Гормоны растений (фитогормоны)

Фитогормоны принимают участие в регуляции и координации функций тканей растений в процессе их роста и развития. В настоящее время выделяется пять основных групп фитогормонов:

· ауксины;

· гибберелины;

· цитокинины;

· абсцизовая кислота;

· этилен.

Метаболические эффекты фитогормонов менее специфичны, чем у гормонов животных. Под их влиянием возникают однотипные изменения со стороны обмена веществ.

Ауксины являются производными индола. К ним относится индолилуксусная кислота. Она стимулирует биосинтез РНК и белка в растениях, регулирует транспорт протонов из цитоплазмы. Структура индолилуксусной кислоты.

Гибберелины образуются в растениях из ацетил-КоА. Наиболее распространенным их представителем является гиббереловая кислота. Под действием фитогормонов этой группы происходит индукция синтеза отдельных ферментов, к числу которых относится α-амилаза, а также изменяется проницаемость клеточных мембран.

Абсцизовая кислота. Выступает в роли антагониста другим фитогормонам. Под ее влиянием тормозится рост растительных тканей.

Этилен. Непредельный углеводород, который образуется грибами и высшими растениями из метионина. Является регулятором роста и развития растений. В процессе старения растения его образование увеличивается. Под влиянием этилена усиливается процесс опадания листьев и плодов.

Контрольные вопросы

1. Укажите характерные признаки гормонов. Чем гормоны отличаются от других биологически активных веществ?

2. Какие классификации гормонов вам известны? Какой признак положен в их основу?

3. Дайте определения понятий “вторичный посредник” и “эффекторный белок”?

4. Что такое гормональный рецептор? Какие общие черты строения присущи рецепторам гормонов?

5. Почему гормоны, взаимодействующие с цитоплазматическими рецепторами, как правило, оказывают продолжительный эффект, возникающий через значительный промежуток времени после образования гормон-рецепторного комплекса?

6. Что предопределяет кратковременность эффекта адреналина?

7. Какие группы фитогормонов вам известны?

РАЗДЕЛ ІІ. ОБМЕН ВЕЩЕСТВ

Обмен веществ (метаболизм) представляет собой совокупность химических превращений в живых организмах. Он состоит из суммы взаимосвязанных высококоординируемых и целенаправленных химических процессов, обеспечивающихся рядом ферментных систем. Обменные процессы подвержены тонким механизмам регуляции. За счет этого обмен веществ адекватно изменяется в соответствии с внутренними потребностями организма и внешними условиями его существования.

Метаболизм является неотъемлемой частью живой материи. Он выполняет следующие основные функции:

· обеспечивает процессы жизнедеятельности энергией;

· превращает поступающие в организм экзогенные вещества (так называемые компоненты пищи) в своеобразные “строительные блоки”, которые используются для его построения;

· осуществляет образование собственных молекул (белков, нуклеиновых кислот, полисахаридов и др.), необходимых для построения организма;

· обеспечивает образование молекул, которые регулируют течение обменных процессов в организме, а также хранят и передают информацию о его строении.

Обмен веществ складывается из сотен и тысяч химических реакций, которые с определенными особенностями протекают в организмах, стоящих на разных ступенях эволюционного развития. Вместе с тем существуют некоторые пути метаболизма, которые практически одинаково происходят в разных организмах. Они обозначаются как центральные пути метаболизма (гликолиз, цикл трикарбоновых кислот, цикл Линнена – Кно-опа и др.).

Метаболизм складывается из двух фаз – катаболизма и анаболизма.

Катаболизм– совокупность реакций распада, в процессе которых сложные органические молекулы распадаются до более простых продуктов. Конечными продуктами катаболизма являются неорганические вещества – СО₂, Н₂О, H₂S, NH_3, Н₃РО₄ и др. Характерной чертой катаболизма является его экзэргический характер. В процессе распада органических молекул происходит разрыв химических связей, который сопровождается освобождением энергии. Эта энергия используется для обеспечения энергозависимых процессов или запасается в удобной для хранения форме. Универсальной формой хранения энергии в клетке является АТФ (универсальная энергетическая “валюта” клетки).

Анаболизм – совокупность биосинтетических реакций, в процессе которых происходит синтез органических молекул из более просто устроенных предшественников. В качестве исходных субстратов анаболизма выступают такие неорганические соединения, как СО₂, Н₂О, H₂S, NH_3, Н₃РО₄ и др. Характерной чертой анаболизма является его эндэргический характер. Это связано с тем, что для образования новых химических связей требуется энергия. В качестве универсального источника энергии для большинства анаболических процессов выступает АТФ.

Несмотря на антагонистический характер процессов, составляющих анаболизм и катаболизм, они объединяются в единое и неразрывное целое – метаболизм. Продукты катаболизма являются субстратами анаболизма и наоборот. Более того, энергетические потребности анаболизма обеспечиваются катаболическими процессами (рис. 63).

Рисунок 63 – Взаимосвязь анаболизма и катаболизма

Возможность сосуществования анаболизма и катаболизма внутри одной клетки у эукариот обеспечивается их пространственным разделением: как правило, они идут в разных компартментах клетки (распад липидов происходит в митохондриях, а синтез липидов – в цитоплазме; синтез нуклеиновых кислот происходит в ядре, а распад – в цитоплазме и т.д.). Кроме того, эти процессы, как правило, подвергаются реципрокной (противоположной) регуляции. Один и тот же регулятор оказывает противоположные эффекты на процессы синтеза и распада (например, цАМФ с одной стороны – стимулирует распад гликогена, а с другой, – тормозит его синтез).

В процессе катаболизма условно выделяются три стадии (рис. 64).

I стадия– характеризуется тем, что на ней происходит распад органических молекул до их составных компонентов. Если речь идет о биополимерах, то продуктами их распада на этой стадии являются мономеры. На I стадии катаболизма нуклеиновые кислоты распадаются до мононуклеотидов, белки – до аминокислот, полисахариды – до моносахаридов, триглицериды – до глицерина и жирных кислот и т.д.

Рисунок 64 – Стадии катаболизма

II стадия– включает процессы, в которых продукты, образовавшиеся на I стадии катаболизма, превращаются в общие промежуточные продукты распада органических молекул. К этим общим промежуточным продуктам распада относятся: пировиноградная кислота, ацетильный радикал, связанный с коэнзимом А и др. Любое органическое соединение, входящее в состав живых организмов, своими путями может превратиться в эти промежуточные продукты.

III стадия– включает в себя процессы, в которых происходит распад общих промежуточных продуктов катаболизма до конечных продуктов катаболизма (углекислого газа, воды и др.). На этой стадии происходит выделение наибольшего количества энергии в процессе распада органи-ческих соединений.

Реакции, происходящие на первых двух стадиях катаболизма, представляют собой специфические процессы распада органических молекул. Каждая молекула (белок, углевод, липид и др.) своим путем распадается с образованием одного из общих промежуточных продуктов. Реакции же III стадии представляют собой общие процессы катаболизма. Независимо от того, из какого источника был образован общий промежуточный продукт, он в одних и тех же реакциях подвергается распаду до конечных продуктов.

На III стадии катаболизма происходят процессы тканевого дыхания, которые составляют основу энергетического обеспечения организма.

Контрольные вопросы

1. Дайте определение понятия “метаболизм”. Перечислите функции метаболизма.

2. Из каких основных фаз формируется метаболизм? Охарактеризуйте фазы метаболизма.

3. Что такое “центральные” пути метаболизма?

4. Перечислите и охарактеризуйте стадии катаболизма.