Үрмебұршақтың сорт үлгілерін белоктық мөлшері, аминқышқылдық құрамына қарай сипаттау және жоғары белсенді антиқоректендіруші компоненттері бар үлгілерді анықтау жолдары
Дәнді-бұршақты дақылдар адам және жануар қорегіндегі өсімдік белоктары, майлары, көмірсулардың маңызды көзі болып табылады. Дәнді-бұршақтылардың жеке сорттарының тағамдық құндылығын тағамдық заттардың құрамына қарай емес , ондағы жеңіл сіңірілетін формаларына байланысты талдайды.
Дәнді-бұршақты дақылдардың ішінде үрмебұршақ жетекші орындардың бірін алады және әлемнің 70 мемлекетінде өсіріледі.Әлемнің көптеген ғалымдары жоғары активті табиғи қосылыстардың қосымша көздерін анықтау мақсатында өсімдіктердің биоскринингімен айналысады.Үрмебұршақ осы объектілердің бірі болып табылады. Химиялық құрамына қарай үрмебұршақ дәндері бірегей және халықты құнды белокпен қамтамасыз ететін маңызды азықтардың тобына кіреді. Бұдан басқа, үрмебұршақтың белоктық кешені үрмебұршақты биотехнологиялық қайта өңдеу және олардың негізінде ауыл шаруашылығы мен медицина үшін фитопрепараттарды алу тұрғысынан перспективті ететін лектин, протеиназа ингибиторлары, цианогенді гликозидтер сияқты өсімдіктердің қорғаныш реакциясына қатысатын биологиялық стимуляторлардан тұрады. Лектиндер бұл- гликопротеиндер класына жататын және биополимерлердің көмірсу лигандтарын арнайы және кері байланыстыру қасиеті бар табиғаты ферментативті емес белоктар [1]. Лектиннің бірегей қасиеттері клеткаларды бөлу үшін әр түрлі гликоконъюгаттардың аффинді адсорбенті ретінде, сонымен қатар спецификалық зондтар ретінде кең және табысты қолданылуына шартталады. Лектиндердің гормональды әсерге ие екендігі және әр түрлі физиологиялық әсерлерді шақыратындығы табылған. [2].
Қазіргі уақытта Қазақстан үшін отандық өсімдік ресурстары, соның ішінде қазақстандық перспективті үрмебұршақтың сорт үлгілерінің анализі мен мобилизация жағдайы үлкен теориялық және практикалық қызығушылық болып саналады. Зерттеу деректері белоктық компоненттердің әр түрлі клеткалық үлгілердегі ықпалын зерттеуге, оларды бөлудегі биотехнологиялық тәсілдерді жете зерттеуге және өсімдіктерді қорғау құралдарының, сонымен қатар дәрілер мен диагностикумдардың өндірісінде алдағы қолданылуының жаңа көздерін анықтауға мүмкіндік береді.
Биотехнологиялық тәсілдерді ауыл шаруашылық өндірісіне енгізу жаңа ресурстарды үнемдейтін, экологиялық таза және қауіпсіз технологиялардың дамуына мүмкіндік береді.
Зерттеу объектісі ретінде қазақстандық, ресейлік, шетелдік селекцияның Phaseolus vulgaris L. үрмебұршақ сорт үлгілері саналады.
Дәнді-бұршақты дақылдардың ішінде үрмебұршақ жетекші орындардың бірін алады және әлемнің 70 мемлекетінде өсіріледі.Әлемнің көптеген ғалымдары жоғары активті табиғи қосылыстардың қосымша көздерін анықтау мақсатында өсімдіктердің биоскринингімен айналысады.Үрмебұршақ осы объектілердің бірі болып табылады. Химиялық құрамына қарай үрмебұршақ дәндері бірегей және халықты құнды белокпен қамтамасыз ететін маңызды азықтардың тобына кіреді. Бұдан басқа, үрмебұршақтың белоктық кешені үрмебұршақты биотехнологиялық қайта өңдеу және олардың негізінде ауыл шаруашылығы мен медицина үшін фитопрепараттарды алу тұрғысынан перспективті ететін лектин, протеиназа ингибиторлары, цианогенді гликозидтер сияқты өсімдіктердің қорғаныш реакциясына қатысатын биологиялық стимуляторлардан тұрады. Лектиндер бұл- гликопротеиндер класына жататын және биополимерлердің көмірсу лигандтарын арнайы және кері байланыстыру қасиеті бар табиғаты ферментативті емес белоктар [1]. Лектиннің бірегей қасиеттері клеткаларды бөлу үшін әр түрлі гликоконъюгаттардың аффинді адсорбенті ретінде, сонымен қатар спецификалық зондтар ретінде кең және табысты қолданылуына шартталады. Лектиндердің гормональды әсерге ие екендігі және әр түрлі физиологиялық әсерлерді шақыратындығы табылған. [2].
Қазіргі уақытта Қазақстан үшін отандық өсімдік ресурстары, соның ішінде қазақстандық перспективті үрмебұршақтың сорт үлгілерінің анализі мен мобилизация жағдайы үлкен теориялық және практикалық қызығушылық болып саналады. Зерттеу деректері белоктық компоненттердің әр түрлі клеткалық үлгілердегі ықпалын зерттеуге, оларды бөлудегі биотехнологиялық тәсілдерді жете зерттеуге және өсімдіктерді қорғау құралдарының, сонымен қатар дәрілер мен диагностикумдардың өндірісінде алдағы қолданылуының жаңа көздерін анықтауға мүмкіндік береді.
Биотехнологиялық тәсілдерді ауыл шаруашылық өндірісіне енгізу жаңа ресурстарды үнемдейтін, экологиялық таза және қауіпсіз технологиялардың дамуына мүмкіндік береді.
Зерттеу объектісі ретінде қазақстандық, ресейлік, шетелдік селекцияның Phaseolus vulgaris L. үрмебұршақ сорт үлгілері саналады.
1 Канделинская О.Л., Грищенко Е.Р., Обуховская Л.Б. Лектины лекарственных растений дикорастущей флоры Беларуси: перспективы использования // Вестник фонда фундаментальных исследований 2009. – № 2. – С.169–182.
2 Гагарина И.Н., Павловская Н.Е. Инновационный подход к применению белковых компонентов в биотехнологии // Вестник ОрелГАУ . – 2008.– № 1.– С.36–38.
3 Павловская Н.Е. Белковый комплекс зернобобовых культур и пути повышения его качества - Орел: ОГАУ, 2003. – 216 с.
4 Кольман Я., Рем Г. Наглядная биохимия. – М.: Мир, 2000. – 470 с.
5 Задорин А.Д. Селекция, семеноводство зернобобовых и крупяных культур: состояние, проблемы, перспективы // Вестник Семеноводства. – 2001.– №4.– С. 24–31.
6 Добруцкая Е.Г., Мусаев Ф.Б., Скорина В.В., Петрова Н.Н., Кардис Т.В. Метод электрофоретического анализа запасных белков для оценки сортовой изменчивости фасоли // Вестник Белорусской Госсельхозакадемии.– 2007.–№ 4. – С.50–54.
7 Gupta A.J. Seed protein profiles and cultivar identification in garden pea (Pissumsativum L.) // Indian J. Gen. – 2008. – V.68. – № 3. – Р.283–287.
8 Задорин А.Д., Шелепина Н.В., Шумилин П.И. Биохимическая оценка сортов зернобобовых и крупяных культур нового поколения // Материалы конференции «Актуальные проблемы инноваций с нетрадиционными растительными ресурсами и создания функциональных продуктов». – Москва. – 2001 г. – С. 50–53.
9 Чебан А., Тома З., Ганя А. Полиморфизм белков семян в характеристике гене-тического разнообразия фасоли из коллекции exsitu // Вестник Киевского национального университета им. Т.Шевченко. – 2009.– № 25(27). – C. 153–155.
10 Корниенко Н.Н., Бобков С.В., Кондыков И.В., Бутримова Н.А. Компонентный состав запасных белков линий гороха с многоцветковым апикальным цветоносом // Вестник ОрелГАУ. – 2012. – № 3(36). – C. 56–58.
11 Павловская Н.Е., Гагарина И.Н. Молекулярные маркеры в решении сохранения биологического разнообразия и паспортизация сортов сельскохозяйственных культур // Вестник ОрелГАУ. – 2007. – № 4. – C. 30–32.
12 Заостровных В.И. Иммунологическое изучение исходного материала зернобо-бовых культур // Почва, жизнь, благосостояние: Сб. матер. Всерос. конф.– Пенза, 2000.– С. 263–266.
13 Задорин А.Д. Проблемы научного обеспечения производства зернобобовых и крупяных культур // Вестник РАСХН. - 2002.– № 15.– С.43–48.
2 Гагарина И.Н., Павловская Н.Е. Инновационный подход к применению белковых компонентов в биотехнологии // Вестник ОрелГАУ . – 2008.– № 1.– С.36–38.
3 Павловская Н.Е. Белковый комплекс зернобобовых культур и пути повышения его качества - Орел: ОГАУ, 2003. – 216 с.
4 Кольман Я., Рем Г. Наглядная биохимия. – М.: Мир, 2000. – 470 с.
5 Задорин А.Д. Селекция, семеноводство зернобобовых и крупяных культур: состояние, проблемы, перспективы // Вестник Семеноводства. – 2001.– №4.– С. 24–31.
6 Добруцкая Е.Г., Мусаев Ф.Б., Скорина В.В., Петрова Н.Н., Кардис Т.В. Метод электрофоретического анализа запасных белков для оценки сортовой изменчивости фасоли // Вестник Белорусской Госсельхозакадемии.– 2007.–№ 4. – С.50–54.
7 Gupta A.J. Seed protein profiles and cultivar identification in garden pea (Pissumsativum L.) // Indian J. Gen. – 2008. – V.68. – № 3. – Р.283–287.
8 Задорин А.Д., Шелепина Н.В., Шумилин П.И. Биохимическая оценка сортов зернобобовых и крупяных культур нового поколения // Материалы конференции «Актуальные проблемы инноваций с нетрадиционными растительными ресурсами и создания функциональных продуктов». – Москва. – 2001 г. – С. 50–53.
9 Чебан А., Тома З., Ганя А. Полиморфизм белков семян в характеристике гене-тического разнообразия фасоли из коллекции exsitu // Вестник Киевского национального университета им. Т.Шевченко. – 2009.– № 25(27). – C. 153–155.
10 Корниенко Н.Н., Бобков С.В., Кондыков И.В., Бутримова Н.А. Компонентный состав запасных белков линий гороха с многоцветковым апикальным цветоносом // Вестник ОрелГАУ. – 2012. – № 3(36). – C. 56–58.
11 Павловская Н.Е., Гагарина И.Н. Молекулярные маркеры в решении сохранения биологического разнообразия и паспортизация сортов сельскохозяйственных культур // Вестник ОрелГАУ. – 2007. – № 4. – C. 30–32.
12 Заостровных В.И. Иммунологическое изучение исходного материала зернобо-бовых культур // Почва, жизнь, благосостояние: Сб. матер. Всерос. конф.– Пенза, 2000.– С. 263–266.
13 Задорин А.Д. Проблемы научного обеспечения производства зернобобовых и крупяных культур // Вестник РАСХН. - 2002.– № 15.– С.43–48.
ТEРМИНДEР ТІЗІМІ ЖӘНE ҚЫCҚAРТЫЛҒAН CӨЗДEР
Ақуыз - молекулалары өте күрделі болатын аминқышқылдар қалдықтарынан құралған органикалық зат; тірі ағзаларға тән азотты күрделі органикалық қосылыс. Ақуыз ағзалар тіршілігінде олардың құрылысы, дамуы мен зат алмасуына қатысуы арқылы әр алуан өте маңызды қызмет атқарады
Аминқышқылдар - молекуласында амин (~NH2) және карбоксил (-СООН) топтары бар органикалық қосылыстар.
Альбуминдер - молекулалық массалары жоғары емес, қарапайым глобулярлы ақуыздар; суда тұздар, қышқылдар және негіздер ерітінділерінде жақсы ериді.
Глобулиндер - тұздардың сұйық ерітіндісінде еритін, бірақ суда ерімейтін глобулалы протеиндер. Глобулиндер аммонийсульфатының 50% ертіндісінде тұнбаға түседі.
Лизин - ξ-диаминокапрон қышқылы, алмаспайтын аминқышқылы. Барлық жануарлар, өсімдіктер және микроорганизмдер ақуыздар құрамына кіреді
Метионин-алифаттық құрамында күкірті бар α - аминоқышқылы. Суда ериді, алмаспайтын аминоқышқылдар болып табылады. Көптеген ақуыздар мен пептидтер құрамында болады (метионин-энкефалин, метионин-окситоцин
Триптофа́н - (β-индолиламинопропион қышқылы) -ароматтық альфа-аминоқышқылы. Екі оптикалық изомерлі формада -L және D және рацемат (DL) түрінде болады.
Глутамин - (2-аминопентанамид-5-ші қышқылы)- ақуыздың құрамына кіретін 20 аминоқышқылдардың бірі болып табылады.Глутаминполярлы, зарядталмаған жәнемоноаминодикарбонглутамин қышқылының амиды болып табылады,глутаминсинтетазаның әсерінен тікелей аминдену нәтижесінде пайда болады.
Аспартат - спарж қышқылы мен солерод негіздерінің әрекеттесуі нәтижесінде түзілетін тұз.
Аланин -(2-аминопропан қышқылы) -алифаттықаминоқышқылы. α-аланинкөптеген ақуыздардың құрамына кіреді. β-аланин - биологиялық активті қосылыстар құрамында кездеседі.
Проли́н - (пирролидин-α-карбон қышқылы)-гетероциклдықаминоқышқыл (иминоқышқыл). Екі оптикалық изомерлі формада - L және D, сонымен бірге рацемат түрінде болады.
ТИА - Трипсин ингибиторларының активтілігі
ХИА - Химотрипсин ингибиторларының активтілігі
УМ - Ушимия-Мурасиге қоректік ортасы
МС - Мурасиге-Скуг қоректік ортасы
В5 - Гамборг-Эвеленг қоректік ортасы
2,4-Д - 2,4-дихлорфеноксисірке қышқылы
БАП - 6-бeнзиламинопурин
КІРІСПЕ
Дәнді-бұршақты дақылдар адам және жануар қорегіндегі өсімдік белоктары, майлары, көмірсулардың маңызды көзі болып табылады. Дәнді-бұршақтылардың жеке сорттарының тағамдық құндылығын тағамдық заттардың құрамына қарай емес , ондағы жеңіл сіңірілетін формаларына байланысты талдайды.
Дәнді-бұршақты дақылдардың ішінде үрмебұршақ жетекші орындардың бірін алады және әлемнің 70 мемлекетінде өсіріледі.Әлемнің көптеген ғалымдары жоғары активті табиғи қосылыстардың қосымша көздерін анықтау мақсатында өсімдіктердің биоскринингімен айналысады.Үрмебұршақ осы объектілердің бірі болып табылады. Химиялық құрамына қарай үрмебұршақ дәндері бірегей және халықты құнды белокпен қамтамасыз ететін маңызды азықтардың тобына кіреді. Бұдан басқа, үрмебұршақтың белоктық кешені үрмебұршақты биотехнологиялық қайта өңдеу және олардың негізінде ауыл шаруашылығы мен медицина үшін фитопрепараттарды алу тұрғысынан перспективті ететін лектин, протеиназа ингибиторлары, цианогенді гликозидтер сияқты өсімдіктердің қорғаныш реакциясына қатысатын биологиялық стимуляторлардан тұрады. Лектиндер бұл- гликопротеиндер класына жататын және биополимерлердің көмірсу лигандтарын арнайы және кері байланыстыру қасиеті бар табиғаты ферментативті емес белоктар [1]. Лектиннің бірегей қасиеттері клеткаларды бөлу үшін әр түрлі гликоконъюгаттардың аффинді адсорбенті ретінде, сонымен қатар спецификалық зондтар ретінде кең және табысты қолданылуына шартталады. Лектиндердің гормональды әсерге ие екендігі және әр түрлі физиологиялық әсерлерді шақыратындығы табылған. [2].
Қазіргі уақытта Қазақстан үшін отандық өсімдік ресурстары, соның ішінде қазақстандық перспективті үрмебұршақтың сорт үлгілерінің анализі мен мобилизация жағдайы үлкен теориялық және практикалық қызығушылық болып саналады. Зерттеу деректері белоктық компоненттердің әр түрлі клеткалық үлгілердегі ықпалын зерттеуге, оларды бөлудегі биотехнологиялық тәсілдерді жете зерттеуге және өсімдіктерді қорғау құралдарының, сонымен қатар дәрілер мен диагностикумдардың өндірісінде алдағы қолданылуының жаңа көздерін анықтауға мүмкіндік береді.
Биотехнологиялық тәсілдерді ауыл шаруашылық өндірісіне енгізу жаңа ресурстарды үнемдейтін, экологиялық таза және қауіпсіз технологиялардың дамуына мүмкіндік береді.
Зерттеу объектісі ретінде қазақстандық, ресейлік, шетелдік селекцияның Phaseolus vulgaris L. үрмебұршақ сорт үлгілері саналады.
Мақсаты:Үрмебұршақтың сорт үлгілерін белоктық мөлшері, аминқышқылдық құрамына қарай сипаттау, жоғары белсенді антиқоректендіруші компоненттері бар үлгілерді анықтау.
Міндеттері:
1. Үрмебұршақтың сорт үлгілерінің белоктық мөлшерін анықтау;
2.Антиқоректік заттардың мөлшерінің биоскринингі және лектиндерді алу үшін перспективті сорт үлгілерін анықтау;
3. Қазақстандық және шетелдік селекциядағы үрмебұршақ дәндерінің аминқышқылдық құрамын анықтау;
4.Үрмебұршақ сорт үлгілерінің әр түрлі мүшелерінен лектин активтілігін анықтау.
Зерттеудің ғылыми жаңалығы. Үрмебұршақтың жерсіндірілген сорт үлгілеріне белоктық мөлшері мен антиқоректендіруші заттардың: лектиндер, протеиназа ингибиторлары және α-амилаза белсенділігі бойынша алғаш биоскрининг жүргізілген. Зерттелген сорт үлгілерінің ішінде Иранская және Журавушка белоктың максимальды мөлшерімен ерекшеленген және ең көп лектин, трипсин және химотрипсин ингибиторларының белсенділігіне ие болған. Қазақстандық, ресейлік және шетелдік селекциядағы сорт үлгілеріне алғаш жүргізілген аминқышқылдық талдау алмастырылмайтын амин қышқылдардың үлесі 50%-дан жоғары болғанын көрсетті. Юбилейная белая сорт үлгісі лизин және лейцин сияқты алмастырылмайтын амин қышқылдардың көп мөлшерімен сипатталды. Жоғары геммаглютининдеуші белсенділікке ие және каллусогенезге қабілетті үрмебұршақ сорт үлгілері анықталды.
Практикалық маңыздылығы. Үрмебұршақтың белоктық кешенін зерттеу бойынша нәтижелер лектиннің және ферменттер ингибиторларының жоғары белсенділігі бар перспективті сорт үлгілерін анықтауда қолданылуы мүмкін. Берілген түрлердің каллустық дақылдарын алуға ұсынылған хаттама лектиндер, трипсин және химотрипсин ингибиторларын клеткалық биомассадан бөліп алу және олардың негізінде әр түрлі биотикалық және абиотикалық факторларға өсімдіктердің төзімділігін арттыратын биопрепараттарды алудағы биотехнологиялық тәсілдердің дамуына мүмкіндік береді.
НЕГІЗГІ БӨЛІМ
1 ӘДЕБИЕТКЕ ШОЛУ
1.1Дәнді-бұршақты дақылдардың белоктық компоненттері және олардың химиялық және полипептидтік құрамы
Соңғы жылдары дәнді-бұршақты дақыл өнімдерінің сапасының жақсаруы келесідей бағыттарда жүріп жатыр: дән мен жасыл салмағында белок мөлшерінің өсуі; мөлшерінің, теңгерімділігінің, амин қышқылдарының қол жетімділігінің көбеюі есебінен белоктың тағамдық құндылығының артуы; белоктық және энергетикалық компоненттердің үйлесімді қатынасқа жетуі; антиметаболиттер мен токсикалық заттардың концентрациясының төмендеуі.Аталған бағыттардың ішінде белоктың сандық және сапалық құрамын жақсарту сауалы аса маңызды орын алады.
Белоктың дәндегі мөлшері мен сапасы факторлардың екі тобына тәуелді: өсірілу жағдайы және генотиптің ерекшеліктері [3]. Белок мөлшерінің деңгейіне әсер ету дәрежесіне қарай ол факторларды келесідей тізбекпен орналастыруға болады: ауа райы, өсіру технологиясы, топырақ түрлері, сорттың генетикалық артықшылықтары.Дәнді-бұршақты дақылдарға қатысты симбиотикалық азотфиксацияның қарқындылығы факторы мен генотиптің астық дақылдарымен салыстырғанда белок мөлшеріне аса маңызды әсер ететінін ескеру керек.
Белок мөлшері өте жоғары дәнді-бұршақты дақылдарға жатады: соя, бөрібұршақ, сиыржоңышқа, әйкен, жемдік бұршақтар, жасымық, үрмебұршақ, асбұршақта белок мөлшері бидай мен арпаға қарағанда1,7- 2,8 есе көп.Мысалы, үрмебұршақ (Phaseolus vulgaris L.) дәндерінде сорт түріне және өңдеу жағдайына тәуелді орта есеппен 20-30% белок, кейбір сорттарда 40%-ға дейін, 1,8-2,0% май, 60%-дай көмірсу бар. Сонымен қатар, үрмебұршақта тиаминнің 3,1-5,0 мкгг, никотин қышқылының, кальций және темірдің жеткілікті көзі бар [4]. Бұршақты дақылдардың дәндерінде, шөбінде және сабанында астық тұқымдастардың дәніне қарағанда белоктың мөлшері 2-3 есе көп.Бұршақтылардың дәндерінде астық дақылдарына қарағанда крахмал аз, қант бірнешеге көп, ал басқа заттардың мөлшерінде айырмашылық жоқ [5].
Дәнді-бұршақты дақылдарының жалпы белок мөлшерінің 80%-ын құрайтын артық белоктар негізінен глобулин, альбумин, глютелиндер түрінде болады. ПАТ электрофорез, автоматты анализаторлар және басқа әдістердің көмегімен жүргізілген зерттеулердің нәтижесінде дәнді-бұршақты дақыл белоктарының физико-химиялық біртекті еместігі тіркелген [6]. Осыдан мөлшеріндегі, құрамындағы және олардың компоненттерінің электрофоретикалық қозғалғыштығының маңызды туыстық, түрлік және сорттық айырмашылықтары белгіленген. Альбуминдер мен глобулиндер физико-химиялық қасиеттері ұқсас жеке белоктардың күрделі қоспасынан тұрады. Глобулиндер бір-бірімен молекулааралық дисульфидтік көпірлер арқылы байланысқан суббөліктерден тұратын белоктық полимерлер. Дәнде белоктан басқа белоктық емес азот болады: бос амин қышқылдары, қысқа тізбекті пептидтер және пиримидиндік негіздер, нуклеотидтер және т.б. Белоктық емес азоттың мөлшері тұқымның өнуі кезінде бірден артады, әрі артық белоктардың шығынының қарқындылығы әр түрлі генотиптерде біркелкі емес [7].
Альбуминдер және глобулиндердің қалыптасуына генетикалық бақылау дәннің жетілу кезеңінің барлығында бақыланады. Глобулиндердің өзгеру сипаты әр түрлі генотиптерге белгіленген, альбуминдік фракция жасыл дән стадиясынан бастап біртіндеп ұлғайып, ұқсас қалыппен өзгереді. Глобулиндер және альбуминнің бес түрінің аминқышқылдық құрамын зерттеу альбуминдік фракцияға лизин, треонин, цистеин, метионин және тирозиннің жоғары мөлшері, ал глобулиндік фракцияға аргинин, глутамин қышқылы және лейциннің жоғары мөлшері тән екендігін көрсетті [8].
Асбұршақ, соя, үрмебұршақтағы артық глобулиндердің генетикасы мен эволюциясы бойынша әдебиеттік деректерге шолу Чебан А., Корниенко Н.Н., Павловский Н.Е. еңбектерінде ұсынылған [9-11], олар бұршақтылардың қор белоктары қуаты, көлемі және молекуланың басқа қасиеті бойынша ажыратылатын көптеген формаларының болуымен сипатталады деп санайды.
Дәнді-бұршақты дақыл дәндерінің белоктық кешеніндегі жекеше белоктық топтар белгілі бір көлемдік қатынаста біртіндеп жинақталады, әдеттегідей жиынтық белокта глобулиндердің үлесіне 70-тен 95%-ке дейін, альбуминдерге 5 - 30% тиеді. Белоктың жеке топтарының сандық қатынасы әр түрлі факторлардың әсерінен айтарлықтай өзгерістерге ұшырауы мүмкін.
Дәнді-бұршақты дақылдардың белоктық кешенінің гетерогенділігі мен мамандануын растайтын көптеген деректер қазіргі уақытта жинақталған. Асбұршақ пен басқа бұршақтылардың әр түрлі сорттарының дәндерінің белоктарыныңкомпоненттік құрамынан иммунохимиялық гетерогенділік байқалған, сонымен бірге жиынтық белоктардың компоненттік құрамы және оған кіретін альбуминдер мен глобулиндер айқындалған сорттық және түрлік ерекшеліктермен сипатталады. Селекция үрдістерінде идентификациялау әдістемесін шығаруға мүмкіндік берген асбұршақ пен үрмебұршақтың рекомбинанттары мен мутанттарының белоктық фракциялары да ерекшелікке ие [12].
Дәнді-бұршақты дақыл дәндердің белоктары аса бағалы ауыстырылмайтын амин қышқылдарының бірі лизиннің бай көзі, бірақ метионин және триптофан сияқты бағалы аминқышқылдарының аз болуы оның тағамдық ерекшелігін төмендетеді [13].
Дәннің ақуыздылығы көптеген аддитивті әсер ететін гендермен бақыланатын полиморфты белгі болып табылады. Қазіргі уақытта аса үлкен қызығушылық құрамындағы аса бағалы ауыстырылмайтын амин қышқылдарын жоғарылату есебінен белок сапасын жақсарту, маңыздылығы азырақ компоненттердің құрамын азайту есебінен аса бағалыларын көбейту болып отыр.
Белок спектрлері модификациялаушы факторлардың әсерінен маңызды өзгергіштікке ұшырамауына байланысты электро- және иммунофорез көмегімен бұршақты дақылдардың систематикалық айырмашылықтарын идентификациялауға мүмкіндік туды. Асбұршақтың су шығаратын фракциялары 28-36 компоненттен, глобулин спектрі 10-21 компонент, екпе сиыржоңышқада - 13, сояда - 16, кәдімгі жасымықта - 15, үрмебұршақта - 9-дан 16-ға дейін компоненттен тұрады[14]. Бұршақты дақылдардың белоктық құрамы мен филогенетикалық жасының арасында қызықты заңдылық бекітілген. Физиологиялық көне формаларда физиологиялық белсендірек молекулаларымен сипатталатын жақсы еритін глобулиндер эволюциялық жас формаларға қарағанда көп болатындығы көрсетілген [15].
Дәнді-бұршақты дақылдарды толық иммунохимиялық зерттеу легуминдер мен вицилиндер көп және аз жағдайда асбұршақтың легумені мен вицилиніне ұқсас, әйткенде, сиыржоңышқада, жасымықта жемдік бұршақтыларда бар, яғниViciacea тұқымдасының барлық өкілдеріне тән.Үрмебұршақтың барлық түрлерінде жеке жағдайда тек полипептидті аймақтың тұтастығы және қарқындылығымен өзгешеленетін фазеолин бар.
Бұршақтылардың дәндерінің белоктық фракциясының генетикалық анықталған компоненттік құрамы оларды біріктіру және жеке генотиптерді жинақтау бойынша селекциялық эксперименттерді анық жоспарлауға мүмкіндік береді. Дәнді-бұршақты дақылдардағы белоктық, жеке амин қышқылдарының құрамы және белоктық фракция бойынша сортаралық полиморфизм селекция процесіндегі оның құрамының көбеюі және сапасының жақсаруындағы шынайы мүмкіндіктер туралы айтады [16]. Бұл жолдағы негізгі қиындықтар сәтсіз, әсіресе, белок құрамы және өнімділіктің арасындағы корреляциялардың болуында. Дән өнімі мен ондағы белок құрамы арасындағы теріс корреляция белок және көмірсу синтезі арасындағы антагонизмге шартталады. Дәнді-бұршақты дақыл өнімділігінің жоғарылауы кезіндегі дәннің ақуыздылығының деңгейінің төмендеуі азоттық қоректенудің ерекшеліктеріне негізделеді. Осыған байланысты, бұршақтылардың дәнінің ақуыздылығы және өнімділігін бір мезгілде жоғарылату симбиотикалық азотфиксациясы жоғары генетикалық деңгейдегі жаңа сорттарды шығару арқылы мүмкін болады [17].
Белок құрамына скрининг жүргізу селекцияда дәннің өнімділігін сақтауды арттыру немесе дәндегі белоктың проценттік құрамын жоғарылату және аудан бірлігінен алынатын терімін сәйкес жоғарылатуды байланыстыруға мүмкіндік береді. Жоғары өнімділіктегі сорттарды биохимиялық бақылаусыз алуға деген кез-келген талпыныс белок құрамының төмендеуі немесе оның сапасының нашарлауына әкелуі әбден мүмкін. Бірақ белоктың құрамын жай арттыру әрқашан жақсы нәтижелерге әкеле бермейді. Белоктың көбеюі оның тағамдық қасиетін бірден төмендететін белок амин қышқылдары және фракциялардың есебінен жүретіндігі бірнеше рет көрсетілген [18].
Дәнді-бұршақты дақылдардың селекциясындағы басты перспективті тапсырмалардың бірі маңызды түрлерді және олардың күкіртқұрамдас метионин және цистеин сияқты амин қышқылдары бірнеше қайтара арттырылған туыс формаларын іздеу және олардың негізінде перспективті сорттарды шығару болып табылады. Бұл бұршақты дақылдардың ақуызын жаңа бір сапалы деңгейге жеткізетін еді.
Іріктеудің өлшемі ретінде күкіртқұрамдас немесе триптофан амин қышқылдарын әр түрлі сорттарда анықтау болатын еді. Шектен асқанда, құрамында күкірті бар амин қышқылдары есебінен бұршақтылардың белок сапасын генетикалық жақсартудың екі мүмкіндігі бар: күкіртқұрамдас амин қышқылдарының орнын басқа амин қышқылдарының басуына әкелетін мутацияларды алу; күкіртқұрамдас амин қышқылдарымен теңдестірілген, әсіресе легумин компоненттерінің қатынасына әсер ететін гендерді іздеп табу.
Белок құрамы бойынша генетикалық тұрақты формаларды заманауи биохимиялық әдістерді қолданып анықтау аса маңызды мәнге ие. Электрофорез және иммуноэлектрофорез әдістерін қолдану дақылды өсімдіктердің селекциясы, систематикасы және эволюциясындағы маңызды мәселелерді шешуге мүмкіндік берді. Белок маркерлерінің принципі геном аймақтарында қор белоктары кескін болатыны сияқты үлкен практикалық маңызға ие. Белоктардың электрофоретикалық өзгешелігі жеке линия, сорттардың маркері ретінде қызмет атқара алады, бастапқы мәліметтердің алуан түрлілігінен бағалы шаруашылық белгілерді және дақылды өсімдіктердің жабайы туыстарын анықтауға септігін тигізеді[19].
1.2 Лектиндер және дәнді-бұршақты дақыл ферменттері ингибиторларының белоктары және олардың физиологиялық маңызы.
Лектиндер - көмірсуларды химиялық айналымын болдырмай, қайтымды және таңдамалы байланыстыру қасиеті бар белоктар. У.Бойдпен ұсынылған лектин термині (лат. legere -таңдау) олардың көмірсулармен, әсіресе қанның топтық детерминанттарымен өзара әсерлесуінің таңдамалылығын білдіреді. Алғашында бұл терминді қан топтарына тән гемагглютининдерді белгілеу үшін қолданылуға ұйғарылған. 70-жылдарда оны көмірсуларды байланыстырушы өсімдік және жануартектес белоктарды белгілеу үшін (фитогемагглютининдер терминінің орнына) қолдана бастады.Лектиндер бос моно-және олигосахаридтермен қатар, гликопротеидтер, полисахаридтер және гликолипидтердің құрамындағы көмірсу қалдықтарымен өзара әрекеттеседі. Лектиндердің көмірсулармен ең қарапайым формада әрекеттесуі клеткалардың, мысалы эритроциттердің және бөліктердің агглютинациясы немесе гликопротеидтер мен полисахаридтердің преципитациясы түрінде байқалады. Бұл феномендер лектиндер антиденелерге ұқсас көп валентті лиганд екендігімен түсіндіріледі, олардың молекулаларында екі немесе төрт көмірсу байланыстырушы орталықтар болады. Лектиндер мен антиденелердің тек сыртқы ұқсастығы сәйкес келеді, олардың құрылысы мен қызметі бойынша айтарлықтай айырмашылықтары бар.
Лектиндерді зерттеу Г.Штильмарктың үпілмәліктің бұршағындағы токсикалық заттар эритроциттер агглютинациясы және олардың гемолизін шақыратындығын бекіткен жұмыстарынан басталды. Лектин аумағындағы ары қарайғы зерттеулер К.Ландштейнер мектебімен жалғасты. У.Бойдтың систематикалық іздеу кезінде қан топтарына тән агглютининдерді тапқан жұмыстары лектиндерге жаңа көзқарастардың пайда болуына әкелді. Лектиндерге арналған кейінгі зерттеулер таза препараттар алумен және олардың көмірсу өзгешелігінің сипаттамасымен байланысты. Егер 1965 жылы таза күйінде үш лектин (үрмебұршақтың фитогемагглютинині, конкавалин А және рицин) алынса, ал қазіргі уақытта лектиннің таза препараттарының саны 100-ден астам. Б.Н. Степаненко препараттарды алу көзіне байланысты зоолектиндер және фитолектиндер деп ажыратуды ұсынды. Лектиндердің медицина мен биологиядағы маңызын қарастырғанда екі негізгі аспектіні ескеру қажет. Біріншіден, бұл лектиндердің реагент және биологиялық тәртіп қатарындағы зерттеу құралы ретінде кең қолданылуына негізделетін қолданбалы маңызы. Лектиндер туралы ғылыми ізденістердің негізгі бағыттарын келесідей үлгіде топтастыруға болады:
Қалыпты және патологиялық өзгерген (мысалы, қатерлі трансформацияланған) клеткалардың мембрана беттерінің айырмашылығын зерттеумен қоса, клетка мембраналарының қызметі мен құрылысын зерттеу;
Митогенді стимуляция және лектиндердің лимфоциттерге антимитогенді әсерін қосқанда, лектиннің клетка мембранасымен өзара әрекеттесуінің клеткалық метаболизмге әсерін зерттеу;
Эритроциттердің топспецификалық антигендеріне АВО негізгі жүйесімен, спецификалық лектиндердің қатысуымен серологиялық сипаттама және идентификациясы;
Тазарту және гликопротеидтердің сипаттамасы;
Микроорганизмдер мен вирустардың агглютинациясы, олардың беткі рецепторларын зерттеу.
Лектиндерді зерттеудің басқа бір маңызды жағы өсімдіктер және жануарлар организміне осы биологиялық белсенді заттардың физиологиялық рөлі туралы сұрақтың өңделуі болып саналады. Лектиндерді биологиялық зерттеулерде қолданудың өңделуші аспектілеріне қарағанда, олардың бөлініп алынған организмдер үшін маңызына жеткілікті дәрежеде назар аударылмаған. Лектиндердің өсімдіктердегі функциясы туралы тек үзінді деректер ғана бар. Төменгі көпклеткалы организмдер үшін лектиндердің клеткааралық байланыстарды бекітуде және молекулалық деңгейде тану процесінде маңызы көрсетілген. Бұлардың барлығы лектиндердің функционалды маңыздылығы туралы сауалдардың өзектілігін білдіреді.
Өсімдік лектиндері дәндердің материалдарын байланыстыру қызметін атқарады; көмірсулардың транспортын және бактериялар мен саңырауқұлақтардан қорғауды іске асырады; бактерия симбионттарды (мысалы, азотфиксирлеуші бактериялар) ие-өсімдіктің тамыр түтікшелерін тану және бекітуге қатысады. Зоолектиндер клеткалық өзара әрекеттесу және тану, қанағымнан деградирленген гликопротеиндерді жою және байланыстыру механизмдеріне қатысады деп болжамдайды. Лектиндердің маңызды көзі - өсімдіктердің, әсіресе бұршақтылардың дәні (бұршақтылардың жалпы белок мөлшерінің 2-10%-ын лектиндер құрайды). Лектиндерді анықтау үшін интактті немесе модифицирленген эритроциттердің агглютинация реакциясын қолданады. Лектиндерді тазарту басқа белоктар сияқты сорбент ретінде полисахаридтерді, гликопротеиндерді және тасымалдаушыға иммобилизденген синтетикалық көмірсуларды қолдана отырып аффинді хроматография әдісінің көмегімен жүргізеді. Оларды көмірсу тізбектерінің құрылысын зерттеу барысында клеткалық мембрана бетінің көмірсу детерминанттарының құрылысын және таралуын зерттеу, лимфоциттердің стимуляциясы, сонымен қатар, қан топтарының диагностикасы және биологиялық сұйықтықтардың гликопротеиндеріндегі топ детерминанттарын анықтау үшін қолданады.
Жануар организмінде клиренс лектиндері маңызды рөл атқарады. Бұл әр түрлі көмірсу спецификалығымен ерекшеленетін эндогенді лектиндердің үлкен тобы. Бұл лектиндер жүйесі организм үшін қажетсіз құрылымдардың утилизациясына қатысады. Негізінде, лектиндерді бөліп алу тарихы өсімдіктерді зерттеумен басталады. Лектиннің мөлшері өсімдіктің басқа бөліктеріне қарағанда дәнде көп жинақталатындығы назар аудартады. Атбұршақтың дәнінде белоктың жалпы мөлшерінің қатынасымен 23-35% конкавалин А бар, үрмебұршақ пен жасымықтың дәнінде лектин көп. Кейбір жағдайларда лектин мөлшері тұқымның өнуі үрдісінде ұлғаяды. Дәндегі лектиндер клетканың бөлінуінің регуляциясында, сонымен қатар, дәннен өсімдік қалыптасатын органогенез үрдісінде маңызды қызмет атқарады. Лаборатория жұмыстарында лектиндер тұқымқуалаушылық аурулардың диагностикасында, кейбір микроорганизмдердің идентификациясында қолданылатыны белгілі. Осының өзі лектиндерге жоғары сұранысты көрсетеді. Бірақ биотехнологияда лектиндер басқа да күрделі заттарды: гликопротеидтер, гормондар, сиалопротеидтер және т.б. іріктемелі сорбциялайтын спецификалық реагенттер ретінде қолданылады. Осылайша, лектин препараттарының көмегімен көптеген ауыр аурулардың емінде қолданылатын құнды заттарды алуға болады.
Бұршақты дақылдардың құрамына тағамдық құндылыққа ие белоктармен қатар табиғаты ақуыз болатын антиалиментарлы қосылыстар кіреді. Бұндай қосылыстарға асқазан-ішек жолындағы протеаза ингибиторлары мен лектиндер жатады. Лектиндер барлық тірі организмдерге тән, сондықтан олардың қызметін зерттеу жалпы биологиялық маңызға ие және зерттеушілердің басты назарын аудартады. Алу көзіне тәуелді бактолектиндер, миколектиндер, фитолектиндер және зоолектиндер болып ажыратылады. Лектиндер сыртқы стрессорлардан организмді қорғауға және реттелуіне қатыса отырып, ұлпалардың құрылысына кіреді. Әр түрлі организмдерден бөлініп алынған лектиндер биохимияда, гистохимияда, кейбір аурулардың диагностикасында кеңінен қолданылады. Соңғы жылдары лектиндерді сондай-ақ дәрілік препараттар ретінде қолдануға талпыныстар жасалып жатыр. Лектин туралы айтылғандардың барлығы биологиялық ғылымның әр түрлі саласында, әсіресе, биохимия, цитология, микробиология, өсімдіктер физиологиясы, биотехнология және фармацияда қызмет ететеін зерттеушілердің назарын аудартады [20]. Лектин активтілігін зерттеуді ашық тұқымдастар, қос жарнақтылар және даражарнақтылардың өкілдеріне жүргізілген [21, 22].
Лектин өсімдіктердің 800 түрінің құрамында бар. Әсіресе, олар бұршақтылардың дәндерінде көп. Лектиндерді өсімдіктерден бөліп алу мен синтездеу шығу тегі жануарлардың лектиндерімен салыстырғанда қарапайым және арзандау, сондай-ақ көмірсу детерминанттарымен байланысу селективтілігі де өте жоғары. Лектиндердің мөлшері мен локализациясы кең өрісте өзгереді, ал олардың активтілігі қоршаған ортаның биотикалық және абиотикалық әсер етуіне тәуелді [23, 24]. Үрмебұршақ мүшелерінде даму фазасына тәуелді, гемагглютининдеуші белоктардың функциональды активтілігіне қатысты лектин активтілігінің вариабельді деңгейі белгіленген [25].
Қазіргі уақытта фитолектиндердің физико-химиялық және биологиялық қасиеттеріне нақты зерттеулер жүргізілген [26-28], бірақ олардың физиологиялық рөлі әлі де нақты емес, олардың қызметі лектиндерді бос моно- және олигосахаридтермен, полисахарид гликолипидтер және гликопротеидтер құрамындағы көмірсу қалдықтарымен байланыстыратын көмірсу байланыстырушы домендерге байланысты [29, 30]. Дәлелдердің көбісі лектиндердің организмнің қорғаныш күшін белсендіретін биологиялық күшті стимуляторлар екенін растайды, бірақ лектиндерді жоғары тағамдық құндылығы бар өсімдіктерден бөліп алу жұмыстары өте аз. Ямалеева А.А зерттеулерінде көрсетілгендей, өсімдік лектиндерінің қызметі көп түрлі. Лектиндер клеткааралық әсерлесуге, гормондар, РНҚ және белоктардың транспортына қатысады, сонымен қатар бөлінуге, өсуге, клеткалардың дифференцировкасына әсер етеді.
Лектиндер қолданылу экспериментальды цитохимияда, кейбір аурулардың диагностикасында, құрамында көмірсу бар күрделі заттардың биотехнологиясында дамып келе жатқан құнды биохимиялық реагенттер ретінде бола алады. Лектиндер азотфиксирлеуші бактериялар мен ие-өсімдік арасында, соның ішінде симбиоздардың іске асуында медиатор бола алады [2]. Трансгенді өсімдіктерде лектиндердің насекомдар мен зиянкестерден қорғаныш рөлі қарастырылған [31-33].
Бунақденелілер, зиянкестер және фитопатогенді саңырауқұлақтарға қарсы қорғаныш реакцияларға қатысумен қатар қоршаған ортаның стресс факторларына жауап реакциясының қалыптасуына қатысады. Температуралық және тұзды стресстерде [34, 35], құрғақшылықта [36] өсімдік лектиндерінің активтілігінің артатындығы туралы деректер бар.
Бұршақтылардың лектиндері бірнеше топшаларға бөлінеді. Бірақ лектин полипептидтерінің амин қышқылдық тізбектері мен гендерінің нуклеотидтік тізбектерінің ұқсастығына қарамастан, бұршақтылардың лектинінің әр түрлі типтері бір-бірінен молекулалық құрылымы мен өзгешеліктері арқылы ажыратылады [37].
Онымен қоса, бұршақтылардың кейбір түрлері (Ulexcuropacus, Griffoniasimplicifolia) әр түрлі биохимиялық ерекшелігі мен өзгешелігі бар екі немесе одан да көп лектиндерден тұратыны белгілі. Мысалы, кейбір жабайы Phaseolus vulgaris түрлерден лектинтәріздес артық белоктар екі негізгі және бір қосымша полипептидтен тұратын арцелиндер бөлініп алынған [38]. Бұршақтылардың лектиндері өсімдіктердің тіршілік цикліндегі әр түрлі процестерге қатысады. Геммаглютининдеуші белоктардың аса маңызды функцияларының бірі симбиотикалық азотфиксирлеуші жүйенің қалыптасу процестеріне қатысу болып табылады. Геммаглютининдердің көмегімен өсімдік ризосферасында ризобий агрегациясын және ары қарайғы түйнектердің қалыптасуын жүргізетін, атмосфералық азотты қалпына келтіретін түйнек бактерияларын байланыстыру жүреді [39].Бұршақтылардың экзогенді лектиндері адсорбционды активтілікті және түйнек бактерияларының вируленттілігін арттыруға қабілетті [40].
Үрмебұршақ лектиннің жоғары активтілігі бар дақыл. Үрмебұршақтың дәндерінде лектин мөлшері көп және жалпы белоктың 2-10% құрайды.Бұршақты өсімдіктердің дәндерінде ингибиторлардың мөлшері ерігіш белоктардың 5-10 % жетеді, соның ішінде қарапайым үрмебұршақ (Phaseolus vulgaris L.) - 2,0 мг100 г.
Үрмебұршақ лектиндері инсулинтәріздес және радиотерапевтикалық әсер көрсетеді, лимфоидты клеткалардың пролиферациясын стимулдейді, иммуностимулдеуші қасиеттерге ие [41]. Үрмебұршақ лектиндері мен гидролаза ингибиторлары пероксидазды активтілікті, өсімдіктердің патогендер мен фитофагтарға төзімділігін, өнімділікті арттырады. Ресейлік ғалымдармен үрмебұршақ лектинінің негізінде өну энергиясын, тұқымның өнгіштігін күшейтетін, зиянкестермен зақымдануды төмендететін, тұқымдарды егу алдында өңдеуге арналған Лель препараты жасалған [42, 43].
Адам тамақтануында және жануарларды бұршақты дақылдардың дәнімен қоректендіру кезінде тамақтан улану жағдайы немесе басқа да жағымсыз құбылыстар байқалған. Дәнді-бұршақты дақылдардың барлығының белоктық комплексінде дәндегі белоктың тағамдық құндылығын бірден төмендететін асқорыту жолының протеолитикалық ферменттерінің ингибиторлары мен геммаглютининдеуші белоктар бар. Асқорыту жолының ферменттерінің ингибиторлары және лектиндер дәнді-бұршақты дақылдардың дәніндегі альбуминдермен қатар глобулиндерінде де бар және олардың антипротеиназалық және гемагглютининдеуші белсенділігінің деңгейін анықтайды [44]. Белоктардың ингибирлеуші және гемагглютининдеуші белсенділігі дәннің физиологиялық жағдайына тәуелді өзгереді. Үрмебұршақ дәнінің лектин активтілігі мен жинақталу динамикасын зерттеу фитогеммаглютининдердің құрамы мен белсенділігі өскінделу кезінде төмендейтіндігін көрсетті. Үрмебұршақ дәнінің лектинінің электрофоретикалық сипаты анықталған, суббірліктік құрамы және көмірсулық өзгешелігі зерттелген [45].
Өсімдіктердің эволюция процесінде әр түрлі қолайсыз жағдайларға, сонымен қатар, зиянкестер және фитопатогенді микрооргаизмдерге қарсы тұруға көмектесетін қорғаныш механизмдері қалыптасқан. Әсер етуші механизмдердің ішінде маңыздысы табиғаты ақуыздық заттар болып табылады. Олардық қатарына глюканаза, хитиназа, протеаза және α-амилаза ингибиторлары, лектиндер, сонымен қоса басқа да антимикробты белсенділікке ие белоктар мен пептидтер кіреді [46]. Мысалы, қызанақ (Licopersicon esculentum) жапырағының бунақденелілер мен микроорганизмдермен зақымдалуы серинді, цистеинді, аспартильді протеиназа ингибиторлары, құрамында металл бар карбоксипептидазалар сияқты жиырмадан астам белоктардың синтезін индуцирледі [47].
