Пигменты биосинтез в растении

БИОСИНТЕЗ ПИГМЕНТОВ В РАСТЕНИИ [c.128]

Теоретический интерес, с точки зрения генезиса нефти, представляет обнаружение производ — нь[х аминокислот (содержат кар — боксильные и аминогруппы, являются исходным материалом в растениях при биосинтезе гормонов, витаминов, пигментов и др.) и порфиринов, входящих в состав гемоглобинов, хлорофиллов, витаминов и др., участвующих в биологических процессах. [c.73]

Большое число продуктов метаболизма растений и микроорганизмов выделено и идентифицировано задолго до начала экспериментального изучения биосинтеза природных соединений это позволило создать классификацию, основанную на сходстве химических структур. Основные классы природных соединений (терпены, стероиды, алкалоиды, фенолы, углеводы, пигменты и т. д.) формировались по признаку наличия в их молекулах тех или иных характерных группировок. [c.351]

Биосинтез начинается с фотосинтеза [1]. Вся жизнь на Земле зависит от способности некоторых организмов (зеленых растений, водорослей и фотосинтезирующих бактерий), содержащих характерные фотосинтезирующие пигменты, использовать энергию солнечной радиации для синтеза органических молекул из неорганических веществ — диоксида углерода, азота и серы. Продукты фотосинтеза служат затем не только исходными веществами, но и источником химической энергии для всех последующих биосинтетических реакций. Обычно принято описывать фотосинтез только как процесс образования углеводов в некоторых случаях основными продуктами фотосинтеза, действительно, являются исключительно крахмал, целлюлоза и сахароза, однако в других организмах на синтез углеводов идет, быть может, всего лишь третья часть углерода, связываемого и восстанавливаемого в процессе фотосинтеза. При ближайшем рассмотрении оказывается, что нельзя провести четкую границу между образованием продуктов фотосинтеза и другими биосинтетическими реакциями в клетке, в которых могут участвовать промежуточные вещества фотосинтетического цикла восстановления углерода. [c.396]

Цветоводы все время стараются создавать растения, цветки которых имеют более привлекательный внешний вид и лучше сохраняются после того, как их срежут. С помощью традиционных методов скрещивания за многие годы были выведены тысячи новых сортов, отличающихся друг от друга цветом и формой цветков. Однако скрещивание растений - это кропотливая процедура, требующая много времени и имеющая свои ограничения, связанные с генным пулом конкретного вида поэтому, например, никому не удалось вывести синюю розу. В качестве альтернативы для выведения цветов с необычной окраской можно использовать методы, основанные на манипуляциях с генами ферментов биосинтеза антоцианинов. Антоцианины, соединения класса флавоноидов, являются наиболее распространенными пигментами цветков. Они [c.406]

Производные антрацена синтезируются многими типами живых организмов (растениями, лишайниками, грибами, беспозвоночными) и играют роль пигментов и регуляторов биохимических и экологических процессов. Их биосинтез достигается двумя основными путями А — из ацетата через поликетидные предшественники, Б — циклизацией алкилированных нафталинов (схема 101). Путь Б имеет в природе много меньшее распространение, чем поликетидный. [c.401]

Теоретический интерес, с точки зрения генезиса нефти, представляет обнаружение производных аминокислот (содержат карбоксильные и аминогруппы, являются исходным материалом в растениях при биосинтезе гормонов, витаминов, пигментов и др.) и порфиринов, входящих в состав гемоглобинов, хлорофиллов, витаминов и др., участвующих в биологических процессах. Порфирины содержат в молекуле четыре пиррольных кольца и встречаются в нефтях в виде комплексов металлов — ванадия и никеля. Установлено, что они обладают каталитической активностью, сравнительно легко выделяются из нефти экстракцией такими полярными растворителями, как ацетонитрил, пиридин, диметилформамид и др. [c.43]

Многие природные продукты содержат обширные сопряженные системы и некоторые из них интенсивно окрашены. В качестве примеров приведем каротиноид ликопин (рис. 9.11,0)—красный пигмент томатов и арбузов, и р-каротин (рис. 9.11,6) — оранжевый пигмент, присутствующий во многих растениях и впервые выделенный из моркови. Отметим, что эти соединения содержат атомы углерода, соединенные как в каучуке. Действительно, их биосинтез включает связывание друг с другом пятиуглеродных единиц, родственных изопрену (гл. 15). [c.213]

Пигменты фотосинтетического аппарата представляют собой довольно сложные соединения, поэтому процесс их биосинтеза включает в себя много реакций. В установлении исходных субстратов и промежуточных соединений, из которых в конечном итоге синтезируются пигменты, большую помош ь оказал метод меченых атомов (радиоактивных изотопов). Вводя в растения различные меченые по углероду С соединения и прослеживая за эффективностью использования этих соединений в синтезе тех или иных пигментов (или промежуточных веществ), удалось расшифровать последовательность реакций образования зеленых и желтых пигментов фотосинтетического аппарата. [c.47]

Ход процессов биосинтеза пигментов определяется влиянием целого комплекса условий, причем характер зависимости от последних отражает сложившиеся в ходе эволюции особенности, свойственные отдельным биологическим формам и видам растений. [c.128]

Основное внимание в работах по биосинтезу пигментов уделялось хлорофиллу. Эта важнейшая проблема служила предметом длительного внимания большой группы выдающихся представителей отечественной и зарубежной физиологии растений (К. А. [c.128]

Интересно, что продуктивность использования света для целей синтеза хлорофилла значительно повышается, если растения освещаются не постоянным, а прерывистым светом. Это показывает, что биосинтез пигментов включает, наряду с этапами, непосредственно связанными с использованием света, и биохимические— темновые процессы. [c.134]

Из всего изложенного следует, что синтез пигментов представляет собой не изолированную, самостоятельную систему процессов, а является процессом, связанным со всем комплексом обмена веществ растения. Можно считать установленным, что процесс биосинтеза пигментов тесно связан с жизнедеятельностью корней. Прививая настурцию на корни разных растений, наблюдали, что содержание зеленых и желтых пигментов в листьях привоя значительно изменялось в зависимости от природы подвоя. У настурции, привитой на корни конского боба, содержание хлорофиллов было на 30—50% выше, чем у настурции, привитой на собственные корни. Сильные сдвиги были обнаружены также и в содержании каротиноидов. Важно отметить, что у нормально развивающихся растений конского боба содержание пигментов также значительно выше, чем в листьях нормально развивающейся настурции. Установлено также, что влияние корней на синтез пигментов в листьях хорошо коррелирует со способностью к зеленению самих корней, если они подвергаются действию света. [c.137]

Приспособленность к определенным условиям освещения находит свое выражение и во влиянии, которое эти условия оказывают на процессы синтеза самих пигментов. В особенности интересны в этом отношении хвойные растения, у которых биосинтез пигментов протекает при пониженных (по сравнению с лиственными) интенсивностях освещения (табл. 15). [c.177]

Одним из примеров может служить хлороз, наблюдающийся у высщих растений в условиях недостаточной обеспеченности железом. До выяснения деталей химического состава хлорофилла в данном факте пытались найти доказательство того, что железо непосредственно входит в состав молекулы этого пигмента. Лишь впоследствии выяснилось, что вызванный недостатком железа хлороз обусловлен угнетением процессов биосинтеза хлорофилла, которые в тканях растения катализируются содержащими железо ферментными системами. [c.432]

Таким образом, при недостаточном азотном и фосфорном питании нарушаются ультра структур а и нормальная функция хлоропластов, биосинтез пигментов, что приводит к снижению-продуктивности растений, т. е. устанавливается прямая зависимость между биосинтезом пигментов, структурой хлоропластов-и продуктивностью растений. [c.218]

История изучения фотосинтеза начинается с 1881 г., когда Ю.Л. Мейер доказал, что фотосинтез протекает в структурах листьев растений - хлоро-пластах. В 20-х годах XX в. К.А. Тимирязев исследовал роль специальных структур - пигментов, называемых хлорофиллами, в поглощении солнечного света (особенно красного и синего) и использовании световой энергии в фотосинтезе. В 1937 г. Р. Хилл открыл фотолиз воды, или фотохимическое окисление воды и образование кислорода, а в 50-х годах М. Калвин с сотрудниками изучили так называемую темновую стадию, во время которой образуются органические вещества. Фотосинтез протекает в хлоропла-стах, которые содержат все необходимое для синтеза органических соединений фоточувствительные пигменты, переносчики электронов, ферменты, коферменты, различные органические соединения, используемые в ходе биосинтеза на темновой стадии. Световая стадия фотосинтеза показана на рис. 39 и может быть описана суммарным уравнением [c.92]

Таким образом, растения при фотосинтезе запасают энергию и связывают углерод в виде D-фруктозо-б-фосфата, из которого затем синтезируют сахарозу и крахмал. Сахароза хорошо растворяется в воде и транспортируется в различные части растения, крахмал используется в качестве резервного полисахарида. Сахароза и крахмал легко гидролизуются, образующиеся при этом D-глюкоза и D-фруктоза служат исходньпки материалами для биосинтеза других моно-, олиго- и полисахаридов. D-Глюкоза и D-фруктоза подвергаются также расщеплению и окислению с выделением необходимой для жизнедеятельности растения энергии и образованием промежуточных соединений для последующего биосинтеза (ацетилкофермент А, D-эpитpoзo-4-фo фaт, фосфоенолпировиноградная кислота, рибозо-5-фосфат). На основе этих веществ растения синтезируют многочисленные представители различных классов соединений (лигнины, липиды, таннины, нуклеотиды, нуклеиновые кислоты, аминокислоты, терпены, пигменты, алкалоиды, фитогормоны и т.д.). Растительная биомасса является обширным возобновляемым сырьевым источником для производства различных органических материалов и соединений. [c.341]

Особенно полезным источником информации о пигментах растений служит двухтомник под редакцией Гудвина (Good vin 1976), где содержится подробное описание химии, распространения, биосинтеза и функций главных классов растительных пигментов, а также имеются чрезвычайно ценные главы об экспериментальных методах, используемых для их изучения. Второе издание книги под редакцией Цзигана ( zygan, 1980) также в общем посвящено пигментам растений. Другие книги и статьи, посвященные более специальным аспектам, например [c.31]

Выделение генов биосинтеза меланина Меланины образуют многочисленное семейство различных поглощающих свет биополимеров их синтеризуют животные, растения, бактерии и грибы. Эти пигменты можно было бы использо- [c.267]

Биосинтез природных красителей начинается от триптофана (схема 141) и проходит сталию индола. Первые этапы катализируются ферментами, а две последние стадии протекают спонтанно. Непосредственный предшественник индиго 3-оксиндол 6.397 часто встречается в природе в виде устойчивых дериватов. Его 0-глюкозид, называемый индиканом, находят в растениях, а сернокислый эфир — в моче человека и других млекопитаюших. Он образуется как продукт обезвреживания индола, продуцируемого кишечной микрофлорой. В некоторых случаях моча человека окрашивается индиго. Это признак заболевания, так как пигмент синтезируется болезнетворными микроорганизмами, инфицирующими мочеполовые пути. [c.521]

Генетические факторы, контролирующие интенсивность пигментации, конкуренцию между типами или классами флавоноидов или видом распределения, настолько многочисленны и разнообразны, что на данном этапе не имеет смысла их обобщать. О дополнительных факторах, влияющих на синтез либо одного антоциана, либо одного антоксантина, упоминалось в ряде работ растения, содержащие эти факторы, могут быть полезны в исследовании биосинтеза антоциана. Иногда в сложных случаях наблюдалось образование некоторых количеств пигмента, несмотря на отсутствие одного из рассматриваемых факторов. На образование антоциана влияют многие физиологические факторы, и это обстоятельство выдвигает проблему различия между двумя генами, влияющими на различные стадии в цепи реакций, и между двумя генаади, действующими совместно и тем самым косвенным образом обеспечивающими благоприятные физиологические условия для синтеза антоциана. [c.148]

Ограничение метаболизма порфиринов у высших растений путем развития пластид иллюстрируется исследованиями на мутантах ячменя альбина-7 и ксапта-23, которые имеют лишь частично развитые пластиды. У проростков этих двух мутантов образуется нормальное количество пигмента при снабжении их соответственно аспартатом или лейцином [28]. Эти наблюдения свидетельствуют также о взаимодействии между клеточными процессами, контролируемыми ядерными генами (например, метаболизмом лейцина), и развитием пластид с сопутствующим синтезом хлорофилла. Другим примером регуляции ядром питания пластид служит рецессивный признак кукурузы желтая полоса 1 (уз ). Гомозиготные по рецессивному гену ув растения, выращенные в присутствии некоторых форм железа или при пизких концентрациях фосфора, являются фе-нокопиями кукурузы дикого типа ([3]). Обычно не ясно, влияет ли хлороз, обусловленный недостатком минеральных элементов, непосредственно на образовапие какого-то фермента биосинтеза порфиринов или же он влияет на развитие пластид в целом. Аномалии пластид встречаются у растений при недостатке железа или магния [17, 89]. [c.460]

Большие успехи в области физики и химии, применение новых методов исследования (электронная шкроскопия, изотопный анализ, хроматография, усоверьенствованнке оптические методы изучения состояния пигментов и многих других соединений в живой клетке и другие), широкое применение в работах мутантов растений, у которых блокирован биосинтез тех или иных компонентов [c.273]

Что касается путей генезиса всех описанных производных флороглюцина в растениях, то высказано предположение (Федор) о таком пути биосинтеза сначала идет альдольное замыкание альдегидной формы глюкозы в стереоизомериые инозиты, далее дегидратация во флороглюцин и синтез антоциановых и флавоновых пигментов [c.341]

По современным представлениям [16—19] формирование фо-тосинтетического аппарата растений генетически обусловлено часть систем в хлороиластах детерминирована ядром (ключевые ферменты биосинтеза хлорофилла) [18], часть находится под влиянием ДНК самих хлоропластов (упаковка пигментов в ла-меллах и образование функционально-активных фотосистем опре-де.тяются ламеллярными белками, синтезированными на 70S рибосомах хлоропластов) [17, 18]. [c.157]

При биосинтетических реакциях в сложной цепи последовательных этапов синтеза органических молекул представлены отдельные фотохимические стадии, т. е. химические реакции, в норме протекающие только под действием света. Например, выращенные в темноте растения не обладают характерной для них зеленой окраской. В них не синтезируется хлорофилл. Большинство стадий биосинтеза хлорофилла не нуждается в свете, однако одна из заключительных стадий — превращение прото-хлорофиллида в хлорофиллид — представляет собой фотохимическую реакцию. Сходным образом провитамины D, накапливаемые без участия света, превращаются в витамин фотохимическим путем. Характерно, что в реакциях этого типа акцептором биологически активного света является сам предшественник пигмента или витамина. Известны, однако, и такие биосинтетические реакции, в которых свет поглощается другими хромофорами, например, флавинами или цитохромами, как в случае биосинтеза каротиноидов. При этом биосинтез пигмента стимулируется косвенным образом через активацию соответствующих ферментных систем (индукция синтеза специфических белков). [c.38]

А. А. Шлыком с сотр. убедительно показано, что биосинтез хлорофилла, а следовательно, и процессы фотоконверсии протохлорофиллид- хлорофиллид не распределены равномерно по всему хлоропласту, а локализованы в специфических участках мембранной системы — реакционных центрах биосинтеза хлорофилла. Вследствие этого хлорофилловые пигменты возникают сразу группами, причем в первую очередь формируется пигментный аппарат фотосистемы I. Представления об опережающем биосинтезе хлорофилла фотосистемы I основываются на двух основных экспериментальных фактах. Во-первых, легкие частицы хлоропластов, несущие в себе аппарат фотосистемы I, обогащены, судя по данным радиоизотопного анализа, свежеобразованными молекулами хлорофилла метка (С ), введенная в растение перед выделением и фракционирова- [c.210]

На рисунке 37 приведены спектр видимых лучей и действие их на фотосинтез, биосинтез хлорофилла и иа другие процессы жизнедеятельности растения тропизмы, фотоморфогеиез, прорастание семян, фотопериодические реакции. Длина волн, лучше воспринимаемых глазом животных, эффективна также и для фотосинтеза. Каждый из упомянутых выше процессов осуществляется с помощью пигментов, которые избирательно передают световую энергию на организованные химические системы, ответственные за фотосинтез, и пусковые (триггерные) системы— тропизмы, фотопериодизм, процессы изменения окраски, а также зрение у животных. [c.210]

Биосинтез и активность фермента липоксигеназы связаны с фитохромной системой. Имеются данные Э. Либберта, что липоксигеназа образуется прн содержании физиологически активной формы пигмента Р зо менее 1,2% общего количества фитохрома в тканях растений, а при уровне 2,5% репрессируется соответствующий ген, ответственный за биосинтез этого фермента. [c.484]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология