тие (Коф, Борисова, Аскогенова, 1990).

В недавнее время стали широко изучаться новые высокоактивные ве щества, выделенные из растений, близкие по химической структуре стеро идным гормонам животных и отнесенные к фитогормонам класса брасси ностероидов (БС). До настоящего времени в растениях разных таксономи ческих групп идентифицировано более 60 брассинолидов, близких к БС.

Участие брассинолидов в метаболических процессах, лежащих в основе жизнедеятельности растений, позволило отнести их к уникальному классу фитогормонов, более того, высказывается мнение об их лидирующей роли среди фитогормонов. Они обладают чрезвычайно высокой биологической активностью, создавая стимулирующий эффект в концентрации 10-10 М и ниже. Ростостимулирующее действие БС на весь растительный организм, а также на изолированные органы и их фрагменты обусловлено активацией клеточного деления и растяжения. Выявлен аддитивный эффект с гиббер реллином на элонгацию клеток отрезков гипокотиля огурца, а в ряде слу чаев – и синергизм с ИУК (Mandava, 1988;

Rao, Vardhini, Sujatha et al., 2002;

Mussin, 2005, цит. по: Авальбаева, Юлдашев, Шакирова, 2006).

Следующие соединения – это витамины группы В, затрагивающие все стороны жизни растений, начиная с прорастания семени и заканчивая за вершением его жизненного цикла – созреванием плодов и семян. Действия этих витаминов связаны с активацией биохимических процессов обмена веществ, интенсивностью фотосинтеза, дыхания, поступлением, передви жением и усвоением питательных веществ. Недостаток витаминов группы В приводит к нарушению указанных процессов, а следовательно и роста. В чем же заключается такое широкое влияние витаминов на жизнедеятель ность растений, какова физиологическая и биохимическая основы их дей ствия в живых организмах?

Ферменты относят к важнейшим компонентам системы саморегуля ции растительной клетки. Механизмы саморегуляции в клетке на метабо лическом уровне связаны с изменением активности ферментов путем их изостерии, аллостерии, подавлением конечным продуктом по принципу обратной связи и компартментализации. Это ведет к переключению или блокировке превращения важнейших веществ. Ключевые ферменты вы ступают в клетках основными факторами, центральными координаторами регуляции, контроля и поддержания метаболизма в стационарном состоя нии, в зависимости от внешних условий и внутренних факторов. Актив ность большей части белков-ферментов определяется не белковой частью, ответственной за их специфичность к субстрату, а небелковым компонен том – коферментом. Таким небелковым компонентом для различных фер ментов являются витамины группы В, в чем и проявляется их биологиче ская каталитическая функция в живом организме.

Рост является интегральным производным всего комплекса метаболи ческих процессов в растении, и его интенсивность, характер, а также фор мообразовательные процессы, новообразование клеток и клеточных струк тур неразрывно связаны с ходом метаболических процессов. Поэтому на ряду с фитогормонами, специфическими индуктивными регуляторами рос та, действующими через метаболизм, следует рассматривать и витамины.

Витамины, выполняя коферментные функции, обеспечивают определен ную направленность обмена веществ, а следовательно, и ростовые процес сы. Не случайно В.И. Кефели (1981) назвал витамины негормональными регуляторами роста растений.

Сейчас нельзя назвать ни одного процесса, где прямо или косвенно не принимали бы участие витамины. Витамины группы В являются простети ческими группами двухкомпонентных ферментов, т.е. их коферментами, придающими белку-ферменту каталитическую активность. Так, рибофла вин (В2), соединяясь с белком, образует ферменты, катализирующие более 100 биохимических реакций. Никотиновая кислота входит в состав НАД и НАДФ, участвующих в энергетическом обмене дыхания и фотосинтеза;

пантотеновая кислота (В5) входит в состав кофермента ацетилирования (КоА), что обеспечивает ее участие в самых узловых процессах обмена в растительном организме: в превращении углеводов, жиров, белков, орга нических кислот, переносе остатков уксусной кислоты к ацетилирующим соединениям и в переносе других радикалов в аэробном превращении пи ровиноградной кислоты, в запуске превращения ее в аэробном окисли тельном процессе дыхания цикла Кребса и др. Рибофлавин (В2) в сочета нии с фосфорной кислотой входит в состав фламинмононуклеотида (ФМН), который является частью кофермента ФАД, участвующего в про цессе дыхания, окислительном декарбоксилировании пировиноградной ки слоты, в состав липоамиддегидрогеназы (Кретович, 1986;

Пивоваренко, 1995). Пиридоксин (В6) в форме фосфатного эфира входит в состав фер ментов, катализирующих превращение аминокислот: их декарбоксилиро вания, реакциях переаминирования, участвует в процессе фотосинтеза и других физиологических процессах (Овчаров, 1962). Витамин РР в форме никотинамина входит в состав окислительно-восстановительных фермен тов – дегидрогеназ, принимая участие в брожении и дыхании растений, а также является стимулятором роста растений (Труфанов, 1959). Такой ви тамин, как биотин (Н), входит в состав активной группы ферментов, ката лизирующих процессы карбоксилирования жирных кислот, а также аце тилкофермента А и образования малонилкофермента А, участвует в пре вращениях аминокислот: аспарагиновой кислоты, серина, треанина (Кре тович, 1986). Фолиевая кислота (В9) в форме тетрагидрофолиевой кислоты принимает участие в переносе одноуглеродных радикалов, взаимопревра щении аминокислот серина и глицина, а главное – участвует в синтезе пу риновых оснований и, как следствие, нуклеиновых кислот (Колотилова, Глушанкова, 1976).

Растительный организм является активным продуцентом почти всех витаминов. Это дало повод считать, что растения полностью аутотрофны по отношению к витаминам и не нуждаются в дополнительном обеспече нии (Крокер, Бартон, 1955). Нередко обработка растений только витами нами не дает ожидаемого эффекта, а в отдельных случаях имеет негатив ный результат. Дальнейшие исследования показали, что это не совсем так.

Нарушение целостности растительного организма проявляется в усилен ной реакции тканей на витамины или, наоборот, при выращивании в не благоприятных условиях, не обеспечивающих нормальный синтез витами нов, растение испытывает их недостаток. Это характерно и для экзогенно применяемых фитогормонов, которые проявляют свое биологическое дей ствие только в случае их недостатка в растении. Или, например, при уси лении обмена веществ, в котором участвует тот или иной витамин, повы шается расход этого витамина, что тоже может быть одной из причин не полной обеспеченности растения витаминами. С другой стороны, вряд ли можно считать, что в растении не существует зон, гетеротрофных к вита минам, и все клетки всех органов способны к их синтезу. Выяснилось, что не все органы и ткани секретируют витамины, поэтому витамины по разному влияют на рост растений и отдельных органов. Считается, что надземная часть растений синтезирует все необходимые витамины, а кор ни частично или полностью гетеротрофные к некоторым из них.

Разнообразие функциональных различий вегетативных органов выс шего растения уже предполагает их разнотрофность и специфичность их метаболизма, что детерминирует их синтетические и трофические особен ности. Только зеленые листья и ткани, в которых содержатся хлоропласты, осуществляют процесс образования органических веществ, а, следователь но, и автотрофного питания. Все остальные органы и ткани являются пол ными гетеротрофами, т.е. потребителями готовых органических веществ, идущих на жизненные процессы. Поэтому и синтез витаминов в растении детерминирован и сосредоточен в надземной, зеленой части растения, и любое нарушение их синтеза будет отражаться дефицитом в потребляю щих органах. Этот детерминизм, вероятно, также служит одним из меха низмов координации саморегулирования и взаимодействия функциони рующих органов целостного растения. Так, для изолированных корней пшеницы необходима пантотеновая кислота, биотин и рибофлавин, а для изолированных корней томатов – никотиновая кислота. Рост изолирован ных корней сосны, махорки, злаков был возможен только при добавлении к питательной среде тиамина, пиридоксина и никотиновой кислоты (Овча ров, 1968). Оказалось, что и надземная часть, хотя синтез витаминов осу ществляется в основном в листьях, может оказаться необеспеченной необ ходимыми соединениями. Экзогенная обработка витаминами целых расте ний повышает ростовые процессы в растениях и их продуктивность: у ве гетирующих растений пшеницы, опрысканных раствором сочетаний вита минов С, РР, В1, наблюдалось заметное усиление роста и увеличение веса незрелых колосьев (Карабанов, 1977). Подробное изложение влияния ви таминов на ростовые процессы растений можно найти в работах М.Х. Чай лахяна (1958), К.Е. Овчарова (1964, 1969), И.А. Карабанова (1977), в моно графии «Рост растений» (под ред. С.О. Гребинского, 1959) и материалах республиканской научной конференции «Витамины и фитогормоны в рас тениеводстве» (1986).

Более полно функциональная и ростовая роль витаминов изложена в обзоре J.J. Oertl (1987), сделанном на основании анализа результатов мно гочисленных работ по применению экзогенных витаминов как регуляторов роста и развития растений, влияющих на морфогенез, компоненты продук тивного процесса, а также по участию витаминов в реакциях растений на стресс. И все же каждый витамин, как и другие биологически активные вещества, влияет специфично на определенные функции растительного ор ганизма. Поэтому действие одного или даже сочетание витаминов, так же как и фитогормонов, или их сочетаний, не обеспечивает высокую эффек тивность, а иногда и вообще не проявляют биологической активности из-за одностороннего действия на какое-либо звено роста или метаболизма, ко торые могут ограничиваться смежными и связанными с ними дефицитны ми процессами.

Как уже отмечалось, рост растения теснейшим образом связан с обме ном веществ. Значит в растении витамины, как регуляторы метаболизма, и фитогормоны, как регуляторы ростовых процессов, действуют в едином комплексе. Многие витамины являются прямыми участниками тех реак ций, направление и ход которых регулируется при помощи фитогормонов и наоборот. В зависимости от конкретных условий и потребностей клетки реализуют тот или иной путь биохимических процессов с участием вита минов и фитогормонов. Отсюда возникает вопрос о необходимости изуче ния сочетаний регуляторов роста, и не только сочетаний витаминов и фи тогормонов.

Сочетание биологически активных веществ, разных по механизму и месту действия, в смежных процессах позволяет охватить и воздействовать на более широкий спектр биологических процессов, происходящих в рас тении и более полной реализации генетических, потенциально продуктив ных возможностей растения. Поэтому мы считаем, что сочетание опти мальных количеств эндогенных витаминов в растении, как регуляторов метаболизма, и фитогормонов, как специфических индукторов роста, а также и экзогенное снабжение растений обработкой ими в оптимальных количествах способствует наиболее эффективной реализации стимулятор ной активности фитогормонов.

Возможно, недостаток витаминов может быть причиной недостатка фитогормонов, так как витамины могут способствовать и их синтезу. Ус тановлено для целого ряда витаминов группы В, что при обработке расте ний происходит увеличение содержания цитокинина (Kondaramach, Venkataraiah, Rao et al., 1984). Так, опрыскивание растворами витаминов (100 мг/л) растений гуары (Ciamopsis tetragonoloba) в вегетативную и ре продуктивную фазы роста, через 7 дней после обработки показало, что пи ридоксин, пантотеновая и никотиновая кислоты повышали уровень эндо генных цитокининов в верхней части побегов в обеих фазах роста, фолие вая кислота – в вегетативной, а рибофлавин – в начале репродуктивного роста, тиамин был вообще малоэффективен. Отсюда был сделан вывод, что сочетание витаминов и фитогормонов действует более эффективно, чем применение их в отдельности при прочих равных условиях.

Сочетание фитогормонов как и витаминов способствует реализации стимуляторной активности фитогормонов и использованию растущими ор ганами продуктов метаболизма, образуемых с участием витаминов, что убедительно показано в наших работах (Смашевский, Ионова, 1990;

Сма шевский, 1997, 2004). Наиболее эффективной по всем показателям была обработка растений томатов в начале онтогенеза, как при выращивании в водной культуре, так и в открытом грунте, сочетанием витаминов ПК (пан тотеновой кислоты) и Ти (тиамина) с фитогормонами ЦТК (цитокинином) и КГ (гибберелловой кислотой), стимулировавшая рост растений в высоту и накопление сырого веса стебля, длину корня и объем корневой системы, повышение содержания общего белка, увеличение числа и площади листь ев и содержание в них хлорофилла, по сравнению с обработкой растений отдельно витаминами или фитогормонами.

Аналогичным образом обработка комплексным сочетанием витами нов с фитогормонами (ПК + Ти + НК + Пи + ИУК + ЦТК) также оказалась намного эффективнее, чем отдельно только витаминами и фитогормонами, для улучшения структуры фотосинтетического аппарата у баклажана и перца сладкого, увеличения числа листьев и их площади на растении, по вышения продуктивности видимого фотосинтеза (Смашевский, 2003). Та кой характер действия сочетаний витаминов и фитогормонов объясняется сбалансированностью протекаемых процессов, так как каждый витамин и фитогормон действуют специфично на различные стороны жизненных процессов растений, а в их комплексном сочетании охватывается более широкий спектр смежных процессов роста и метаболизма. Так, ПК в со ставе КоА участвует в узловых процессах обмена веществ растительного организма: превращении углеводов, жиров, белков, органических кислот, процесса дыхания и синтеза хлорофилла (Березовский, 1973;

Тарчевский, 1977). Тиамин способствует углеводному обмену, передвижению и накоп лению веществ (Овчаров, 1951). Фитогормоны, являясь специфическими регуляторами ростовых процессов, нуждаются для реализации своего дей ствия в продуктах обмена веществ, атрагируя их к месту своего действия, но в то же время оказывают влияние и на другие процессы: увеличение синтеза белка, активацию ферментов, оптимизируют процессы синтеза хлорофилла, синтез нуклеиновых кислот и др. (Гамбург, 1976;

Кулаева, 1977).

Так как витамины группы В выступают регуляторами метаболических процессов, стимулируя их, то у них, как и фитогормонов – стимуляторов ростовых процессов, также должны быть регуляторы-ингибиторы – анти витамины. Еще А. Леопольд указывал следующее: «Было бы неразумным пытаться объяснить активность интенсивности роста исключительно их взаимодействием с ауксинами, гиббереллинами или другими специфиче скими регуляторами роста. Несомненно, должны существовать также и многие другие типы ингибиторов, действующие на рост через обмен ве ществ или иными негормональными путями. Одними из них могут быть ингибиторы, которые действуют как антагонисты сульфгидрильных групп, и ингибиторы, нарушающие процессы дыхания» (1968).

Существуют многочисленные факты обнаружения у растений, живот ных и микроорганизмов антивитаминных факторов практически для всех витаминов. В практике известны различные заболевания животных орга низмов, объясняющихся недостаточностью витаминов вследствие антиви таминного действия растительных веществ.

1.1. Антивитаминные факторы в высших растениях Первые данные об антивитаминах в растении были показаны Меллан би в 1921 г., когда им был получен экспериментальный рахит у цыплят, вызванный рахитогенным действием зерновых. Такие продукты, как ов сянка или пшеничные зародыши, более сильно, чем другие, вызывали ра хит (цит. по: Harris, 1949). Он также установил, что животные, получаю щие в пищу в большом количестве проростки кукурузы, ячменя, овса и ри са, заболевали рахитом, меньшее действие оказывала пшеница. Оказалось, что в зародыше проростков названных растений присутствует антивита мин витамина D. Причем он присутствует совместно с витамином (Mellanby, 1930, 1949). Позже антивитамин витамина D был обнаружен в зеленом овсе (Grant, 1951), в сене (Weits, 1952) и дрожжах (Draude, Kon, 1949). Вещество, содержащееся в названных растениях и направленное против витамина D, идентичное фитиковой кислоте, – гексафосфорный эфир витамина (McCanse, Widdowson, 1949). Это вещество больше всего встречается во внешних частях зерен (Richet, Delbare, 1949). Было обнару жено проявление рахита у овец, пасущихся на капусте и турнепсе, которое устранялось добавлением пищи, обработанной витамином D. Причем ко личество ультрафиолетовой радиации является менее важным, чем появ ление специфических веществ, обнаруженных в зеленой ржи и нарушаю щих фосфорный метаболизм у растущих овец (Ewer, 1949) В дальнейшем все чаще стали появляться сообщения о выявлении и других антивитаминов. Овертон с сотрудниками (Overton, Stahman, Sulli van et al., 1941, цит. по: Труфанов, 1959) установили, что причиной заболе вания скота «болезнью сладкого клевера» является действие на животных дикумарина, образуемого из кумарина при загнивании клеверного сена.

Введение в диету витамина К или его аналогов полностью устраняло забо левание или предотвращало его появление.

Широко распространен в растительных организмах антивитаминный фактор витамина В1 (тиамина). Антивитаминный фактор тиамина был об наружен в папоротнике (Pteris agvilina), который вызывал у лошадей и крупного рогатого скота при выпасе типичные признаки полиневрита, уст раняемые тиамином. Причиной являлось наличие в папоротнике фермен тативной системы, тиаминазы, разрушающей витамин (Watkin, Thomas, Evans, 1953), причем антивитаминный фактор и витамин присутствуют в папоротнике одновременно.

Антивитаминный фактор в отношении тиамина был выделен из рисо вых отрубей (Chаudchuri, 1964). По предположению автора, по химической природе он может быть белком или полисахаридом. Из ягод черники полу чен экстракт, который инактитивировал тиамин. Была сделана попытка изолировать и очистить антивитаминный фактор. С помощью водной и эфирной экстракции и фракционирования в тонком слое полиамида было выделено несколько фракций, содержащих антивитамин. Предполагается, что в чернике присутствует по меньшей мере 4 вещества, являющихся ан тивитаминными факторами. Природа этих веществ пока не установлена (Hilker, 1968).

Интересен факт обнаружения антивитаминного фактора тиамина в те ле моллюсков и карповых рыб, который оказался ферментом тиаминазой, разрушающим витамин и вызывающим заболевание животных так назы ваемым «частиковым параличом» (Green, Carlson, Evans, 1942).

К.Е. Овчаров (1959) указывал на выделение другими исследователями антивитамина ацетилпиридина из злаковых растений, инактивирующего никотиновую кислоту. В отварах листьев и веток Juglans regia, Rhododen dron ponticum L. и Phusсotinus обнаружены вещества, подобные витамину Р, относящиеся к группе флавонов и катехинов. Испытание действия на микроорганизмах показало, что они обладают антибактериальными свой ствами в отношении Past. avicianica, Dact. rh. suis, Salm. pulorum;

более ак тивной была флавоновая группа (Костов, Гахиниян, 1964).

Во многих видах бобовых: горохе, бобах, вике, люпине и люцерне и др., а также в проростках и молодых растениях ржи, пшеницы, ячменя, ов са, кукурузы и в небольших количествах в растениях семейств зонтичных, губоцветных, пасленовых обнаружен антивитаминный фактор витамина А – липоксидаза (Mellanby, 1931;

Sllmann, 1945;

Franke, Ergebn, 1951;

Franke, Trehse, 1953, цит. по: Br, 1954). В почках фасоли (Paseolus vulgaris) был обнаружен природный антивитаминный фактор в отношении другого важ нейшего жирорастворимого витамина – витамина Е (Bandyopodhyay, 1970).

В такой же степени антивитамины могут, а точнее сказать – оказыва ют действие и на человека при употреблении различных продуктов пита ния, в которых они содержатся. Почти все растительные продукты содер жат антивитамины и антивитаминные факторы, которые при определен ных условиях нейтрализуют витамины, имеющиеся в пище, и могут вызы вать авитаминозы, так же как и при недостатке витаминов. Так, В.Г. Вет ров и О.А. Громова (2003) показали, что при нарушении целостности ткани плода яблока, содержащего 70 мг аскорбиновой кислоты, до 70 % может оказаться потерянной, так как она разрушается под действием фермента аскорбиназы. В целом яблоке аскорбиновая кислота расположена внекле точно, а аскорбиназа – внутриклеточно, т.е. они находятся изолированно друг от друга. При нарушении целостности плода они входят в контакт, и витамин разрушается. Тот факт, что в пищевых продуктах содержатся ан тивитамины, разрушающие или снижающие активность витаминов в орга низме, до сих пор практически не учитывается: в сырой рыбе имеется фер мент тиаминаза, разрущающий витамин В1;

аскорбиновой кислоте почти во всех растительных продуктах сопутствует фермент аскорбиназа;

куку руза содержит индолил-3-уксусную кислоту, разрушающую витамин РР;

липоксидаза – фермент, способствующий разрушению каротина, провита мина А, обнаруженный в соевых бобах.

Наличие в растительных экстрактах природных антивитаминных фак торов самой разной природы и с различным антивитаминным действием показано в обзорной работе Бера (Вr, 1954). Среди представителей се мейств вьюнковых, злаковых, зонтичных, губоцветных, крестоцветных, пасленовых обнаружены антивитаминные факторы витамина А, представ ленные ферментом липоксидазой. У бобовых, злаковых и в папоротнике, масличных семенах – витамина В1 (тиаминаза), в кукурузе – никотиновой кислоты, в огурцах, тыкве, шпинате, салате – витамина С (фермент оксида за аскорбиновой кислоты), в белой репе – витамина Р, в злаковых – вита мина D (фитиковая кислота), в семенах льна и подсолнечника – витамина Е (ненасыщенные жирные кислоты) и др. Из этих фактов можно сделать вывод, что в растительных организмах вместе с витаминами присутствуют и антивитамины для каждого витамина. И если для каких-то витаминов они пока еще не обнаружены, то это дело времени. Это свидетельствует, что витамины, как регуляторы метаболизма и роста растений, имеют такие же механизмы регуляции их действия, как и у других регуляторов (в част ности фитогормонов), зависящие от соотношения «стимулятор – ингиби тор».

Пока отсутствуют сведения о природных антивитаминных факторах в растениях таких широко распространенных, важнейших многофункцио нальных витаминов, как пантотеновая кислота (ПК) и биотин (Б). Они бы ли обнаружены в единичных случаях при секреции микробных организмов и животных и мало описаны в литературе. В белке свежих яиц был обна ружен белок, образующий устойчивый комплекс с биотином, – авидин.

Длительное и массированное кормление сырыми яйцами животных и употребление сырых яиц в пищу человека вызывает недостаточность в биотине, что связано с проявлением различных кожных заболеваний (Eakin, Snell, Willams, 1941;

Woolley, Longsworth, 1942). В 1966 г.

L.J. Hanka, M.E. Bergy, R.B. Kelly, изучая антимикробную активность Streptomyces lidicus, обнаружили и изолировали в кристаллическом виде новый неизвестный антибиотик, идетифицированный как -дегидро биотин, который проявлял антибиотическую активность in vitro в отноше нии грамположительных и грамотрицательных бактерий и грибов. Он ока зался специфическим антиметаболитом, связанным с биотином, который устранял его антибактериальные свойства в синтетической среде. Самым интересным оказалось то, что сама природа создала структурный аналог – антивитамин биотина, различие которых заключалось только в том, что в природном аналоге витамина имеется двойная связь, образуемая дегидри рованием у 2-го и 3-го углеродных атомов боковой цепи. Можно предпо ложить, что обратное гидрирование будет восстанавливать витаминное действие аналога.

Было показано (Ivanovics, 1942), что салициловая кислота – ингибитор из растений – проявляла антиметаболическое действие на бактерии вслед ствие подавления синтеза лактоновой половины пантотеновой кислоты, подавляя тем самым и синтез витамина. Поэтому антиметаболическое дей ствие салицилата устранялось как пантотеновой кислотой, так и,-диокси-,--диметил масляной кислотой, т.е. лактоном. -Аланин, как второй компонент пантотеновой кислоты, был в этом случае совершенно нейтрален, а пантотеновая кислота в 20 000 эффективнее лактона. Нами также показано (Смашевский, 1982), что салициловая кислота, подавляя рост корней проростков дыни, снижала в них, соответственно, и содержа ние пантотеновой кислоты. Хотя и частичное, наблюдалось восстановле ние роста как корней, так и гипокотилей при добавлении к раствору панто теновой кислоты, -аланина и пантоевой кислоты. Приведенные нами дан ные позволяют полагать, что одним из механизмов ингибирующего дейст вия салициловой кислоты может быть нарушение биологического синтеза и функций пантотеновой кислоты. Салициловая кислота в данном случае действует как антивитаминнный фактор пантотеновой кислоты.

Для ПК также установлен природный аналог – гомопантотеновая ки слота (гомоПК), которая является естественным метаболитом -аминомасляной кислоты (ГАМК) в нервной ткани. По химической струк туре гомоПК является видоизмененной молекулой ПК, у которой -аланиновый фрагмент заменен остатком -аминомасляной кислоты.

В норме гомоПК в головном мозге человека составляет 0,5 % от количест ва -аминомасляной кислоты. В фармакологии она получила название «пантогам» и является лечебным неотропным препаратом для улучшения метаболических процессов в мозге (www.химик.ru/spravochnik/307. html” пантогам/a, 2006).

В Институте педиатрии медицинского факультета Университета Оса ка при исследовании гомоПК и ее синтетических производных было уста новлено, что она обладает самым высоким антагонистическим действием против пантотеновой кислоты в бактериальной культуре Lactobacillus ara binosus, нуждающейся в ПК, и не действовала на E. coli, не нуждающейся в экзогенном витамине. Так же гомопантотеновая кислота вызывала типич ные симптомы недостаточности пантотеновой кислоты у цыплят, которые полностью устранялись пантотеновой кислотой при соотношении ПК/гомоПК 1 : 1000. Авторы сделали заключение, что действие гомоПК и ее производных связано с подавлением путей биосинтеза КоА из пантоте новой кислоты (Nishizawa, Matsuzaki, 1969).

В наших исследованиях было показано, что D-гомопантотеновая ки слота подавляет рост дрожжей, особенно интенсивно нуждающихся в го товой молекуле ПК, – Saccharomycodes ludwigii и менее эффективно Sac charomyces cerevisiae, способных ее синтезировать в присутствии аланина, и совершенно она была нейтральной в отношении дрожжей Can dida utilis, не нуждающихся в экзогенном витамине. Это подтверждает ан тивитаминное действие гомоПК и в дрожжевых культурах, и, по нашим данным, является конкурентным антагонистом ПК, подавляющим синтез активного КоА (Смашевский, Копелевич, Мариева, Евдокимова, 1973).

Нами также впервые (Смашевский, Копелевич, Гунар, 1986) показано сильное антивитаминное действие D-гомопантотеновой кислоты как антаго ниста ПК в высшем растении. Она вызывала авитаминоз у растений, сопрово ждаемый подавлением роста, синтеза хлорофилла и, в острых случаях, даже гибелью растений, полностью восстанавливаемых экзогенным витамином.

Первые сведения об антивитаминных факторах в высших растениях пантотеновой кислоты, в том числе и биотина, были приведены в работе В.В. Филипппова (1962). Используя дрожжи S. cerevisiae, нуждающиеся в экзогенной ПК и Б, он обнаружил в экстрактах проростков гороха, живой ткани столовой свеклы и лепестков мака ингибиторы роста дрожжей, ин гибирующее действие которых устранялось пантотеновой кислотой, а экс тракта из проростков гороха – еще и биотином. Данному фактору, содер жащемуся в экстракте, приписывалось антивитаминное действие в отно шении ПК и Б. В.В. Филиппов предполагал, что ингибирующие вещества не идентичны, но близки по биологическому действию. Эти факты и по служили основанием для начала изучения нами антивитаминного фактора проростков гороха.

Оказалось, что антивитаминное действие могут проявлять ряд амино кислот. Было показано, что на среде Ридера с инозитом аминокислоты dl-аланин, l-аргинин, глицин, l-глутамин, l-пролин при одновременном и раздельном внесении подавляли рост Torulopsis dattila. Во всех с лучаях торможение снижалось пантотенатом кальция (ПК-Са) и -аланином. Тор можение роста дрожжей связано с подавлением синтеза ПК через подавле ние аминокислотами декарбоксилирования l-аспарагиновой кислоты и об разование из нее -аланина (Карасевич, Волкова, Кениг, 1964).

Как видим, антивитамины могут быть самые различными по химиче ской природе веществами, образуемыми в микробных, растительных и жи вотных организмах, которые могут препятствовать синтезу или биологиче скому действию витаминов, вызывать инактивацию и разрушение витами нов, вступать необратимо в соединения с ними или конкурировать за суб страт (Wright, 1947). Поэтому к антивитаминам могут относиться не толь ко вещества, антагонизируемые с витаминами, имеющими с ними струк турное сходство, но и с ферментами, в которых витамины являются ко ферментами. Однако некоторые исследователи в понятие антивитаминов вкладывают более широкий смысл. Так, Ю.М. Островский (1983) к анти витаминам относит все факторы, тем или иным образом инактивирующие или разрушающие витамины, препятствующие реализации их специфиче ских витаминных функций или нарушающих механизм биосинтеза и транспорта витаминов. При таком подходе антивитамины в каждом част ном случае могут быть представлены: классическими антивитаминами – гомологами или аналогами витаминов (сульфаниламиды, аминоптерин, дикумарол, окситиамин, пиритиамин, акрихин, ацетилпиридин, пантоил таурин, изониазид и др.), ферментами (тиаминаза, аскорбиназа), белками (авидин) и большим числом самых различных по своей природе соединений (актиниозиновая кислота, бисульфит, гидрохинон, семикарбазид, циклосерин и др.), используемых в различных сферах деятельности.

В.Г. Ребров и О.А. Громова (2003) под термином «антивитамины»

подразумевают любые химические вещества или соединения, которые не зависимо от их механизма действия вызывают снижение или полную поте рю биологической активности витамина. Они отмечают, что в настоящее время антивитамины подразделяют на 2 группы: 1-я группа имеет сходную с витамином структуру и действует на конкурентных взаимоотношениях;

2-я группа изменяет химическую структуру витамина, затрудняет его ус воение, транспорт, что снижает или приводит к потере его биологического эффекта. Кроме того, различают еще и антивитамины биологического про исхождения – ферменты, белки, вызывающие расщепление или связываю щие молекулы витаминов, лишая их физиологического действия.

Мы считаем, что сюда следует включить понятие «антикоферменты», куда отнести соединения, инактивирующие или секвестирующие кофер менты как биологически активные производные определенных витаминов, так как такие антивитамины взаимодействуют не с витамином, а его про изводным, уже имеющим разную с ним структуру и не влияющим ни на синтез витамина, ни его включение в кофермент.

Витамины в составе коферментов, соединяясь с белком, увеличивают его каталитическую активность в сотни тысяч раз, ускоряя огромное коли чество биохимических реакций. Сейчас точно установлено, что в зависи мости от того, с каким белком происходит образование системы «кофер мент – витамин», образуется тот или иной фермент, а поэтому один и тот же витамин, соединяясь с различными белками, катализирует ход различ ных биохимических реакций. Так, витамин В2 способен соединяться более чем с 20-ю различными белками, образует соответствующее количество ферментов с различными физиологическими функциями и катализом са мых различных процессов.

Целый ряд витаминов могут взаимодействовать в одних и тех же или смежных реакциях, определяя последовательность хода биохимического процесса. Так, в процессе фотосинтеза принимают участие витамины В6, РР, Н (Б), ПК и др. В дальнейшем превращении продуктов фотосинтеза в темновой фазе принимает участие витамин В1, без которого нарушается ход темновых реакций фотосинтеза. Таким же ярким примером полифунк ционального действия витамина может служить ПК. Входя в состав ко фермента ацетилирования (КоА), она участвует более чем в 130 различных реакциях, принимая участие в катализе процессов дыхания, аминокислот ного и белкового синтезов, превращения углеводов, синтезе жирных ки слот, процессов ацетилирования многих соединений в превращении и пре образовании их в результате жизненно важных процессов в растениях и животных. Кофермент А – источник 4-фосфопантетеина, который являет ся простетической группой белков транспорта жирных кислот и нерибосо мального синтеза пептидов у млекопитающих, бактерий и в растениях (Be gley, Kinsland, Strauss, 2001;

Srauss, Begley, 2002). Кофермент А и его эфир функционируют как регуляторы в посредническом метаболизме дегидразы пирувата и фосфоэнолпирувата карбоксилазы (Strauss, Kinsland, Ge et al., 1981), поэтому и антивитамины, специфично взаимодействующие с опре деленными витаминами, могут нарушать или подавлять целый ряд биохи мических и физиологических процессов, нередко затрудняя определение их специфичности и механизма действия в процессах метаболизма и жиз недеятельности растительного или животного организма.

Такой большой разброс различных веществ, отнесенных к антивита минным факторам, вызывает необходимость глубокого и всестороннего изучения специфичности и механизма действия каждого отдельно взятого антивитамина, раскрывающего функции, присущие только ему, что важно для раскрытия механизмов действия как антивитаминов, так и витаминов в растениях, и разработки путей управления биохимическими процессами.

Несмотря на давность имеющихся сведений о существовании у расте ний природных антивитаминных факторов, данных об изучении их дейст вия и значении в высших растительных организмах практически нет, чего нельзя сказать о низших организмах, на которых довольно широко изуча лось действие природных и, особенно, синтетических антивитаминов изу чалось на низших организмах. Искусственный химический синтез анало гов витаминов с антивитаминным действием и их интенсивное изучение привели к прекращению поиска и изучения природных антивитаминных факторов.

Наличие природных антивитаминов установлено практически для всех известных витаминов. Причем синтез антивитаминов присущ как высшим растениям и животным, так и низшим организмам. Однако изуче ние антивитаминов, обнаруженных в растениях, чаще всего было направ лено на их изучение, как факторов, вызывающих авитаминоз у животных, или как негативных антивитаминных компонентов в пище животных и че ловека. Совершенно отсутствуют результаты исследований о роли антиви таминов в растительных организмах. Сведения об образовании, значении и механизме действия непосредственно в самих продуцентах, т.е. в растени ях, не известны, поэтому наши исследования в изучении природного анти витаминного фактора ПК из проростков гороха, названного нами условно «пизамин», обобщенные в данной монографии, являются практически единственными в изучении физиологической и метаболической роли при родного антивитамина в растительном организме.

Изучение образования, химизма и механизма действия антивитамин ных факторов имеет важное теоретическое и практическое значение в ре шении различных проблем.

Прежде всего возникает вопрос о значении антивитаминов в расти тельном организме как возможных регуляторов витаминов в метаболиче ских процессах, роста и развития растений. Большое значение имеют ис следования эффекта витаминов и антивитаминов на регуляцию важнейших ферментов, в том числе и ферментов нуклеинового обмена. Эти исследо вания являются одним из основных направлений изучения молекулярных путей действия этих веществ на геном и их дальнейшего практического использования в регуляции и контроле ростовых и метаболических про цессов и для защиты растений от вредителей и болезней.

Практическое применение антивитаминных препаратов началось с применения химических аналогов витаминов в качестве фармакологиче ских препаратов для лечения инфекционных болезней, обеспечения сба лансированности (коррекции) обмена веществ (Островский, 1983). Такие же цели преследуются при применении природных антивитаминов и анти витаминных факторов, оказывающих более мягкое действие на животный организм при сохранении их антиметаболической эффективности.

В настоящее время известны факты положительного применения при родных антивитаминных факторов в терапевтических целях (гомопантоте новая кислота) и в защите сельскохозяйственных растений от болезней и вредителей. В перспективе – их практическое использование в сельском хозяйстве и получение для этой цели производных, аналогов антивитами нов, токсичных для патогенных микроорганизмов и вредных насекомых.

Так, известно, что широко распространенный в яичном белке гликопроте ид авидин является природным антивитамином биотина (Б), секвестирую щим его из обмена веществ, прочно связывая в нейтральный комплекс (Gyorgy, 1941;

Gyorgy, Rose, 1943), проявляет инсектицидное действие.

Так, в концентрации от 10 до 1000 ррм он вызывал задержку и гибель пяти разновидностей жесткокрылых – вредителей зерна и муки при хранении (Tribolium castaneum, T. confusum, Orysaphilus surinamentis, Sitophilus oryzae, Rhyzopertha dominica) и двух разновидностей чешуекрылых (Os trinia nubilatis и Plodia interpunctella). Добавление биотина при этом пре дотвращало подавление роста и гибель вредителей. Применение стрепта видина дало подобный инсектицидный эффект на рост и деятельность T. castaneum и O. nubilalis (Morgan, Oppert, Czapla, Kramer, 1993). Это под тверждает, что попадание с пищей авидина и стрептавидина в организм насекомых вызывает у них дефицит Б и приводит к подавлению роста и высокой смертности. Это может использоваться для улучшения сопротив ляемости растения-хозяина насекомым-вредителям. Было также показано, что обработка семян кукурузы стрептавидином в дозе 100 мг/кг, токсичной для насекомых, предотвращает повреждение семян при хранении. В то же время скармливание таких обработанных семян мышам в течение 21 дней не вызвало токсического эффекта (Kramer, Morgan, Throne et al., 2000), что еще раз подтверждает о возможности применения антивитамина авидина при хранении продуктов питания или кормовых зерновых культур в каче стве биопестицида.

Применение антивитамнных препаратов оказалось эффективным и при обработке вегетирующих растений. Опрыскивание растений фасоли 0,1%-ными растворами окситиамина, пиритиамина и дезоксипиридоксина было достаточным для подавления роста и гибели личинок мексиканского фасолевого жука. Добавление соответствующего витамина, тиамина или пиридоксина, в соотношении 1 : 1 (витамин – антивитамин) эффекты анти витаминов устранялись. Другие антивитаминные препараты, такие как сульфаниламид и пантоилтаурин в 1%-ной концентрации оказывали нега тивное влияние на выживание личинок, тогда как пантотениловый спирт, 2-пиколиновая кислота и 3-ацетилпиридин не дали положительных резуль татов в испытанных концентрациях (Shmuel, Waites, 1968). К такой катего рии препаратов относится и пизамин, природный антивитамин пантотено вой кислоты (ПК), выделенный нами из проростков гороха, подавляющий активность биологически активного производного витамина – КоА.

ПИЗАМИН – ПРИРОДНЫЙ АНТИВИТАМИН

ПАНТОТЕНОВОЙ КИСЛОТЫ

2.1. История обнаружения и изучения пизамина Риппель (Rippel, 1936а–в, 1937а–б), изучая возможные причины поч воутомления, обнаружил, что водная вытяжка из проростков гороха (Рisum sativum L.) тормозит рост дрожжей (Saccharomyces logos, S. ellipsoideus, S. turbidans, S. рastorianus, S. cerevisiae) и совершенно не оказывает дейст вие на другие грибки Aspergillus niger, Penicilliun schneggii, Ruinous nigri cans, Absidia glauca, Mucor racemosus, Phcomeces blackes-leeanus, Mi coderma sp., Willia sp., Apiculatus sp., Torula sp.), которые прекрасно росли в присутствии вытяжки.

Вытяжка их гороха тормозила рост дрожжей только рода сахаромице тов. Вытяжка, обработанная древесным углем, ускоряла рост дрожжей.

Ученый сделал вывод, что в вытяжке содержится токсическое для дрож жей вещество. Он назвал его «дрожжевым ядом» и предположил, что фак тор, подавляющий рост дрожжей, активизируется в ходе развития расте ния, вероятно, в рамках ассимиляции или как выражение процесса дисси миляции (Rippel, 1943). Выводы Риппеля вызвали возражение у Хартелиу са (Hartelius, 1940), который возражал Риппелю в том, что в экстракте из гороха присутствует ядовитое вещество. В какой-то степени это возраже ние справедливо, так как ядовитое, токсическое вещество подавляло бы и другие организмы. Он объяснял тормозящее действие «дрожжевого яда»

способностью связывать вещества в питательной среде, необходимые для роста дрожжей. Свое возражение он основывал на известных к тому вре мени данных исследований Сухорукова с сотр. (Сухоруков, Клинг, Клячко, 1935) о высвобождении ростовых веществ – «биоса» – под действием про теолитических ферментов и с помощью щелочного гидролиза из расти тельного материала и дрожжей. Но Риппель упорно отстаивал свою точку зрения о наличии в проростках гороха вещества, ядовитого для дрожжей (Rippel, 1943), объясняя усиление роста дрожжей после обработки вытяж ки азотной кислотой или щелочью (Dagis, Blusmanas, 1943) не освобожде нием ростовых веществ, а разрушением «ядовитого вещества».

В этом споре обе стороны по-своему правы. Торможение роста дрож жей вытяжкой из проростков гороха даже на сусле – идеальном для них питательном субстрате, несомненно, свидетельствует о присутствии веще ства, подавляющего их рост. В этом Риппель прав. В то же время, тормо зящее действие этого вещества только на определенные виды дрожжей яв но не вяжется с его «ядовитостью». После установления состава «биоса», как комплекса витаминов группы В (Гродзинский, Гродзинский, 1964), справедливо возражение и Хартелиуса.

Работы Риппеля неожиданно получили продолжение в исследованиях В.В. Филиппова (1958, 1962). Изучая водные экстракты из листьев, стеблей и цветков 150 видов растений, в которых определялось содержание водо растворимого биотина (Филиппов, Милевич, Тарасик, 1953), он выяснил, что только экстракты из гороха (Pisum sativum L), столовой свеклы (Beta vulgaris) и мака (Papaver somniferum) подавляли рост дрожжей Saccharo myces cerevisiae, который восстанавливался в присутствии Б и ПК. Исходя из этого, присутствующие в экстракте вещества, он назвал антивитамина ми. Более подробное изучение было уделено «тормозителю» из проростков гороха. В.В. Филиппов не ставил целью выделение, очистку, глубокое изу чение ингибирующих веществ и ограничился только фактом установления их присутствия в этих растениях. По его мнению, эти вещества аналогич ны по антивитаминному действию, но, возможно, различны по химической природе. Им было установлено, что подавляющее действие концентратов из этих растений зависило от их количества, внесеннного в культуральную среду с дрожжами. В низкой концентрации, на среде без ПК и Б, они давали слабую стимуляцию роста дрожжей, в более высоких концентрациях – пол ное подавление, а в высоких концентрациях – высокую стимуляцию роста.

Позже нами было установлено, что «тормозитель», которому, после его выделения и очистки до сухого гомогенного препарата, было дано на звание «пизамин», действует только как антивитамин ПК, а его стимули рующее действие связано с присутствием в экстракте стимулятора с панто теновой активностью (Смашевский, 1965, 1966, 1968).

Мы продолжили исследования по изучению пизамина, как природного антивитаминного фактора пантотеновой кислоты в растительном организме.

Важность изучения и установления природы, механизма действия и физиологической роли пизамина в растении вытекает из универсальности и широчайшего спектра метаболического действия антагонизируемого ви тамина, выводы в ранее опубликованных работах строились на догадках и предположениях.

Стимулом к изучению антивитаминного фактора ПК служил тот факт, что с участием дрожжей было открыто существование ПК, как необходимого для них ростового фактора, а в последствии – и как повсеместно распростра ненного в природе важнейшего метаболита, за что она и получила название «вездесущая» (Williams, 1919, 1941;

Williams, Truesdail, 1931). Пантотеновая кислота в одинаковой степени необходима для бактерий (Snel, Strong, Peter son, 1937), простейших (Elliott, 1935), высших растений (McBurney, Bollen, Williams, 1935;

Williams, Rohrman, 1935) и для животных и человека (Wil liams, 1943).

Для проявления биологической активности, поступающие в организм производные ПК должны в обязательном порядке пройти стадию образо вания КоА. Кофермент А – конечный продукт биосинтетического пути превращения ПК, которая только в его составе проявляет биологическое витаминное действие (Мойсеенок, Копелевич, Шейбах и др., 1989).

КоА является биологически активным производным пантотеновой ки слоты и компонентом около 130 важнейших реакций обмена веществ. Он участвует в 78 каталитических реакциях с участием оксидоредуктаз, 7 – гидролаз, 28 – лиаз, 4 – изомераз и 18 – лигаз в процессах дыхания, фото синтеза, углеводного и белкового обмена, синтеза регуляторов роста (фи тогормонов), хлорофилла (Березовский, 1973;

Мойсеенок, 1980;

Тарчев ский, 1977;

Begley, Kinsland, Strauss, 2001;

Leonardi, Zhang, Pock, Jackowski, 2005).

Такой широчайший спектр в метаболических процессах КоА, регули рующего несколько ключевых метаболических реакций, требует строгого контроля и управления его функциями, чтобы предотвратить метаболиче скую деятельность, идущую по неправильному пути (Vadeli, Bennett, San, 2004). Уровень КоА в клетке может быть отрегулирован одним из спосо бов, детально описанных L.A. Brand (2006), включающих: 1) компартмен тализацию КоА;

2) регуляцию обратной связью пантотенаткиназой;

3) вторичное регулирование 4-фосфопантетеинаденилтрансферазой;

4) регуляцию уровня КоА генной экспрессией;



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 10 |
 




Похожие материалы:

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ АСТРАХАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ А.А. СЛУВКО, М.Ю. ПУЧКОВ НАСЕКОМЫЕ-ВРЕДИТЕЛИ ДРЕВЕСНО-КУСТАРНИКОВОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ АСТРАХАНСКОЙ ОБЛАСТИ Монография Издательский дом Астраханский университет 2009 1 ББК 28.6 С49 Рекомендовано к печати редакционно-издательским советом Астраханского государственного университета Рецензенты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заведующий кафедрой гидробиологии и экологии Астраханского государственного ...»

«Правительство Нижегородской области Иван Скляров в воспоминаниях современников Нижний Новгород Издательство Кварц 2008 ББК 66.3(2 Рос–4Ниж) И18 ISBN 978-5-903581-09-2 Книга издана при поддержке губернатора Нижегородской области В. П. Шанцева Редакционный совет: В. П. Шанцев (председатель), И. Н. Карнилин, О. А. Колобов, В. Н. Лунин, В. Ф. Люлин, А. Н. Мигунов, Е. В. Муравьев, О. И. Наумова, О. Н. Савинова, О. И. Склярова, Н. Г. Смирнов, В. А. Шамшурин, Ю. И. Яворовский Руководитель проекта О. ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ ГРОДНЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМА ПРИМЕНЕНИЯ УДОБРЕНИЙ Под редакцией доктора сельскохозяйственных наук, профессора, член-корреспондента НАН Беларуси В.В. Лапы Допущено Министерством образования Республики Беларусь в качестве учебного пособия для студентов учреждений высшего образования по специальностям Агрохимия и почвоведение, Защита растений и карантин Гродно 2011 УДК ...»

«УДК 582 ББК 28.5я73 Б86 Рекомендовано в качестве учебно-методического пособия редакционно- издательским советом УО Витебская ордена Знак Почета государственная академия ветеринарной медицины от 21 июня 2010 г. (протокол № 1). Авторы: профессор, доктор с.-х. наук Н.П. Лукашевич, ст. преподаватель И.И. Шимко, доцент, кандидат с.-х. наук Т.М. Шлома, ассистент И.В. Ковалева Рецензенты канд. ветеринарных наук, доцент З.М. Жолнерович, канд. сельскохозяйст венных наук, доцент Л.А. Возмитель Б 86 ...»

«А.А. Сиротин ПРАКТИКУМ ПО МИКРОБИОЛОГИИ ББК 28.4я73 Печатается по решению Редакционно-издательского П 69 совета Белгородского государственного университета Автор-составитель кандидат биологических наук, профессор кафедры ботаники и мето- дики преподавания биологии А.А. Сиротин Рецензенты: кандидат медицинских наук, заведующий кафедрой медико-профилактических дисциплин В И Евдокимов кандидат биологических наук, доцент кафедры ботаники и методики преподавания биологии Л В Jlasapeв Практикум по ...»

«Г.А. Сидоров Ввод в тему Первая книга эпопеи Хронолого-эзотерический анализ развития современной цивилизации Научно-популярное издание Москва 2011 УДК 008 ББК 60.55 С347 Сидоров Г. А. С347 Ввод в тему. Первая книга эпопеи. Хронолого- эзотерический анализ развития современной цивилиза- ции. Научно-популярное издание. – М.: Концептуал, 2011. – 300 с., илл. Предлагаем читателю вторую редакцию книги Ввод в тему эпопеи Хронолого эзотерический анализ развития современной цивилизации Сидорова Г. А. ...»

«1 Министерство образования Российской Федерации САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ И.А. Маркова, М.Е. Гузюк, И.В.Вервейко ОСНОВЫ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ПОЛЬЗОВАНИЙ (РАСТЕНИЕВОДСТВО КОРМОВЫХ КУЛЬТУР) Учебное пособие для студентов направления 560900 Лесное дело САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2002 2 Рассмотрено и рекомендовано к изданию методической комиссией лесохозяйственного факультета Санкт-Петербургской государственной лесотехнической академии ( протокол № 7 от 17 апреля 2001 г.) ...»

«Шунгитовые товары: КНИГ ЦЕЛИТЕЛЬНЫЕ СИЛЫ ПРИРОДЫ Когда в моей жизни встречаются, казалось бы, непосильные трудности, я всегда говорю себе: Дорогу осилит идущий! И очень часто действительно осиливаю эту самую дорогу. Ведь главное начать путь, поверить в то, что ты все сможешь преодолеть, что на этом пути обязательно тебе встретятся именно те люди, которые хотят и могут помочь, что есть силы, спасающие нас, желающие нам здоровья и счастья. Этим силам подвластно все — они создали и наш мир, и нас. ...»

«ЛЮДЗІ БЕЛАРУСКАЙ НАВУКІ ЧЛЕН-КОРРЕСПОНДЕНТ АН СССР А.А. ШЛЫК НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ НАУК БЕЛАРУСИ ИНСТИТУТ БИОФИЗИКИ И КЛЕТОЧНОЙ ИНЖЕНЕРИИ НАН БЕЛАРУСИ Член-корреспондент АН СССР А.А. Шлык Воспоминания современников Минск 2005 2 УДК 57(476)(092)+929Шлык ББК 28 г (4Бен) Серия академическая. Основана в 1997 году Научный редактор академик И.Д. Волотовский Составители: Н.В. Шалыго С.С. Мельников Член-корреспондент АН СССР А.А. Шлык: воспоминания современников / сост. Н.В. Шалыго, С.С. Мельников; ...»

«Министерство сельского хозяйства Республики Алтай Горно-Алтайский государственный университет Горно-Алтайский НИИ сельского хозяйства Россельхозакадемии Монгольский институт ветеринарной медицины Филиал Алтайского региона Монгольского сельскохозяйственного университета Филиал НИИ овцеводства Казахского НИИ животноводства и кормопроизводства АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА ГОРНЫХ ТЕРРИТОРИЙ Материалы IV – й Международной научно-практической конференции, посвящённой 20- летию ...»

«М.ФШЕМЕТКОВ. В И ГОЛОВНЕВ. М М КОЧЕВОЙ МИНСК УРАДЖАЙ 1991 ВВЕДЕНИЕ ББК 46.91 Ш 46 Из всех известных на земле человеку видов насекомых УДК 638.1 (более миллиона) наиболее массово и активно используется только один вид — пчела медоносная. За всю многовековую деятельность человек вывел великое множество сортов культур ных растений и новых пород животных и птиц. Но по-прежне му существуют только природные, географические разновид ности медоносной пчелы и нет ни одной культурной породы. Человеческие ...»

«ОРЕНБУРГСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ РУССКОГО ЭНТОМОЛОГИЧЕСКОГО ОБЩЕСТВА ПРИ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ИНСТИТУТ СТЕПИ УРАЛЬСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК ТРУДЫ ОРЕНБУРГСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ РЭО ВЫПУСК 3 А.М. ШАПОВАЛОВ ЖУКИ-УСАЧИ (COLEOPTERA, CERAMBYCIDAE) ОРЕНБУРГСКОЙ ОБЛАСТИ: ФАУНА, РАСПРОСТРАНЕНИЕ, БИОНОМИЯ ОРЕНБУРГ 2012 1 УДК 595.768.11 (470.56: 591.9: 591.5) Шаповалов А.М. Жуки-усачи (Coleoptera, Cerambycidae) Оренбургской области: фауна, ...»

«Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования ГОРНО-АЛТАЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра агрохимии и защиты растений ЛЕКАРСТВЕННЫЕ РАСТЕНИЯ В ГОРНОМ АЛТАЕ Учебно-методический комплекс Для студентов, обучающихся по специальности 110201 Агрономия Горно-Алтайск РИО Горно-Алтайского госуниверситета 2009 1 Печатается по решению методического совета Горно-Алтайского госуниверситета ББК-42.143 (2Ром=Алт) Л 43 ...»

«и.а. Шаганов практические рекомендации по освоению интенсивной технологии возделывания озимых зерновых культур Системы защиты озимых зерновых культур препаратами БАСФ — это поистине всеобъемлющая и надеж- ная защита от комплекса вредителей, болезней, сорняков и полегания и. а. Шаганов Практические рекомендации По освоению интенсивной технологии возделывания озимых зерновых культур 2-е издание, дополненное и переработанное Минск Равноденствие 2009 УДК 633.1:631.5(083.132) ББК 42.112-4 Ш15 Автор: ...»

«Здравый смысл и устойчивость Образование перед вызовом глобального изменения климата На пути к справедливому обществу, чистой окружающей среде и зеленой экономике Кен Вебстер, Крэйг Джонсон, Евгения Постнова УДК 502/504 ББК 28.081 К 36 Вебстер К., Джонсон К., Постнова Е. Здравый смысл и устойчивость: Образование перед вызовом глобального изменения климата / Кен К 36 Вебстер, Крейг Джонсон, Евгения Постнова. – Б.: StArt Ltd, 2011 – 148 с. ISBN 978 – 9967 – 26 – 471 – 7 Книга Здравый смысл и ...»

«Выпуск № 11, 2011 АЛЬМАНАХ НАГРАЖДЕН ПОЧЕТНОЙ ГРАМОТОЙ БЕЛОРУССКОГО ФОНДА МИРА И ВХОДИТ В ЧИСЛО ГУМАНИТАРНЫХ ПРОЕКТОВ ФОНДА Чувства без границ Международный литературный альманах ББК 84 Ч82 Коллектив авторов С. Безенков, М. Беляева, И. Борисова, Л. Браташ, И. Браун, И. Вайнер, А. Вебер, Влада, П. Гаврилов, И. Гаврюсева (Нестеренко), Е. Гончарова, Ю. Греков-Лыткаринский, В. Дорофеев (Кишарон), М. Егоров, З. Желеховская, Ж. Журтова, С. Земцов, С. Зызаров, С. Иванов-Мехнин, О. Иванова-Захарова, Н. ...»

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени М.В.ЛОМОНОСОВА Геологический факультет ГАРМОНИЯ СТРОЕНИЯ ЗЕМЛИ И ПЛАНЕТ (региональная общественная организация) МОСКОВСКОЕ ОБЩЕСТВО ИСПЫТАТЕЛЕЙ ПРИРОДЫ Секция Петрографии СИСТЕМА ПЛАНЕТА ЗЕМЛЯ РУССКИЙ ПУТЬ – РУБЛЕВ – ЛОМОНОСОВ – ГАГАРИН Один опыт я ставлю выше, чем тысячу мнений, рождённых только воображением М.В.Ломоносов URSS Москва 2011 Редакционная коллегия: Кочемасов Г.Г., д-р. геол.-минер.наук Сывороткин В.Л., канд. геол.-минер. наук Фёдоров ...»

«СЕМИНАР — КРУГЛЫЙ СТОЛ 4. ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ЗЕМЛЕДЕЛИИ И РАСТЕНИЕВОДСТВЕ СЕМИНАР — КРУГЛЫЙ СТОЛ 4. ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ЗЕМЛЕДЕЛИИ И РАСТЕНИЕВОДСТВЕ УДК 633.11321:631.524.85(571.15) Ф.М. Стрижова Алтайский государственный аграрный университет, г. Барнаул, РФ СОСТОЯНИЕ И НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ ЗЕРНОВОГО ПРОИЗВОДСТВА В АЛТАЙСКОМ КРАЕ Обеспечение продовольствием — одна из важнейших проблем, стоящих перед человечест вом. В ее решении большое значение играет зерновое хозяйство. ...»

«СЕМИНАР — КРУГЛЫЙ СТОЛ 3. ПРОБЛЕМЫ РАЦИОНАЛЬНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ, ВОСПРОИЗВОДСТВА ПОЧВЕННОГО ПЛОДОРОДИЯ, ПРИМЕНЕНИЯ СРЕДСТВ ХИМИЗАЦИИ В ЗЕМЛЕДЕЛИИ СЕМИНАР — КРУГЛЫЙ СТОЛ 3. ПРОБЛЕМЫ РАЦИОНАЛЬНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ, ВОСПРОИЗВОДСТВА ПОЧВЕННОГО ПЛОДОРОДИЯ, ПРИМЕНЕНИЯ СРЕДСТВ ХИМИЗАЦИИ В ЗЕМЛЕДЕЛИИ УДК 631.452.003.12(571.15) Л.М. Бурлакова, Е.В. Кононцева Алтайский государственный аграрный университет, г. Барнаул, РФ КАЧЕСТВЕННАЯ ОЦЕНКА ПЛОДОРОДИЯ АГРОГЕННЫХ ...»






 
© 2013 www.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.