Алғашқыда жануарлардың трипсин және химотрипсин ингибиторлары сияқты сипатталған өсімдіктердің протеиназа ингибиторлары бунақденелілердің асқорыту жолындағы серинді протеиназалардың белсенділігін тежеуге қабілетті [48]. Өсімдіктектес цистеинді протеиназа ингибиторларыбунақденелілердің өміршеңдігін төмендетеді, биомассаның төмендеуіне әкеледі және олардың дамуын тежейді [49]. Протеиназа ингибиторларының бунақденелілерге жағымсыз әсерін, біріншіден, асқорыту жолының ферменттерін тежеп, тағамдағы белокты қолдануға кедергі болатындығымен анықтауға болады, яғни әдеттегі антиметаболиттер сияқты әсер көрсетеді [50]. Сол уақытта, әсіресе, осы белоктардың полифункционалды сипатын есепке ала отырып протеиназа ингибиторларының бунақденелілердің организміне әсерінің басқа жолдарын алып тастауға болмайды [51]. Протеолитикалық фермент ингибиторларының өсімдіктерді бунақденелілерден қорғаудағы белсенді рөлінің маңызды дәлелі ретінде өсімдік ұлпаларының біртұтастығының бұзылуына жауап ретінде осы белоктардың синтезінің индукциясы байқалған жұмыстары себепкер болды. Зерттеулер қатары қызанақ пен картоп жапырағының колорадо қоңызымен және оның дернәсілдерімен зақымдалуынан өсімдіктерде трипсин және химотрипсин ингибиторлары мөлшерінің жылдам көбейгенін көрсеткен. Бұл көбею тек жапырақтардың зақымдалуымен ғана шектеліп қойған жоқ және өсімдіктің жер үсті бөліктеріне де таралған, яғни жауап жүйелі сипатта жүрген [41]. Өсімдік ұлпасының зақымдалуына жүйелі жауап әр түрлі тұқымдастарға жататын өсімдіктерде ингибиторлар синтезінің индукциясынан көрінеді және таңдамалы сипатта болады [52, 53]. Соя (Glycine max L.) цистатинінің үш формасынан екеуі (N2 и R1) сау өсімдіктерде болмай және жарақаттану немесе метилжасмонатпен өңдеу кезінде экспрессияланған уақытта қалған тек біреуі (L1) конститутивті болған [54]. Соңғы жылдары протеиназа ингибиторларының гендері бар трансгенді өсімдіктерді шығаруға арналған жұмыстар көбейді. Алғаш рет протеиназа ингибиторының генін бір өсімдіктен басқа өсімдікке ауыстыру 1987 жылы жүзеге асты [55]. Трипсин ингибиторының гені (CpTI) вигнадан (Vigna unguiculata L.) табак өсімдігіне енгізілді(Nicotiana tabacum L.). Бунақденелілер протеиназалардың орнын басатын, ингибиторлар әсеріне сезімтал жаңа протеолитикалық ферменттердің синтезі арқылы ингибиторлардың жағымсыз әсерін нейтрализдеуге қабілетті. Осындай құбылыс картоп түйнегінің серинді протеиназа II ингибиторының гені бар трансгенді табактың жапырағымен қоректенген қырықбуында Spodoptera exigua табылған. Трансгенді өсімдіктердің жапырағымен қоректенетін бунақденелілерде бақылау тәжірибесінде протеолитикалық белсенділік шамамен 80% ингибиторлармен тежелген кезінде ингибиторларға сезімтал ферменттердің мөлшері 20%-ке жетпеген [56]. Қазіргі уақытта бунақденелілердің эффективті протеиназа ингибиторларын іздеу әр түрлі бағыттарды жүргізіліп жатыр. Протеаза зимогендерінің активациясы кезінде босатылатын пропептидтер ферменттердің жоғары әсерлі ингибиторлары ретінде әсер ете алатындығы белгілі. Протеолитикалық ферменттердің ингибиторлары өсімдіктердің тек бунақденелілерден ғана емес, басқа да зиянкестерден қорғалуында маңызды рөл атқарады. Бұндай зиянкестердің қатарына құрттар, нематодтар жатады. Көптеген нематодтар өсімдіктерде паразиттік тіршілік етеді және ауылшаруашылық өндірісіне үлкен шығын әкеледі [57]. Өсімдіктердегі ингибиторлардың қорғаныш әсері басқа да зиянкестерге таралуы мүмкін.
Селекциялық бағдарламаларға асқорыту жолының ферменттері ингибиторлары және лектиндердің мөлшері мен бағалануын жүргізу қазіргі уақытта күрделі мәселе. Әзірге ешбір дәнді-бұршақты дақылдарда олардың дәндегі мөлшерінің төмендеуіне селекция жүргізілмеді. Селекциялық материалдың массалық талдауын жүргізетін өндірістік әдістің болмауы басты бөгет болып табылады. Iwamoto Т. [58] жәнеRossi С. [59] пікірі бойынша көптеген жағдайда селекция үрдісінде лектиндер, трипсин және химотрипсин ингибиторларының мөлшерінің төмендеуі дәнді-бұршақты дақыл белоктарының тағамдық қасиетінің айтарлықтай жақсаруына әкеледі.
Өсімдіктерде, мысалы, бұршақтылар мен астықтарда лектиннің локализациясы және синтезделетін негізгі орнына белсенді өсіп жатқан ұлпалар жататындығы белгілі. Сондықтан лектиндердің бөліну, созылу және клеткалардың дифференцировкасы үрдісінде маңызды рөл атқаратындығы туралы болжам жасауға болады. Алайда, лектин қызметінің интенсивті зерттелуіне қарамастан, оның активтілігінің реттелу механизмі белгісіз. Әдебиеттерде лектиндердің фитогормондармен бірге интактты өсімдіктердің өсу процестерінің реттелуіне қатысатындығы туралы байланыссыз және қарама-қайшы мәліметтер бар. Осыған байланысты оқшауланған клеткалар мен ұлпаларда лектиндердің жинақталуын зерттеу өзекті түрде ұсынылады. Бұл болжам лектиндердің фитогормондармен бірлесіп өсудің гормональды реттелуі мен өсімдіктің дамуына қатысу қабілетіне негізделген[60].
Бидайдың каллусты дақылдарында каллустың морфогенді типінің қалыптасуындағы лектиндердің рөлі анықталды және фитогормондар болмаған жағдайда лектиннің жинақталуының ерекшеліктері зерттелді. Жұмсақ бидайдық каллусының морфогенді типінде лектин мөлшері қатты сорттардың морфогенді емес каллусқа қарағанда аздау. Морфогенді емес каллус культивирлеу ортасында экзогенді лектин концентрациясының өзгеруіне бағынбайды. Бидайдың каллусты ұлпаларында лектиннің жинақталуы культивирлеу ортасында 2,4-Д болмаған жағдайда шектеледі, сонымен қатар каллусты ұлпада немесе клетка суспензиясында АБҚ концентрациясымен реттеледі [61]. Молликутпен инокулирленген Acholeplasma laidlawii var.granulum қант қызылшасының каллусында лектин белсенділігінің динамикасы зерттелді. Қант қызылшасының клетка культурасындаға қышқыл ерітетін лектиннің белсенділігі ахелоплазмамен инфицирлегеннен кейін артты [62].
Өсімдіктердің лектиндері үшін құрылымы, көмірсу өзгешелігі бойынша кең алуантүрлілік белгіленген және үрмебұршақтың каллусты культурасы және дәндерінің белоктық кешенінің компоненттерінің клеткада, ұлпада және зерттеу мүшелерінде локализациясы фитоиммуномодуляторлардың шығарылуында, өсімдіктерді қорғау заттары және биотехнологиялық тәсілдерді қолданумен дәрілік препараттарды жасауда өзекті болып табылады, солайша табиғи компоненттердің негізіндегі препараттар экологиялық қауіпсіз және қорғаудың химиялық заттарын алмастырады. Үрмебұршақ лектиндерін алу технологиясын өңдеу үшін амин қышқылдық құрамы бойынша перспективті қазақстандық, ресейлік және шетелдік селекцияда сорт үлгілерін анықтап, өсімдіктің әр түрлі органдарында лектин белсенділігі бар белоктардың жинақталуын зерттеп қана қоймай, биотехнологиялық тәсілмен олардың негізінде фитопрепараттар алу және бөліп алу әдістемесі бойынша нақты ұсыныс беру керек.
1.3 Биотехнология негізінде белоктық компоненттерді алу
Биотехнологияның дамуы үшін қолданылу диапазоны кең болатын өсімдіктің белоктық компоненттерін қолдану үлкен болашаққа бастайды. Қазіргі уақытта заманауи биотехнологияның маңызды бағыттарының бірі биологиялық белсенді заттарды, соның ішінде медицинада, фармакологияда, биологияда және өндірістің басқа салаларында кең қолданыс тапқан лектиндерді алу технологиясын өңдеу болып табылады. А.С. Буянов және М.Э. Ламберовпен ультрадыбыс есебінен соя сорттарын жақсартудың биотехнологиялық әдісінің эффективтілігі көрсетілді. Экстракция процесінде бұршақтан және сояның каллусынан ультрадыбыс көмегімен белоктар мен аминқышқылдарының жалпы мөлшерін, ферменттердің активтілігін, биосинтетикалық белсенділікті реттеуге болатындығы және олардың сапасын жақсарту көрсетілді [63]. Өсімді организмдердің арасында жоғары өсімдіктер мен микроорганизмдер әсерлесуінің объектісі ретінде бұршақты өсімдіктердің лектиндеріне ерекше назар аударылады. Лектиндердің құрылысымен, олардың өсімдіктер және өсімді клетканың органоидтарында орналасуымен байланысты мәселелер зерттелініп жатыр [64].
Бүгінгі таңда өндіріске,ауыл шаруашылығына, мал шаруашылығында және қоршаған ортаны қорғау саласында керекті микробиологиялық препараттардың толық спектрі жасалған және кең қолданылуда [65]. Сол уақытта, шығу тегі өсімдіктектес биопрепараттарды өңдеу жеткіліксіз. Қазіргі уақытта Ресейде зәйтүн және бұршақты дақылдар сияқты отандық өсімді шикізаттардан, сонымен қатар тағам өндірісіндегі екіншілік шикізаттардан белоктық препараттарды алудың экологиялық таза қалдықсыз технологиясының жүйесі құрастырылып жатыр [66].
Өсімдік препараттардың эффективтілігі жиынтықпен және олардың құрамына кіретін химиялық заттардың қасиеті және көптеген дәрілік өсімдіктердің биологиялық белсенділігімен анықталады. Микробтарға қарсы өсімдік препараттарын шығару қазіргі таңда табиғи компоненттердің жаңа өсімді қасиеттері бар табиғаты химиялық емес және әсер ету механизмі басқа өзіндік антимикробтық құралдарды жасауда өзекті болып отыр. Емдік өсімдік құралдарының биологиялық белсенділігін арнайы таңдалынып алынған өсімдік композициясының негізінде кешенді препараттарды шығару есебінен көтеруге болады. Құрамында протеиназа ингибиторлары бар үрмебұршақ дәндерінің белоктары, мысалы, потенциалдық антиканцерогенді протеиндер қарастырылып жатыр [67].
Өсуді стимулдейтін және фунгицидті белсенділігі бар экологиялық қауіпсіз кешенді биопрепараттарды шығарудың заманауи бағыты ретіндежасанды қоректік орталарда оқшауланған клеткалар және ұлпаларды культивирлеу әдістерін жетілдіру болып саналады. Көп жағдайда культивирленуші клеткалардың өнімділігі медицина, ауыл шаруашылығы, тағам өндірісінде қажетті биологиялық активті заттарды бөлу үшін өсімдіктердің өнімділігін арттырады. Одан басқа, каллустан биотехнологиялық синтездің екіншілік заттарын алу белгілі табиғи жағдайда өспейтін өсімдіктерді қолдануға мүмкіндің береді және биопрепараттарды алу технологиясы бір жыл ішінде мүмкін болады. Осы жағдайдағы мәселелер өсімдік объектілерін мақсатты бағытта таңдаумен, олардан белсенділігін тұрақты сақтайтын биологиялық активті препараттарды алу технологиялық үрдісінің барлық стадиясын оптимизациялаумен байланысты. Осыған байланысты өсімдік шикізаттарынан алынатын құрамында биологиялық активті заттары максимальды болатын, өсімдіктерді қорғаудың биологиялық әдістерінде жоғары эффективтілікті қамтамасыз ететін препараттардың технологиясын өңдеу өзекті болып отыр.
Фитопрепараттарды заманауи агротехникамен кешенді түрде қолдану жердің потенциалын ғана емес, өсімдіктердің өзінің биологиялық потенциалын толық қолдануға мүмкіндік береді.
Биопрепараттарды шығару сферасында мамандандырылған әлемдік химиялық және биотехнологиялық фирмалар лектиндер, таңбаланған лектиндер, ингибиторлар және өсімдіктерді қорғау құралдары, сондай-ақ дәрілер мен диагностикумдердің үлкен тізімін ұсынады.Еуропаның көптеген елдерінде, Жапонияда, АҚШ, ҚХР, Ресей, Украина,Белорусияда лектиндердің қасиеттеріне, жаңа заманда биотехнологиялық өнімдерді алуда қолданылуына іргелі зерттеулер жүргізіліп жатыр. Лектиндер лабораториялық жұмыстарда тұқымқуалаушылық аурулардың диагностикасы, кейбір микроорганизмдердің идентификациясы үшін қолданылады. Осының өзі оларға жоғары сұранысты көрсетеді. Бұдан басқа лектиндер биотехнологияда гликопротеидтер, гормондар, сиалопротеидтер және т.б. күрделі заттарды таңдамалы сорбциялайтын спецификалық реагенттер ретінде қолданылады. Осындай жолмен, лектин препараттарының көмегімен ауыр сырқаттарды емдеуде қолданылатын құнды заттарды алуға болады. Мүшелер мен ұлпаларға әсер ету үшін шығарылатын лектиннің өзіндік гибридтері мен антиденелерден жасалған жаңа заман препараттарының келешегі зор.
Сондықтан қазіргі уақытта Қазақстан үшін үлкен теориялық және практикалық қызығушылық әр түрлі клеткалық үлгілерде олардың әсерін зерттеу және ары қарай биотехнологиялық өңдеу үшін белоктық компоненттердің жаңа көздерін анықтау мақсатында отандық өсімдік ресурстарының, соның ішінде үрмебұршақтың қазақстандық перспективті сорт үлгілерінің мобилизациясы және анализі мәселесі болып отыр.
Азықтық мәселелерді шешудің маңызды жолы зиянкестер, арамшөптер, аурулардан өсімдіктерді қорғауға арналған биологиялық құралдарды қолдану арқылы ауыл шаруашылығын экологизациялау, сонымен қатар, ауыл шаруашылық дақылдарының өнімділігін арттыру үшін биопрепараттарды қолдану болып саналады. Биопрепараттарды тағайындау негізінен - өндірісте, ауыл шаруашылығында химиялық зиянды заттарды қолдануды қысқарту, қабылдамау және ресурстарды үнемдейтін, экологиялық таза және қауіпсіз технологияларға ауысу.
Бірақ қазіргі кезде біздің республикамызда биологиялық әдістерді іске асыру мен қолдану жеткіліксіз дамыған. Ауыл шаруашылығы дақылдарының сапасы мен өнімділігінің төмендеуінің басты мәселелері: топырақтың төменгі потенциалы, минералды тыңайтқыштардың жоғары құны, өсімдіктер мен топырақты биоталарға пестицидті препараттардың теріс әсер етуі.
Қазіргі уақытта Қазақстанда 9000 га-ғажуық ауыл шаруашылық пайдалы жерлер зиянкестермен залалданған, 2,5 млн га астам - арамшөптермен, 70-ке жуық микробтық аурулардың түрлері таралған. Өсімдіктерді қорғау құралдары бойынша келесі жағдайлар орын алған: пестицидтердің - 370 түрі, соның ішінде биопестицидтердің - 7 түрі (1,9%);әлемдік биопрепараттар өндірісі - 100-ге жуық түрлері, Қазақстанда - 2 түрі (2%); жыл сайынғы пестицидтерді тасымалдау орташа есеппен - 11-18 мың т, 2008 жылы пестицидтерді қолдану - 23,7 мың т, импорт - 21,2 мың т (89,5%), отандық - 2,5 мың т (10,5%) [68].
Маркетингтегі зерттеулер қазіргі кезде Қазақстан Республикасының ішкі нарығындағы талаптарды, мысалы өнеркәсіптік аграрлық кешендер үшін биопрепараттар 8300 мың тоннаны құрайды; мұнай-газ секторы - 700 тоннадан астам, қоршаған ортаны қорғау - 500 тоннадан астам құрайтындығын көрсетті. Бірақ қазіргі күнде республикада биопрепараттардың жөнделген өндірісі жоқ, ал талаптар шетелден импорттау арқылы жүзеге асады.
Осылайша, әдебиет көздері белоктық компоненттердің және олардың негізінде идентификациясының биотехнологиялық тәсілдерін жетілдіру, ауыл шаруашылығының әр түрлі салаларында қолдану мен жүзеге асырудың негізі бола алатын жаңа перспективті сорттарды анықтау үшін дәнді-бұршақты дақылдардың, соның ішінде үрмебұршақтың белоктық компоненттерін зерттеу аумағындағы зерттеулердің перспективтілігін көрсетеді.
1.4 Астық және дәнді-бұршақты дақылдардан алынған лектиндер мен гидролаза ингибиторлары негізіндегі фитопрепараттарды қолданудың экономикалықтиімділігі
Ауыл шаруашылығында қолданылатын дақылды өсімдіктердің әр түрлі табиғаты химиялық заттармен ластануы қоршаған ортаның жағдайына тікелей тәуелді. Өсімдіктерді қорғау құралдарын бақылаусыз қолдану адам денсаулығына айтарлықтай зиян тигізеді және экологиялық апат төндіреді. Қызметкерлердің пестицидтерді қолдануды азайту немесе мүлдем тосқауыл қою туралы таластары оларды қауіпсіз экологиялық таза фитопрепараттармен ауыстыру туралы пікірді туындатады. Эволюциялық даму үрдісі кезінде өсімдіктерде жағымсыз әсерлерге, соның ішінде зиянкестер мен фитопатогенді микроорганизмдерге қарсы тұруға мүмкіндік беретін қорғаныш механизмдері қалыптасты. Өсімдіктердің қорғаныш механизмдерінің маңызды құрамдас бөлігі табиғаты белоктық заттар. Оларға антимикробты белсенділігі бар фермент ингибиторлары, белоктар және пептидтер жатады. Ферменттердің белок - ингибиторлары каталитикалық белсенділіктің бәсекелес ингибирленуіне әкелетін ферменттермен стехиометриялық кешен құруға қабілеті бойынша бірігетін белоктардың ерекше тобын құрайды. Өсімдіктердегі белок ингибиторларының ішінде көбірек таралғаны менкөп зерттелгендеріне протеолитикалық ферменттердің ингибиторлары және α-амилаза ингибиторлары жатады. Қазіргі кезде протеиназа және α-амилазаның белок-ингибиторлары өсімдіктерде келесідей негізгі қызметтер атқарады деп саналады: қор белоктары ретінде қызмет атқарады; эндогенді ферменттердің белсенділігін бақылайды; қорғаныш реакцияларына қатысады. α-амилазаның белоктық ингибиторлары көбінесе астық тұқымдастарының өкілдеріне жататын өсімдіктерден бөлініп алынған. Алайда, оладың көбісі жануарлар мен бунақденелілердің α-амилазаларына қатысты белсенді. Эндогенді α-амилазаның ингибиторлары (өсіп-өнуα-амилазасы) астық тұқымдастарының дәнінен табылған. Олардың ерекшелігі эндогенді α-амилаза ингибиторлары және микроорганизмдердің серинді протеиназасы сияқты әсер көрсететін бифункционалды белок ретінде көрінетіндігінде. Бұл ферменттерге өсімдіктердің ауруларға төзімділігінің қалыптасуы кезінде көп көңіл бөлінеді. Патогенді микроорганизмдермен зақымдану кезіндегі протеиназа- ингибиторлық жүйенің өзгеруі, сондай-ақ бұл өзгерістердің өсімдіктердің ауруларға төзімділігіне тәуелділігі ферменттердің өсімдіктердің қорғаныш реакцияларына қатысу мүмкіндігін білдіреді. Бидай дәніндегі трипсин ингибиторларының белсенділігі мен сорттардың саңырауқұлақ ауруларына төзімділігі арасында оң корреляция анықталған. Өсімдік дәніндегі трипсин және химотрипсин ингибиторлары фитопатогенді микроорганизмдердің экзогенді протеиназа белсенділігін басуға қабілетті. Бірақ, ингибиторлар өсімдік организмінде реттеу қызметін атқаратын басқа протеиназаларға әсер ете алады. Бұдан протеолититикалық ферменттердің ингибиторлары өсімдіктерді фитопатогенді микроорганизмдермен зақымдалудан қорғауда белсенді рөл атқарады деп болжамдауға болады. Үрмебұршақ трипсин ингибиторларын культивирлеуге арналған ортаға Fusarium туысына жататын саңырауқұлақты енгізгенде мицелийдің өсуінің бәсеңдеуі осыны растайды. Микроорганизмдердің серинді протеиназасының жоғары спецификалық ингибиторлары үрмебұршақ пен жүгеріден де бөлініп алынған. ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ақуыз - молекулалары өте күрделі болатын аминқышқылдар қалдықтарынан құралған органикалық зат; тірі ағзаларға тән азотты күрделі органикалық қосылыс. Ақуыз ағзалар тіршілігінде олардың құрылысы, дамуы мен зат алмасуына қатысуы арқылы әр алуан өте маңызды қызмет атқарады
Аминқышқылдар - молекуласында амин (~NH2) және карбоксил (-СООН) топтары бар органикалық қосылыстар.
Альбуминдер - молекулалық массалары жоғары емес, қарапайым глобулярлы ақуыздар; суда тұздар, қышқылдар және негіздер ерітінділерінде жақсы ериді.
Глобулиндер - тұздардың сұйық ерітіндісінде еритін, бірақ суда ерімейтін глобулалы протеиндер. Глобулиндер аммонийсульфатының 50% ертіндісінде тұнбаға түседі.
Лизин - ξ-диаминокапрон қышқылы, алмаспайтын аминқышқылы. Барлық жануарлар, өсімдіктер және микроорганизмдер ақуыздар құрамына кіреді
Метионин-алифаттық құрамында күкірті бар α - аминоқышқылы. Суда ериді, алмаспайтын аминоқышқылдар болып табылады. Көптеген ақуыздар мен пептидтер құрамында болады (метионин-энкефалин, метионин-окситоцин
Триптофа́н - (β-индолиламинопропион қышқылы) -ароматтық альфа-аминоқышқылы. Екі оптикалық изомерлі формада -L және D және рацемат (DL) түрінде болады.
Глутамин - (2-аминопентанамид-5-ші қышқылы)- ақуыздың құрамына кіретін 20 аминоқышқылдардың бірі болып табылады.Глутаминполярлы, зарядталмаған жәнемоноаминодикарбонглутамин қышқылының амиды болып табылады,глутаминсинтетазаның әсерінен тікелей аминдену нәтижесінде пайда болады.
Аспартат - спарж қышқылы мен солерод негіздерінің әрекеттесуі нәтижесінде түзілетін тұз.
Аланин -(2-аминопропан қышқылы) -алифаттықаминоқышқылы. α-аланинкөптеген ақуыздардың құрамына кіреді. β-аланин - биологиялық активті қосылыстар құрамында кездеседі.
Проли́н - (пирролидин-α-карбон қышқылы)-гетероциклдықаминоқышқыл (иминоқышқыл). Екі оптикалық изомерлі формада - L және D, сонымен бірге рацемат түрінде болады.
ТИА - Трипсин ингибиторларының активтілігі
ХИА - Химотрипсин ингибиторларының активтілігі
УМ - Ушимия-Мурасиге қоректік ортасы
МС - Мурасиге-Скуг қоректік ортасы
В5 - Гамборг-Эвеленг қоректік ортасы
2,4-Д - 2,4-дихлорфеноксисірке қышқылы
БАП - 6-бeнзиламинопурин
КІРІСПЕ
Дәнді-бұршақты дақылдар адам және жануар қорегіндегі өсімдік белоктары, майлары, көмірсулардың маңызды көзі болып табылады. Дәнді-бұршақтылардың жеке сорттарының тағамдық құндылығын тағамдық заттардың құрамына қарай емес , ондағы жеңіл сіңірілетін формаларына байланысты талдайды.
Дәнді-бұршақты дақылдардың ішінде үрмебұршақ жетекші орындардың бірін алады және әлемнің 70 мемлекетінде өсіріледі.Әлемнің көптеген ғалымдары жоғары активті табиғи қосылыстардың қосымша көздерін анықтау мақсатында өсімдіктердің биоскринингімен айналысады.Үрмебұршақ осы объектілердің бірі болып табылады. Химиялық құрамына қарай үрмебұршақ дәндері бірегей және халықты құнды белокпен қамтамасыз ететін маңызды азықтардың тобына кіреді. Бұдан басқа, үрмебұршақтың белоктық кешені үрмебұршақты биотехнологиялық қайта өңдеу және олардың негізінде ауыл шаруашылығы мен медицина үшін фитопрепараттарды алу тұрғысынан перспективті ететін лектин, протеиназа ингибиторлары, цианогенді гликозидтер сияқты өсімдіктердің қорғаныш реакциясына қатысатын биологиялық стимуляторлардан тұрады. Лектиндер бұл- гликопротеиндер класына жататын және биополимерлердің көмірсу лигандтарын арнайы және кері байланыстыру қасиеті бар табиғаты ферментативті емес белоктар [1]. Лектиннің бірегей қасиеттері клеткаларды бөлу үшін әр түрлі гликоконъюгаттардың аффинді адсорбенті ретінде, сонымен қатар спецификалық зондтар ретінде кең және табысты қолданылуына шартталады. Лектиндердің гормональды әсерге ие екендігі және әр түрлі физиологиялық әсерлерді шақыратындығы табылған. [2].
Қазіргі уақытта Қазақстан үшін отандық өсімдік ресурстары, соның ішінде қазақстандық перспективті үрмебұршақтың сорт үлгілерінің анализі мен мобилизация жағдайы үлкен теориялық және практикалық қызығушылық болып саналады. Зерттеу деректері белоктық компоненттердің әр түрлі клеткалық үлгілердегі ықпалын зерттеуге, оларды бөлудегі биотехнологиялық тәсілдерді жете зерттеуге және өсімдіктерді қорғау құралдарының, сонымен қатар дәрілер мен диагностикумдардың өндірісінде алдағы қолданылуының жаңа көздерін анықтауға мүмкіндік береді.
Биотехнологиялық тәсілдерді ауыл шаруашылық өндірісіне енгізу жаңа ресурстарды үнемдейтін, экологиялық таза және қауіпсіз технологиялардың дамуына мүмкіндік береді.
Зерттеу объектісі ретінде қазақстандық, ресейлік, шетелдік селекцияның Phaseolus vulgaris L. үрмебұршақ сорт үлгілері саналады.
Мақсаты:Үрмебұршақтың сорт үлгілерін белоктық мөлшері, аминқышқылдық құрамына қарай сипаттау, жоғары белсенді антиқоректендіруші компоненттері бар үлгілерді анықтау.
Міндеттері:
1. Үрмебұршақтың сорт үлгілерінің белоктық мөлшерін анықтау;
2.Антиқоректік заттардың мөлшерінің биоскринингі және лектиндерді алу үшін перспективті сорт үлгілерін анықтау;
3. Қазақстандық және шетелдік селекциядағы үрмебұршақ дәндерінің аминқышқылдық құрамын анықтау;
4.Үрмебұршақ сорт үлгілерінің әр түрлі мүшелерінен лектин активтілігін анықтау.
Зерттеудің ғылыми жаңалығы. Үрмебұршақтың жерсіндірілген сорт үлгілеріне белоктық мөлшері мен антиқоректендіруші заттардың: лектиндер, протеиназа ингибиторлары және α-амилаза белсенділігі бойынша алғаш биоскрининг жүргізілген. Зерттелген сорт үлгілерінің ішінде Иранская және Журавушка белоктың максимальды мөлшерімен ерекшеленген және ең көп лектин, трипсин және химотрипсин ингибиторларының белсенділігіне ие болған. Қазақстандық, ресейлік және шетелдік селекциядағы сорт үлгілеріне алғаш жүргізілген аминқышқылдық талдау алмастырылмайтын амин қышқылдардың үлесі 50%-дан жоғары болғанын көрсетті. Юбилейная белая сорт үлгісі лизин және лейцин сияқты алмастырылмайтын амин қышқылдардың көп мөлшерімен сипатталды. Жоғары геммаглютининдеуші белсенділікке ие және каллусогенезге қабілетті үрмебұршақ сорт үлгілері анықталды.
Практикалық маңыздылығы. Үрмебұршақтың белоктық кешенін зерттеу бойынша нәтижелер лектиннің және ферменттер ингибиторларының жоғары белсенділігі бар перспективті сорт үлгілерін анықтауда қолданылуы мүмкін. Берілген түрлердің каллустық дақылдарын алуға ұсынылған хаттама лектиндер, трипсин және химотрипсин ингибиторларын клеткалық биомассадан бөліп алу және олардың негізінде әр түрлі биотикалық және абиотикалық факторларға өсімдіктердің төзімділігін арттыратын биопрепараттарды алудағы биотехнологиялық тәсілдердің дамуына мүмкіндік береді.
НЕГІЗГІ БӨЛІМ
1 ӘДЕБИЕТКЕ ШОЛУ
1.1Дәнді-бұршақты дақылдардың белоктық компоненттері және олардың химиялық және полипептидтік құрамы
Соңғы жылдары дәнді-бұршақты дақыл өнімдерінің сапасының жақсаруы келесідей бағыттарда жүріп жатыр: дән мен жасыл салмағында белок мөлшерінің өсуі; мөлшерінің, теңгерімділігінің, амин қышқылдарының қол жетімділігінің көбеюі есебінен белоктың тағамдық құндылығының артуы; белоктық және энергетикалық компоненттердің үйлесімді қатынасқа жетуі; антиметаболиттер мен токсикалық заттардың концентрациясының төмендеуі.Аталған бағыттардың ішінде белоктың сандық және сапалық құрамын жақсарту сауалы аса маңызды орын алады.
Белоктың дәндегі мөлшері мен сапасы факторлардың екі тобына тәуелді: өсірілу жағдайы және генотиптің ерекшеліктері [3]. Белок мөлшерінің деңгейіне әсер ету дәрежесіне қарай ол факторларды келесідей тізбекпен орналастыруға болады: ауа райы, өсіру технологиясы, топырақ түрлері, сорттың генетикалық артықшылықтары.Дәнді-бұршақты дақылдарға қатысты симбиотикалық азотфиксацияның қарқындылығы факторы мен генотиптің астық дақылдарымен салыстырғанда белок мөлшеріне аса маңызды әсер ететінін ескеру керек.
Белок мөлшері өте жоғары дәнді-бұршақты дақылдарға жатады: соя, бөрібұршақ, сиыржоңышқа, әйкен, жемдік бұршақтар, жасымық, үрмебұршақ, асбұршақта белок мөлшері бидай мен арпаға қарағанда1,7- 2,8 есе көп.Мысалы, үрмебұршақ (Phaseolus vulgaris L.) дәндерінде сорт түріне және өңдеу жағдайына тәуелді орта есеппен 20-30% белок, кейбір сорттарда 40%-ға дейін, 1,8-2,0% май, 60%-дай көмірсу бар. Сонымен қатар, үрмебұршақта тиаминнің 3,1-5,0 мкгг, никотин қышқылының, кальций және темірдің жеткілікті көзі бар [4]. Бұршақты дақылдардың дәндерінде, шөбінде және сабанында астық тұқымдастардың дәніне қарағанда белоктың мөлшері 2-3 есе көп.Бұршақтылардың дәндерінде астық дақылдарына қарағанда крахмал аз, қант бірнешеге көп, ал басқа заттардың мөлшерінде айырмашылық жоқ [5].
Дәнді-бұршақты дақылдарының жалпы белок мөлшерінің 80%-ын құрайтын артық белоктар негізінен глобулин, альбумин, глютелиндер түрінде болады. ПАТ электрофорез, автоматты анализаторлар және басқа әдістердің көмегімен жүргізілген зерттеулердің нәтижесінде дәнді-бұршақты дақыл белоктарының физико-химиялық біртекті еместігі тіркелген [6]. Осыдан мөлшеріндегі, құрамындағы және олардың компоненттерінің электрофоретикалық қозғалғыштығының маңызды туыстық, түрлік және сорттық айырмашылықтары белгіленген. Альбуминдер мен глобулиндер физико-химиялық қасиеттері ұқсас жеке белоктардың күрделі қоспасынан тұрады. Глобулиндер бір-бірімен молекулааралық дисульфидтік көпірлер арқылы байланысқан суббөліктерден тұратын белоктық полимерлер. Дәнде белоктан басқа белоктық емес азот болады: бос амин қышқылдары, қысқа тізбекті пептидтер және пиримидиндік негіздер, нуклеотидтер және т.б. Белоктық емес азоттың мөлшері тұқымның өнуі кезінде бірден артады, әрі артық белоктардың шығынының қарқындылығы әр түрлі генотиптерде біркелкі емес [7].
Альбуминдер және глобулиндердің қалыптасуына генетикалық бақылау дәннің жетілу кезеңінің барлығында бақыланады. Глобулиндердің өзгеру сипаты әр түрлі генотиптерге белгіленген, альбуминдік фракция жасыл дән стадиясынан бастап біртіндеп ұлғайып, ұқсас қалыппен өзгереді. Глобулиндер және альбуминнің бес түрінің аминқышқылдық құрамын зерттеу альбуминдік фракцияға лизин, треонин, цистеин, метионин және тирозиннің жоғары мөлшері, ал глобулиндік фракцияға аргинин, глутамин қышқылы және лейциннің жоғары мөлшері тән екендігін көрсетті [8].
Асбұршақ, соя, үрмебұршақтағы артық глобулиндердің генетикасы мен эволюциясы бойынша әдебиеттік деректерге шолу Чебан А., Корниенко Н.Н., Павловский Н.Е. еңбектерінде ұсынылған [9-11], олар бұршақтылардың қор белоктары қуаты, көлемі және молекуланың басқа қасиеті бойынша ажыратылатын көптеген формаларының болуымен сипатталады деп санайды.
Дәнді-бұршақты дақыл дәндерінің белоктық кешеніндегі жекеше белоктық топтар белгілі бір көлемдік қатынаста біртіндеп жинақталады, әдеттегідей жиынтық белокта глобулиндердің үлесіне 70-тен 95%-ке дейін, альбуминдерге 5 - 30% тиеді. Белоктың жеке топтарының сандық қатынасы әр түрлі факторлардың әсерінен айтарлықтай өзгерістерге ұшырауы мүмкін.
Дәнді-бұршақты дақылдардың белоктық кешенінің гетерогенділігі мен мамандануын растайтын көптеген деректер қазіргі уақытта жинақталған. Асбұршақ пен басқа бұршақтылардың әр түрлі сорттарының дәндерінің белоктарыныңкомпоненттік құрамынан иммунохимиялық гетерогенділік байқалған, сонымен бірге жиынтық белоктардың компоненттік құрамы және оған кіретін альбуминдер мен глобулиндер айқындалған сорттық және түрлік ерекшеліктермен сипатталады. Селекция үрдістерінде идентификациялау әдістемесін шығаруға мүмкіндік берген асбұршақ пен үрмебұршақтың рекомбинанттары мен мутанттарының белоктық фракциялары да ерекшелікке ие [12].
Дәнді-бұршақты дақыл дәндердің белоктары аса бағалы ауыстырылмайтын амин қышқылдарының бірі лизиннің бай көзі, бірақ метионин және триптофан сияқты бағалы аминқышқылдарының аз болуы оның тағамдық ерекшелігін төмендетеді [13].
Дәннің ақуыздылығы көптеген аддитивті әсер ететін гендермен бақыланатын полиморфты белгі болып табылады. Қазіргі уақытта аса үлкен қызығушылық құрамындағы аса бағалы ауыстырылмайтын амин қышқылдарын жоғарылату есебінен белок сапасын жақсарту, маңыздылығы азырақ компоненттердің құрамын азайту есебінен аса бағалыларын көбейту болып отыр.
Белок спектрлері модификациялаушы факторлардың әсерінен маңызды өзгергіштікке ұшырамауына байланысты электро- және иммунофорез көмегімен бұршақты дақылдардың систематикалық айырмашылықтарын идентификациялауға мүмкіндік туды. Асбұршақтың су шығаратын фракциялары 28-36 компоненттен, глобулин спектрі 10-21 компонент, екпе сиыржоңышқада - 13, сояда - 16, кәдімгі жасымықта - 15, үрмебұршақта - 9-дан 16-ға дейін компоненттен тұрады[14]. Бұршақты дақылдардың белоктық құрамы мен филогенетикалық жасының арасында қызықты заңдылық бекітілген. Физиологиялық көне формаларда физиологиялық белсендірек молекулаларымен сипатталатын жақсы еритін глобулиндер эволюциялық жас формаларға қарағанда көп болатындығы көрсетілген [15].
Дәнді-бұршақты дақылдарды толық иммунохимиялық зерттеу легуминдер мен вицилиндер көп және аз жағдайда асбұршақтың легумені мен вицилиніне ұқсас, әйткенде, сиыржоңышқада, жасымықта жемдік бұршақтыларда бар, яғниViciacea тұқымдасының барлық өкілдеріне тән.Үрмебұршақтың барлық түрлерінде жеке жағдайда тек полипептидті аймақтың тұтастығы және қарқындылығымен өзгешеленетін фазеолин бар.
Бұршақтылардың дәндерінің белоктық фракциясының генетикалық анықталған компоненттік құрамы оларды біріктіру және жеке генотиптерді жинақтау бойынша селекциялық эксперименттерді анық жоспарлауға мүмкіндік береді. Дәнді-бұршақты дақылдардағы белоктық, жеке амин қышқылдарының құрамы және белоктық фракция бойынша сортаралық полиморфизм селекция процесіндегі оның құрамының көбеюі және сапасының жақсаруындағы шынайы мүмкіндіктер туралы айтады [16]. Бұл жолдағы негізгі қиындықтар сәтсіз, әсіресе, белок құрамы және өнімділіктің арасындағы корреляциялардың болуында. Дән өнімі мен ондағы белок құрамы арасындағы теріс корреляция белок және көмірсу синтезі арасындағы антагонизмге шартталады. Дәнді-бұршақты дақыл өнімділігінің жоғарылауы кезіндегі дәннің ақуыздылығының деңгейінің төмендеуі азоттық қоректенудің ерекшеліктеріне негізделеді. Осыған байланысты, бұршақтылардың дәнінің ақуыздылығы және өнімділігін бір мезгілде жоғарылату симбиотикалық азотфиксациясы жоғары генетикалық деңгейдегі жаңа сорттарды шығару арқылы мүмкін болады [17].
Белок құрамына скрининг жүргізу селекцияда дәннің өнімділігін сақтауды арттыру немесе дәндегі белоктың проценттік құрамын жоғарылату және аудан бірлігінен алынатын терімін сәйкес жоғарылатуды байланыстыруға мүмкіндік береді. Жоғары өнімділіктегі сорттарды биохимиялық бақылаусыз алуға деген кез-келген талпыныс белок құрамының төмендеуі немесе оның сапасының нашарлауына әкелуі әбден мүмкін. Бірақ белоктың құрамын жай арттыру әрқашан жақсы нәтижелерге әкеле бермейді. Белоктың көбеюі оның тағамдық қасиетін бірден төмендететін белок амин қышқылдары және фракциялардың есебінен жүретіндігі бірнеше рет көрсетілген [18].
Дәнді-бұршақты дақылдардың селекциясындағы басты перспективті тапсырмалардың бірі маңызды түрлерді және олардың күкіртқұрамдас метионин және цистеин сияқты амин қышқылдары бірнеше қайтара арттырылған туыс формаларын іздеу және олардың негізінде перспективті сорттарды шығару болып табылады. Бұл бұршақты дақылдардың ақуызын жаңа бір сапалы деңгейге жеткізетін еді.
Іріктеудің өлшемі ретінде күкіртқұрамдас немесе триптофан амин қышқылдарын әр түрлі сорттарда анықтау болатын еді. Шектен асқанда, құрамында күкірті бар амин қышқылдары есебінен бұршақтылардың белок сапасын генетикалық жақсартудың екі мүмкіндігі бар: күкіртқұрамдас амин қышқылдарының орнын басқа амин қышқылдарының басуына әкелетін мутацияларды алу; күкіртқұрамдас амин қышқылдарымен теңдестірілген, әсіресе легумин компоненттерінің қатынасына әсер ететін гендерді іздеп табу.
Белок құрамы бойынша генетикалық тұрақты формаларды заманауи биохимиялық әдістерді қолданып анықтау аса маңызды мәнге ие. Электрофорез және иммуноэлектрофорез әдістерін қолдану дақылды өсімдіктердің селекциясы, систематикасы және эволюциясындағы маңызды мәселелерді шешуге мүмкіндік берді. Белок маркерлерінің принципі геном аймақтарында қор белоктары кескін болатыны сияқты үлкен практикалық маңызға ие. Белоктардың электрофоретикалық өзгешелігі жеке линия, сорттардың маркері ретінде қызмет атқара алады, бастапқы мәліметтердің алуан түрлілігінен бағалы шаруашылық белгілерді және дақылды өсімдіктердің жабайы туыстарын анықтауға септігін тигізеді[19].
1.2 Лектиндер және дәнді-бұршақты дақыл ферменттері ингибиторларының белоктары және олардың физиологиялық маңызы.
Лектиндер - көмірсуларды химиялық айналымын болдырмай, қайтымды және таңдамалы байланыстыру қасиеті бар белоктар. У.Бойдпен ұсынылған лектин термині (лат. legere -таңдау) олардың көмірсулармен, әсіресе қанның топтық детерминанттарымен өзара әсерлесуінің таңдамалылығын білдіреді. Алғашында бұл терминді қан топтарына тән гемагглютининдерді белгілеу үшін қолданылуға ұйғарылған. 70-жылдарда оны көмірсуларды байланыстырушы өсімдік және жануартектес белоктарды белгілеу үшін (фитогемагглютининдер терминінің орнына) қолдана бастады.Лектиндер бос моно-және олигосахаридтермен қатар, гликопротеидтер, полисахаридтер және гликолипидтердің құрамындағы көмірсу қалдықтарымен өзара әрекеттеседі. Лектиндердің көмірсулармен ең қарапайым формада әрекеттесуі клеткалардың, мысалы эритроциттердің және бөліктердің агглютинациясы немесе гликопротеидтер мен полисахаридтердің преципитациясы түрінде байқалады. Бұл феномендер лектиндер антиденелерге ұқсас көп валентті лиганд екендігімен түсіндіріледі, олардың молекулаларында екі немесе төрт көмірсу байланыстырушы орталықтар болады. Лектиндер мен антиденелердің тек сыртқы ұқсастығы сәйкес келеді, олардың құрылысы мен қызметі бойынша айтарлықтай айырмашылықтары бар.
Лектиндерді зерттеу Г.Штильмарктың үпілмәліктің бұршағындағы токсикалық заттар эритроциттер агглютинациясы және олардың гемолизін шақыратындығын бекіткен жұмыстарынан басталды. Лектин аумағындағы ары қарайғы зерттеулер К.Ландштейнер мектебімен жалғасты. У.Бойдтың систематикалық іздеу кезінде қан топтарына тән агглютининдерді тапқан жұмыстары лектиндерге жаңа көзқарастардың пайда болуына әкелді. Лектиндерге арналған кейінгі зерттеулер таза препараттар алумен және олардың көмірсу өзгешелігінің сипаттамасымен байланысты. Егер 1965 жылы таза күйінде үш лектин (үрмебұршақтың фитогемагглютинині, конкавалин А және рицин) алынса, ал қазіргі уақытта лектиннің таза препараттарының саны 100-ден астам. Б.Н. Степаненко препараттарды алу көзіне байланысты зоолектиндер және фитолектиндер деп ажыратуды ұсынды. Лектиндердің медицина мен биологиядағы маңызын қарастырғанда екі негізгі аспектіні ескеру қажет. Біріншіден, бұл лектиндердің реагент және биологиялық тәртіп қатарындағы зерттеу құралы ретінде кең қолданылуына негізделетін қолданбалы маңызы. Лектиндер туралы ғылыми ізденістердің негізгі бағыттарын келесідей үлгіде топтастыруға болады:
Қалыпты және патологиялық өзгерген (мысалы, қатерлі трансформацияланған) клеткалардың мембрана беттерінің айырмашылығын зерттеумен қоса, клетка мембраналарының қызметі мен құрылысын зерттеу;
Митогенді стимуляция және лектиндердің лимфоциттерге антимитогенді әсерін қосқанда, лектиннің клетка мембранасымен өзара әрекеттесуінің клеткалық метаболизмге әсерін зерттеу;
Эритроциттердің топспецификалық антигендеріне АВО негізгі жүйесімен, спецификалық лектиндердің қатысуымен серологиялық сипаттама және идентификациясы;
Тазарту және гликопротеидтердің сипаттамасы;
Микроорганизмдер мен вирустардың агглютинациясы, олардың беткі рецепторларын зерттеу.
Лектиндерді зерттеудің басқа бір маңызды жағы өсімдіктер және жануарлар организміне осы биологиялық белсенді заттардың физиологиялық рөлі туралы сұрақтың өңделуі болып саналады. Лектиндерді биологиялық зерттеулерде қолданудың өңделуші аспектілеріне қарағанда, олардың бөлініп алынған организмдер үшін маңызына жеткілікті дәрежеде назар аударылмаған. Лектиндердің өсімдіктердегі функциясы туралы тек үзінді деректер ғана бар. Төменгі көпклеткалы организмдер үшін лектиндердің клеткааралық байланыстарды бекітуде және молекулалық деңгейде тану процесінде маңызы көрсетілген. Бұлардың барлығы лектиндердің функционалды маңыздылығы туралы сауалдардың өзектілігін білдіреді.
Өсімдік лектиндері дәндердің материалдарын байланыстыру қызметін атқарады; көмірсулардың транспортын және бактериялар мен саңырауқұлақтардан қорғауды іске асырады; бактерия симбионттарды (мысалы, азотфиксирлеуші бактериялар) ие-өсімдіктің тамыр түтікшелерін тану және бекітуге қатысады. Зоолектиндер клеткалық өзара әрекеттесу және тану, қанағымнан деградирленген гликопротеиндерді жою және байланыстыру механизмдеріне қатысады деп болжамдайды. Лектиндердің маңызды көзі - өсімдіктердің, әсіресе бұршақтылардың дәні (бұршақтылардың жалпы белок мөлшерінің 2-10%-ын лектиндер құрайды). Лектиндерді анықтау үшін интактті немесе модифицирленген эритроциттердің агглютинация реакциясын қолданады. Лектиндерді тазарту басқа белоктар сияқты сорбент ретінде полисахаридтерді, гликопротеиндерді және тасымалдаушыға иммобилизденген синтетикалық көмірсуларды қолдана отырып аффинді хроматография әдісінің көмегімен жүргізеді. Оларды көмірсу тізбектерінің құрылысын зерттеу барысында клеткалық мембрана бетінің көмірсу детерминанттарының құрылысын және таралуын зерттеу, лимфоциттердің стимуляциясы, сонымен қатар, қан топтарының диагностикасы және биологиялық сұйықтықтардың гликопротеиндеріндегі топ детерминанттарын анықтау үшін қолданады.
Жануар организмінде клиренс лектиндері маңызды рөл атқарады. Бұл әр түрлі көмірсу спецификалығымен ерекшеленетін эндогенді лектиндердің үлкен тобы. Бұл лектиндер жүйесі организм үшін қажетсіз құрылымдардың утилизациясына қатысады. Негізінде, лектиндерді бөліп алу тарихы өсімдіктерді зерттеумен басталады. Лектиннің мөлшері өсімдіктің басқа бөліктеріне қарағанда дәнде көп жинақталатындығы назар аудартады. Атбұршақтың дәнінде белоктың жалпы мөлшерінің қатынасымен 23-35% конкавалин А бар, үрмебұршақ пен жасымықтың дәнінде лектин көп. Кейбір жағдайларда лектин мөлшері тұқымның өнуі үрдісінде ұлғаяды. Дәндегі лектиндер клетканың бөлінуінің регуляциясында, сонымен қатар, дәннен өсімдік қалыптасатын органогенез үрдісінде маңызды қызмет атқарады. Лаборатория жұмыстарында лектиндер тұқымқуалаушылық аурулардың диагностикасында, кейбір микроорганизмдердің идентификациясында қолданылатыны белгілі. Осының өзі лектиндерге жоғары сұранысты көрсетеді. Бірақ биотехнологияда лектиндер басқа да күрделі заттарды: гликопротеидтер, гормондар, сиалопротеидтер және т.б. іріктемелі сорбциялайтын спецификалық реагенттер ретінде қолданылады. Осылайша, лектин препараттарының көмегімен көптеген ауыр аурулардың емінде қолданылатын құнды заттарды алуға болады.
Бұршақты дақылдардың құрамына тағамдық құндылыққа ие белоктармен қатар табиғаты ақуыз болатын антиалиментарлы қосылыстар кіреді. Бұндай қосылыстарға асқазан-ішек жолындағы протеаза ингибиторлары мен лектиндер жатады. Лектиндер барлық тірі организмдерге тән, сондықтан олардың қызметін зерттеу жалпы биологиялық маңызға ие және зерттеушілердің басты назарын аудартады. Алу көзіне тәуелді бактолектиндер, миколектиндер, фитолектиндер және зоолектиндер болып ажыратылады. Лектиндер сыртқы стрессорлардан организмді қорғауға және реттелуіне қатыса отырып, ұлпалардың құрылысына кіреді. Әр түрлі организмдерден бөлініп алынған лектиндер биохимияда, гистохимияда, кейбір аурулардың диагностикасында кеңінен қолданылады. Соңғы жылдары лектиндерді сондай-ақ дәрілік препараттар ретінде қолдануға талпыныстар жасалып жатыр. Лектин туралы айтылғандардың барлығы биологиялық ғылымның әр түрлі саласында, әсіресе, биохимия, цитология, микробиология, өсімдіктер физиологиясы, биотехнология және фармацияда қызмет ететеін зерттеушілердің назарын аудартады [20]. Лектин активтілігін зерттеуді ашық тұқымдастар, қос жарнақтылар және даражарнақтылардың өкілдеріне жүргізілген [21, 22].
Лектин өсімдіктердің 800 түрінің құрамында бар. Әсіресе, олар бұршақтылардың дәндерінде көп. Лектиндерді өсімдіктерден бөліп алу мен синтездеу шығу тегі жануарлардың лектиндерімен салыстырғанда қарапайым және арзандау, сондай-ақ көмірсу детерминанттарымен байланысу селективтілігі де өте жоғары. Лектиндердің мөлшері мен локализациясы кең өрісте өзгереді, ал олардың активтілігі қоршаған ортаның биотикалық және абиотикалық әсер етуіне тәуелді [23, 24]. Үрмебұршақ мүшелерінде даму фазасына тәуелді, гемагглютининдеуші белоктардың функциональды активтілігіне қатысты лектин активтілігінің вариабельді деңгейі белгіленген [25].
Қазіргі уақытта фитолектиндердің физико-химиялық және биологиялық қасиеттеріне нақты зерттеулер жүргізілген [26-28], бірақ олардың физиологиялық рөлі әлі де нақты емес, олардың қызметі лектиндерді бос моно- және олигосахаридтермен, полисахарид гликолипидтер және гликопротеидтер құрамындағы көмірсу қалдықтарымен байланыстыратын көмірсу байланыстырушы домендерге байланысты [29, 30]. Дәлелдердің көбісі лектиндердің организмнің қорғаныш күшін белсендіретін биологиялық күшті стимуляторлар екенін растайды, бірақ лектиндерді жоғары тағамдық құндылығы бар өсімдіктерден бөліп алу жұмыстары өте аз. Ямалеева А.А зерттеулерінде көрсетілгендей, өсімдік лектиндерінің қызметі көп түрлі. Лектиндер клеткааралық әсерлесуге, гормондар, РНҚ және белоктардың транспортына қатысады, сонымен қатар бөлінуге, өсуге, клеткалардың дифференцировкасына әсер етеді.
Лектиндер қолданылу экспериментальды цитохимияда, кейбір аурулардың диагностикасында, құрамында көмірсу бар күрделі заттардың биотехнологиясында дамып келе жатқан құнды биохимиялық реагенттер ретінде бола алады. Лектиндер азотфиксирлеуші бактериялар мен ие-өсімдік арасында, соның ішінде симбиоздардың іске асуында медиатор бола алады [2]. Трансгенді өсімдіктерде лектиндердің насекомдар мен зиянкестерден қорғаныш рөлі қарастырылған [31-33].
Бунақденелілер, зиянкестер және фитопатогенді саңырауқұлақтарға қарсы қорғаныш реакцияларға қатысумен қатар қоршаған ортаның стресс факторларына жауап реакциясының қалыптасуына қатысады. Температуралық және тұзды стресстерде [34, 35], құрғақшылықта [36] өсімдік лектиндерінің активтілігінің артатындығы туралы деректер бар.
Бұршақтылардың лектиндері бірнеше топшаларға бөлінеді. Бірақ лектин полипептидтерінің амин қышқылдық тізбектері мен гендерінің нуклеотидтік тізбектерінің ұқсастығына қарамастан, бұршақтылардың лектинінің әр түрлі типтері бір-бірінен молекулалық құрылымы мен өзгешеліктері арқылы ажыратылады [37].
Онымен қоса, бұршақтылардың кейбір түрлері (Ulexcuropacus, Griffoniasimplicifolia) әр түрлі биохимиялық ерекшелігі мен өзгешелігі бар екі немесе одан да көп лектиндерден тұратыны белгілі. Мысалы, кейбір жабайы Phaseolus vulgaris түрлерден лектинтәріздес артық белоктар екі негізгі және бір қосымша полипептидтен тұратын арцелиндер бөлініп алынған [38]. Бұршақтылардың лектиндері өсімдіктердің тіршілік цикліндегі әр түрлі процестерге қатысады. Геммаглютининдеуші белоктардың аса маңызды функцияларының бірі симбиотикалық азотфиксирлеуші жүйенің қалыптасу процестеріне қатысу болып табылады. Геммаглютининдердің көмегімен өсімдік ризосферасында ризобий агрегациясын және ары қарайғы түйнектердің қалыптасуын жүргізетін, атмосфералық азотты қалпына келтіретін түйнек бактерияларын байланыстыру жүреді [39].Бұршақтылардың экзогенді лектиндері адсорбционды активтілікті және түйнек бактерияларының вируленттілігін арттыруға қабілетті [40].
Үрмебұршақ лектиннің жоғары активтілігі бар дақыл. Үрмебұршақтың дәндерінде лектин мөлшері көп және жалпы белоктың 2-10% құрайды.Бұршақты өсімдіктердің дәндерінде ингибиторлардың мөлшері ерігіш белоктардың 5-10 % жетеді, соның ішінде қарапайым үрмебұршақ (Phaseolus vulgaris L.) - 2,0 мг100 г.
Үрмебұршақ лектиндері инсулинтәріздес және радиотерапевтикалық әсер көрсетеді, лимфоидты клеткалардың пролиферациясын стимулдейді, иммуностимулдеуші қасиеттерге ие [41]. Үрмебұршақ лектиндері мен гидролаза ингибиторлары пероксидазды активтілікті, өсімдіктердің патогендер мен фитофагтарға төзімділігін, өнімділікті арттырады. Ресейлік ғалымдармен үрмебұршақ лектинінің негізінде өну энергиясын, тұқымның өнгіштігін күшейтетін, зиянкестермен зақымдануды төмендететін, тұқымдарды егу алдында өңдеуге арналған Лель препараты жасалған [42, 43].
Адам тамақтануында және жануарларды бұршақты дақылдардың дәнімен қоректендіру кезінде тамақтан улану жағдайы немесе басқа да жағымсыз құбылыстар байқалған. Дәнді-бұршақты дақылдардың барлығының белоктық комплексінде дәндегі белоктың тағамдық құндылығын бірден төмендететін асқорыту жолының протеолитикалық ферменттерінің ингибиторлары мен геммаглютининдеуші белоктар бар. Асқорыту жолының ферменттерінің ингибиторлары және лектиндер дәнді-бұршақты дақылдардың дәніндегі альбуминдермен қатар глобулиндерінде де бар және олардың антипротеиназалық және гемагглютининдеуші белсенділігінің деңгейін анықтайды [44]. Белоктардың ингибирлеуші және гемагглютининдеуші белсенділігі дәннің физиологиялық жағдайына тәуелді өзгереді. Үрмебұршақ дәнінің лектин активтілігі мен жинақталу динамикасын зерттеу фитогеммаглютининдердің құрамы мен белсенділігі өскінделу кезінде төмендейтіндігін көрсетті. Үрмебұршақ дәнінің лектинінің электрофоретикалық сипаты анықталған, суббірліктік құрамы және көмірсулық өзгешелігі зерттелген [45].
Өсімдіктердің эволюция процесінде әр түрлі қолайсыз жағдайларға, сонымен қатар, зиянкестер және фитопатогенді микрооргаизмдерге қарсы тұруға көмектесетін қорғаныш механизмдері қалыптасқан. Әсер етуші механизмдердің ішінде маңыздысы табиғаты ақуыздық заттар болып табылады. Олардық қатарына глюканаза, хитиназа, протеаза және α-амилаза ингибиторлары, лектиндер, сонымен қоса басқа да антимикробты белсенділікке ие белоктар мен пептидтер кіреді [46]. Мысалы, қызанақ (Licopersicon esculentum) жапырағының бунақденелілер мен микроорганизмдермен зақымдалуы серинді, цистеинді, аспартильді протеиназа ингибиторлары, құрамында металл бар карбоксипептидазалар сияқты жиырмадан астам белоктардың синтезін индуцирледі [47].
Алғашқыда жануарлардың трипсин және химотрипсин ингибиторлары сияқты сипатталған өсімдіктердің протеиназа ингибиторлары бунақденелілердің асқорыту жолындағы серинді протеиназалардың белсенділігін тежеуге қабілетті [48]. Өсімдіктектес цистеинді протеиназа ингибиторларыбунақденелілердің өміршеңдігін төмендетеді, биомассаның төмендеуіне әкеледі және олардың дамуын тежейді [49]. Протеиназа ингибиторларының бунақденелілерге жағымсыз әсерін, біріншіден, асқорыту жолының ферменттерін тежеп, тағамдағы белокты қолдануға кедергі болатындығымен анықтауға болады, яғни әдеттегі антиметаболиттер сияқты әсер көрсетеді [50]. Сол уақытта, әсіресе, осы белоктардың полифункционалды сипатын есепке ала отырып протеиназа ингибиторларының бунақденелілердің организміне әсерінің басқа жолдарын алып тастауға болмайды [51]. Протеолитикалық фермент ингибиторларының өсімдіктерді бунақденелілерден қорғаудағы белсенді рөлінің маңызды дәлелі ретінде өсімдік ұлпаларының біртұтастығының бұзылуына жауап ретінде осы белоктардың синтезінің индукциясы байқалған жұмыстары себепкер болды. Зерттеулер қатары қызанақ пен картоп жапырағының колорадо қоңызымен және оның дернәсілдерімен зақымдалуынан өсімдіктерде трипсин және химотрипсин ингибиторлары мөлшерінің жылдам көбейгенін көрсеткен. Бұл көбею тек жапырақтардың зақымдалуымен ғана шектеліп қойған жоқ және өсімдіктің жер үсті бөліктеріне де таралған, яғни жауап жүйелі сипатта жүрген [41]. Өсімдік ұлпасының зақымдалуына жүйелі жауап әр түрлі тұқымдастарға жататын өсімдіктерде ингибиторлар синтезінің индукциясынан көрінеді және таңдамалы сипатта болады [52, 53]. Соя (Glycine max L.) цистатинінің үш формасынан екеуі (N2 и R1) сау өсімдіктерде болмай және жарақаттану немесе метилжасмонатпен өңдеу кезінде экспрессияланған уақытта қалған тек біреуі (L1) конститутивті болған [54]. Соңғы жылдары протеиназа ингибиторларының гендері бар трансгенді өсімдіктерді шығаруға арналған жұмыстар көбейді. Алғаш рет протеиназа ингибиторының генін бір өсімдіктен басқа өсімдікке ауыстыру 1987 жылы жүзеге асты [55]. Трипсин ингибиторының гені (CpTI) вигнадан (Vigna unguiculata L.) табак өсімдігіне енгізілді(Nicotiana tabacum L.). Бунақденелілер протеиназалардың орнын басатын, ингибиторлар әсеріне сезімтал жаңа протеолитикалық ферменттердің синтезі арқылы ингибиторлардың жағымсыз әсерін нейтрализдеуге қабілетті. Осындай құбылыс картоп түйнегінің серинді протеиназа II ингибиторының гені бар трансгенді табактың жапырағымен қоректенген қырықбуында Spodoptera exigua табылған. Трансгенді өсімдіктердің жапырағымен қоректенетін бунақденелілерде бақылау тәжірибесінде протеолитикалық белсенділік шамамен 80% ингибиторлармен тежелген кезінде ингибиторларға сезімтал ферменттердің мөлшері 20%-ке жетпеген [56]. Қазіргі уақытта бунақденелілердің эффективті протеиназа ингибиторларын іздеу әр түрлі бағыттарды жүргізіліп жатыр. Протеаза зимогендерінің активациясы кезінде босатылатын пропептидтер ферменттердің жоғары әсерлі ингибиторлары ретінде әсер ете алатындығы белгілі. Протеолитикалық ферменттердің ингибиторлары өсімдіктердің тек бунақденелілерден ғана емес, басқа да зиянкестерден қорғалуында маңызды рөл атқарады. Бұндай зиянкестердің қатарына құрттар, нематодтар жатады. Көптеген нематодтар өсімдіктерде паразиттік тіршілік етеді және ауылшаруашылық өндірісіне үлкен шығын әкеледі [57]. Өсімдіктердегі ингибиторлардың қорғаныш әсері басқа да зиянкестерге таралуы мүмкін.
Селекциялық бағдарламаларға асқорыту жолының ферменттері ингибиторлары және лектиндердің мөлшері мен бағалануын жүргізу қазіргі уақытта күрделі мәселе. Әзірге ешбір дәнді-бұршақты дақылдарда олардың дәндегі мөлшерінің төмендеуіне селекция жүргізілмеді. Селекциялық материалдың массалық талдауын жүргізетін өндірістік әдістің болмауы басты бөгет болып табылады. Iwamoto Т. [58] жәнеRossi С. [59] пікірі бойынша көптеген жағдайда селекция үрдісінде лектиндер, трипсин және химотрипсин ингибиторларының мөлшерінің төмендеуі дәнді-бұршақты дақыл белоктарының тағамдық қасиетінің айтарлықтай жақсаруына әкеледі.
Өсімдіктерде, мысалы, бұршақтылар мен астықтарда лектиннің локализациясы және синтезделетін негізгі орнына белсенді өсіп жатқан ұлпалар жататындығы белгілі. Сондықтан лектиндердің бөліну, созылу және клеткалардың дифференцировкасы үрдісінде маңызды рөл атқаратындығы туралы болжам жасауға болады. Алайда, лектин қызметінің интенсивті зерттелуіне қарамастан, оның активтілігінің реттелу механизмі белгісіз. Әдебиеттерде лектиндердің фитогормондармен бірге интактты өсімдіктердің өсу процестерінің реттелуіне қатысатындығы туралы байланыссыз және қарама-қайшы мәліметтер бар. Осыған байланысты оқшауланған клеткалар мен ұлпаларда лектиндердің жинақталуын зерттеу өзекті түрде ұсынылады. Бұл болжам лектиндердің фитогормондармен бірлесіп өсудің гормональды реттелуі мен өсімдіктің дамуына қатысу қабілетіне негізделген[60].
Бидайдың каллусты дақылдарында каллустың морфогенді типінің қалыптасуындағы лектиндердің рөлі анықталды және фитогормондар болмаған жағдайда лектиннің жинақталуының ерекшеліктері зерттелді. Жұмсақ бидайдық каллусының морфогенді типінде лектин мөлшері қатты сорттардың морфогенді емес каллусқа қарағанда аздау. Морфогенді емес каллус культивирлеу ортасында экзогенді лектин концентрациясының өзгеруіне бағынбайды. Бидайдың каллусты ұлпаларында лектиннің жинақталуы культивирлеу ортасында 2,4-Д болмаған жағдайда шектеледі, сонымен қатар каллусты ұлпада немесе клетка суспензиясында АБҚ концентрациясымен реттеледі [61]. Молликутпен инокулирленген Acholeplasma laidlawii var.granulum қант қызылшасының каллусында лектин белсенділігінің динамикасы зерттелді. Қант қызылшасының клетка культурасындаға қышқыл ерітетін лектиннің белсенділігі ахелоплазмамен инфицирлегеннен кейін артты [62].
Өсімдіктердің лектиндері үшін құрылымы, көмірсу өзгешелігі бойынша кең алуантүрлілік белгіленген және үрмебұршақтың каллусты культурасы және дәндерінің белоктық кешенінің компоненттерінің клеткада, ұлпада және зерттеу мүшелерінде локализациясы фитоиммуномодуляторлардың шығарылуында, өсімдіктерді қорғау заттары және биотехнологиялық тәсілдерді қолданумен дәрілік препараттарды жасауда өзекті болып табылады, солайша табиғи компоненттердің негізіндегі препараттар экологиялық қауіпсіз және қорғаудың химиялық заттарын алмастырады. Үрмебұршақ лектиндерін алу технологиясын өңдеу үшін амин қышқылдық құрамы бойынша перспективті қазақстандық, ресейлік және шетелдік селекцияда сорт үлгілерін анықтап, өсімдіктің әр түрлі органдарында лектин белсенділігі бар белоктардың жинақталуын зерттеп қана қоймай, биотехнологиялық тәсілмен олардың негізінде фитопрепараттар алу және бөліп алу әдістемесі бойынша нақты ұсыныс беру керек.
1.3 Биотехнология негізінде белоктық компоненттерді алу
Биотехнологияның дамуы үшін қолданылу диапазоны кең болатын өсімдіктің белоктық компоненттерін қолдану үлкен болашаққа бастайды. Қазіргі уақытта заманауи биотехнологияның маңызды бағыттарының бірі биологиялық белсенді заттарды, соның ішінде медицинада, фармакологияда, биологияда және өндірістің басқа салаларында кең қолданыс тапқан лектиндерді алу технологиясын өңдеу болып табылады. А.С. Буянов және М.Э. Ламберовпен ультрадыбыс есебінен соя сорттарын жақсартудың биотехнологиялық әдісінің эффективтілігі көрсетілді. Экстракция процесінде бұршақтан және сояның каллусынан ультрадыбыс көмегімен белоктар мен аминқышқылдарының жалпы мөлшерін, ферменттердің активтілігін, биосинтетикалық белсенділікті реттеуге болатындығы және олардың сапасын жақсарту көрсетілді [63]. Өсімді организмдердің арасында жоғары өсімдіктер мен микроорганизмдер әсерлесуінің объектісі ретінде бұршақты өсімдіктердің лектиндеріне ерекше назар аударылады. Лектиндердің құрылысымен, олардың өсімдіктер және өсімді клетканың органоидтарында орналасуымен байланысты мәселелер зерттелініп жатыр [64].
Бүгінгі таңда өндіріске,ауыл шаруашылығына, мал шаруашылығында және қоршаған ортаны қорғау саласында керекті микробиологиялық препараттардың толық спектрі жасалған және кең қолданылуда [65]. Сол уақытта, шығу тегі өсімдіктектес биопрепараттарды өңдеу жеткіліксіз. Қазіргі уақытта Ресейде зәйтүн және бұршақты дақылдар сияқты отандық өсімді шикізаттардан, сонымен қатар тағам өндірісіндегі екіншілік шикізаттардан белоктық препараттарды алудың экологиялық таза қалдықсыз технологиясының жүйесі құрастырылып жатыр [66].
Өсімдік препараттардың эффективтілігі жиынтықпен және олардың құрамына кіретін химиялық заттардың қасиеті және көптеген дәрілік өсімдіктердің биологиялық белсенділігімен анықталады. Микробтарға қарсы өсімдік препараттарын шығару қазіргі таңда табиғи компоненттердің жаңа өсімді қасиеттері бар табиғаты химиялық емес және әсер ету механизмі басқа өзіндік антимикробтық құралдарды жасауда өзекті болып отыр. Емдік өсімдік құралдарының биологиялық белсенділігін арнайы таңдалынып алынған өсімдік композициясының негізінде кешенді препараттарды шығару есебінен көтеруге болады. Құрамында протеиназа ингибиторлары бар үрмебұршақ дәндерінің белоктары, мысалы, потенциалдық антиканцерогенді протеиндер қарастырылып жатыр [67].
Өсуді стимулдейтін және фунгицидті белсенділігі бар экологиялық қауіпсіз кешенді биопрепараттарды шығарудың заманауи бағыты ретіндежасанды қоректік орталарда оқшауланған клеткалар және ұлпаларды культивирлеу әдістерін жетілдіру болып саналады. Көп жағдайда культивирленуші клеткалардың өнімділігі медицина, ауыл шаруашылығы, тағам өндірісінде қажетті биологиялық активті заттарды бөлу үшін өсімдіктердің өнімділігін арттырады. Одан басқа, каллустан биотехнологиялық синтездің екіншілік заттарын алу белгілі табиғи жағдайда өспейтін өсімдіктерді қолдануға мүмкіндің береді және биопрепараттарды алу технологиясы бір жыл ішінде мүмкін болады. Осы жағдайдағы мәселелер өсімдік объектілерін мақсатты бағытта таңдаумен, олардан белсенділігін тұрақты сақтайтын биологиялық активті препараттарды алу технологиялық үрдісінің барлық стадиясын оптимизациялаумен байланысты. Осыған байланысты өсімдік шикізаттарынан алынатын құрамында биологиялық активті заттары максимальды болатын, өсімдіктерді қорғаудың биологиялық әдістерінде жоғары эффективтілікті қамтамасыз ететін препараттардың технологиясын өңдеу өзекті болып отыр.
Фитопрепараттарды заманауи агротехникамен кешенді түрде қолдану жердің потенциалын ғана емес, өсімдіктердің өзінің биологиялық потенциалын толық қолдануға мүмкіндік береді.
Биопрепараттарды шығару сферасында мамандандырылған әлемдік химиялық және биотехнологиялық фирмалар лектиндер, таңбаланған лектиндер, ингибиторлар және өсімдіктерді қорғау құралдары, сондай-ақ дәрілер мен диагностикумдердің үлкен тізімін ұсынады.Еуропаның көптеген елдерінде, Жапонияда, АҚШ, ҚХР, Ресей, Украина,Белорусияда лектиндердің қасиеттеріне, жаңа заманда биотехнологиялық өнімдерді алуда қолданылуына іргелі зерттеулер жүргізіліп жатыр. Лектиндер лабораториялық жұмыстарда тұқымқуалаушылық аурулардың диагностикасы, кейбір микроорганизмдердің идентификациясы үшін қолданылады. Осының өзі оларға жоғары сұранысты көрсетеді. Бұдан басқа лектиндер биотехнологияда гликопротеидтер, гормондар, сиалопротеидтер және т.б. күрделі заттарды таңдамалы сорбциялайтын спецификалық реагенттер ретінде қолданылады. Осындай жолмен, лектин препараттарының көмегімен ауыр сырқаттарды емдеуде қолданылатын құнды заттарды алуға болады. Мүшелер мен ұлпаларға әсер ету үшін шығарылатын лектиннің өзіндік гибридтері мен антиденелерден жасалған жаңа заман препараттарының келешегі зор.
Сондықтан қазіргі уақытта Қазақстан үшін үлкен теориялық және практикалық қызығушылық әр түрлі клеткалық үлгілерде олардың әсерін зерттеу және ары қарай биотехнологиялық өңдеу үшін белоктық компоненттердің жаңа көздерін анықтау мақсатында отандық өсімдік ресурстарының, соның ішінде үрмебұршақтың қазақстандық перспективті сорт үлгілерінің мобилизациясы және анализі мәселесі болып отыр.
Азықтық мәселелерді шешудің маңызды жолы зиянкестер, арамшөптер, аурулардан өсімдіктерді қорғауға арналған биологиялық құралдарды қолдану арқылы ауыл шаруашылығын экологизациялау, сонымен қатар, ауыл шаруашылық дақылдарының өнімділігін арттыру үшін биопрепараттарды қолдану болып саналады. Биопрепараттарды тағайындау негізінен - өндірісте, ауыл шаруашылығында химиялық зиянды заттарды қолдануды қысқарту, қабылдамау және ресурстарды үнемдейтін, экологиялық таза және қауіпсіз технологияларға ауысу.
Бірақ қазіргі кезде біздің республикамызда биологиялық әдістерді іске асыру мен қолдану жеткіліксіз дамыған. Ауыл шаруашылығы дақылдарының сапасы мен өнімділігінің төмендеуінің басты мәселелері: топырақтың төменгі потенциалы, минералды тыңайтқыштардың жоғары құны, өсімдіктер мен топырақты биоталарға пестицидті препараттардың теріс әсер етуі.
Қазіргі уақытта Қазақстанда 9000 га-ғажуық ауыл шаруашылық пайдалы жерлер зиянкестермен залалданған, 2,5 млн га астам - арамшөптермен, 70-ке жуық микробтық аурулардың түрлері таралған. Өсімдіктерді қорғау құралдары бойынша келесі жағдайлар орын алған: пестицидтердің - 370 түрі, соның ішінде биопестицидтердің - 7 түрі (1,9%);әлемдік биопрепараттар өндірісі - 100-ге жуық түрлері, Қазақстанда - 2 түрі (2%); жыл сайынғы пестицидтерді тасымалдау орташа есеппен - 11-18 мың т, 2008 жылы пестицидтерді қолдану - 23,7 мың т, импорт - 21,2 мың т (89,5%), отандық - 2,5 мың т (10,5%) [68].
Маркетингтегі зерттеулер қазіргі кезде Қазақстан Республикасының ішкі нарығындағы талаптарды, мысалы өнеркәсіптік аграрлық кешендер үшін биопрепараттар 8300 мың тоннаны құрайды; мұнай-газ секторы - 700 тоннадан астам, қоршаған ортаны қорғау - 500 тоннадан астам құрайтындығын көрсетті. Бірақ қазіргі күнде республикада биопрепараттардың жөнделген өндірісі жоқ, ал талаптар шетелден импорттау арқылы жүзеге асады.
Осылайша, әдебиет көздері белоктық компоненттердің және олардың негізінде идентификациясының биотехнологиялық тәсілдерін жетілдіру, ауыл шаруашылығының әр түрлі салаларында қолдану мен жүзеге асырудың негізі бола алатын жаңа перспективті сорттарды анықтау үшін дәнді-бұршақты дақылдардың, соның ішінде үрмебұршақтың белоктық компоненттерін зерттеу аумағындағы зерттеулердің перспективтілігін көрсетеді.
1.4 Астық және дәнді-бұршақты дақылдардан алынған лектиндер мен гидролаза ингибиторлары негізіндегі фитопрепараттарды қолданудың экономикалықтиімділігі
Ауыл шаруашылығында қолданылатын дақылды өсімдіктердің әр түрлі табиғаты химиялық заттармен ластануы қоршаған ортаның жағдайына тікелей тәуелді. Өсімдіктерді қорғау құралдарын бақылаусыз қолдану адам денсаулығына айтарлықтай зиян тигізеді және экологиялық апат төндіреді. Қызметкерлердің пестицидтерді қолдануды азайту немесе мүлдем тосқауыл қою туралы таластары оларды қауіпсіз экологиялық таза фитопрепараттармен ауыстыру туралы пікірді туындатады. Эволюциялық даму үрдісі кезінде өсімдіктерде жағымсыз әсерлерге, соның ішінде зиянкестер мен фитопатогенді микроорганизмдерге қарсы тұруға мүмкіндік беретін қорғаныш механизмдері қалыптасты. Өсімдіктердің қорғаныш механизмдерінің маңызды құрамдас бөлігі табиғаты белоктық заттар. Оларға антимикробты белсенділігі бар фермент ингибиторлары, белоктар және пептидтер жатады. Ферменттердің белок - ингибиторлары каталитикалық белсенділіктің бәсекелес ингибирленуіне әкелетін ферменттермен стехиометриялық кешен құруға қабілеті бойынша бірігетін белоктардың ерекше тобын құрайды. Өсімдіктердегі белок ингибиторларының ішінде көбірек таралғаны менкөп зерттелгендеріне протеолитикалық ферменттердің ингибиторлары және α-амилаза ингибиторлары жатады. Қазіргі кезде протеиназа және α-амилазаның белок-ингибиторлары өсімдіктерде келесідей негізгі қызметтер атқарады деп саналады: қор белоктары ретінде қызмет атқарады; эндогенді ферменттердің белсенділігін бақылайды; қорғаныш реакцияларына қатысады. α-амилазаның белоктық ингибиторлары көбінесе астық тұқымдастарының өкілдеріне жататын өсімдіктерден бөлініп алынған. Алайда, оладың көбісі жануарлар мен бунақденелілердің α-амилазаларына қатысты белсенді. Эндогенді α-амилазаның ингибиторлары (өсіп-өнуα-амилазасы) астық тұқымдастарының дәнінен табылған. Олардың ерекшелігі эндогенді α-амилаза ингибиторлары және микроорганизмдердің серинді протеиназасы сияқты әсер көрсететін бифункционалды белок ретінде көрінетіндігінде. Бұл ферменттерге өсімдіктердің ауруларға төзімділігінің қалыптасуы кезінде көп көңіл бөлінеді. Патогенді микроорганизмдермен зақымдану кезіндегі протеиназа- ингибиторлық жүйенің өзгеруі, сондай-ақ бұл өзгерістердің өсімдіктердің ауруларға төзімділігіне тәуелділігі ферменттердің өсімдіктердің қорғаныш реакцияларына қатысу мүмкіндігін білдіреді. Бидай дәніндегі трипсин ингибиторларының белсенділігі мен сорттардың саңырауқұлақ ауруларына төзімділігі арасында оң корреляция анықталған. Өсімдік дәніндегі трипсин және химотрипсин ингибиторлары фитопатогенді микроорганизмдердің экзогенді протеиназа белсенділігін басуға қабілетті. Бірақ, ингибиторлар өсімдік организмінде реттеу қызметін атқаратын басқа протеиназаларға әсер ете алады. Бұдан протеолититикалық ферменттердің ингибиторлары өсімдіктерді фитопатогенді микроорганизмдермен зақымдалудан қорғауда белсенді рөл атқарады деп болжамдауға болады. Үрмебұршақ трипсин ингибиторларын культивирлеуге арналған ортаға Fusarium туысына жататын саңырауқұлақты енгізгенде мицелийдің өсуінің бәсеңдеуі осыны растайды. Микроорганизмдердің серинді протеиназасының жоғары спецификалық ингибиторлары үрмебұршақ пен жүгеріден де бөлініп алынған. ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz