Өсімдік клеткалардың программаланған өлімінің немесе апоптоздың генетикалық механизмі
КІРІСПЕ
1 ӘДЕБИЕТКЕ ШОЛУ
1.1 Астық тұқымдастарының алейрон қабаттары
1.2 Гиббереллин және абсциз қышқылдарының метаболизмдері
1.3 Оттегінің белсенді түрлерінің химиясы
1.2 Құрамында МоКо бар ферменттерге сипаттама
1.3 Альдегидоксидаза ферментінің құрылысы мен қасиеттері
1.6 Ксантиндегидрогеназа оттегінің активті формасының генерациялау жүйесінің компоненті ретінде
1.6.1 Қысқаша молекулалық және биохимиялық сипаттамасы
2 ЗЕРТТЕУ МАТЕРИАЛДАРЫ МЕН ӘДІСТЕРІ
2.1 Материалдар
2.2 Зерттеу әдістері
2.2.1 Бидай дәнінің жекелеген алейрон ұлпасын бөліп алу
2.2.2 Бидай дәндерінің жекелеген қабатын инкубациялау шарттары
2.2.3 Альдегидоксидаза изоферменттерін экстракциялау
2.2.4 АО ферментін электрофоретикалық сұрыптау және электрофорезден соң айқындау
2.2 Ксантиндегидрогеназа изоферменттерін экстракциялау
2.3.1Ксантиндегидрогеназа ферментін электрофоретикалық сұрыптау және электрофорезден соң айқындау
3 НӘТИЖЕЛЕР ЖӘНЕ ОЛАРДЫ ТАЛҚЫЛАУ
ҚОРЫТЫНДЫ
ПАЙДАЛАНҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ
1 ӘДЕБИЕТКЕ ШОЛУ
1.1 Астық тұқымдастарының алейрон қабаттары
1.2 Гиббереллин және абсциз қышқылдарының метаболизмдері
1.3 Оттегінің белсенді түрлерінің химиясы
1.2 Құрамында МоКо бар ферменттерге сипаттама
1.3 Альдегидоксидаза ферментінің құрылысы мен қасиеттері
1.6 Ксантиндегидрогеназа оттегінің активті формасының генерациялау жүйесінің компоненті ретінде
1.6.1 Қысқаша молекулалық және биохимиялық сипаттамасы
2 ЗЕРТТЕУ МАТЕРИАЛДАРЫ МЕН ӘДІСТЕРІ
2.1 Материалдар
2.2 Зерттеу әдістері
2.2.1 Бидай дәнінің жекелеген алейрон ұлпасын бөліп алу
2.2.2 Бидай дәндерінің жекелеген қабатын инкубациялау шарттары
2.2.3 Альдегидоксидаза изоферменттерін экстракциялау
2.2.4 АО ферментін электрофоретикалық сұрыптау және электрофорезден соң айқындау
2.2 Ксантиндегидрогеназа изоферменттерін экстракциялау
2.3.1Ксантиндегидрогеназа ферментін электрофоретикалық сұрыптау және электрофорезден соң айқындау
3 НӘТИЖЕЛЕР ЖӘНЕ ОЛАРДЫ ТАЛҚЫЛАУ
ҚОРЫТЫНДЫ
ПАЙДАЛАНҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ
Өсімдік клеткалардың программаланған өлімінің немесе апоптоздың генетикалық механизмін зерттеу қазіргі заманғы молекулалық биология және генетиканың өзекті проблемаларының бірі болып табылады. Клетканың дифференцияциясың фундаментальді механизмін ашуға, өсімдіктің дамуы мен өсуін сонымен қатар өсімдіктің өнімділігін жоғарылату әр түрлі ортаның биотикалық және абиотикалық факторларына төзімді және өнімділігі жоғары ауылшаруашылық өнімдерін алу жолында Өсімдік клеткалардың программаланған өлімінің молекулалық және генетикалық негіздерін зерттеу өте маңызды. Жоғарыдағы мәселені зерттеу соңғы жылдарда интенсивті түрде дамып келе жатқан және биологиялық өнімнің қалыптасуын шешуші факторлардың бірі.
Алейрон қабатының онтогенетикалық программаланған клеткалар өлімі (ПКӨ) апоптотикалық сипатта жүзеге асатыны анықталған. Бұл процестің дезоксирибонуклеазалардың белсенділігінің артуымен, геномдық ДНҚ молекуласының фрагментациялануымен үйлесіп, фитогормондар - гиббереллин (ГҚ) және абсциз қышқылдарымен (АБҚ) бақыланылатыны көрсетілген.
Алейрон клеткалары – жоғары деңгейде дифференциацияланған ұлпа. Бұл ұлпаның негізгі қызметі – гидролитикалық ферменттерді (альфа-амилазаны қоса) синтездеп, крахмалды эндоспермге секрециялау. ГҚ және АБҚ гормондарының Клетканың программаланған өліміндегі рөлі анықталған.ГҚ клеткалардың өлімін жеделдетеді, ал АБҚ бұл әсерді тежейді.
Өсімдіктер жүйесінде, оттегінің белсенді түрлерінің (ОБТ) көзі ретінде липидтердің асқын тотығуымен қатар, фотосинтез үрдістерін де атап өтуге болады. Сондықтан да пластидтерде ОБТ -нің зиянды әсеріне қарсы әртүрлі қорғаныс клетканың механизмдері жақсы дамыған.
Шынымен де, Өсімдік жүйесінде фотосинтез барысында пайда болған оттегінің белсенді түрлері программаланған өлімі кезінде генрацияланған ОБТ синтезін немесе сигналының көрінуін тежейді.
Организмдерде өзінің арнайы субстраттарымен және O2 арасындағы тура реакцияларды катализдейтін өзіне тән ферменттер болады. Жоғарыда айтылған реакциялар биосинтез үрдісінің әр түрлі сатыларына, ароматтық қосылыстар метаболизміне, стероидтар синтезіне, ыдырау ракцияларына қатысады. Ондай ферменттер қатарына альдегидоксидаза (ФК 1.2.3.1; AO) және ксантиндегидрогеназа (ФК 1.2.3.2. ; КДГ) ферменттері жатады.
Альдегид оксидаза (альдегид оксидоредуктаза; ФК 1.2.3.1; AO) электрон акцепторы ретінде оттегін пайдалана отырып, әр түрлі альдегидтердің және N – гетероциклді компоненттердің тотыға гидроксилденуін катализдейді. Альдегидоксидаза ферменттер оттегі радикалдарының негізгі көздері болып табылады . АО ферменттерінің кең субстраттық спецификасын ескере отырып, бұл ферменттер фитогормондардың синтезімен қатар, басқада заталмасу үрдістеріне қатысуы мүмкін.
Алейрон қабатының онтогенетикалық программаланған клеткалар өлімі (ПКӨ) апоптотикалық сипатта жүзеге асатыны анықталған. Бұл процестің дезоксирибонуклеазалардың белсенділігінің артуымен, геномдық ДНҚ молекуласының фрагментациялануымен үйлесіп, фитогормондар - гиббереллин (ГҚ) және абсциз қышқылдарымен (АБҚ) бақыланылатыны көрсетілген.
Алейрон клеткалары – жоғары деңгейде дифференциацияланған ұлпа. Бұл ұлпаның негізгі қызметі – гидролитикалық ферменттерді (альфа-амилазаны қоса) синтездеп, крахмалды эндоспермге секрециялау. ГҚ және АБҚ гормондарының Клетканың программаланған өліміндегі рөлі анықталған.ГҚ клеткалардың өлімін жеделдетеді, ал АБҚ бұл әсерді тежейді.
Өсімдіктер жүйесінде, оттегінің белсенді түрлерінің (ОБТ) көзі ретінде липидтердің асқын тотығуымен қатар, фотосинтез үрдістерін де атап өтуге болады. Сондықтан да пластидтерде ОБТ -нің зиянды әсеріне қарсы әртүрлі қорғаныс клетканың механизмдері жақсы дамыған.
Шынымен де, Өсімдік жүйесінде фотосинтез барысында пайда болған оттегінің белсенді түрлері программаланған өлімі кезінде генрацияланған ОБТ синтезін немесе сигналының көрінуін тежейді.
Организмдерде өзінің арнайы субстраттарымен және O2 арасындағы тура реакцияларды катализдейтін өзіне тән ферменттер болады. Жоғарыда айтылған реакциялар биосинтез үрдісінің әр түрлі сатыларына, ароматтық қосылыстар метаболизміне, стероидтар синтезіне, ыдырау ракцияларына қатысады. Ондай ферменттер қатарына альдегидоксидаза (ФК 1.2.3.1; AO) және ксантиндегидрогеназа (ФК 1.2.3.2. ; КДГ) ферменттері жатады.
Альдегид оксидаза (альдегид оксидоредуктаза; ФК 1.2.3.1; AO) электрон акцепторы ретінде оттегін пайдалана отырып, әр түрлі альдегидтердің және N – гетероциклді компоненттердің тотыға гидроксилденуін катализдейді. Альдегидоксидаза ферменттер оттегі радикалдарының негізгі көздері болып табылады . АО ферменттерінің кең субстраттық спецификасын ескере отырып, бұл ферменттер фитогормондардың синтезімен қатар, басқада заталмасу үрдістеріне қатысуы мүмкін.
1. Jacobsen J.V. Regulation of the synthesis and transport of secreted proteins in cereal aleurone. Int Rev Cytol. - 1991. - Vol.126. - P. 49–88.
2. Бисенбаев А.К., Кениев А.М. Берсимбаев Р.И. Участие ядерных дезоксирибонуклеаз в реализации онтогенетически программированной гибели клеток алейронового слоя зерна пшеницы// Известия НАН РК. – 2003. - №.5. - С. 35-42.
3. Бисенбаев А.К., Кениев А.М., Берсимбаев Р.И. Действие гибберелловой и абсцизовой кислот на апоптоз клеток алейронового слоя зерна пшеницы // Вестник КазГУ. Серия биологическая - 2001. - № 1(13). - С. 52-57.
4. Gomez-Cadenas A., Zentalla R., Walker-Simmons M. and Ho T. H. Gibberellin / abscisic acid antagonism in barley aleurone cells: Site of action of the protein kinase PKABA1 in relation to gibberellin signaling molecules // Plant Cell. - 2001. - Vol. 13. - Р. 667–679.
5. Paul C., Bethke P.C., Robert Schuurink and. Jones R.L. Hormonal signalling in cereal aleuron // J. Exp. Bot. - 1997. - Vol.48, №. 312. - P. 1337-13566 Бисенбаев А.К., Алтыбаева Н.А., Берсимбаев Р.И. Получение изолир-ованных протопластов из алейронового слоя зерна пшеницы // Вестник КазНУ. Серия биологическая. – 2000. - №1(9). - С. 88-95.
6. Bethke P.C., Jones R.L. Gibberellin signaling // Plant Biol. - 1998. - Vol. 1. - Р. 440–446.
7. Гильманов М.К., Сабитов А.Н., Саменов Н.А., Ибрагимова С.А., Мусабеков К. Изучение механизмов активации надф-гдг сферосом в семенах злаковых культур ионами Са2+, медиатором цитокинина и гиббереллином // Вестник КазНУ. Серия биологическая. – 2006. - №3(29). - С. 111-116.
8. Rodaway S. J. Composition of alpha-amylase secreted by aleurone layers of grains Himalaya barley // Phytochemistry. - 1978. - Vol.17. - P.385-389.
9. Акаева М. М., Каракеева Р.К., Юсупова Р., Фурсов О. В. Активация альфа-амилаз из алейроновых зерен // Известия АН Каз ССР. - 1990. - Т.6. - С. 35-38.
10. Hanson J.R. Aspects of diterpenoid and gibberellin biosynthesis in Gibberella Fujikuroi // Biochem. Soc. Trans. - 1983. - Vol.11. - P. 522-528.
11. Long A.G. Gibberellins: Structure and metobolism // Ann.rev. Plant Physiol. - 1989. -Vol.56. - P. 475-479.
12. Дерфлинг К. Гормоны растений. - М.: Мир, 1985. - С.303.
13. Пасешниченко Д. Pегуляция биосинтеза дитерпенойдов // Итоги науки и техники. Серия биологическая химия. - 1998. - T.25. - C.78-87.
14. Ogawa M., Hanada A., Yamauchi Y., Kuwahara A., Kamiya Y. and Yamaguchi S. Gibberellin Biosynthesis and Response during Arabidopsis Seed Germination // The Plant Cell. - 2003. - Vol. 15. - Р. 1591–1604.
15. Beale M.H., Bearder J. R., Down G. H., Hutchison M., MacMillan J. The biosynthesis of kaurenolide diterpenoids by gibberella fujikuri // Phytochemistry. -1982. - Vol.21. - P.1279-1287.
16. Hedden P., Phillips A.L Gibberellin metabolism: New insights revealed by the genes // Trends Plant Sci. - 2000. - Vol. 5. - Р. 523–530.
17. Hedden P., Phillips A.L. Gibberellin metabolism: New insights revealed by the genes // Trends Plant Sci. - 2000. - Vol 5. - Р. 523–530.
18. Turnbull G. N., Crozier A., Schwenen L., Graebe J.E. Biosynthesis of gibberellin A12 – aldehyde, gibberellin A12 and their kaurenoid precursor from [14C] mevalonic acid in a cell-free system from immature seed of phaseolus coccineus // Phytochemistry. - 1986. - Vol.25. - P.97-101.
19. Yoshihito S., Hisakazu Y., Clive R.S., paul G., MacMillan J., Bernard P.O. Мetobolism of ent-kaurene to gibberellin A12-aldehide in young shoots of normal maize // Plant Physiol. - 1982. - Vol. 98. - P. 602-610.
20. Graebe J.E. Gibberellin biosythesis in cell-free systems from higher plants // Plant Growth substances. – London, 1982. - P. 71-80.
21. Скоробогатова И. В. Гормональная регуляция ростовых процессов. М.: МГПИ им. Н. К. Крупской, 1985. - C. 16-21.
22. Lange T. Molecular biology of gibberellin synthesis // Planta. - 1998. - Vol. 204. - Р. 409–419.
23. Живухина Г. М. Фитогормоны и их действие на растение. М.: Hаука, 1982. - C. 45-49.
24. Ахиярова Г.Р., Сабиржанова И.В., Веселов Д.С.,Фрике В. Участие гормонов в возобновлении роста побегов пшеницы при кратковременном засолении NaCI // Журнал физиология растений. - 2005. - Т.52, № 6. - С. 891-896.
25. El-Antably H.M., Wareing P.F., Hillman J. Some Physiological Responses to D, L-Abscisin (Dormin) // Planta. - 1967. - Vol.73. - P.74-90.
26. Zeevaart J.A.D., Creelman R.A. Metabolism and physiology of Ascisic acid. // Annu. Rev. Plant physiol. Plant Mol. Biol. - 1988. - Vol.39. - P.439-473.
27. Кудоярова Г. Р., Веселов С.Ю., Усманов И.Ю Гормональная регуляция соотношения биомассы побег/корень при стрессе // Журнал общ. биология. - 1999. - Т.6. - С.649-658.
28. Hartung W., Gimmler H., Hellman B. Do Сhloroplasts Play a role in Abscisic Acid Synthesis // Plant Sci Lett. - 1981. - Vol. 22. - P.235-242.
29. Хрянин В.Н. Гормональная регуляция онтогенеза растений. - М.: Наука, 1988. - С.214-225.
30. Leuhg J., Giraudat J. Abscisic acid signal transduction // Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. - 1998. - Vol.49. - P.199-222.
31. Кулаева О.Н., Прокопцева О.С. Новейшие достижения в изучении механизма действия фитогормонов // Биохимия. - 2004. - Т.69. - С.293-310.
32. Hase S., Fujimura K., Kanoh M., Benaka T. Studies heterogecity of Taka-amylas A: Isolation of an amylase having one N-acetylglucosoamine residue as the sugar chain // J. Biochem. - 1982. - Vol. 92. - P. 265-270.
33. Apel K. and Jones J. D. G. Reactive oxygen species: metabolism, oxidative stress, and signal transduction // Plant Cell. - 1996. - Vol.8. - P.1773–1791.
34. Hahlbrock K., Scheel D., Logemann E., Nürnberger T., Parniske M., Reinold S., Sacks W. R. and Schmelzer E. Mitochondrial behaviour in the early stages of ROS srtess leading leading to cell death in Arabidopsis thaliana // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. - 1995. - Vol.92. - P.4150–4157.
35. Rajagopalan K.V., Johnson J.L. The pterin molybdenum cofactors. //J. Biol. Chem – 1992. – Vol.267. – P.10199 – 10202.
36. Sagi M., Scazzochio C., Fluhr R. The absence of molybdenum cofactor sulfuration is the primary cause of the flacca phenotype in tomato plants. // Plant J. – 2002. – Vol.31. – P.305-317.
37. Tomita S., Tsujita M., Ichikawa Y. Retinal oxidase is identical to aldehyde oxidase.// FEBS Lett.,- 1993.- Vol.336.- P.272-274.
38. Seo M., Koshiba T. Complex regulation of ABA biosynthesis in plants. // Trends Plant Sci. – 2002. – Vol.7 – P.41-48
39. Sekimoto H., Seo M., Dohmae N., Takio K., Kamiya Y., Koshiba T. Cloning and molecular characterization of plant aldehyde oxidase. // J.Biol.Chem. – 1997. –Vol.272. – P.15280-15285.
40. Seo M., Peeters A.J., Koiwai H., Oritani T., Marion-Poll A., Zeevaart J.A.D., Koornneef M., Kamia Y., Koschiba T. The Arabidopsis aldehyde oxidase 3(AAO3) gene product catalizes the final step in abcisic acid biosynthesis in leaves. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. – 2000. – Vol.97. – P.12908-12913.
41. Akaba S., Seo M., Koshiba T. Dohmae N., Takio K., Kamiya Y., Sekimoto H.,Furuya N., Komano T. Production of homo and hetero-demeric isozymes from two aldehyde oxidase genes of Arabidopsis thaliana. // J. Biochem. – 1999. – Vol.126. – P.395-401
42. Sagi M., Lips S.H. The leves of nitrate reductase and MoCo in annual ryegrass as affected by nitrate and ammonium nutrition. // Plant Sci. – 1998. – Vol.135. – P.17-24
43. Seo M., Akaba S., Oritani T., Bellini C., Caboche M., Koschiba T. Higher activity of an aldehyde oxidase in the auxin-overproducing superrot1mutant of Arabidopsis thaliana. // Plant. Physiol. – 1998. – Vol. -116. – P.687-693.
44. Zeevaart J.A.D., Boyer G.L. Accumulation and transport of abscisic acid and its metabolites in Ricinus and Xantin. // Plant. Physiol. – 1984. – Vol.74. – P.934-939.
45. Bittner F., Oreb M., Mendel RR. ABA3 is molybdenum cofactor sulfurase required for activation of aldehyde oxidase and xantine dehydrogenase in Arabidopsis thaliana // J. Biol. Chem.,– 2001.-Vol.-40381-40384.-P.- 276.
46. Datta D.B., Triplett E.W., Newcomb E.H. Localization of xanthine dehydrogenase in cowpea root nodules: implications for the interaction between cellular compartments during ureide biogenesis // Proceedings of the National Academy of Sciences. - 1991. – Vol.USA 88. – P. 4700–4702.
47. Turner N.A., Doyle W.E., Ventom A.M., Bray R.C. Properties of rabbit liver aldehyde oxidase and the relationships of the enzyme of xanthine oxidase and dehydrogenase// Eur. J. Biochem. —1995. —232. —P. 646-657.
48. Coughlan M.P. Molybdenum and molybdenum-containing enzymes.Pergamon press:oxford. 1980.
49. Montalbini P. Purification and some properties of xanthine dehydrogenase from wheat leaves // plant Sci. -1998., V-34-: -P-89-102.
50. Triplett E.W., Blevins D.G., Randall D.D. Allantoic acid synthesis in soybean root nodule cytosol via xanthine dehydrogenase // Plant physiol., -1980. Vol - 65: P. 1203-1206.
51. Triplett E.W.,Blevins D.G., Randall D.D. Purification and propertios of soybean nodule xanthine dehydrogenase // Arch.Biochem.,-1982. Vol- 219. -P.- 39-46.
52. Montalbini P. xanthine dehydrogenase from leaves of leguminous plants: purification,characterization and properties of the enzyme // J.plant physiol.-2000. Vol. - P.- 156:316.
53. Sagi M., Fluhr R., Lips S.H. 1998. The levels of nitrate reductase and MoCo in annual ryegrass as affected by nitrate and ammonium nutrition. Plant Sci., 135: 17-24.
54. Zdunek-Zastocka E., Lips S.H. Is xanthine dehydrogenase involved in response of pea plants (pisum sattivum L.) to salinity or ammonium treatment? // Acta physiol Plant.,- 2003.-Vol - 25: P-395-401.
55. Sagi M., Omarov R.T., Lips S.H. The Mo-hydroxylases xanthine dehydrogenase and aldehyde oxidase in ryegrass as affected by nitrogen and salinity // Plant Sci.- 1998.,- Vol. 135: - P. 125-135.
56. Sauer P., Frebortova J., Sabela M., Galuszka P., Frebort I. Xanthaine dehydrogenase of pea seedlings: a member of the plant physion // Biochem., -2002. -.Vol.-40: -P.393-400.
57. Sumbayev V. V. Turnings of cysteine and histidine, catalised by xanthine oxidase // Amino Acids. —1999. —17, Vol 1. —P. 65-66.
58. Seo M., Koshiba T. Complex regulation of ABA biosynthesis in plants // Trends in Plant Science. - 2002. – Vol.7. – P. 41–48.
2. Бисенбаев А.К., Кениев А.М. Берсимбаев Р.И. Участие ядерных дезоксирибонуклеаз в реализации онтогенетически программированной гибели клеток алейронового слоя зерна пшеницы// Известия НАН РК. – 2003. - №.5. - С. 35-42.
3. Бисенбаев А.К., Кениев А.М., Берсимбаев Р.И. Действие гибберелловой и абсцизовой кислот на апоптоз клеток алейронового слоя зерна пшеницы // Вестник КазГУ. Серия биологическая - 2001. - № 1(13). - С. 52-57.
4. Gomez-Cadenas A., Zentalla R., Walker-Simmons M. and Ho T. H. Gibberellin / abscisic acid antagonism in barley aleurone cells: Site of action of the protein kinase PKABA1 in relation to gibberellin signaling molecules // Plant Cell. - 2001. - Vol. 13. - Р. 667–679.
5. Paul C., Bethke P.C., Robert Schuurink and. Jones R.L. Hormonal signalling in cereal aleuron // J. Exp. Bot. - 1997. - Vol.48, №. 312. - P. 1337-13566 Бисенбаев А.К., Алтыбаева Н.А., Берсимбаев Р.И. Получение изолир-ованных протопластов из алейронового слоя зерна пшеницы // Вестник КазНУ. Серия биологическая. – 2000. - №1(9). - С. 88-95.
6. Bethke P.C., Jones R.L. Gibberellin signaling // Plant Biol. - 1998. - Vol. 1. - Р. 440–446.
7. Гильманов М.К., Сабитов А.Н., Саменов Н.А., Ибрагимова С.А., Мусабеков К. Изучение механизмов активации надф-гдг сферосом в семенах злаковых культур ионами Са2+, медиатором цитокинина и гиббереллином // Вестник КазНУ. Серия биологическая. – 2006. - №3(29). - С. 111-116.
8. Rodaway S. J. Composition of alpha-amylase secreted by aleurone layers of grains Himalaya barley // Phytochemistry. - 1978. - Vol.17. - P.385-389.
9. Акаева М. М., Каракеева Р.К., Юсупова Р., Фурсов О. В. Активация альфа-амилаз из алейроновых зерен // Известия АН Каз ССР. - 1990. - Т.6. - С. 35-38.
10. Hanson J.R. Aspects of diterpenoid and gibberellin biosynthesis in Gibberella Fujikuroi // Biochem. Soc. Trans. - 1983. - Vol.11. - P. 522-528.
11. Long A.G. Gibberellins: Structure and metobolism // Ann.rev. Plant Physiol. - 1989. -Vol.56. - P. 475-479.
12. Дерфлинг К. Гормоны растений. - М.: Мир, 1985. - С.303.
13. Пасешниченко Д. Pегуляция биосинтеза дитерпенойдов // Итоги науки и техники. Серия биологическая химия. - 1998. - T.25. - C.78-87.
14. Ogawa M., Hanada A., Yamauchi Y., Kuwahara A., Kamiya Y. and Yamaguchi S. Gibberellin Biosynthesis and Response during Arabidopsis Seed Germination // The Plant Cell. - 2003. - Vol. 15. - Р. 1591–1604.
15. Beale M.H., Bearder J. R., Down G. H., Hutchison M., MacMillan J. The biosynthesis of kaurenolide diterpenoids by gibberella fujikuri // Phytochemistry. -1982. - Vol.21. - P.1279-1287.
16. Hedden P., Phillips A.L Gibberellin metabolism: New insights revealed by the genes // Trends Plant Sci. - 2000. - Vol. 5. - Р. 523–530.
17. Hedden P., Phillips A.L. Gibberellin metabolism: New insights revealed by the genes // Trends Plant Sci. - 2000. - Vol 5. - Р. 523–530.
18. Turnbull G. N., Crozier A., Schwenen L., Graebe J.E. Biosynthesis of gibberellin A12 – aldehyde, gibberellin A12 and their kaurenoid precursor from [14C] mevalonic acid in a cell-free system from immature seed of phaseolus coccineus // Phytochemistry. - 1986. - Vol.25. - P.97-101.
19. Yoshihito S., Hisakazu Y., Clive R.S., paul G., MacMillan J., Bernard P.O. Мetobolism of ent-kaurene to gibberellin A12-aldehide in young shoots of normal maize // Plant Physiol. - 1982. - Vol. 98. - P. 602-610.
20. Graebe J.E. Gibberellin biosythesis in cell-free systems from higher plants // Plant Growth substances. – London, 1982. - P. 71-80.
21. Скоробогатова И. В. Гормональная регуляция ростовых процессов. М.: МГПИ им. Н. К. Крупской, 1985. - C. 16-21.
22. Lange T. Molecular biology of gibberellin synthesis // Planta. - 1998. - Vol. 204. - Р. 409–419.
23. Живухина Г. М. Фитогормоны и их действие на растение. М.: Hаука, 1982. - C. 45-49.
24. Ахиярова Г.Р., Сабиржанова И.В., Веселов Д.С.,Фрике В. Участие гормонов в возобновлении роста побегов пшеницы при кратковременном засолении NaCI // Журнал физиология растений. - 2005. - Т.52, № 6. - С. 891-896.
25. El-Antably H.M., Wareing P.F., Hillman J. Some Physiological Responses to D, L-Abscisin (Dormin) // Planta. - 1967. - Vol.73. - P.74-90.
26. Zeevaart J.A.D., Creelman R.A. Metabolism and physiology of Ascisic acid. // Annu. Rev. Plant physiol. Plant Mol. Biol. - 1988. - Vol.39. - P.439-473.
27. Кудоярова Г. Р., Веселов С.Ю., Усманов И.Ю Гормональная регуляция соотношения биомассы побег/корень при стрессе // Журнал общ. биология. - 1999. - Т.6. - С.649-658.
28. Hartung W., Gimmler H., Hellman B. Do Сhloroplasts Play a role in Abscisic Acid Synthesis // Plant Sci Lett. - 1981. - Vol. 22. - P.235-242.
29. Хрянин В.Н. Гормональная регуляция онтогенеза растений. - М.: Наука, 1988. - С.214-225.
30. Leuhg J., Giraudat J. Abscisic acid signal transduction // Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. - 1998. - Vol.49. - P.199-222.
31. Кулаева О.Н., Прокопцева О.С. Новейшие достижения в изучении механизма действия фитогормонов // Биохимия. - 2004. - Т.69. - С.293-310.
32. Hase S., Fujimura K., Kanoh M., Benaka T. Studies heterogecity of Taka-amylas A: Isolation of an amylase having one N-acetylglucosoamine residue as the sugar chain // J. Biochem. - 1982. - Vol. 92. - P. 265-270.
33. Apel K. and Jones J. D. G. Reactive oxygen species: metabolism, oxidative stress, and signal transduction // Plant Cell. - 1996. - Vol.8. - P.1773–1791.
34. Hahlbrock K., Scheel D., Logemann E., Nürnberger T., Parniske M., Reinold S., Sacks W. R. and Schmelzer E. Mitochondrial behaviour in the early stages of ROS srtess leading leading to cell death in Arabidopsis thaliana // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. - 1995. - Vol.92. - P.4150–4157.
35. Rajagopalan K.V., Johnson J.L. The pterin molybdenum cofactors. //J. Biol. Chem – 1992. – Vol.267. – P.10199 – 10202.
36. Sagi M., Scazzochio C., Fluhr R. The absence of molybdenum cofactor sulfuration is the primary cause of the flacca phenotype in tomato plants. // Plant J. – 2002. – Vol.31. – P.305-317.
37. Tomita S., Tsujita M., Ichikawa Y. Retinal oxidase is identical to aldehyde oxidase.// FEBS Lett.,- 1993.- Vol.336.- P.272-274.
38. Seo M., Koshiba T. Complex regulation of ABA biosynthesis in plants. // Trends Plant Sci. – 2002. – Vol.7 – P.41-48
39. Sekimoto H., Seo M., Dohmae N., Takio K., Kamiya Y., Koshiba T. Cloning and molecular characterization of plant aldehyde oxidase. // J.Biol.Chem. – 1997. –Vol.272. – P.15280-15285.
40. Seo M., Peeters A.J., Koiwai H., Oritani T., Marion-Poll A., Zeevaart J.A.D., Koornneef M., Kamia Y., Koschiba T. The Arabidopsis aldehyde oxidase 3(AAO3) gene product catalizes the final step in abcisic acid biosynthesis in leaves. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. – 2000. – Vol.97. – P.12908-12913.
41. Akaba S., Seo M., Koshiba T. Dohmae N., Takio K., Kamiya Y., Sekimoto H.,Furuya N., Komano T. Production of homo and hetero-demeric isozymes from two aldehyde oxidase genes of Arabidopsis thaliana. // J. Biochem. – 1999. – Vol.126. – P.395-401
42. Sagi M., Lips S.H. The leves of nitrate reductase and MoCo in annual ryegrass as affected by nitrate and ammonium nutrition. // Plant Sci. – 1998. – Vol.135. – P.17-24
43. Seo M., Akaba S., Oritani T., Bellini C., Caboche M., Koschiba T. Higher activity of an aldehyde oxidase in the auxin-overproducing superrot1mutant of Arabidopsis thaliana. // Plant. Physiol. – 1998. – Vol. -116. – P.687-693.
44. Zeevaart J.A.D., Boyer G.L. Accumulation and transport of abscisic acid and its metabolites in Ricinus and Xantin. // Plant. Physiol. – 1984. – Vol.74. – P.934-939.
45. Bittner F., Oreb M., Mendel RR. ABA3 is molybdenum cofactor sulfurase required for activation of aldehyde oxidase and xantine dehydrogenase in Arabidopsis thaliana // J. Biol. Chem.,– 2001.-Vol.-40381-40384.-P.- 276.
46. Datta D.B., Triplett E.W., Newcomb E.H. Localization of xanthine dehydrogenase in cowpea root nodules: implications for the interaction between cellular compartments during ureide biogenesis // Proceedings of the National Academy of Sciences. - 1991. – Vol.USA 88. – P. 4700–4702.
47. Turner N.A., Doyle W.E., Ventom A.M., Bray R.C. Properties of rabbit liver aldehyde oxidase and the relationships of the enzyme of xanthine oxidase and dehydrogenase// Eur. J. Biochem. —1995. —232. —P. 646-657.
48. Coughlan M.P. Molybdenum and molybdenum-containing enzymes.Pergamon press:oxford. 1980.
49. Montalbini P. Purification and some properties of xanthine dehydrogenase from wheat leaves // plant Sci. -1998., V-34-: -P-89-102.
50. Triplett E.W., Blevins D.G., Randall D.D. Allantoic acid synthesis in soybean root nodule cytosol via xanthine dehydrogenase // Plant physiol., -1980. Vol - 65: P. 1203-1206.
51. Triplett E.W.,Blevins D.G., Randall D.D. Purification and propertios of soybean nodule xanthine dehydrogenase // Arch.Biochem.,-1982. Vol- 219. -P.- 39-46.
52. Montalbini P. xanthine dehydrogenase from leaves of leguminous plants: purification,characterization and properties of the enzyme // J.plant physiol.-2000. Vol. - P.- 156:316.
53. Sagi M., Fluhr R., Lips S.H. 1998. The levels of nitrate reductase and MoCo in annual ryegrass as affected by nitrate and ammonium nutrition. Plant Sci., 135: 17-24.
54. Zdunek-Zastocka E., Lips S.H. Is xanthine dehydrogenase involved in response of pea plants (pisum sattivum L.) to salinity or ammonium treatment? // Acta physiol Plant.,- 2003.-Vol - 25: P-395-401.
55. Sagi M., Omarov R.T., Lips S.H. The Mo-hydroxylases xanthine dehydrogenase and aldehyde oxidase in ryegrass as affected by nitrogen and salinity // Plant Sci.- 1998.,- Vol. 135: - P. 125-135.
56. Sauer P., Frebortova J., Sabela M., Galuszka P., Frebort I. Xanthaine dehydrogenase of pea seedlings: a member of the plant physion // Biochem., -2002. -.Vol.-40: -P.393-400.
57. Sumbayev V. V. Turnings of cysteine and histidine, catalised by xanthine oxidase // Amino Acids. —1999. —17, Vol 1. —P. 65-66.
58. Seo M., Koshiba T. Complex regulation of ABA biosynthesis in plants // Trends in Plant Science. - 2002. – Vol.7. – P. 41–48.
КІРІСПЕ
Өсімдік клеткалардың программаланған өлімінің немесе апоптоздың генетикалық
механизмін зерттеу қазіргі заманғы молекулалық биология және генетиканың
өзекті проблемаларының бірі болып табылады. Клетканың дифференцияциясың
фундаментальді механизмін ашуға, өсімдіктің дамуы мен өсуін сонымен қатар
өсімдіктің өнімділігін жоғарылату әр түрлі ортаның биотикалық және
абиотикалық факторларына төзімді және өнімділігі жоғары ауылшаруашылық
өнімдерін алу жолында Өсімдік клеткалардың программаланған өлімінің
молекулалық және генетикалық негіздерін зерттеу өте маңызды. Жоғарыдағы
мәселені зерттеу соңғы жылдарда интенсивті түрде дамып келе жатқан және
биологиялық өнімнің қалыптасуын шешуші факторлардың бірі.
Алейрон қабатының онтогенетикалық программаланған клеткалар өлімі (ПКӨ)
апоптотикалық сипатта жүзеге асатыны анықталған. Бұл процестің
дезоксирибонуклеазалардың белсенділігінің артуымен, геномдық ДНҚ
молекуласының фрагментациялануымен үйлесіп, фитогормондар - гиббереллин
(ГҚ) және абсциз қышқылдарымен (АБҚ) бақыланылатыны көрсетілген.
Алейрон клеткалары – жоғары деңгейде дифференциацияланған ұлпа. Бұл ұлпаның
негізгі қызметі – гидролитикалық ферменттерді (альфа-амилазаны қоса)
синтездеп, крахмалды эндоспермге секрециялау. ГҚ және АБҚ гормондарының
Клетканың программаланған өліміндегі рөлі анықталған.ГҚ клеткалардың өлімін
жеделдетеді, ал АБҚ бұл әсерді тежейді.
Өсімдіктер жүйесінде, оттегінің белсенді түрлерінің (ОБТ) көзі ретінде
липидтердің асқын тотығуымен қатар, фотосинтез үрдістерін де атап өтуге
болады. Сондықтан да пластидтерде ОБТ -нің зиянды әсеріне қарсы әртүрлі
қорғаныс клетканың механизмдері жақсы дамыған.
Шынымен де, Өсімдік жүйесінде фотосинтез барысында пайда болған
оттегінің белсенді түрлері программаланған өлімі кезінде генрацияланған ОБТ
синтезін немесе сигналының көрінуін тежейді.
Организмдерде өзінің арнайы субстраттарымен және O2 арасындағы тура
реакцияларды катализдейтін өзіне тән ферменттер болады. Жоғарыда айтылған
реакциялар биосинтез үрдісінің әр түрлі сатыларына, ароматтық қосылыстар
метаболизміне, стероидтар синтезіне, ыдырау ракцияларына қатысады. Ондай
ферменттер қатарына альдегидоксидаза (ФК 1.2.3.1; AO) және
ксантиндегидрогеназа (ФК 1.2.3.2. ; КДГ) ферменттері жатады.
Альдегид оксидаза (альдегид оксидоредуктаза; ФК 1.2.3.1; AO) электрон
акцепторы ретінде оттегін пайдалана отырып, әр түрлі альдегидтердің және N
– гетероциклді компоненттердің тотыға гидроксилденуін катализдейді.
Альдегидоксидаза ферменттер оттегі радикалдарының негізгі көздері болып
табылады . АО ферменттерінің кең субстраттық спецификасын ескере отырып,
бұл ферменттер фитогормондардың синтезімен қатар, басқада заталмасу
үрдістеріне қатысуы мүмкін. Мысалы, сүтқоректілер организміндегі АО-лар
Н2О2 және О2-ның маңызды көзі екендігі белгілі. .
Оттегінің жетіспеуі кезінде ксантиноксидаза НАД+- тәуелді
ксантиндегидрогеназа (ФК 1.2.1.37; КДГ), ретінде функциялық қызмет
атқарады. Ксантингегидрогеназа тірі ағзадағы оттегінің белсенді формасын
генерациялайтын басты жүйе болып табылады. Ксантингегидрогеназаның негізгі
қызметі аденин және гуаниннің бірінші реттік өнімінің тотығуы нәтижесінде
зәр қышқылына айналдыру. Ксантиндегидрогеназа пуриндердің ыдырауын жүзеге
асырушы орталық орынға ие орынға ие болған .Ксантиноксидаза (ФК 1.2.3.2;
XO) гипоксантиннің ксантинге айналуын катализдейді, одан ары қарай зәр
қышқылына дейін ыдырайды, сонымен қатар, птериндер, альдегидтер,
имидазолдардың тотығуын катализдейді [1].
Гипоксантин және ксантин бар ортада адамның ксантин оксидоредуктазысының
О2 және Н2О2 түзу қабілеттінің бар екендігі анық. Адамда бұл фермент,
патологиялар мен физиологиялық күйлер кезінде ОБТ көзі болып табылады деген
болжам бар.
Соңғы кездерде АО и МоСо - сульфуразасы бойынша жабайы және мутантты
томат және арабидопсис өсімдіктерін пайдалана отырып, жануарлар
гомологтарының жағдайындағыдай, өсідіктер АО-сы және КДГ ОБТ-ның көзі
ретінде қызмет атқарады. Жоғарыдағы мәліметтерге сүйенетін болсақ,
оттегінің белсенді түрлері митохондриальді тізбектегі электрондардың
тасымалдануы нәтижесінде және ксантиндегидрогеназа және альдегид
оксидазалардың көмегімен жүреді
1 ӘДЕБИЕТКЕ ШОЛУ
1.1 Астық тұқымдастарының алейрон қабаттары
Астық тұқымдастарының алейронын зерттеу кем дегенде 2 ғасырға созылып
келеді. Астық алейроны өсімдіктердің ең қарқынды түрде зерттеліп келе
жатқан ұлпаларының бірі болып табылады. Сыра қайнатуда және ашытқы
дайындауда астық алейроны маңызды орын алатындықтан химия және биология
мамандары шамамен 200 жыл бұрын арпаның қызметтерін егжей-тегжейлі зерттей
бастады [1].
Бидай дәнінің эндоспермасы тозаң қапшығында, орталық клетканың аталық
жыныс клеткасымен ұрықтану нәтижесінде пайда болатын, триплоидты ұлпа.
Тозаңдану процесінен кейін шамамен 8-10 тәуліктен соң, дән эндоспермасы
крахмалды эндоспермаға және алейрон қабатына дифференциацияланады [2].
Алайда, ұрықтанған бір клеткадан пайда болатынына қарамастан, алейрон
ұлпасы мен крахмалды эндосперм клеткаларының өлуі әртүрлі уақытта жүзеге
асады. Крахмалды эндосперм клеткалары бидай дәнінің пісіп-жетілу барысында
өліп, дән қуысын белокты және крахмалды гранулалар түрінде толтырып тұрады
деген болжам бар. Ал алейрон клеткалары, дәннің пісіп- жетілу сатысында еш-
өзгеріссіз сақталып, тек қана оның өсіп-өну сатысын, гидролитикалық
ферменттерді синтездеп, секрециялау арқылы индукциялағаннан кейін ғана
элеминацияланады [3].
1сурет. Бидай дәнінің құрылысы
ЕСКЕРТУ: 1,2,3 - өнім қабығы, 4,5,6 – дән қабығы, 7 – алейрон қабаты,
8 – беткі өнім қабығының клетка қабаттары, 9 – эндосперм, 10 – қалқан
(щиток), 11 – бүршік (почечка), 12 – ұрық, 13 – түп (корешок).
Алейрон қабатының онтогенетикалық программаланған клеткалар өлімі(КПӨ)
апоптотикалық сипатта жүзеге асатыны анықталған [4]. Бұл процестің
дезоксирибонуклеазалардың белсенділігінің артуымен, геномдық ДНҚ
молекуласының фрагментациялануымен үйлесіп, фитогормон-гиббереллин және
абсциз қышқылдарымен бақыланылатыны көрсетілген.
Жоғарыда айтылғандай, алейрон клеткаларының негізгі қызметі
гидролитикалық ферменттерді (альфа-амилазаны қоса) синтездеп, крахмальды
эндоспермге секрециялау[5].
Алейрон клеткаларының ультра құрлымы олардың қызметін көрсетеді. Дәндегі
алейронның көптеген көрсеткіштері оның ерекше және жан-жақты тәжірибиелік
жүйе болуын қамтамассыз етеді. Астық тұқымдастарының алейрон қабаты
біртекті, жоғары дифференциалданған клеткалардың бір қабатынан (сұлы,
жүгері, қара бидай, бидай) немесе бірнеше қабатынан (күріш, арпа) тұрады
Пісіп жетілген, құрғақ алейрон клеткалары қалың, геммицелюлозалық
қабырғамен қоршалған және олар ешқандай да клеткалық бөлінуге ұшырамайды
[6].
Алейрон клеткаларының цитоплазмасына белоктар қорынан тұратын көптеген
вакуольдер тән, оларды көбінесе алейрондық түйіршіктер деп те атайды, олар
бүкіл клеткаларды алып жатады. Бұл органелла алейронның гормондар әсеріне
қайтаратын реакциясында негізгі қызмет атқарады. Протеиндердің қоры бар
вакуольдер-гиббереллинмен өңделгеннен кейін гидролизге ұшыраған
протеиндерді, секреторлық белоктардың түзілуіне қажетті аминқышқылдармен
қамтамассыз ету үшін қор ретінде сақтай бастайды. Протеиндердің қоры бар
вакуольдер - сондай-ақ, астық тұқымдастардың дәндеріндегі минералдардың
негізгі қоймасы болып табылады. Олардың құрамынан минералдар фитин түрінде
бөлініп алынған. Фитин-бұл К, Mg, және Ca иондары мен фитинді қышқылынан
(гексофосфат) түзілген кристалды ерімейтін комплекс болып табылады. Бұл
кристалды қосынды глобоид деп те аталады. Рентгендік микроанализ нәтижелері
бойынша дән құрамындағы Р, К, Mg+2 және Ca+2 иондарының шамамен 75% алейрон
қабаттарында сақталады [6]. Алейрон немесе протопластардың инкубациялық
кезеңінде вакуольдер көлемдері ұлғайып, бір-бірімен орталық үлкен бір
вакуоль түзілгенше қосыла бастайды. Инкубациялық ортада гиббереллин болған
жағдайда клеткалармен протопластардағы алейрон қабаттарының вакуольдену
процесі жылдамдай түседі. Бейтарап майларды сақтайтын липидтік қосындылар
немесе олеосомдар да алейрон клеткаларының маңызды органеллалары болып
табылады, олар клетканың бүкіл кеңістігінің 30% алып жатқан үшглицеридтік
негізден тұрады. Алейрон клеткалардағы олеосомдар эндоплазмалық торда пайда
болып, кейіннен эндоплазмалық торға және протеиндердің қоры бар вакуольдер
бетіне бекінген күйде болады. Олеосомдардың вакуольдер бетіне бекініп жатуы
вакуолдердің кейбір түрлері тікелей эндоплазмалық тордан пайда болады деген
болжамды растайды. Қор ретінде сақталған бейтарап майлар алейрон
клеткаларын көміртегі көзімен де қамтамассыз етеді, эндоспермді
мобилизациялау басталғанға дейін клетка көміртегіні осы жерден жұмсай
алады, сонымен бірге мұндағы май қышқылдары мембрананы түзуге
пайдаланылады. Бұл май қышқылдарының алейрон клеткалары арқылы
метоболизденетініне бірнеше дәлелдер бар. Алейрон клеткаларында
малатсинтетазадан және изоцитрат лиазадан тұратын көптеген глиоксисомалар
да болады [7] және оқшауланып алынған алейрон қабаттары сахарозаны
синтездей алады.
ЕСКЕРТУ: 1 - өнім жаны, 2 – дән қабығы, 3 – алейрон қабаты, 4 – ядро,
5 – эндосперм клеткалары және крахмал түйіршіктері, 6 – крахмал
түйіршіктері.
2 сурет. Бидайдың көлденең кесіндісіндегі (Triticum aestivum) қор
заттар
Жоғарыда айтылғандай, алейрон клеткалары жоғары деңгейде
дифференциацияланған ұлпа. Бұл ұлпаның негізгі қызметі гидролитикалық
ферменттерді (альфа-амилазаны қоса) синтездеп, крахмалды эндоспермге
секрециялау. Олай болса, алейрон ұлпаларында, оның секреторлық қызметіне
байланысты эндоплазматикалық тор, Гольджи аппараты, митохондриялар өте
жақсы дамыған Аталған гидролитикалық ферменттердің ішінде α-амилаза, дәннің
өніп-өсуіне қатысты маңызды болып табылады. Крахмалды эндоспермге
секрецияланған α-амилаза крахмалды қанттарға дейін ыдыратып, өсімдіктің
өніп-өсуіне қажет энергиямен қамтамасыз етеді [8].
α-амилаза ферментінің практикалық маңыздылығына байланысты (ауыл-
шаруашылығы, сыра дайындау, нан өндіру, фармокология және т.б.) оларды
зерттеу жұмыстарына ғалымдар ертеден көңіл аударуда. Осыған орай альфа-
амилаза ферментінің құрылысы мен қызметі келесі бөлімде терең қарастырылады
[9].
1.2 Гиббереллин және абсциз қышқылдарының метаболизмдері
Гиббереллиндер – химиялық тұрғыдан табиғаты дитерпеноидты биологиялық
активті қосылыстарға жатады. Олар барлық зерттелген жоғарғы сатыдағы
өсімдіктердің ұлпаларында табылған. Қазіргі кезде гиббереллиндер қарқынды
зерттелуде, себебі олар өсімдік организмдеріндегі алуан түрлі физиологиялық
процестерді реттеуге қатысады.
Ең алғаш рет 1926 жылы Кусова деген жапон ғалымы, күріш тұқымының
қалыпты өсуіне кедергі болатын паразиттік саңырауқұлақтарында (Gibberella
fujikuroi) бірінші рет, гиббереллин фитогормонын тапты. Гибберелин
қышқылына (ГҚ) 1930 жылы жапон биохимиктері химиялық сипаттама беріп, таза
күйде бөліп алды. Осы кезге дейін гиббереллиндердің 65-тен аса түрлері
бөлініп, химиялық статусы анықталды. Оның ішінде ең жақсы зерттелгені –
Гиббереллин қышқылы 3 (ГҚ3), ол Gibberella fujikuroi саңырауқұлағында
түзіледі [10;11].
Гиббереллин қышқылы 4-А,В,С, және D сақиналарынан түзілген, 4 изопрендік
сақинадан құралған тетрациклді дитерпеноид болып табылады.
Гиббереллиндердің химиялық құрлымының негізінде гиббереллан қаңқасы жатыр.
Гиббереллиндер өзара А сақинасында қаныққан байланыстар, гидрок-сильді және
карбоксильді топтардың, сонымен қатар, осы топтардың орнала-суымен
ажыратылады. Гиббереллин молекулаларының тетрациклді ядросында бірнеше
тұрақты орынбасарлары болады: С-7-де карбоксильді топ; С-17-де
экзометиленді қос байланыс; С-18-де СН3 топ; С-19-де лактон немесе
карбоксильді топ орналасқан. Басқа орынбасарлардың айырмашылығы немесе
олардың ұқсастығы барлық гиббериллиндердің алуан түрлілігін анықтайды.
Көміртегі атомының санына сәйкес, гиббереллиндер екі топқа бөлінеді: 20
көміртекті және редукцияланған 19 көміртекті. Энт-гибберелан С20
гиббереллиндерінің молекулалық бастамасы болып табылады. 10-шы жағдайда 20
көміртекті гиббереллин қышқылдарының қосымша метильді, гидроксиметильді,
карбоксильді топтары болады [12]. С 19 гиббереллині келесі негізгі
көміртекті қаңқасының модификациялануы және С20 атомының аластатылуы
нәтижесінде түзіледі. С20 гиббереллиндер физиологиялық белсенді емес және
де олар С19 гиббереллиндердің биогенетикалық бастаушысы болып табылады.
Жоғарыда айтылғандай, ГҚ тетрациклді дитерпеноидтар класына жатқызылады,
сондықтан да олардың биосинтезінің алғашқы сатысы ацетил СоА-дан
геранилгеранилпирофосфатқа (ГГПФ) дейін полиизопренойдтар үшін ортақ болады
[13-15]. Гиббереллиндердің синтезінің бірінші фазасы (ГГПФ-ГА12-альдегид)
жоғарғы сатыдағы өсімдіктерде қандай болса, саңырауқұлақтар үшін де тура
сондай (Gibberella fujikuroi). Бірінші этапта, ГГПФ копалилпирофосфат және
кейіннен энт-кауренге айналады. Бұл айналу тізбегі екі типті активтілік
көрсететін энт-кауреназа арқылы катализденеді. Гибберелин 12 альдегидтен
бастап гиббереллиндерге дейінгі сатысы Gibberella fujikuroi
саңырауқұлағында толығымен анықталған. Кейбір жағдайларда аталмыш саты
жоғарғы сатыдағы өсімдіктердің клеткадан тыс жүйелерінде зерттелген [16-
18]. Gibberella fujikuroi саңырауқұлағының культурасы жоғарғы сатыдағы
өсімдіктерге қарағанда, өсу ортасына көп мөлшерде гиббереллин қышқылын
бөледі. Бұл олардың (ГҚ-ның) алынуы мен таза күйде бөлініп алуын
оңайлатады. Сонымен қатар, in vitro жағдайда саңырауқұлақ клеткалары жақсы
өседі және ортадағы экзогенді гиббереллиндер түзуге қажет бастаушы заттарды
тез сіңіре алады. Атап айту керек, Gibberella fujikuroi В1-41а мутантарымен
жүргізілген жұмыс ең нәтижелі болып шықты. Бұл мутанттар энт-кауреннің
тотығуын қамтамасыз ете алмайды. Алайда, мутанттағы гиббереллиндердің
биосинтездің келесі сатыларын жүзеге асыратын ферменттердің сақталатыны
анықталды. Сондықтан да тек экзогенді бастамаларды қосып, оның қандай соңғы
өнімге айналатынын бақылауға болады. Gibberella fujikuroi В1-41а
мутанттарына жүргізілген эксперименттің негізінде, ГҚ-ның биосинтез жолы
гиббереллиннің 12- альдегиді сатысында екі тармаққа бөлінетіні анықталды:
1) 3-бета гидроксильденудің ерте жолы және 2) 3-бета гидроксильденуді
айналып өту жолы. Бірінші жолдың ГҚ3-ның және басқа жақсы зерттелген 3-бета
оксигиббереллиндердің түзілуіне әкелетіні көрсетілді. Екінші жол 12 және 19
гиббереллин қышқылдарының түзілуіне әкеледі. Соңғы жылдары
гиббереллиндердің синтезін зерттеу, жоғарғы сатыдағы өсімдіктердің,
жоғарыда айтылып өткен екі жолдан бөлек, тағы бір типті С-13-
гидроксильденудің ерте жолы бар деуге мүмкіндік берді. Ең соңында осы
барлық альдегид жолдарының алмасу мүмкіндіктері С19 және С10 атомдарының
арасындағы лактонды сақинаның ажырауына әкеледі. Гиббереллин-А12-
альдегидінің энт-кауреннен түзілуін зерттеудегі тәжірибелерде аралық
буындардың созылғыш қабықтарына және қараңғыда өсірілген жүгері
өсінділерінің гомогенатына енгізілген 17-13С,3Н-кауреноидтар қолданылды.
Тәуелсіз биохимиялық және физика-химиялық әдістер, капилярлы газды
хромотографияны қолдана отырып, алғаш рет өсімдіктердің вегетативтік
ұлпаларындағы энт-кауреннің гиббереллиндерінің түзілуінің 5 метаболиттік
сатысы ашылды. Олар: энткауренол, энткаурен қышқылы, энт-альфа
гидроксикаурен қышқылы, гиббереллин А12-альдегид [19].
1) Сонымен көптеген көрсеткіштердің бірлестігі С-19 гиббереллиннің ГҚ3
мысалында биосинтездің негізгі этаптарын айқындап түсіндіреді,
гиббереллиндердің тегі жалпы тетроциклиндер болып табылады.
2) Энт-кауреннің бірнеше тізбектелген тотығу реакцияларының айналуы:
кауренол-кауренал-каурен қышқылы - 20 көміртекті А12-альдегид;
3) А12-альдегидінің әртүрлі гиббереллиндерге дейін тотығуы.
Ең басты мәселе, ГҚ биосинтезіне жауапты ферменттерді анықтау. Әзірге
олардың табылғандары аз. Біртіндеп терпен тізбегінің С5-С10-С15-С20
ұзаруын катализдейтін геранил-геранилпирофосфат синтетаза ферменті бөлініп
алынған. Кауренсинтетаза 2 белсенді орталықтардан тұрады, оның біріншісі
копалилпирофосфаттың түзілуін катализдейді, екіншісі кауренге циклдейді.
Сонымен қатар, монооксигеназаларда микросомалық ферменттер табылған, олар
ГҚ12-альдегидті С20 және С19-гиббереллиндерге айналдырады [20].
Хлорхолинхлорид және АМО-1618 геранил-геранилпирофосфаттан
копалилпирофосфаттың түзілуін, оның кауринге циклденуінің Фосфон Д
стадиясын тежейді, анцилиндал кауренінің тотығуын ингибирлейді .
ГҚ-ның өсімдіктердің бойымен қозғалуы базипетальды бағытта жүреді: көбіне
флоэмада және аз мөлшерде сұйық заттармен ксилеманың бойында. Табиғи
гиббереллиндер өсімдіктердің бойында көбіне бос қышқыл түрінде кездеседі.
Соңғылары комплексті түрде болады, мұнда гиббереллиндер төменгі молекулалы
заттармен коваленттік байланыс арқылы байланысады. Жиі сипатталғандары
ацетаттар, β-глюкопироноидтер, β-глюказилды эфирлер, Н-пропилді эфирлер.
Коньюгацияланған ГҚ-ның негізгі ерекшелігі олардың биологиялық
белсенділігінің төмендеуі. Өсімдік онтогенезіндегі гиббереллиндердің
құрамының өзгеруі көп қызығушылық тудырады. ГҚ деңгейі, арпаның 2-3
жапырақты және түктелу фазаларында жоғарлайды, яғни сабақтың ұзына бойы
өсу барысында белсенді болады, ал сабақтың өсуі әлсіреген кезде
белсенділігі төмендейді [21]. Осыған ұқсас көрсеткіштер қосжарнақты
өсімдіктерде байқалған. Сонымен қатар жапырақтың құрамындағы
гиббереллиндердің мөлшері өсу деңгейіне қарай артып отырады. Оның артуы
жапырақтың өсу кезеңі аяқталуға жақын уақытта байқалады, ол кезде
жапырақтар фитогормон түзілу орталығы және өсімдік ағзасының басқа
мүшелеріне оның доноры болып табылады. Жоғарыда айтып өткендей
гиббереллиндер кең көлемде өсімдік клеткаларының физиологиялық
процестеріне: гүлденуіне, жақсы жеміс беруіне, фотосинтезге, сабақ пен
тамырдың ұзарып өсуіне және басқа да үрдістерге әсерін тигізеді [22;23].
Гиббереллиндердің көптеген физиологиялық эффектісін оның табиғи
антогонисі абсциз қышқылы (АБҚ) тежейді. Сонымен қатар, АБҚ-өсімдіктер
өмірінде маңызды рөл атқарады. Басқа фитогормондар сияқты соңғы жылдары АБҚ-
ның әсер ету механизмін зерттеу алға қойылған. АБҚ өсімдік дәніндегі қор
заттардың синтезі және олардың клеткада жиналуын реттеу, эмбриогенездің
соңғы сатысындағы дәнді құрғату, дәннің пісіп-жетілуі және оның тыныштық
жағдайына өту кезеңіне қатысады. Сонымен қатар, өсімдіктің сыртқы орта
әсеріне жауап беруінде, құрғақшылық және суыққа төзімділігінің
қалыптасуында АБҚ-ның маңызы зор [24].
Құрылымы жағынан АБҚ үш изопренді қалдықтан тұратын сесквитерпеноид
болып келеді. 1949 жылы Т. Хамберг үйеңкі ағашының тыныштық күйдегі
бүршігінен және сұлының колеоптилі кесіндісінен, өсімдіктің өсуін тежейтін
затты бөліп алды. Одан кейінгі жылдары β-ингибиторлық комплекс деп
аталатын өсуді тежейтін заттарды бүршіктен, түйнектен және өсімдіктің басқа
әртүрлі бөліктерінен тапқан. В. Лью және Х. Карнс 1961 жылы пісіп-жетілген
мақта жемісінен, жапырақсызданған кесінділердің түсуін жылдамдататын
кристал түрдегі затты бөліп алып, оны абсцизин деп атады (ағылшын тілінен
abscission-бөлім, түсу), бірақ та бұл қосылыстың құрылымдық табиғатын
зерттеген жоқ. 1963 жылы Калифорния университетінде Ф. Эддикот
лабораториясында К. Окумой мақтаның жас жемісінен, сонымен қатар, сұлының
колеоптилінің өсуін тежеген және жемістің түсуін жылдамдататын кристалды
заттарды бөліп алған болатын. Авторлар оны ″абсцизин II″ деп атады. Олар
абсцизин II-нің химиялық қатарын және физиологиялық қасиетін сипаттап, оған
С15Н20О4 эмпирикалық формуланы ұсынды. Сол жылы ағаш өсімдіктерінде табиғи
ингибиторларды зерттеген П. Уоринг және басқалар аққайың жапырағынан
хроматографиялық тәсілмен өсу ингибиторын бөліп алды. Бұл ингибитордың өсіп
келе жатқан өркендердің бүршіктерінде тыныштық күйді шақыратыны анықталды,
және оны ″дормин″ деп атады [25]. 1965 жылы Дж. Корнфорт және П. Уоринг
басқалармен бірлікте үйеңкі жапырағынан шыққан дормин мен абсцизин II
екеуін молекулалық массалары жағынан, инфрақызыл спектр және еру нүктесі
жағынан салыстырып, бұл екі заттың ұқсастығын анықтап тапты. Абсцизин II-
нің молекулалық құрамы Окума және басқалар тарапынан 1965 жылы ұсынылды.
Абсцизин II астық-тұқымдас өсімдіктің бірнеше түрінен бөлініп алынған. 1967
жылы абсцизин II абсциз қышқылы (АБҚ) атын алды. АБҚ-ның бірқатар
полифенолдармен бірлікте β-ингибиторлық комплекс құрамына кіретіндігі
анықталды. Абсциз қышқылы [3-метил-5-(1′-окси-4-оксо-2′,6′,6′ -три метил-2′-
циклогексен-1′-ил)-цис,транс-2,4-пе нтадиен қышқылы] моно-терпендер және
дитерпендер туысы (ГҚ-ын қосқанда) С15 сесквитерпендер қатарына жатады.
АБҚ молекуласында сақина іші көміртегінің 1 осметриялық атомы (1′)
кездеседі, сондықтан молекула оптикалық изомерияны көрсетеді. Ол екі
стериоизомерлік (энантимерлік) формада болуы мүмкін: (+) формасы немесе
оңға айналу (а) және (-) формасы немесе солға айналу (б). Өсімдік ұлпасында
көбінесе (+) АБК кездеседі.
АБҚ тек оптикалық изомерияны ғана емес, геометриялық изомерияны
көрсетеді. Ол: 2-транс, 4-транс I және бүйір тізбектегі қос байланысты 2-
цис,4-транс-изомер II.
АБҚ-ның табиғи формасы 2-цис, 4-транс бүйір тізбектегі конфигурацияға
ие, оны жай абсциз қышқылы деп атаса, ал 2-транс, 4-изомерді 2-транс-
абсциз қышқылы деп атайды. Көрінетін және ультра күлгін сәулелермен әсер
еткенде, ферменттің қатысуынсыз табиғи форма бірден биологиялық
белсенділігі аз 2-транс формасына изомерленеді [26].
Химиялық таза (+) АБҚ еру температурасы 160-161ºС және молекулалық
массасы 264,31 тән, кристалдық зат болып келеді. АБҚ ерітінділері суда рН 7-
ден төмен кезде 262 нм толқын ұзындығында максимум УК-спектрге ие, рН 7-ден
жоғары су ерітінділерінде максимум сіңіру - 245 нм толқын ұзындығы болып
табылады. АБҚ сілтіде, хлороформда, ацетон, спирт және эфирде жақсы ериді;
суда, бензолда нашар ериді.
АБҚ барлық зерттелген жабық тұқымдастар мен жалаңаштұқымдас
өсімдіктерінде табылған. Папоротниктәрізділерде, қырықбуын, мүктерде АБҚ-
ның болуы көрсетілген. Оларда АБҚ-ның концентрациясы 1нМ-ден 1мкМ-ға дейін.
Балдырларда АБҚ-ның функциясын АБҚ-ның аналогы - лунулар қышқылы орындайды.
Ол бірінші рет Lunularia cruciata (L) Dum мүгінен бөлініп алынған. Бұл
қышқыл дигидростильбендер класына жатады. АБҚ әлі күнге дейін саңырауқұлақ
пен бактерияларда табылған жоқ [27].
АБҚ жоғарғы сатыдағы өсімдіктердің барлық мүшелерінде кездеседі.
Қартайған жапырақ, жетілген жемістер, тыныш күйдегі өркен және тұқым АБҚ-на
бай, ал жас, белсенді өсіп келе жатқан ұлпаларда АБҚ аз кездеседі. АБҚ-
ның, максимальды мөлшері Rosa arvensis өсімдігі тұқымында табылған
(4,1мгкг өңделген массаға шаққанда). Сондай-ақ АБҚ күнбағыс және авокадо
өсімдігінің ксилемалық шырынында (13 және 27 нг 1г шикі массаға шаққанда)
және жүгері тамыр ұштарынан (25-36 нг 1г шикі массаға шаққанда) табылған.
[14С] АБҚ-ның ортаға және оқшауланған хлоропластар арасында орналасуы және
таңбаның (метка) шпинат жапырағының цитоплазмасындағы интакты мезофилл
клеткаларында орналасуы жапырақтағы АБҚ мөлшерінің жалпы санының 80%-і
хлоропласта кездесетіндігін көрсетті. Шпинаттың оқшауланған
хлоропластарында АБҚ концентрациясы 3х10-5М жетті [28].
Өсімдікте АБҚ-ның байланысқан түрі табылған. Ол: абсциз қышқылының
күрделі эфирі және β-глюкозалар (абсцизил-β-Д-глюкопи-ранозид). Оның
көптеген өсімдіктерде кездесетіндігі анықталған. Эстераза тәрізді эндогенді
ферменттермен гидролизденетін ол бос АБҚ-на қарағанда 2-есе кіші
биологиялық белсенділік қабілетін көрсетеді. Бұл байланыс өсімдіктерде АБҚ-
ның инактивациялануын қамтамасыз етеді деп және эстеразалармен гидролиздену
кезінде АБҚ-н босата отырып, резервтік рөл атқарады деп есептейді. Бұндай
рөлді экзогенді АБҚ-ның этерификациясы кезінде пайда болатын эфир
атқаратыны анықталған.
Өсімдікте бос күйде АБҚ-ның басқа өнімге айналатыны табылған: -6′-
оксиметилабсциз қышқылы, фазеев, 4′-дигидрофазеев және эпидигидрофазеев
қышқылы. Бұл қосылыстар өсудің белсенділігін тежеуді көрсетпейді және АБҚ
инактивациясының өнімі болып табылады. Өсімдіктерде табиғи байланыс ретінде
ксантоксин, транс-изомерге қарағанда өсуді тежеуде біршама белсенді рөл
атқаратын цис-изомер бөлініп алынған. Ксантоксиннің жоғарғы биологиялық
белсенділігі оның АБК-на айналуымен байланысты. Өсімдіктерде АБҚ-нан басқа
құрлымдық және биологиялық белсенділігі ұқсастық көрсететін АБҚ-на туыс
бірқатар қосылыстар табылған. Оларға шай өсімдігінің ферментациясы кезінде
жасалатын теаспирин, Rauwolfia vomitoria өсімдігінің жапырағынан бөлініп
алынған волифолиол және оған туыс В және С блюменолдар жатады. Блюменолдың
АБҚ сияқты саңылаудың жабылуын шақыратыны көрсетілген. Бұл топқа, сонымен
қатар, алдында айтып кеткен лунулар қышқылы кіреді. Сесквитерпендер тобына
сұлы колеоптилінің созылуын тежейтін Helianthus tuberosus өсімдігінен
бөлініп алынған гелиангин жатады. Сесквитерпендік құрылымға ие өсімдіктен
шыққан бірқатар қосылыстар, бидайдың колеоптилінің созылуын тежейді,
сонымен қатар, антиконцерогенді эффект көрсетеді [29].
Қазіргі уақытта өсімдіктерде АБҚ-ның биосинтезінің екі жолы зерттелген:
біріншіден, басқа сесквитерпеноидтар тәрізді мевалон қышқылының 3
молекуласынан; екіншіден, каротиноидтардың ыдырау өнімі ретінде. Мевалон
қышқылынан АБҚ-ның синтезделуі бірқатар сатылардан тұрады: мевалон
қышқылының екі реттік фосфорилдену және декарбоксилдену изопентонил -
пирофосфаттың пайда болуына әкеледі. Ары қарай диметилаллилпиро - фосфаттың
пайда болуынан изопентенилпирофосфаттың изомеризациясы жүреді,
изопентенилпирофосфаттың екінші молекуласымен өзара әрекеттестік
геранилпирофосфатты береді. Геранилпирофосфатқа тағы бір изопенте-
нилпирофосфат молекуласының қосылу нәтижесінде барлық сесквитер-
пеноидтардың ортақ тегі болып табылатын фарнезилпирофосфат түзіледі.
Өсімдіктегі функцияланған АБҚ-ның биосинтез жолы, өсімдік мүшелерінің кез-
келген ұлпасына таңбалы мевалон қышқылын енгізу барысында, ұлпада АБҚ-ның
пайда болуына әкелетіні дәлелдейді [29].
Өсімдіктегі ксантофилдердің тотығу кезіндегі ыдырауында АБҚ-ның пайда
болатыны туралы болжамдар АБҚ және каротиноидтардың құрылысы ұқсастығына
негізделеді. Бұған тағы да қараңғымен салыстырғанда, жарықта өсімдіктегі
ингибитор мөлшерінің көптігі көрсетеді. Жарық кезінде каратиноидтар
экстрактарын дымқыл фильтр қағазға енгізу (отырғызу) нәтижесінде тұқымның
өнуін тежеуші қосылыстар пайда болады. Осы тежегіш заттардың біреуі бөлініп
алынып, ксантоксин деп аталды. Оны виолоксантиннің цинк перманганатының
ерітіндісінде тотығу кезінде бөліп алады. Томат пен фасольдің өсіндісіне
радиоактивті ксантоксинді енгізу кезінде радиоактивті АБҚ мен басқа
өнімдердің синтезі бақыланған, мысалы фазеев қышқылы. Ксантоксин
ксантофилдерден АБҚ-ның пайда болуы кезінде аралық өнім ретінде қатыса
алады. Бұл процесс қалай жүзеге асады? Фотолиз жоғарғы интенсивті жарықты
талап ететіндіктен, бұл жолдың өсімдіктерде таралуы күмән келтіреді.
Каротиноидтардың басқа жолмен ажырауы, in vitro тәжірбиелерінде
көрсеткендей липоксигеназаның қатысуымен реакция болуы мүмкін.
Каротиноидтардың ыдырау өнімі ретінде емес, С15-аралық тегінен пайда болу
нәтижесінде АБҚ биосинтезінде ксантоксин қатысады деген болжам айтылады.
Бірақта, авокадо жемісіне, бұршаққа жасалған тәжірибелер нәтижесінде, АБҚ
бисинтезінде каратиноидтардың қатысуына қарсы дәлелдеуші мәліметтер
алынған. Дифениламин сияқты каротиноидтардың синтезінің ингибиторлары in
vitro жағдайда АБҚ синтезіне әсер етпеді, бірақ хлоропластарда жарық АБҚ
синтезін кәдімгідей жандандырды. Жоғарыда айтқандай, АБҚ өсімдіктің барлық
мүшесінде синтезделе алады, ал клеткалық деңгейдегі синтез АБҚ-ның мөлшері
жоғары деп есептелінетін хлоропластарда қарқынды жүзеге асады. Гормонның
0,05-0,5 мкгмл мөлшерінде, өсімдіктің өсуін күшті тежейді. АБҚ-ның
ауксиндермен, гиббереллиндермен және цитокининдермен өзара қатынасы,
өсімдіктердің өсуіне қандай үлес қосатындығы соңына дейін анықталмаған. Көп
жағдайда АБҚ фитогормондардың үш тобында да антагонист болып табылады. Ол
сұлы колеоптилінде клетканың созыла өсуін үдетуге қатысты ИУК-ң әсерін тез
тежейді, жапырақтың сарғаюындағы цитокининнің әсерін тоқтатушы және
гиббереллиннің сұлы дәнінің алейрон қабатында гидролитикалық ферменттердің
синтезіне қатысты әсерін төмендетеді. АБҚ өсуді белсендіруші заттардың
жоғары оптимальдық концентрациясының уыттылық әсерін тежейді. Өсімдіктің
қалыптасуында эндогенді АБҚ-ның қатысуы: алма және шабдалының фенотиптік
тәпел өсімдіктер ұлпасында, жай өсімдікке қарағанда АБҚ-ның мөлшері жоғары
болатындығы, бірақ та бұршақтың генетикалық тәпел өсімдіктерінің АБҚ
мөлшері биік өсетін бақылаудан айырмасы болмағандығын көрсетті. Өсімдіктің
екі типі де ұлпада АБҚ мөлшерін жоғарылата отырып, солуға бірдей жауап
береді. Жемістің пісіп-жетілуін реттеуде АБҚ-ның рөлі гормонның
концентрациясының жоғарлауы, қалыптасқан тұқымның өсуін сақтап қалатын
маңызды фактор болуы мүмкін.
Сонымен қатар, қазіргі кезде біртұтас өсімдік пен оның жеке бөліктерінде
эндогенді АБҚ-ның синтезі арасында қарама-қайшылық болатындығы анықталды.
Өсімдіктерде фитогормондардың таралуы және локализациясы бойынша зерттеулер
нәтижесілерінің көпшілігі тек жанама түрде, осы қосылыстардың синтезі
ретінде қарастырылған. Біртұтас өсімдіктерде АБҚ-ның қалыптасуы туралы екі
көз-қарас қалыптасқан: біріншісі, өсімдіктің өркені мен жапырағы осы заттың
көзі болып, ал тамыры олардың биосинтезіне қабілетсіз болып табылады.
Бұндай қорытынды жасауға, АБҚ құрамына 2-14С мевалон қышқылының қосылуын
көрсете алмаған тәжірибелер негіз болды. Өсімдіктің жер үсті мүшелерінде
АБҚ-ның жоғарғы концентрациясының табылуы зерттеушілерге АБҚ жапырақ пен
апексте синтезделе отырып, концентрациясының градиенті бойынша тамыр
жүйесімен тасымалданады және цитокининмен бірге қартаю процессін реттеуге
әсер етеді деп есептейді. Екінші көзқарас: өсімдік тамырында АБҚ өз
тектерінен автономды түзілуіне қабілетті.
Таңбалы мевалон қышқылын қолдану тәжірибелері мен тамырдың стерильді
культурасымен жасалған тәжірибелер қорытындылары осы болжамды дәлелдейді.
Бұршақ өсінділері және стерильді жағдайда өсірілген жүзім көшетінен АБҚ-ның
өзінің 2-14С-мевалон қышқылынан пайда болатын қабілеттілігі анықталды
[30].
Жүзім көшетінің жербеті бөлігінде, тамырға қарағанда эндогенді АБҚ-ның 5-
8 есе жоғары екені табылған. Бұршақ өсінділерінің тамырының апикальды
бөлігінде АБҚ-ның деңгейі жоғарылығымен сипатталады. Осылайша, жүзім және
бұршақ өсімдіктерінің жерүсті бөлігі, сонымен қатар, стерильді жағдайда
өсірілген олардың тамыр жүйелері 2-14С мевалон қышқылының АБҚ-на белсенді
айналуына қабілетті.
Жерүсті мүшелеріндегі және тамырдағы эндогенді фитогормондардың
мөлшерінің әртүрлілігі, олардың АБҚ-ның түзілуіне қаблеттілігіне пайдалан-
байды, басқалай айтқанда, АБҚ-ның жиналу орны мен синтез орнын ажырата білу
қажет.
Алынған дәлелдер негізінде біртұтас өсімдікте АБҚ қалыптасуының екі
жүйесі бар деп болжайды: оның біреуі, өсімдіктің жерүсті бөлігінде
орналасса, ал екіншісі тамырында орналасқан. Бұл екі жүйе бір-біріне
тәуелсіз жұмыс жасайды. Сондай-ақ АБҚ-ның тотығу процессі маңызды болып
табылады. АБҚ-ның қайтадан Д-глюкозды эфирге айналуы және эпимерлі
дигидрофазеев қышқыл қоспасына және фазеев қышқылына тотығуы мүмкін. Осы
жағдайда аралық өнім ретінде оксиметил–АБҚ болуы мүмкін. Фазеев және
дигидрофазеев қышқылы екеуі де физиологиялық белсенділік көрсетпейді.
Көп жағдайда АБҚ өзінің физиологиялық әсерімен сұлы дәнінің алейрон
қабаттарындағы ГҚ-на тәуелді α-амилаза синтезін тежейді, ауксинмен
индукцияланған тамырдың қалыптасуын және колеоптиленің өсуін тежейді. АБҚ-
ның басқа гормондарға қатысты бақталас ингибитор болып табылмайтындығы
көрсетілген. АБҚ энергетикалық механизмдердің ингибиторы болып табылмайды,
ол өсімдік клеткаларын 2,4-ДНФ немесе цианид сияқты өлтірмейді, ұлпаның
функциональды белсенділігін тоқтатпайды.
Гиббереллин және оның табиғи антагонисі абсциз қышқылының әсер етуінің
жақсы зерттелген аспектісінің бірі – тұқымның өнуі барысындағы өсу
процестеріне қосатын үлестері.
Жоғарыда айтылғандай гиббереллиндердің физиологиялық іс-әрекеттерінің
жақсы зерттелген аспектілерінің бірі олардың ферменттердің синтезі мен
секрециясын индукциялау арқылы дәннің өсіп-өнуін анықтауы болып табылады.
Гиббереллиндердің синтезделу орнын анықтау тәжірибелер деректері негізінде
өсімдіктердің өсу процестерінің реттелу механизмдері туралы гипотетикалық
схема ұсынылған. Бұл гипотезаға орай тұқым микропиле арқылы суды
сіңіргеннен кейін, ұрық қалқан жасушалары ГҚ3 және ГҚ4 фитогормондарын
синтездейді. Синтезделген гибберелиндер эндоспермнің крахмал қорын
жинақтаушы клеткаларды қоршап тұрған алейрон қабатының клеткаларына, содан
соң гиббереллиндер гидролитикалық ферменттердің синтезін және олардың
крахмалды эндоспермге секрециялануын индукциялайды. Эндоспермде олар
крахмалды қанттарға дейін ыдыратып, ал пайда болған қанттар өз кезегінде
ұрыққа сіңіп, өсімдіктің өніп-өсуіне қажет энергия көзі рөлін атқарады. Бұл
гипотеза кейінгі кезде көптеген экспериментальды деректермен дәлелденген.
Абсциз қышқылы гиббереллин қышқылының алейрон ұлпасына қатысты көптеген
эффектісін тежейтін антогонисі болып табылады [31].
1.3 Оттегінің белсенді түрлерінің химиясы
Өсімдіктер өздерінің тіршілік кезеңі барысында қоршаған ортаның әртүрлі
қолайсыз ықпалдарына қарсы тұруы тиіс. Өсімдіктердің бір орыннан өз бетінше
жылжымай тіршілік етуіне байланысты олардың бойында өсімдік организмін
биотикалық және абиотикалық қолайсыз жағдайлардан қорғауға бағытталған кең
ауқымды бағдарламалар пайда болып, дамиды. Өсімдіктердің патогенді (ауру
тудырғыш) бактериялармен, саңырауқұлақтармен және вирустармен зақымдалуы
олар үшін ең қауіпті жағдайлардың бірі болып табылады.
Микроорганизмдердің өсімдіктерге енуінен кейін олар да, патогендердің
көбеюін шектеу мен жою мақсатында бір немесе бірнеше қорғаныс механизмдері
іске қосыл.уы мүмкін. Клетка қабырғаларының қалыңдауы, фитоалексиндердің
түзілуі және антимикробиотикалық белоктардың жиналуы сияқты жалпы
қорғаныстық реакцияларды жүзеге асырады. Бұл реакциялардың уақыт пен
кеңістік аралығында реттелуі қожайын организммен патоген арасындағы қарым-
қатынастың нәтижесін қамтамасыз етуде шешуші фактор болып табылады
(организм не микроорганизмнің ықпалына душар болып, беріледі, не оған қарсы
әрекет етеді). Көп жағдайда, бұл реакциялар зақымдалған ошақта бірнеше
клеткалардың өлімге ұшырауымен байланысты болады (гиперсезімталды жауап).
Қорғаныстық реакциялардың жүре бастауы үшін не организмге енген патоген
арқылы түзілген, не өсімдіктің клеткалық қабырғаларынан босап шыққан
белгібергіш молекулалардың қабылдануы қажет. Мұндай молекулалар
"элиситерлер" (ағылш. elicit – қоздырып-шақыру, шығарып алу) деп аталады,
олардың кейбіреулері олигосахаридтер, белоктар және пептидогликандар
ретінде идентификацияланады [32]. Бұл элиситерлер ие организм – микроб
түріндегі белгілі бір өсімдік жүйесі үшін арнайы түрдегі молекулалар болуы
мүмкін, немесе арнайы емес сипаттағы молекулалар түріндегі, мысалы,
өсімдіктердің клеткалық қабырғаларының бөліктері немесе өсімдік организміне
енген патогеннің клеткалық бөлшектері ретінде болуы мүмкін.
Өсімдіктердің суспензия-культурасы ортасында қорғаныстық реакция-ларды
тудыру үшін элиситер молекулаларының қоспасы қолданылған жағдайда, қорғаныс
жауабының негізінен клетка қабырғасының бетінде жүзеге асатын, жылдам, тез
жүруші процестерден тұратын жаңа жақтары анықталды. Реакциялардың ішінде
мынадай түрлері идентификцияланады: оттегінің белсенді түрлерінің (ОБТ)
босатылуы (тотықтырушы қопарылыс, ТҚ), клеткадан тыс рН мәнінің мембраналық
потенциалдары, иондар қозғалысының өзгеріске ұшырауы, белоктарды фосфарлау
моделінің өзгеруі , клеткалық қабырғаның белоктық бөліктерінің тотыға
иммобилизациялануы [33].
Клеткалардың көпшілігі ОБТ-рін өндіруге және бейтараптауға қабілетті
келеді. Қалыпты жағдайда ОБТ клеткада молекулалық оттегінің (О2) бір
электронының тотықсыздануы нәтижесінде міндетті түрде түзіліп отыратын
қосымша өнім ретінде кездеседі. Сонымен қатар, клеткадағы ОБТ деңгейінің
мүмкіндігінше ең төмен болуын қамтамасыз ету үшін көптеген клеткаларда
арнайы қорғаныстық механизмдер болады.
Сүтқоректілерде ОБТ өндіру реакциясы жүретіні бізге 30 жылдан астам
уақыттан бері белгілі (фагоциттердегі респираторлық жарылу). Өсімдіктерде
бұл құбылыс едәуір кеш анықталған . Жуық арада жарияланған жұмыстардың
нәтижесі бойынша ОБТ тек организмдерге енген патогенге қарсы қорғаныс
құралы ретінде ғана қызмет атқарып қоймай, өсімдіктердің бұдан кейінгі
қорғаныстық реакцияларын, сонымен бірге, зақымдалған клеткалардың
гиперсезімталды жауабын белсендіруші сигнал болып табылады.
ОБТ ұғымы молекулалық оттегінің белгілі бір ретпен тотықсыздануы
барысында түзілетін (сызба-1a): супероксид (О2*), сутегі пероксиді (Н2О2),
және гидроксил радикалы (ОН*) өнімдері деген сөз. Бұл қосылыстар стреске
ұшырамаған клеткалардың митохондриялары мен хлоропластарындағы жүретін
тотығу-тотықсыздану реакциялары нәтижесінде аз мөлшерде түзіледі.
О2* түзілу үшін қуат аз мөлшерде жұмсалады. Тірі клеткалардағы
супероксидтің мөлшері оның протондалған түрі гидропероксильді радикалдың
(О2Н*) мөлшерімен бірдей болады. Гидропероксил радикалы супероксидке
қарағанда анағұрлым гидрофобты келеді және мембраналардың липидті қабаттары
арқылы оңай енеді. рН-мәні физиологиялық болған жағдайда супероксид
клетканың макромолекулалық құрамдас бөліктерімен әлсіз түрде әрекеттеседі.
Сулы ерітінділерде рН мәні бейтарап немесе әлсіз сілтілі болған жағдайда
супероксидте, гидропероксил радикалы да Н2О2 және О2 ыдырайды (cызба-1b1).
Бұл реакция кенеттен жүруі мүмкін, сондай-ақ, супероксиддисмутазаның (СОД)
қатысуымен де жүреді, СОД цитозольде, хлоропластарда, митохондрияда және
клеткадан тыс ортада болатыны анықталған.
Гидроксил радикалы бұл жұмыста аталған ОБТ ішінде реакцияға
түсу қабілеті ең жоғары болып келетін түрін құрайды. Ол Н2О2 мен О2* өзара
әрекеттесуі нәтижесінде пайда болуы мүмкін (cызба -1b6). Қалыпты клеткаға
тән болып келетін жағдайларда, бұл реакция баяу жүреді және ОН* көп
мөлшерде өндірілуі үшін тиімсіз болып табылады. Бірақ, Fe2+ немесе Cu+
сияқты транзиттік металлдардың тотығуынан (Фентон реакциясы; cызба-1b)
және бұл тотыққан иондардың супероксидтің қатысуымен тотықсызданған
түрлеріне дейін регенерациялануынан тұратын реакциялар циклы барысында ОН*
айтарлықтай көп мөлшерде түзіледі.
(1)
2 О2Н Н2О2 +О2
2 О2Н + О2- + 2Н+ 2Н2О2 + О2
2 О2-+2Н+ Н2О2+О2
Сызба 1 – Оттегінің белсенді түрлерінің пайда болу жолдары
Макромолекулалардың қайтымсыз өзгерістерге (модификацияға) ұшырауына
және органеллалардың зақымдалуына жауапты болып келетін негізгі ОБТ ретінде
саналады. ОН* бос күйінде болуы шамамен 0,000000002 сек тең болғандықтан
оны көзбен көру және оның патоген-өсімдік қарым-қатынасындағы рөлін анықтау
сәтсіз аяқталды. N-ацетилхит-олигосахаридті элиситермен өңделген күріштің
(Oryza sativa) суспензиялық культура клеткаларына жақында ғана жүргізілген
тәжірибелер нәтижесінде, бұл модельдік жүйеде ОН* түзілетіні анықталды
[34].
Өсімдік клеткаларының көптеген жануар жүйелерінен ерекшелігі, олар ОБТ
негізінен алғанда Н2О2 түрі үнемі, айтарлықтай көп мөлшерде өндіруге
қаблетті келеді, бұл процесс әдетте клетканың экстрацеллюларлық компар-
таментімен байланысты болады және ол гормондар жарық сәулесі, механикалық
зақымданулар сияқты әртүрлі факторлар арқылы реттеледі. Н2О2 лигнификация
процесіне ұшырайтын клеткаларда кездеседі, мысалы, трахеялық (түтікше)
элементтерден және флоэма талшықтарынан көруге болады, ал тез ұзарушы
клеткалардың клеткалық қабырғаларында әдетте болмайды; механикалық стреске
шалдығып, зақымдалған клеткаларда Н2О2 қарқынды түрде өндіріледі.
Тотықтырушы қопарылыс дегеніміз, сырттан түрткі болған факторларға жауап
ретінде ОБТ көп мөлшерде, жылдам өндірілуі болып табылады. ОБТ өндірілу
жайында алғашқы мәліметтер 1983 жылы пайда болды, бұл мәліметтер бойынша
картоп түйіндеріне (Solanum tuberosum) өзімен сәйкес келмейтін Phytophthora
infestans тұқымын өндіріп өсірген (инокуляциялаған) жағдайда картоп
түйіндері супероксид түзе бастайды. Бұл реакция, сондай-ақ, патогенді
микроорганизмдермен зақымдалған өсімдіктерде және элиситерлік
препараттармен, қоздырғыштың бөліктерімен өңделіп немесе механикалық
стреске ұшыратылып өсірілген клеткаларда да байқалады. Көптеген мәліметтер
бойынша, тотықтырушы қопарылысқа қатысатын негізгі ОБТ - Н2О2 болып
табылады, О2* қатысуы да мүмкін. Н2О2 мен О2* түзілуі химиялық тұрғыдан
алғанда ұқсас келеді, сондықтан тотықтырушы қопарылыстағы СОД (NN-
диэтилдитиокарбамат) ингибиторының әсерінен бұзылатындықтан, Н2О2 СОД
қатысуымен О2*-нен түзіледі деген болжам бар.
ОБТ өнімдерінің кенеттен жоғарлауы әдетте жылдам түрде өтеді, сондай-ақ, әр-
түрлі зиянды факторларды пайдаланған жағдайда зерттеліп жатқан түрлі
жүйелерде өзгеше болады. Суспензиялық-культура клеткаларында реакция
әдетте, ортаға элиситерлерді қосқаннан кейін 1-2 минут өткен соң басталып,
бірнеше минуттан кейін ең жоғарғы шегіне жетеді де, элиситерлеудің
басталғанына 30-60 минут болғанда аяқталады. Тотықтырушы қопарылысты
зерттеу үшін өсімдіктің бөліктерін пайдаланған кезде реакция айтарлықтай
кеш байқалды: элиситерлеуден кейін 8-12 сағатта басталып, 2-4 сағаттан соң
ОБТ түзілуінің айқын белгілері көрінді. Мұны салат-латук өсімдігіне
сәйкес келмейтін Pseudomonas syringеae тұқымын инокуляциялағаннан кейін 5
сағат өткен соң салат-латук өсімдігі in-vivo жағдайында Н2О2
өндіретінінің анықталғандығы растай түседі. Басқа мәліметтердің
хабарлауынша, қиярдың (Cucumi sativus) кутикуласын алып тастап, гипокатиль
аймағын не салицил қышқылымен (СҚ), не 2,6-дихлороизоникотин қышқылымен
(ИНҚ) өңдеу арқылы қиярдың гипокотилінде жылдам жүретін реакцияны тудыруға
болады, Салицил қышқылы мен 2,6-дихлороизоникотин қышқылы тіршілік ету
барысында пайда болатын жүйелі төзімділіктің индукторлары болып табылады.
Мұндай гипокотильдерде Н2О2 өндірілуі элиситерлеуден кейін 20 минут
өткеннен соң аяқталады, бұл суспензиялық культура клеткаларында байқалатын
өзгеріске ұқсас келеді.
Гипокотильдерді алдын-ала өңдеудің әсері циклогексимидті немесе
пуромицинді қосқан жағдайда толық тежеледі, яғни бұл процесте белоктың
түзілуі қатар жүріп отыруы қажет. Гипокотильдерді олиго-1,4-Д-
галактуронидтермен өңдеген жағдайда да нақ осындай өзгеріс байқалады.
Осыған ұқсас басқа да зерттеу жұмыстарының нәтижесі бойынша соя өсімдігінде
қорғаныс реакцияларын тудыруға қажетті болып табылатын "элиситерлеуге
ықпал етуші факторлар" болады. Суспензиялық культура клеткаларында
араластыру нәтижесінде олар механикалық түрткіге үнемі ұшырап
отыратындықтан, "алдын-ала өңдеуден туатын жер" бұл жүйелерге онсыз да тән
қасиет болуы мүмкін. Суспензиялық культура клеткаларын алдын-ала салицил
қышқылымен өңдеген жағдайда тотықтырушы қопарылыстың ұзақтығы өзгермейтіні,
ал ОБТ түзілуі күшейе түсетіні назар аударарлық. Әртүрлі өсімдіктер
жүйесінде әртүрлі элиситерлердің тотықтырушы қопарылыс тудыру қабілетіне
қарай отырып, өсімдік жүйелерін салыстырған кезде ОБТ өндірілуінің
қарқындылығында және көріну уақытында айтарлықтай айырмашылық байқалады.
Соя өсімдігінің суспензиялық культура клеткаларында олиго-1,4-Д-
галактуронид ықпалынан туған тотықтырушы қопарылыс Verticillum dahliae
құрамынан алынған таза емес элиситерлермен өңдеуден туатын тотықтырушы
қопарылысқа өте ұқсас болып шықты. Аталған элиситердің белоктық бөлігі емес
көмірсутектік бөлігі Н2О2 өндірілуін тудыруға жауап беретіні анықталды.
Темекі (Nicotiana tabacum) клеткаларында өзгеше құбылыс байқалады, бұл
өсімдіктерде Phytoptora parasitica құрамынан алынған таза емес күйдегі
элиситер әсеріне тотықтырушы қопарылыс пайда болмайды, ал криптогеин
(темекі үшін патогенді емес Phytoptora parasitica культуралық ортасынан
алынған белок) ол өсімдіктерде ОБТ генерациясын тиімді түрде индукциялайды.
Барлық тұқымдас өсімдіктердің суспензиялық культура клеткаларына әртүрлі
төрт элиситердің әсер етуі сыннан өткізілді. Уақытқа байланысты
көрсеткіштері жуық шамамен алғанда бірдей болғанына қарамастан,
реакциялардың қарқындылығында үлкен айырмашылықтар байқалады.
Colletotrichum lindemuthianum клеткалық қабырғасынан алынған тазаланбаған
күйдегі элиситерлі препарат тотықтырушы қопарылысты ен күшті индукциялайды.
Бұл элиситерлерді бидайдың ұрықтық агглютинімен өңдеген жағдайда, оның
белсенділігі төрт есе төмендеді, бұл жағдай индукция процессінде N-ацетил-
глюкозогендік қалдықтардың маңызды екенін білдіреді. Бірақ элиситерлеу үшін
хитинді немесе хитозанды олигомерлерді қолданған жағдайда тотықтырушы
қопарылыстың қарқындылығы тек 10 %-ке жетті, және тазаланбаған күйдегі
элиситердің әсерінен туатын тотықтырушы қопарылыстың қарқындылығынан төмен
болып шықты, яғни мұндай реакцияларды индукциялауға қажет болып табылатын
басқа да компоненттер бар [34].
Барлық жағдайларда егер сырттан келіп отыратын тотықсыздандырғыш
болмаса ОБТ өндіруші ешқашан да байқалмайды. Сәбіз протопластына
тотықсыздандырғыш қоспай, оны Pythium aphanidermatum културасынан алынған
элиситермен өңдеген жағдайда тотықтырушы қопарылыс байқалмайды, бірақ
иондардың қозғалысы және 4-гидробензой қышқылының түзілуі сияқты элиситер
әсерінен туатын басқа реакциялар байқалады.
2. Құрамында МоКо бар ферменттерге сипаттама
Құрамында МО бар ферменттер биосферада кездеседі. Олар анаэробты
және аэробты организмдерде кездесіп, микроорганизмдер, өсімдіктер және
жануарлар метаболизмінде маңызды рөл атқарады. Жалпы Молибден 40-тан астам
ферменттер құрамында кездеседі, оның ішінде бактериальді
оксиредуктазалардың, С, N, S атомдарының қалпына келтіріп,
дегидроксилденуіне және катализдеуші немесе тотықтырушы реакцияларға
қатысып, қызмет атқарады. Бактериялық нитрогеназадан басқа барлық
құрамында МО бар ферменттер каталитикалық орталықтарында металлы бар
құрылымға ие, ол МоКО деп аталады. Молибденді кофактор бір атом
молибденнен және молибдоптерин (МПТ) деп аталатын ерекше органикалық
бөлшек птериннен тұрады. МоКО бөлшегін анықталынған ферменттер
апопротеиндер құрамына қосқан соң, sulphurase өзіне бейорганикалық атом S
–ті МО орталыққа қосып, МоКО орталықтың диокси формасын моно- окси формаға
айналдырады. Осы процесс МоКо орталықтың пісіп жетілуі деп аталады.
Нитратредуктаза және сульфитоксидаза ферменттері диокси МоКо орталықты
пайдаланса, альдегидоксидаза және ксантиндегидрогеназа ферменттері моноокси
МоКо орталықты пайдаланады. Осылайша соңғы екі фермент МоКо-ның пісіп
жетілу стадиясынан өтеді[35].
Өсімдіктер жүйесіндегі оттегінің белсенді түрлерінің көзі ретінде
жұмыс істейтін липидтердің асқын тотығуымен қатар, фотосинтез үрдістерін де
атап өтуге болады. Сондықтан да пластидтерде ОБТ -нің зиянды әсеріне қарсы
әртүрлі қорғаныс механизмдері жақсы дамыған. Өсімдік жүйесіндегі
фотосинтез барысында пайда болған оттегінің белсенді түрлері клетканың
программаланған үрдісі кезінде генрацияланған ОБТ синтезін немесе
сигналының көрінуін тежейді. Электронды-микроскопиялық зерттеулер
көмегі көрсеткендей, пісіп жетілген бидай дәнінің алейрон қабаты
фотосинтетикалық пигменттерінен айырылған, пластидтер мөлшері де аз күйінде
және олар ішкі мембраналық жүйесінен айтарлықтай айырылған. Бидай алейрон
қабатында функционалды белсенді фотосинтетикалық аппараттың жоқ болуы осы
үрдістің ОБТ генерациясына қатыспайтынын көрсетеді [10]. Айта кететін бір
мәселе, астық тұқымдастар дәнінің алейрон қабатын КПӨ және ОБТ-нің
генерациясының механизімін зерттеу бойынша тәжірибелік жүйе ретінде
пайдаланудың тиімділігі, аталмыш ұлпаның толығымен хлоропластарының жоқ
болуында. Организмдерде өзінің арнайы субстраттарымен және O2
арасындағы тура реакцияларды катализдейтін өзіне тән ферменттер болады.
Жоғарыда айтылған реакциялар биосинтез үрдісінің әр түрлі сатыларына,
ароматтық қосылыстар метаболизміне, стероидтар синтезіне, ыдырау
ракцияларына қатысады. Ондай ферменттер қатарына альдегидоксидаза (EC
1.2.3.1; AO) және ксантиндегидрогеназа (Е.С. 1.2.3.2. ; КДГ) ферменттері
жатады.
Акклиматизация процесіне Мо ферменттердің қатысуы туралы болжамға
сүйенер болсақ, нитратредуктаза, ксантиндегидрогеназа, альдегид оксидаза
ферменттерінің апопротеиндерінің құрылысына МоКо ны кіргізу өсімдік
метаболизмінің өзгермелі ауа райына төзімділігін арттыру және өсімдіктің
дамуында алғашқы бейімделу сатыларының бірі болып табылады. Бидай дәнінің
құрамындағы бейорганикалық азот NH4NO3 или NaNO3 формасында болған
жағдайда, бидай жапырағындағы МоКо мөлшерінің көбеюіне әкеледі. Lolium
perenne құрамындағы тұздар мен азоттың мөлшерінің жоғарлауы МоКо
мөлшерінің жоғарлауына әкеледі[36].
3. Альдегидоксидаза ферментінің құрылысы мен қасиеттері
Альдегид оксидаза (альдегид оксидоредуктаза; ЕС 1.2.3.1; АО) бірқатар
альдегидтер мен N-гетероциклді байланыстардың тотыға гидроксилденуін ортада
О2 бар жағдайда немесе электрон акцепторы ретінде әр түрлі тотықтырғыш
бояғыш заттарды (фенозин метосульфат, метиленді көк және нитро көк
тетразолиум) пайдалану барысында катализдейді. Жануарлар организміндегі АО
ферментіне толық сипаттама беріліп, ол ксенобиотиктер мен экологиялық
ластағыштар детоксификациясына қатысатыны көрсетілген. Сонымен қатар АО
ферменті көзге көрінбелі реакцияларға, яғни ретинал қышқылын ретиноид
қышқылына айналдыру үрдістеріне қатысатыны анықталған болатын[37].
Өсімдіктерде АО жайлы мәліметтер шектеулі мөлшерде алынған. Жекелей айтар
болсақ, АО индол-3-уксус қышқылы (ИУК) және абсциз қышқылы (АБК) сияқты
фитогормондар биосинтезінің жүру барысының соңғы сатысында сипатталған. АО
индол-3-уксус альдегидін (ИУА) индол-3-уксус қышқылына(ИУК) дейін, және
абсциз альдегидін (АБА) абсциз қышқылына АБК дейін катализдейді деген
болжам бар. АО сонымен қатар ксантоксинді ксантоксий қышқылына
катализдейді және ол расымен де осылай болатын болса, онда ксантоксиннің
АБК-ға айналу үрдісінде ксантооксий қышқылы абсциз альдегидке альтернативті
жақын болуы мүмкін [38].
Өсімдіктердің альдегид оксидазасы жүгері өскінінің колеоптилясынан
бөлініп алынып тазаланған. Ол молекулалық массасы 300 кДа болатын
құрамында флавин- және молибдені бар, әрқайсысы 150 кДа болатын 2 өзара
ұқсас суббөліктерден тұратын фермент ретінде анықталды[39]. Кейінірек дәл
сол жүгері дәнінің колеоптилийінен АО ферментінің екі кДНК-сы (zmAO-1 и
zmAO-2) бөлініп алынды. Томаттарда TAO1 генін гомологиялық соңдары бойынша
сай келетін организмдердің альдегидоксидазасы бойынша анықталды. Болжам
жасалынып отырған үш альдегидоксидазаның кДНК-сын томаттардан бөліп алған
болатын. Ал Arabidopsis thaliana өсімдігінен МоКо-байланыстырушы
протеиндерді кодтайтын 4 кДНК клондалып алынған. АО ферментінің
Arabidopsis thaliana өсімдігінен бөлініп алынған үш изоформасы ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Өсімдік клеткалардың программаланған өлімінің немесе апоптоздың генетикалық
механизмін зерттеу қазіргі заманғы молекулалық биология және генетиканың
өзекті проблемаларының бірі болып табылады. Клетканың дифференцияциясың
фундаментальді механизмін ашуға, өсімдіктің дамуы мен өсуін сонымен қатар
өсімдіктің өнімділігін жоғарылату әр түрлі ортаның биотикалық және
абиотикалық факторларына төзімді және өнімділігі жоғары ауылшаруашылық
өнімдерін алу жолында Өсімдік клеткалардың программаланған өлімінің
молекулалық және генетикалық негіздерін зерттеу өте маңызды. Жоғарыдағы
мәселені зерттеу соңғы жылдарда интенсивті түрде дамып келе жатқан және
биологиялық өнімнің қалыптасуын шешуші факторлардың бірі.
Алейрон қабатының онтогенетикалық программаланған клеткалар өлімі (ПКӨ)
апоптотикалық сипатта жүзеге асатыны анықталған. Бұл процестің
дезоксирибонуклеазалардың белсенділігінің артуымен, геномдық ДНҚ
молекуласының фрагментациялануымен үйлесіп, фитогормондар - гиббереллин
(ГҚ) және абсциз қышқылдарымен (АБҚ) бақыланылатыны көрсетілген.
Алейрон клеткалары – жоғары деңгейде дифференциацияланған ұлпа. Бұл ұлпаның
негізгі қызметі – гидролитикалық ферменттерді (альфа-амилазаны қоса)
синтездеп, крахмалды эндоспермге секрециялау. ГҚ және АБҚ гормондарының
Клетканың программаланған өліміндегі рөлі анықталған.ГҚ клеткалардың өлімін
жеделдетеді, ал АБҚ бұл әсерді тежейді.
Өсімдіктер жүйесінде, оттегінің белсенді түрлерінің (ОБТ) көзі ретінде
липидтердің асқын тотығуымен қатар, фотосинтез үрдістерін де атап өтуге
болады. Сондықтан да пластидтерде ОБТ -нің зиянды әсеріне қарсы әртүрлі
қорғаныс клетканың механизмдері жақсы дамыған.
Шынымен де, Өсімдік жүйесінде фотосинтез барысында пайда болған
оттегінің белсенді түрлері программаланған өлімі кезінде генрацияланған ОБТ
синтезін немесе сигналының көрінуін тежейді.
Организмдерде өзінің арнайы субстраттарымен және O2 арасындағы тура
реакцияларды катализдейтін өзіне тән ферменттер болады. Жоғарыда айтылған
реакциялар биосинтез үрдісінің әр түрлі сатыларына, ароматтық қосылыстар
метаболизміне, стероидтар синтезіне, ыдырау ракцияларына қатысады. Ондай
ферменттер қатарына альдегидоксидаза (ФК 1.2.3.1; AO) және
ксантиндегидрогеназа (ФК 1.2.3.2. ; КДГ) ферменттері жатады.
Альдегид оксидаза (альдегид оксидоредуктаза; ФК 1.2.3.1; AO) электрон
акцепторы ретінде оттегін пайдалана отырып, әр түрлі альдегидтердің және N
– гетероциклді компоненттердің тотыға гидроксилденуін катализдейді.
Альдегидоксидаза ферменттер оттегі радикалдарының негізгі көздері болып
табылады . АО ферменттерінің кең субстраттық спецификасын ескере отырып,
бұл ферменттер фитогормондардың синтезімен қатар, басқада заталмасу
үрдістеріне қатысуы мүмкін. Мысалы, сүтқоректілер организміндегі АО-лар
Н2О2 және О2-ның маңызды көзі екендігі белгілі. .
Оттегінің жетіспеуі кезінде ксантиноксидаза НАД+- тәуелді
ксантиндегидрогеназа (ФК 1.2.1.37; КДГ), ретінде функциялық қызмет
атқарады. Ксантингегидрогеназа тірі ағзадағы оттегінің белсенді формасын
генерациялайтын басты жүйе болып табылады. Ксантингегидрогеназаның негізгі
қызметі аденин және гуаниннің бірінші реттік өнімінің тотығуы нәтижесінде
зәр қышқылына айналдыру. Ксантиндегидрогеназа пуриндердің ыдырауын жүзеге
асырушы орталық орынға ие орынға ие болған .Ксантиноксидаза (ФК 1.2.3.2;
XO) гипоксантиннің ксантинге айналуын катализдейді, одан ары қарай зәр
қышқылына дейін ыдырайды, сонымен қатар, птериндер, альдегидтер,
имидазолдардың тотығуын катализдейді [1].
Гипоксантин және ксантин бар ортада адамның ксантин оксидоредуктазысының
О2 және Н2О2 түзу қабілеттінің бар екендігі анық. Адамда бұл фермент,
патологиялар мен физиологиялық күйлер кезінде ОБТ көзі болып табылады деген
болжам бар.
Соңғы кездерде АО и МоСо - сульфуразасы бойынша жабайы және мутантты
томат және арабидопсис өсімдіктерін пайдалана отырып, жануарлар
гомологтарының жағдайындағыдай, өсідіктер АО-сы және КДГ ОБТ-ның көзі
ретінде қызмет атқарады. Жоғарыдағы мәліметтерге сүйенетін болсақ,
оттегінің белсенді түрлері митохондриальді тізбектегі электрондардың
тасымалдануы нәтижесінде және ксантиндегидрогеназа және альдегид
оксидазалардың көмегімен жүреді
1 ӘДЕБИЕТКЕ ШОЛУ
1.1 Астық тұқымдастарының алейрон қабаттары
Астық тұқымдастарының алейронын зерттеу кем дегенде 2 ғасырға созылып
келеді. Астық алейроны өсімдіктердің ең қарқынды түрде зерттеліп келе
жатқан ұлпаларының бірі болып табылады. Сыра қайнатуда және ашытқы
дайындауда астық алейроны маңызды орын алатындықтан химия және биология
мамандары шамамен 200 жыл бұрын арпаның қызметтерін егжей-тегжейлі зерттей
бастады [1].
Бидай дәнінің эндоспермасы тозаң қапшығында, орталық клетканың аталық
жыныс клеткасымен ұрықтану нәтижесінде пайда болатын, триплоидты ұлпа.
Тозаңдану процесінен кейін шамамен 8-10 тәуліктен соң, дән эндоспермасы
крахмалды эндоспермаға және алейрон қабатына дифференциацияланады [2].
Алайда, ұрықтанған бір клеткадан пайда болатынына қарамастан, алейрон
ұлпасы мен крахмалды эндосперм клеткаларының өлуі әртүрлі уақытта жүзеге
асады. Крахмалды эндосперм клеткалары бидай дәнінің пісіп-жетілу барысында
өліп, дән қуысын белокты және крахмалды гранулалар түрінде толтырып тұрады
деген болжам бар. Ал алейрон клеткалары, дәннің пісіп- жетілу сатысында еш-
өзгеріссіз сақталып, тек қана оның өсіп-өну сатысын, гидролитикалық
ферменттерді синтездеп, секрециялау арқылы индукциялағаннан кейін ғана
элеминацияланады [3].
1сурет. Бидай дәнінің құрылысы
ЕСКЕРТУ: 1,2,3 - өнім қабығы, 4,5,6 – дән қабығы, 7 – алейрон қабаты,
8 – беткі өнім қабығының клетка қабаттары, 9 – эндосперм, 10 – қалқан
(щиток), 11 – бүршік (почечка), 12 – ұрық, 13 – түп (корешок).
Алейрон қабатының онтогенетикалық программаланған клеткалар өлімі(КПӨ)
апоптотикалық сипатта жүзеге асатыны анықталған [4]. Бұл процестің
дезоксирибонуклеазалардың белсенділігінің артуымен, геномдық ДНҚ
молекуласының фрагментациялануымен үйлесіп, фитогормон-гиббереллин және
абсциз қышқылдарымен бақыланылатыны көрсетілген.
Жоғарыда айтылғандай, алейрон клеткаларының негізгі қызметі
гидролитикалық ферменттерді (альфа-амилазаны қоса) синтездеп, крахмальды
эндоспермге секрециялау[5].
Алейрон клеткаларының ультра құрлымы олардың қызметін көрсетеді. Дәндегі
алейронның көптеген көрсеткіштері оның ерекше және жан-жақты тәжірибиелік
жүйе болуын қамтамассыз етеді. Астық тұқымдастарының алейрон қабаты
біртекті, жоғары дифференциалданған клеткалардың бір қабатынан (сұлы,
жүгері, қара бидай, бидай) немесе бірнеше қабатынан (күріш, арпа) тұрады
Пісіп жетілген, құрғақ алейрон клеткалары қалың, геммицелюлозалық
қабырғамен қоршалған және олар ешқандай да клеткалық бөлінуге ұшырамайды
[6].
Алейрон клеткаларының цитоплазмасына белоктар қорынан тұратын көптеген
вакуольдер тән, оларды көбінесе алейрондық түйіршіктер деп те атайды, олар
бүкіл клеткаларды алып жатады. Бұл органелла алейронның гормондар әсеріне
қайтаратын реакциясында негізгі қызмет атқарады. Протеиндердің қоры бар
вакуольдер-гиббереллинмен өңделгеннен кейін гидролизге ұшыраған
протеиндерді, секреторлық белоктардың түзілуіне қажетті аминқышқылдармен
қамтамассыз ету үшін қор ретінде сақтай бастайды. Протеиндердің қоры бар
вакуольдер - сондай-ақ, астық тұқымдастардың дәндеріндегі минералдардың
негізгі қоймасы болып табылады. Олардың құрамынан минералдар фитин түрінде
бөлініп алынған. Фитин-бұл К, Mg, және Ca иондары мен фитинді қышқылынан
(гексофосфат) түзілген кристалды ерімейтін комплекс болып табылады. Бұл
кристалды қосынды глобоид деп те аталады. Рентгендік микроанализ нәтижелері
бойынша дән құрамындағы Р, К, Mg+2 және Ca+2 иондарының шамамен 75% алейрон
қабаттарында сақталады [6]. Алейрон немесе протопластардың инкубациялық
кезеңінде вакуольдер көлемдері ұлғайып, бір-бірімен орталық үлкен бір
вакуоль түзілгенше қосыла бастайды. Инкубациялық ортада гиббереллин болған
жағдайда клеткалармен протопластардағы алейрон қабаттарының вакуольдену
процесі жылдамдай түседі. Бейтарап майларды сақтайтын липидтік қосындылар
немесе олеосомдар да алейрон клеткаларының маңызды органеллалары болып
табылады, олар клетканың бүкіл кеңістігінің 30% алып жатқан үшглицеридтік
негізден тұрады. Алейрон клеткалардағы олеосомдар эндоплазмалық торда пайда
болып, кейіннен эндоплазмалық торға және протеиндердің қоры бар вакуольдер
бетіне бекінген күйде болады. Олеосомдардың вакуольдер бетіне бекініп жатуы
вакуолдердің кейбір түрлері тікелей эндоплазмалық тордан пайда болады деген
болжамды растайды. Қор ретінде сақталған бейтарап майлар алейрон
клеткаларын көміртегі көзімен де қамтамассыз етеді, эндоспермді
мобилизациялау басталғанға дейін клетка көміртегіні осы жерден жұмсай
алады, сонымен бірге мұндағы май қышқылдары мембрананы түзуге
пайдаланылады. Бұл май қышқылдарының алейрон клеткалары арқылы
метоболизденетініне бірнеше дәлелдер бар. Алейрон клеткаларында
малатсинтетазадан және изоцитрат лиазадан тұратын көптеген глиоксисомалар
да болады [7] және оқшауланып алынған алейрон қабаттары сахарозаны
синтездей алады.
ЕСКЕРТУ: 1 - өнім жаны, 2 – дән қабығы, 3 – алейрон қабаты, 4 – ядро,
5 – эндосперм клеткалары және крахмал түйіршіктері, 6 – крахмал
түйіршіктері.
2 сурет. Бидайдың көлденең кесіндісіндегі (Triticum aestivum) қор
заттар
Жоғарыда айтылғандай, алейрон клеткалары жоғары деңгейде
дифференциацияланған ұлпа. Бұл ұлпаның негізгі қызметі гидролитикалық
ферменттерді (альфа-амилазаны қоса) синтездеп, крахмалды эндоспермге
секрециялау. Олай болса, алейрон ұлпаларында, оның секреторлық қызметіне
байланысты эндоплазматикалық тор, Гольджи аппараты, митохондриялар өте
жақсы дамыған Аталған гидролитикалық ферменттердің ішінде α-амилаза, дәннің
өніп-өсуіне қатысты маңызды болып табылады. Крахмалды эндоспермге
секрецияланған α-амилаза крахмалды қанттарға дейін ыдыратып, өсімдіктің
өніп-өсуіне қажет энергиямен қамтамасыз етеді [8].
α-амилаза ферментінің практикалық маңыздылығына байланысты (ауыл-
шаруашылығы, сыра дайындау, нан өндіру, фармокология және т.б.) оларды
зерттеу жұмыстарына ғалымдар ертеден көңіл аударуда. Осыған орай альфа-
амилаза ферментінің құрылысы мен қызметі келесі бөлімде терең қарастырылады
[9].
1.2 Гиббереллин және абсциз қышқылдарының метаболизмдері
Гиббереллиндер – химиялық тұрғыдан табиғаты дитерпеноидты биологиялық
активті қосылыстарға жатады. Олар барлық зерттелген жоғарғы сатыдағы
өсімдіктердің ұлпаларында табылған. Қазіргі кезде гиббереллиндер қарқынды
зерттелуде, себебі олар өсімдік организмдеріндегі алуан түрлі физиологиялық
процестерді реттеуге қатысады.
Ең алғаш рет 1926 жылы Кусова деген жапон ғалымы, күріш тұқымының
қалыпты өсуіне кедергі болатын паразиттік саңырауқұлақтарында (Gibberella
fujikuroi) бірінші рет, гиббереллин фитогормонын тапты. Гибберелин
қышқылына (ГҚ) 1930 жылы жапон биохимиктері химиялық сипаттама беріп, таза
күйде бөліп алды. Осы кезге дейін гиббереллиндердің 65-тен аса түрлері
бөлініп, химиялық статусы анықталды. Оның ішінде ең жақсы зерттелгені –
Гиббереллин қышқылы 3 (ГҚ3), ол Gibberella fujikuroi саңырауқұлағында
түзіледі [10;11].
Гиббереллин қышқылы 4-А,В,С, және D сақиналарынан түзілген, 4 изопрендік
сақинадан құралған тетрациклді дитерпеноид болып табылады.
Гиббереллиндердің химиялық құрлымының негізінде гиббереллан қаңқасы жатыр.
Гиббереллиндер өзара А сақинасында қаныққан байланыстар, гидрок-сильді және
карбоксильді топтардың, сонымен қатар, осы топтардың орнала-суымен
ажыратылады. Гиббереллин молекулаларының тетрациклді ядросында бірнеше
тұрақты орынбасарлары болады: С-7-де карбоксильді топ; С-17-де
экзометиленді қос байланыс; С-18-де СН3 топ; С-19-де лактон немесе
карбоксильді топ орналасқан. Басқа орынбасарлардың айырмашылығы немесе
олардың ұқсастығы барлық гиббериллиндердің алуан түрлілігін анықтайды.
Көміртегі атомының санына сәйкес, гиббереллиндер екі топқа бөлінеді: 20
көміртекті және редукцияланған 19 көміртекті. Энт-гибберелан С20
гиббереллиндерінің молекулалық бастамасы болып табылады. 10-шы жағдайда 20
көміртекті гиббереллин қышқылдарының қосымша метильді, гидроксиметильді,
карбоксильді топтары болады [12]. С 19 гиббереллині келесі негізгі
көміртекті қаңқасының модификациялануы және С20 атомының аластатылуы
нәтижесінде түзіледі. С20 гиббереллиндер физиологиялық белсенді емес және
де олар С19 гиббереллиндердің биогенетикалық бастаушысы болып табылады.
Жоғарыда айтылғандай, ГҚ тетрациклді дитерпеноидтар класына жатқызылады,
сондықтан да олардың биосинтезінің алғашқы сатысы ацетил СоА-дан
геранилгеранилпирофосфатқа (ГГПФ) дейін полиизопренойдтар үшін ортақ болады
[13-15]. Гиббереллиндердің синтезінің бірінші фазасы (ГГПФ-ГА12-альдегид)
жоғарғы сатыдағы өсімдіктерде қандай болса, саңырауқұлақтар үшін де тура
сондай (Gibberella fujikuroi). Бірінші этапта, ГГПФ копалилпирофосфат және
кейіннен энт-кауренге айналады. Бұл айналу тізбегі екі типті активтілік
көрсететін энт-кауреназа арқылы катализденеді. Гибберелин 12 альдегидтен
бастап гиббереллиндерге дейінгі сатысы Gibberella fujikuroi
саңырауқұлағында толығымен анықталған. Кейбір жағдайларда аталмыш саты
жоғарғы сатыдағы өсімдіктердің клеткадан тыс жүйелерінде зерттелген [16-
18]. Gibberella fujikuroi саңырауқұлағының культурасы жоғарғы сатыдағы
өсімдіктерге қарағанда, өсу ортасына көп мөлшерде гиббереллин қышқылын
бөледі. Бұл олардың (ГҚ-ның) алынуы мен таза күйде бөлініп алуын
оңайлатады. Сонымен қатар, in vitro жағдайда саңырауқұлақ клеткалары жақсы
өседі және ортадағы экзогенді гиббереллиндер түзуге қажет бастаушы заттарды
тез сіңіре алады. Атап айту керек, Gibberella fujikuroi В1-41а мутантарымен
жүргізілген жұмыс ең нәтижелі болып шықты. Бұл мутанттар энт-кауреннің
тотығуын қамтамасыз ете алмайды. Алайда, мутанттағы гиббереллиндердің
биосинтездің келесі сатыларын жүзеге асыратын ферменттердің сақталатыны
анықталды. Сондықтан да тек экзогенді бастамаларды қосып, оның қандай соңғы
өнімге айналатынын бақылауға болады. Gibberella fujikuroi В1-41а
мутанттарына жүргізілген эксперименттің негізінде, ГҚ-ның биосинтез жолы
гиббереллиннің 12- альдегиді сатысында екі тармаққа бөлінетіні анықталды:
1) 3-бета гидроксильденудің ерте жолы және 2) 3-бета гидроксильденуді
айналып өту жолы. Бірінші жолдың ГҚ3-ның және басқа жақсы зерттелген 3-бета
оксигиббереллиндердің түзілуіне әкелетіні көрсетілді. Екінші жол 12 және 19
гиббереллин қышқылдарының түзілуіне әкеледі. Соңғы жылдары
гиббереллиндердің синтезін зерттеу, жоғарғы сатыдағы өсімдіктердің,
жоғарыда айтылып өткен екі жолдан бөлек, тағы бір типті С-13-
гидроксильденудің ерте жолы бар деуге мүмкіндік берді. Ең соңында осы
барлық альдегид жолдарының алмасу мүмкіндіктері С19 және С10 атомдарының
арасындағы лактонды сақинаның ажырауына әкеледі. Гиббереллин-А12-
альдегидінің энт-кауреннен түзілуін зерттеудегі тәжірибелерде аралық
буындардың созылғыш қабықтарына және қараңғыда өсірілген жүгері
өсінділерінің гомогенатына енгізілген 17-13С,3Н-кауреноидтар қолданылды.
Тәуелсіз биохимиялық және физика-химиялық әдістер, капилярлы газды
хромотографияны қолдана отырып, алғаш рет өсімдіктердің вегетативтік
ұлпаларындағы энт-кауреннің гиббереллиндерінің түзілуінің 5 метаболиттік
сатысы ашылды. Олар: энткауренол, энткаурен қышқылы, энт-альфа
гидроксикаурен қышқылы, гиббереллин А12-альдегид [19].
1) Сонымен көптеген көрсеткіштердің бірлестігі С-19 гиббереллиннің ГҚ3
мысалында биосинтездің негізгі этаптарын айқындап түсіндіреді,
гиббереллиндердің тегі жалпы тетроциклиндер болып табылады.
2) Энт-кауреннің бірнеше тізбектелген тотығу реакцияларының айналуы:
кауренол-кауренал-каурен қышқылы - 20 көміртекті А12-альдегид;
3) А12-альдегидінің әртүрлі гиббереллиндерге дейін тотығуы.
Ең басты мәселе, ГҚ биосинтезіне жауапты ферменттерді анықтау. Әзірге
олардың табылғандары аз. Біртіндеп терпен тізбегінің С5-С10-С15-С20
ұзаруын катализдейтін геранил-геранилпирофосфат синтетаза ферменті бөлініп
алынған. Кауренсинтетаза 2 белсенді орталықтардан тұрады, оның біріншісі
копалилпирофосфаттың түзілуін катализдейді, екіншісі кауренге циклдейді.
Сонымен қатар, монооксигеназаларда микросомалық ферменттер табылған, олар
ГҚ12-альдегидті С20 және С19-гиббереллиндерге айналдырады [20].
Хлорхолинхлорид және АМО-1618 геранил-геранилпирофосфаттан
копалилпирофосфаттың түзілуін, оның кауринге циклденуінің Фосфон Д
стадиясын тежейді, анцилиндал кауренінің тотығуын ингибирлейді .
ГҚ-ның өсімдіктердің бойымен қозғалуы базипетальды бағытта жүреді: көбіне
флоэмада және аз мөлшерде сұйық заттармен ксилеманың бойында. Табиғи
гиббереллиндер өсімдіктердің бойында көбіне бос қышқыл түрінде кездеседі.
Соңғылары комплексті түрде болады, мұнда гиббереллиндер төменгі молекулалы
заттармен коваленттік байланыс арқылы байланысады. Жиі сипатталғандары
ацетаттар, β-глюкопироноидтер, β-глюказилды эфирлер, Н-пропилді эфирлер.
Коньюгацияланған ГҚ-ның негізгі ерекшелігі олардың биологиялық
белсенділігінің төмендеуі. Өсімдік онтогенезіндегі гиббереллиндердің
құрамының өзгеруі көп қызығушылық тудырады. ГҚ деңгейі, арпаның 2-3
жапырақты және түктелу фазаларында жоғарлайды, яғни сабақтың ұзына бойы
өсу барысында белсенді болады, ал сабақтың өсуі әлсіреген кезде
белсенділігі төмендейді [21]. Осыған ұқсас көрсеткіштер қосжарнақты
өсімдіктерде байқалған. Сонымен қатар жапырақтың құрамындағы
гиббереллиндердің мөлшері өсу деңгейіне қарай артып отырады. Оның артуы
жапырақтың өсу кезеңі аяқталуға жақын уақытта байқалады, ол кезде
жапырақтар фитогормон түзілу орталығы және өсімдік ағзасының басқа
мүшелеріне оның доноры болып табылады. Жоғарыда айтып өткендей
гиббереллиндер кең көлемде өсімдік клеткаларының физиологиялық
процестеріне: гүлденуіне, жақсы жеміс беруіне, фотосинтезге, сабақ пен
тамырдың ұзарып өсуіне және басқа да үрдістерге әсерін тигізеді [22;23].
Гиббереллиндердің көптеген физиологиялық эффектісін оның табиғи
антогонисі абсциз қышқылы (АБҚ) тежейді. Сонымен қатар, АБҚ-өсімдіктер
өмірінде маңызды рөл атқарады. Басқа фитогормондар сияқты соңғы жылдары АБҚ-
ның әсер ету механизмін зерттеу алға қойылған. АБҚ өсімдік дәніндегі қор
заттардың синтезі және олардың клеткада жиналуын реттеу, эмбриогенездің
соңғы сатысындағы дәнді құрғату, дәннің пісіп-жетілуі және оның тыныштық
жағдайына өту кезеңіне қатысады. Сонымен қатар, өсімдіктің сыртқы орта
әсеріне жауап беруінде, құрғақшылық және суыққа төзімділігінің
қалыптасуында АБҚ-ның маңызы зор [24].
Құрылымы жағынан АБҚ үш изопренді қалдықтан тұратын сесквитерпеноид
болып келеді. 1949 жылы Т. Хамберг үйеңкі ағашының тыныштық күйдегі
бүршігінен және сұлының колеоптилі кесіндісінен, өсімдіктің өсуін тежейтін
затты бөліп алды. Одан кейінгі жылдары β-ингибиторлық комплекс деп
аталатын өсуді тежейтін заттарды бүршіктен, түйнектен және өсімдіктің басқа
әртүрлі бөліктерінен тапқан. В. Лью және Х. Карнс 1961 жылы пісіп-жетілген
мақта жемісінен, жапырақсызданған кесінділердің түсуін жылдамдататын
кристал түрдегі затты бөліп алып, оны абсцизин деп атады (ағылшын тілінен
abscission-бөлім, түсу), бірақ та бұл қосылыстың құрылымдық табиғатын
зерттеген жоқ. 1963 жылы Калифорния университетінде Ф. Эддикот
лабораториясында К. Окумой мақтаның жас жемісінен, сонымен қатар, сұлының
колеоптилінің өсуін тежеген және жемістің түсуін жылдамдататын кристалды
заттарды бөліп алған болатын. Авторлар оны ″абсцизин II″ деп атады. Олар
абсцизин II-нің химиялық қатарын және физиологиялық қасиетін сипаттап, оған
С15Н20О4 эмпирикалық формуланы ұсынды. Сол жылы ағаш өсімдіктерінде табиғи
ингибиторларды зерттеген П. Уоринг және басқалар аққайың жапырағынан
хроматографиялық тәсілмен өсу ингибиторын бөліп алды. Бұл ингибитордың өсіп
келе жатқан өркендердің бүршіктерінде тыныштық күйді шақыратыны анықталды,
және оны ″дормин″ деп атады [25]. 1965 жылы Дж. Корнфорт және П. Уоринг
басқалармен бірлікте үйеңкі жапырағынан шыққан дормин мен абсцизин II
екеуін молекулалық массалары жағынан, инфрақызыл спектр және еру нүктесі
жағынан салыстырып, бұл екі заттың ұқсастығын анықтап тапты. Абсцизин II-
нің молекулалық құрамы Окума және басқалар тарапынан 1965 жылы ұсынылды.
Абсцизин II астық-тұқымдас өсімдіктің бірнеше түрінен бөлініп алынған. 1967
жылы абсцизин II абсциз қышқылы (АБҚ) атын алды. АБҚ-ның бірқатар
полифенолдармен бірлікте β-ингибиторлық комплекс құрамына кіретіндігі
анықталды. Абсциз қышқылы [3-метил-5-(1′-окси-4-оксо-2′,6′,6′ -три метил-2′-
циклогексен-1′-ил)-цис,транс-2,4-пе нтадиен қышқылы] моно-терпендер және
дитерпендер туысы (ГҚ-ын қосқанда) С15 сесквитерпендер қатарына жатады.
АБҚ молекуласында сақина іші көміртегінің 1 осметриялық атомы (1′)
кездеседі, сондықтан молекула оптикалық изомерияны көрсетеді. Ол екі
стериоизомерлік (энантимерлік) формада болуы мүмкін: (+) формасы немесе
оңға айналу (а) және (-) формасы немесе солға айналу (б). Өсімдік ұлпасында
көбінесе (+) АБК кездеседі.
АБҚ тек оптикалық изомерияны ғана емес, геометриялық изомерияны
көрсетеді. Ол: 2-транс, 4-транс I және бүйір тізбектегі қос байланысты 2-
цис,4-транс-изомер II.
АБҚ-ның табиғи формасы 2-цис, 4-транс бүйір тізбектегі конфигурацияға
ие, оны жай абсциз қышқылы деп атаса, ал 2-транс, 4-изомерді 2-транс-
абсциз қышқылы деп атайды. Көрінетін және ультра күлгін сәулелермен әсер
еткенде, ферменттің қатысуынсыз табиғи форма бірден биологиялық
белсенділігі аз 2-транс формасына изомерленеді [26].
Химиялық таза (+) АБҚ еру температурасы 160-161ºС және молекулалық
массасы 264,31 тән, кристалдық зат болып келеді. АБҚ ерітінділері суда рН 7-
ден төмен кезде 262 нм толқын ұзындығында максимум УК-спектрге ие, рН 7-ден
жоғары су ерітінділерінде максимум сіңіру - 245 нм толқын ұзындығы болып
табылады. АБҚ сілтіде, хлороформда, ацетон, спирт және эфирде жақсы ериді;
суда, бензолда нашар ериді.
АБҚ барлық зерттелген жабық тұқымдастар мен жалаңаштұқымдас
өсімдіктерінде табылған. Папоротниктәрізділерде, қырықбуын, мүктерде АБҚ-
ның болуы көрсетілген. Оларда АБҚ-ның концентрациясы 1нМ-ден 1мкМ-ға дейін.
Балдырларда АБҚ-ның функциясын АБҚ-ның аналогы - лунулар қышқылы орындайды.
Ол бірінші рет Lunularia cruciata (L) Dum мүгінен бөлініп алынған. Бұл
қышқыл дигидростильбендер класына жатады. АБҚ әлі күнге дейін саңырауқұлақ
пен бактерияларда табылған жоқ [27].
АБҚ жоғарғы сатыдағы өсімдіктердің барлық мүшелерінде кездеседі.
Қартайған жапырақ, жетілген жемістер, тыныш күйдегі өркен және тұқым АБҚ-на
бай, ал жас, белсенді өсіп келе жатқан ұлпаларда АБҚ аз кездеседі. АБҚ-
ның, максимальды мөлшері Rosa arvensis өсімдігі тұқымында табылған
(4,1мгкг өңделген массаға шаққанда). Сондай-ақ АБҚ күнбағыс және авокадо
өсімдігінің ксилемалық шырынында (13 және 27 нг 1г шикі массаға шаққанда)
және жүгері тамыр ұштарынан (25-36 нг 1г шикі массаға шаққанда) табылған.
[14С] АБҚ-ның ортаға және оқшауланған хлоропластар арасында орналасуы және
таңбаның (метка) шпинат жапырағының цитоплазмасындағы интакты мезофилл
клеткаларында орналасуы жапырақтағы АБҚ мөлшерінің жалпы санының 80%-і
хлоропласта кездесетіндігін көрсетті. Шпинаттың оқшауланған
хлоропластарында АБҚ концентрациясы 3х10-5М жетті [28].
Өсімдікте АБҚ-ның байланысқан түрі табылған. Ол: абсциз қышқылының
күрделі эфирі және β-глюкозалар (абсцизил-β-Д-глюкопи-ранозид). Оның
көптеген өсімдіктерде кездесетіндігі анықталған. Эстераза тәрізді эндогенді
ферменттермен гидролизденетін ол бос АБҚ-на қарағанда 2-есе кіші
биологиялық белсенділік қабілетін көрсетеді. Бұл байланыс өсімдіктерде АБҚ-
ның инактивациялануын қамтамасыз етеді деп және эстеразалармен гидролиздену
кезінде АБҚ-н босата отырып, резервтік рөл атқарады деп есептейді. Бұндай
рөлді экзогенді АБҚ-ның этерификациясы кезінде пайда болатын эфир
атқаратыны анықталған.
Өсімдікте бос күйде АБҚ-ның басқа өнімге айналатыны табылған: -6′-
оксиметилабсциз қышқылы, фазеев, 4′-дигидрофазеев және эпидигидрофазеев
қышқылы. Бұл қосылыстар өсудің белсенділігін тежеуді көрсетпейді және АБҚ
инактивациясының өнімі болып табылады. Өсімдіктерде табиғи байланыс ретінде
ксантоксин, транс-изомерге қарағанда өсуді тежеуде біршама белсенді рөл
атқаратын цис-изомер бөлініп алынған. Ксантоксиннің жоғарғы биологиялық
белсенділігі оның АБК-на айналуымен байланысты. Өсімдіктерде АБҚ-нан басқа
құрлымдық және биологиялық белсенділігі ұқсастық көрсететін АБҚ-на туыс
бірқатар қосылыстар табылған. Оларға шай өсімдігінің ферментациясы кезінде
жасалатын теаспирин, Rauwolfia vomitoria өсімдігінің жапырағынан бөлініп
алынған волифолиол және оған туыс В және С блюменолдар жатады. Блюменолдың
АБҚ сияқты саңылаудың жабылуын шақыратыны көрсетілген. Бұл топқа, сонымен
қатар, алдында айтып кеткен лунулар қышқылы кіреді. Сесквитерпендер тобына
сұлы колеоптилінің созылуын тежейтін Helianthus tuberosus өсімдігінен
бөлініп алынған гелиангин жатады. Сесквитерпендік құрылымға ие өсімдіктен
шыққан бірқатар қосылыстар, бидайдың колеоптилінің созылуын тежейді,
сонымен қатар, антиконцерогенді эффект көрсетеді [29].
Қазіргі уақытта өсімдіктерде АБҚ-ның биосинтезінің екі жолы зерттелген:
біріншіден, басқа сесквитерпеноидтар тәрізді мевалон қышқылының 3
молекуласынан; екіншіден, каротиноидтардың ыдырау өнімі ретінде. Мевалон
қышқылынан АБҚ-ның синтезделуі бірқатар сатылардан тұрады: мевалон
қышқылының екі реттік фосфорилдену және декарбоксилдену изопентонил -
пирофосфаттың пайда болуына әкеледі. Ары қарай диметилаллилпиро - фосфаттың
пайда болуынан изопентенилпирофосфаттың изомеризациясы жүреді,
изопентенилпирофосфаттың екінші молекуласымен өзара әрекеттестік
геранилпирофосфатты береді. Геранилпирофосфатқа тағы бір изопенте-
нилпирофосфат молекуласының қосылу нәтижесінде барлық сесквитер-
пеноидтардың ортақ тегі болып табылатын фарнезилпирофосфат түзіледі.
Өсімдіктегі функцияланған АБҚ-ның биосинтез жолы, өсімдік мүшелерінің кез-
келген ұлпасына таңбалы мевалон қышқылын енгізу барысында, ұлпада АБҚ-ның
пайда болуына әкелетіні дәлелдейді [29].
Өсімдіктегі ксантофилдердің тотығу кезіндегі ыдырауында АБҚ-ның пайда
болатыны туралы болжамдар АБҚ және каротиноидтардың құрылысы ұқсастығына
негізделеді. Бұған тағы да қараңғымен салыстырғанда, жарықта өсімдіктегі
ингибитор мөлшерінің көптігі көрсетеді. Жарық кезінде каратиноидтар
экстрактарын дымқыл фильтр қағазға енгізу (отырғызу) нәтижесінде тұқымның
өнуін тежеуші қосылыстар пайда болады. Осы тежегіш заттардың біреуі бөлініп
алынып, ксантоксин деп аталды. Оны виолоксантиннің цинк перманганатының
ерітіндісінде тотығу кезінде бөліп алады. Томат пен фасольдің өсіндісіне
радиоактивті ксантоксинді енгізу кезінде радиоактивті АБҚ мен басқа
өнімдердің синтезі бақыланған, мысалы фазеев қышқылы. Ксантоксин
ксантофилдерден АБҚ-ның пайда болуы кезінде аралық өнім ретінде қатыса
алады. Бұл процесс қалай жүзеге асады? Фотолиз жоғарғы интенсивті жарықты
талап ететіндіктен, бұл жолдың өсімдіктерде таралуы күмән келтіреді.
Каротиноидтардың басқа жолмен ажырауы, in vitro тәжірбиелерінде
көрсеткендей липоксигеназаның қатысуымен реакция болуы мүмкін.
Каротиноидтардың ыдырау өнімі ретінде емес, С15-аралық тегінен пайда болу
нәтижесінде АБҚ биосинтезінде ксантоксин қатысады деген болжам айтылады.
Бірақта, авокадо жемісіне, бұршаққа жасалған тәжірибелер нәтижесінде, АБҚ
бисинтезінде каратиноидтардың қатысуына қарсы дәлелдеуші мәліметтер
алынған. Дифениламин сияқты каротиноидтардың синтезінің ингибиторлары in
vitro жағдайда АБҚ синтезіне әсер етпеді, бірақ хлоропластарда жарық АБҚ
синтезін кәдімгідей жандандырды. Жоғарыда айтқандай, АБҚ өсімдіктің барлық
мүшесінде синтезделе алады, ал клеткалық деңгейдегі синтез АБҚ-ның мөлшері
жоғары деп есептелінетін хлоропластарда қарқынды жүзеге асады. Гормонның
0,05-0,5 мкгмл мөлшерінде, өсімдіктің өсуін күшті тежейді. АБҚ-ның
ауксиндермен, гиббереллиндермен және цитокининдермен өзара қатынасы,
өсімдіктердің өсуіне қандай үлес қосатындығы соңына дейін анықталмаған. Көп
жағдайда АБҚ фитогормондардың үш тобында да антагонист болып табылады. Ол
сұлы колеоптилінде клетканың созыла өсуін үдетуге қатысты ИУК-ң әсерін тез
тежейді, жапырақтың сарғаюындағы цитокининнің әсерін тоқтатушы және
гиббереллиннің сұлы дәнінің алейрон қабатында гидролитикалық ферменттердің
синтезіне қатысты әсерін төмендетеді. АБҚ өсуді белсендіруші заттардың
жоғары оптимальдық концентрациясының уыттылық әсерін тежейді. Өсімдіктің
қалыптасуында эндогенді АБҚ-ның қатысуы: алма және шабдалының фенотиптік
тәпел өсімдіктер ұлпасында, жай өсімдікке қарағанда АБҚ-ның мөлшері жоғары
болатындығы, бірақ та бұршақтың генетикалық тәпел өсімдіктерінің АБҚ
мөлшері биік өсетін бақылаудан айырмасы болмағандығын көрсетті. Өсімдіктің
екі типі де ұлпада АБҚ мөлшерін жоғарылата отырып, солуға бірдей жауап
береді. Жемістің пісіп-жетілуін реттеуде АБҚ-ның рөлі гормонның
концентрациясының жоғарлауы, қалыптасқан тұқымның өсуін сақтап қалатын
маңызды фактор болуы мүмкін.
Сонымен қатар, қазіргі кезде біртұтас өсімдік пен оның жеке бөліктерінде
эндогенді АБҚ-ның синтезі арасында қарама-қайшылық болатындығы анықталды.
Өсімдіктерде фитогормондардың таралуы және локализациясы бойынша зерттеулер
нәтижесілерінің көпшілігі тек жанама түрде, осы қосылыстардың синтезі
ретінде қарастырылған. Біртұтас өсімдіктерде АБҚ-ның қалыптасуы туралы екі
көз-қарас қалыптасқан: біріншісі, өсімдіктің өркені мен жапырағы осы заттың
көзі болып, ал тамыры олардың биосинтезіне қабілетсіз болып табылады.
Бұндай қорытынды жасауға, АБҚ құрамына 2-14С мевалон қышқылының қосылуын
көрсете алмаған тәжірибелер негіз болды. Өсімдіктің жер үсті мүшелерінде
АБҚ-ның жоғарғы концентрациясының табылуы зерттеушілерге АБҚ жапырақ пен
апексте синтезделе отырып, концентрациясының градиенті бойынша тамыр
жүйесімен тасымалданады және цитокининмен бірге қартаю процессін реттеуге
әсер етеді деп есептейді. Екінші көзқарас: өсімдік тамырында АБҚ өз
тектерінен автономды түзілуіне қабілетті.
Таңбалы мевалон қышқылын қолдану тәжірибелері мен тамырдың стерильді
культурасымен жасалған тәжірибелер қорытындылары осы болжамды дәлелдейді.
Бұршақ өсінділері және стерильді жағдайда өсірілген жүзім көшетінен АБҚ-ның
өзінің 2-14С-мевалон қышқылынан пайда болатын қабілеттілігі анықталды
[30].
Жүзім көшетінің жербеті бөлігінде, тамырға қарағанда эндогенді АБҚ-ның 5-
8 есе жоғары екені табылған. Бұршақ өсінділерінің тамырының апикальды
бөлігінде АБҚ-ның деңгейі жоғарылығымен сипатталады. Осылайша, жүзім және
бұршақ өсімдіктерінің жерүсті бөлігі, сонымен қатар, стерильді жағдайда
өсірілген олардың тамыр жүйелері 2-14С мевалон қышқылының АБҚ-на белсенді
айналуына қабілетті.
Жерүсті мүшелеріндегі және тамырдағы эндогенді фитогормондардың
мөлшерінің әртүрлілігі, олардың АБҚ-ның түзілуіне қаблеттілігіне пайдалан-
байды, басқалай айтқанда, АБҚ-ның жиналу орны мен синтез орнын ажырата білу
қажет.
Алынған дәлелдер негізінде біртұтас өсімдікте АБҚ қалыптасуының екі
жүйесі бар деп болжайды: оның біреуі, өсімдіктің жерүсті бөлігінде
орналасса, ал екіншісі тамырында орналасқан. Бұл екі жүйе бір-біріне
тәуелсіз жұмыс жасайды. Сондай-ақ АБҚ-ның тотығу процессі маңызды болып
табылады. АБҚ-ның қайтадан Д-глюкозды эфирге айналуы және эпимерлі
дигидрофазеев қышқыл қоспасына және фазеев қышқылына тотығуы мүмкін. Осы
жағдайда аралық өнім ретінде оксиметил–АБҚ болуы мүмкін. Фазеев және
дигидрофазеев қышқылы екеуі де физиологиялық белсенділік көрсетпейді.
Көп жағдайда АБҚ өзінің физиологиялық әсерімен сұлы дәнінің алейрон
қабаттарындағы ГҚ-на тәуелді α-амилаза синтезін тежейді, ауксинмен
индукцияланған тамырдың қалыптасуын және колеоптиленің өсуін тежейді. АБҚ-
ның басқа гормондарға қатысты бақталас ингибитор болып табылмайтындығы
көрсетілген. АБҚ энергетикалық механизмдердің ингибиторы болып табылмайды,
ол өсімдік клеткаларын 2,4-ДНФ немесе цианид сияқты өлтірмейді, ұлпаның
функциональды белсенділігін тоқтатпайды.
Гиббереллин және оның табиғи антагонисі абсциз қышқылының әсер етуінің
жақсы зерттелген аспектісінің бірі – тұқымның өнуі барысындағы өсу
процестеріне қосатын үлестері.
Жоғарыда айтылғандай гиббереллиндердің физиологиялық іс-әрекеттерінің
жақсы зерттелген аспектілерінің бірі олардың ферменттердің синтезі мен
секрециясын индукциялау арқылы дәннің өсіп-өнуін анықтауы болып табылады.
Гиббереллиндердің синтезделу орнын анықтау тәжірибелер деректері негізінде
өсімдіктердің өсу процестерінің реттелу механизмдері туралы гипотетикалық
схема ұсынылған. Бұл гипотезаға орай тұқым микропиле арқылы суды
сіңіргеннен кейін, ұрық қалқан жасушалары ГҚ3 және ГҚ4 фитогормондарын
синтездейді. Синтезделген гибберелиндер эндоспермнің крахмал қорын
жинақтаушы клеткаларды қоршап тұрған алейрон қабатының клеткаларына, содан
соң гиббереллиндер гидролитикалық ферменттердің синтезін және олардың
крахмалды эндоспермге секрециялануын индукциялайды. Эндоспермде олар
крахмалды қанттарға дейін ыдыратып, ал пайда болған қанттар өз кезегінде
ұрыққа сіңіп, өсімдіктің өніп-өсуіне қажет энергия көзі рөлін атқарады. Бұл
гипотеза кейінгі кезде көптеген экспериментальды деректермен дәлелденген.
Абсциз қышқылы гиббереллин қышқылының алейрон ұлпасына қатысты көптеген
эффектісін тежейтін антогонисі болып табылады [31].
1.3 Оттегінің белсенді түрлерінің химиясы
Өсімдіктер өздерінің тіршілік кезеңі барысында қоршаған ортаның әртүрлі
қолайсыз ықпалдарына қарсы тұруы тиіс. Өсімдіктердің бір орыннан өз бетінше
жылжымай тіршілік етуіне байланысты олардың бойында өсімдік организмін
биотикалық және абиотикалық қолайсыз жағдайлардан қорғауға бағытталған кең
ауқымды бағдарламалар пайда болып, дамиды. Өсімдіктердің патогенді (ауру
тудырғыш) бактериялармен, саңырауқұлақтармен және вирустармен зақымдалуы
олар үшін ең қауіпті жағдайлардың бірі болып табылады.
Микроорганизмдердің өсімдіктерге енуінен кейін олар да, патогендердің
көбеюін шектеу мен жою мақсатында бір немесе бірнеше қорғаныс механизмдері
іске қосыл.уы мүмкін. Клетка қабырғаларының қалыңдауы, фитоалексиндердің
түзілуі және антимикробиотикалық белоктардың жиналуы сияқты жалпы
қорғаныстық реакцияларды жүзеге асырады. Бұл реакциялардың уақыт пен
кеңістік аралығында реттелуі қожайын организммен патоген арасындағы қарым-
қатынастың нәтижесін қамтамасыз етуде шешуші фактор болып табылады
(организм не микроорганизмнің ықпалына душар болып, беріледі, не оған қарсы
әрекет етеді). Көп жағдайда, бұл реакциялар зақымдалған ошақта бірнеше
клеткалардың өлімге ұшырауымен байланысты болады (гиперсезімталды жауап).
Қорғаныстық реакциялардың жүре бастауы үшін не организмге енген патоген
арқылы түзілген, не өсімдіктің клеткалық қабырғаларынан босап шыққан
белгібергіш молекулалардың қабылдануы қажет. Мұндай молекулалар
"элиситерлер" (ағылш. elicit – қоздырып-шақыру, шығарып алу) деп аталады,
олардың кейбіреулері олигосахаридтер, белоктар және пептидогликандар
ретінде идентификацияланады [32]. Бұл элиситерлер ие организм – микроб
түріндегі белгілі бір өсімдік жүйесі үшін арнайы түрдегі молекулалар болуы
мүмкін, немесе арнайы емес сипаттағы молекулалар түріндегі, мысалы,
өсімдіктердің клеткалық қабырғаларының бөліктері немесе өсімдік организміне
енген патогеннің клеткалық бөлшектері ретінде болуы мүмкін.
Өсімдіктердің суспензия-культурасы ортасында қорғаныстық реакция-ларды
тудыру үшін элиситер молекулаларының қоспасы қолданылған жағдайда, қорғаныс
жауабының негізінен клетка қабырғасының бетінде жүзеге асатын, жылдам, тез
жүруші процестерден тұратын жаңа жақтары анықталды. Реакциялардың ішінде
мынадай түрлері идентификцияланады: оттегінің белсенді түрлерінің (ОБТ)
босатылуы (тотықтырушы қопарылыс, ТҚ), клеткадан тыс рН мәнінің мембраналық
потенциалдары, иондар қозғалысының өзгеріске ұшырауы, белоктарды фосфарлау
моделінің өзгеруі , клеткалық қабырғаның белоктық бөліктерінің тотыға
иммобилизациялануы [33].
Клеткалардың көпшілігі ОБТ-рін өндіруге және бейтараптауға қабілетті
келеді. Қалыпты жағдайда ОБТ клеткада молекулалық оттегінің (О2) бір
электронының тотықсыздануы нәтижесінде міндетті түрде түзіліп отыратын
қосымша өнім ретінде кездеседі. Сонымен қатар, клеткадағы ОБТ деңгейінің
мүмкіндігінше ең төмен болуын қамтамасыз ету үшін көптеген клеткаларда
арнайы қорғаныстық механизмдер болады.
Сүтқоректілерде ОБТ өндіру реакциясы жүретіні бізге 30 жылдан астам
уақыттан бері белгілі (фагоциттердегі респираторлық жарылу). Өсімдіктерде
бұл құбылыс едәуір кеш анықталған . Жуық арада жарияланған жұмыстардың
нәтижесі бойынша ОБТ тек организмдерге енген патогенге қарсы қорғаныс
құралы ретінде ғана қызмет атқарып қоймай, өсімдіктердің бұдан кейінгі
қорғаныстық реакцияларын, сонымен бірге, зақымдалған клеткалардың
гиперсезімталды жауабын белсендіруші сигнал болып табылады.
ОБТ ұғымы молекулалық оттегінің белгілі бір ретпен тотықсыздануы
барысында түзілетін (сызба-1a): супероксид (О2*), сутегі пероксиді (Н2О2),
және гидроксил радикалы (ОН*) өнімдері деген сөз. Бұл қосылыстар стреске
ұшырамаған клеткалардың митохондриялары мен хлоропластарындағы жүретін
тотығу-тотықсыздану реакциялары нәтижесінде аз мөлшерде түзіледі.
О2* түзілу үшін қуат аз мөлшерде жұмсалады. Тірі клеткалардағы
супероксидтің мөлшері оның протондалған түрі гидропероксильді радикалдың
(О2Н*) мөлшерімен бірдей болады. Гидропероксил радикалы супероксидке
қарағанда анағұрлым гидрофобты келеді және мембраналардың липидті қабаттары
арқылы оңай енеді. рН-мәні физиологиялық болған жағдайда супероксид
клетканың макромолекулалық құрамдас бөліктерімен әлсіз түрде әрекеттеседі.
Сулы ерітінділерде рН мәні бейтарап немесе әлсіз сілтілі болған жағдайда
супероксидте, гидропероксил радикалы да Н2О2 және О2 ыдырайды (cызба-1b1).
Бұл реакция кенеттен жүруі мүмкін, сондай-ақ, супероксиддисмутазаның (СОД)
қатысуымен де жүреді, СОД цитозольде, хлоропластарда, митохондрияда және
клеткадан тыс ортада болатыны анықталған.
Гидроксил радикалы бұл жұмыста аталған ОБТ ішінде реакцияға
түсу қабілеті ең жоғары болып келетін түрін құрайды. Ол Н2О2 мен О2* өзара
әрекеттесуі нәтижесінде пайда болуы мүмкін (cызба -1b6). Қалыпты клеткаға
тән болып келетін жағдайларда, бұл реакция баяу жүреді және ОН* көп
мөлшерде өндірілуі үшін тиімсіз болып табылады. Бірақ, Fe2+ немесе Cu+
сияқты транзиттік металлдардың тотығуынан (Фентон реакциясы; cызба-1b)
және бұл тотыққан иондардың супероксидтің қатысуымен тотықсызданған
түрлеріне дейін регенерациялануынан тұратын реакциялар циклы барысында ОН*
айтарлықтай көп мөлшерде түзіледі.
(1)
2 О2Н Н2О2 +О2
2 О2Н + О2- + 2Н+ 2Н2О2 + О2
2 О2-+2Н+ Н2О2+О2
Сызба 1 – Оттегінің белсенді түрлерінің пайда болу жолдары
Макромолекулалардың қайтымсыз өзгерістерге (модификацияға) ұшырауына
және органеллалардың зақымдалуына жауапты болып келетін негізгі ОБТ ретінде
саналады. ОН* бос күйінде болуы шамамен 0,000000002 сек тең болғандықтан
оны көзбен көру және оның патоген-өсімдік қарым-қатынасындағы рөлін анықтау
сәтсіз аяқталды. N-ацетилхит-олигосахаридті элиситермен өңделген күріштің
(Oryza sativa) суспензиялық культура клеткаларына жақында ғана жүргізілген
тәжірибелер нәтижесінде, бұл модельдік жүйеде ОН* түзілетіні анықталды
[34].
Өсімдік клеткаларының көптеген жануар жүйелерінен ерекшелігі, олар ОБТ
негізінен алғанда Н2О2 түрі үнемі, айтарлықтай көп мөлшерде өндіруге
қаблетті келеді, бұл процесс әдетте клетканың экстрацеллюларлық компар-
таментімен байланысты болады және ол гормондар жарық сәулесі, механикалық
зақымданулар сияқты әртүрлі факторлар арқылы реттеледі. Н2О2 лигнификация
процесіне ұшырайтын клеткаларда кездеседі, мысалы, трахеялық (түтікше)
элементтерден және флоэма талшықтарынан көруге болады, ал тез ұзарушы
клеткалардың клеткалық қабырғаларында әдетте болмайды; механикалық стреске
шалдығып, зақымдалған клеткаларда Н2О2 қарқынды түрде өндіріледі.
Тотықтырушы қопарылыс дегеніміз, сырттан түрткі болған факторларға жауап
ретінде ОБТ көп мөлшерде, жылдам өндірілуі болып табылады. ОБТ өндірілу
жайында алғашқы мәліметтер 1983 жылы пайда болды, бұл мәліметтер бойынша
картоп түйіндеріне (Solanum tuberosum) өзімен сәйкес келмейтін Phytophthora
infestans тұқымын өндіріп өсірген (инокуляциялаған) жағдайда картоп
түйіндері супероксид түзе бастайды. Бұл реакция, сондай-ақ, патогенді
микроорганизмдермен зақымдалған өсімдіктерде және элиситерлік
препараттармен, қоздырғыштың бөліктерімен өңделіп немесе механикалық
стреске ұшыратылып өсірілген клеткаларда да байқалады. Көптеген мәліметтер
бойынша, тотықтырушы қопарылысқа қатысатын негізгі ОБТ - Н2О2 болып
табылады, О2* қатысуы да мүмкін. Н2О2 мен О2* түзілуі химиялық тұрғыдан
алғанда ұқсас келеді, сондықтан тотықтырушы қопарылыстағы СОД (NN-
диэтилдитиокарбамат) ингибиторының әсерінен бұзылатындықтан, Н2О2 СОД
қатысуымен О2*-нен түзіледі деген болжам бар.
ОБТ өнімдерінің кенеттен жоғарлауы әдетте жылдам түрде өтеді, сондай-ақ, әр-
түрлі зиянды факторларды пайдаланған жағдайда зерттеліп жатқан түрлі
жүйелерде өзгеше болады. Суспензиялық-культура клеткаларында реакция
әдетте, ортаға элиситерлерді қосқаннан кейін 1-2 минут өткен соң басталып,
бірнеше минуттан кейін ең жоғарғы шегіне жетеді де, элиситерлеудің
басталғанына 30-60 минут болғанда аяқталады. Тотықтырушы қопарылысты
зерттеу үшін өсімдіктің бөліктерін пайдаланған кезде реакция айтарлықтай
кеш байқалды: элиситерлеуден кейін 8-12 сағатта басталып, 2-4 сағаттан соң
ОБТ түзілуінің айқын белгілері көрінді. Мұны салат-латук өсімдігіне
сәйкес келмейтін Pseudomonas syringеae тұқымын инокуляциялағаннан кейін 5
сағат өткен соң салат-латук өсімдігі in-vivo жағдайында Н2О2
өндіретінінің анықталғандығы растай түседі. Басқа мәліметтердің
хабарлауынша, қиярдың (Cucumi sativus) кутикуласын алып тастап, гипокатиль
аймағын не салицил қышқылымен (СҚ), не 2,6-дихлороизоникотин қышқылымен
(ИНҚ) өңдеу арқылы қиярдың гипокотилінде жылдам жүретін реакцияны тудыруға
болады, Салицил қышқылы мен 2,6-дихлороизоникотин қышқылы тіршілік ету
барысында пайда болатын жүйелі төзімділіктің индукторлары болып табылады.
Мұндай гипокотильдерде Н2О2 өндірілуі элиситерлеуден кейін 20 минут
өткеннен соң аяқталады, бұл суспензиялық культура клеткаларында байқалатын
өзгеріске ұқсас келеді.
Гипокотильдерді алдын-ала өңдеудің әсері циклогексимидті немесе
пуромицинді қосқан жағдайда толық тежеледі, яғни бұл процесте белоктың
түзілуі қатар жүріп отыруы қажет. Гипокотильдерді олиго-1,4-Д-
галактуронидтермен өңдеген жағдайда да нақ осындай өзгеріс байқалады.
Осыған ұқсас басқа да зерттеу жұмыстарының нәтижесі бойынша соя өсімдігінде
қорғаныс реакцияларын тудыруға қажетті болып табылатын "элиситерлеуге
ықпал етуші факторлар" болады. Суспензиялық культура клеткаларында
араластыру нәтижесінде олар механикалық түрткіге үнемі ұшырап
отыратындықтан, "алдын-ала өңдеуден туатын жер" бұл жүйелерге онсыз да тән
қасиет болуы мүмкін. Суспензиялық культура клеткаларын алдын-ала салицил
қышқылымен өңдеген жағдайда тотықтырушы қопарылыстың ұзақтығы өзгермейтіні,
ал ОБТ түзілуі күшейе түсетіні назар аударарлық. Әртүрлі өсімдіктер
жүйесінде әртүрлі элиситерлердің тотықтырушы қопарылыс тудыру қабілетіне
қарай отырып, өсімдік жүйелерін салыстырған кезде ОБТ өндірілуінің
қарқындылығында және көріну уақытында айтарлықтай айырмашылық байқалады.
Соя өсімдігінің суспензиялық культура клеткаларында олиго-1,4-Д-
галактуронид ықпалынан туған тотықтырушы қопарылыс Verticillum dahliae
құрамынан алынған таза емес элиситерлермен өңдеуден туатын тотықтырушы
қопарылысқа өте ұқсас болып шықты. Аталған элиситердің белоктық бөлігі емес
көмірсутектік бөлігі Н2О2 өндірілуін тудыруға жауап беретіні анықталды.
Темекі (Nicotiana tabacum) клеткаларында өзгеше құбылыс байқалады, бұл
өсімдіктерде Phytoptora parasitica құрамынан алынған таза емес күйдегі
элиситер әсеріне тотықтырушы қопарылыс пайда болмайды, ал криптогеин
(темекі үшін патогенді емес Phytoptora parasitica культуралық ортасынан
алынған белок) ол өсімдіктерде ОБТ генерациясын тиімді түрде индукциялайды.
Барлық тұқымдас өсімдіктердің суспензиялық культура клеткаларына әртүрлі
төрт элиситердің әсер етуі сыннан өткізілді. Уақытқа байланысты
көрсеткіштері жуық шамамен алғанда бірдей болғанына қарамастан,
реакциялардың қарқындылығында үлкен айырмашылықтар байқалады.
Colletotrichum lindemuthianum клеткалық қабырғасынан алынған тазаланбаған
күйдегі элиситерлі препарат тотықтырушы қопарылысты ен күшті индукциялайды.
Бұл элиситерлерді бидайдың ұрықтық агглютинімен өңдеген жағдайда, оның
белсенділігі төрт есе төмендеді, бұл жағдай индукция процессінде N-ацетил-
глюкозогендік қалдықтардың маңызды екенін білдіреді. Бірақ элиситерлеу үшін
хитинді немесе хитозанды олигомерлерді қолданған жағдайда тотықтырушы
қопарылыстың қарқындылығы тек 10 %-ке жетті, және тазаланбаған күйдегі
элиситердің әсерінен туатын тотықтырушы қопарылыстың қарқындылығынан төмен
болып шықты, яғни мұндай реакцияларды индукциялауға қажет болып табылатын
басқа да компоненттер бар [34].
Барлық жағдайларда егер сырттан келіп отыратын тотықсыздандырғыш
болмаса ОБТ өндіруші ешқашан да байқалмайды. Сәбіз протопластына
тотықсыздандырғыш қоспай, оны Pythium aphanidermatum културасынан алынған
элиситермен өңдеген жағдайда тотықтырушы қопарылыс байқалмайды, бірақ
иондардың қозғалысы және 4-гидробензой қышқылының түзілуі сияқты элиситер
әсерінен туатын басқа реакциялар байқалады.
2. Құрамында МоКо бар ферменттерге сипаттама
Құрамында МО бар ферменттер биосферада кездеседі. Олар анаэробты
және аэробты организмдерде кездесіп, микроорганизмдер, өсімдіктер және
жануарлар метаболизмінде маңызды рөл атқарады. Жалпы Молибден 40-тан астам
ферменттер құрамында кездеседі, оның ішінде бактериальді
оксиредуктазалардың, С, N, S атомдарының қалпына келтіріп,
дегидроксилденуіне және катализдеуші немесе тотықтырушы реакцияларға
қатысып, қызмет атқарады. Бактериялық нитрогеназадан басқа барлық
құрамында МО бар ферменттер каталитикалық орталықтарында металлы бар
құрылымға ие, ол МоКО деп аталады. Молибденді кофактор бір атом
молибденнен және молибдоптерин (МПТ) деп аталатын ерекше органикалық
бөлшек птериннен тұрады. МоКО бөлшегін анықталынған ферменттер
апопротеиндер құрамына қосқан соң, sulphurase өзіне бейорганикалық атом S
–ті МО орталыққа қосып, МоКО орталықтың диокси формасын моно- окси формаға
айналдырады. Осы процесс МоКо орталықтың пісіп жетілуі деп аталады.
Нитратредуктаза және сульфитоксидаза ферменттері диокси МоКо орталықты
пайдаланса, альдегидоксидаза және ксантиндегидрогеназа ферменттері моноокси
МоКо орталықты пайдаланады. Осылайша соңғы екі фермент МоКо-ның пісіп
жетілу стадиясынан өтеді[35].
Өсімдіктер жүйесіндегі оттегінің белсенді түрлерінің көзі ретінде
жұмыс істейтін липидтердің асқын тотығуымен қатар, фотосинтез үрдістерін де
атап өтуге болады. Сондықтан да пластидтерде ОБТ -нің зиянды әсеріне қарсы
әртүрлі қорғаныс механизмдері жақсы дамыған. Өсімдік жүйесіндегі
фотосинтез барысында пайда болған оттегінің белсенді түрлері клетканың
программаланған үрдісі кезінде генрацияланған ОБТ синтезін немесе
сигналының көрінуін тежейді. Электронды-микроскопиялық зерттеулер
көмегі көрсеткендей, пісіп жетілген бидай дәнінің алейрон қабаты
фотосинтетикалық пигменттерінен айырылған, пластидтер мөлшері де аз күйінде
және олар ішкі мембраналық жүйесінен айтарлықтай айырылған. Бидай алейрон
қабатында функционалды белсенді фотосинтетикалық аппараттың жоқ болуы осы
үрдістің ОБТ генерациясына қатыспайтынын көрсетеді [10]. Айта кететін бір
мәселе, астық тұқымдастар дәнінің алейрон қабатын КПӨ және ОБТ-нің
генерациясының механизімін зерттеу бойынша тәжірибелік жүйе ретінде
пайдаланудың тиімділігі, аталмыш ұлпаның толығымен хлоропластарының жоқ
болуында. Организмдерде өзінің арнайы субстраттарымен және O2
арасындағы тура реакцияларды катализдейтін өзіне тән ферменттер болады.
Жоғарыда айтылған реакциялар биосинтез үрдісінің әр түрлі сатыларына,
ароматтық қосылыстар метаболизміне, стероидтар синтезіне, ыдырау
ракцияларына қатысады. Ондай ферменттер қатарына альдегидоксидаза (EC
1.2.3.1; AO) және ксантиндегидрогеназа (Е.С. 1.2.3.2. ; КДГ) ферменттері
жатады.
Акклиматизация процесіне Мо ферменттердің қатысуы туралы болжамға
сүйенер болсақ, нитратредуктаза, ксантиндегидрогеназа, альдегид оксидаза
ферменттерінің апопротеиндерінің құрылысына МоКо ны кіргізу өсімдік
метаболизмінің өзгермелі ауа райына төзімділігін арттыру және өсімдіктің
дамуында алғашқы бейімделу сатыларының бірі болып табылады. Бидай дәнінің
құрамындағы бейорганикалық азот NH4NO3 или NaNO3 формасында болған
жағдайда, бидай жапырағындағы МоКо мөлшерінің көбеюіне әкеледі. Lolium
perenne құрамындағы тұздар мен азоттың мөлшерінің жоғарлауы МоКо
мөлшерінің жоғарлауына әкеледі[36].
3. Альдегидоксидаза ферментінің құрылысы мен қасиеттері
Альдегид оксидаза (альдегид оксидоредуктаза; ЕС 1.2.3.1; АО) бірқатар
альдегидтер мен N-гетероциклді байланыстардың тотыға гидроксилденуін ортада
О2 бар жағдайда немесе электрон акцепторы ретінде әр түрлі тотықтырғыш
бояғыш заттарды (фенозин метосульфат, метиленді көк және нитро көк
тетразолиум) пайдалану барысында катализдейді. Жануарлар организміндегі АО
ферментіне толық сипаттама беріліп, ол ксенобиотиктер мен экологиялық
ластағыштар детоксификациясына қатысатыны көрсетілген. Сонымен қатар АО
ферменті көзге көрінбелі реакцияларға, яғни ретинал қышқылын ретиноид
қышқылына айналдыру үрдістеріне қатысатыны анықталған болатын[37].
Өсімдіктерде АО жайлы мәліметтер шектеулі мөлшерде алынған. Жекелей айтар
болсақ, АО индол-3-уксус қышқылы (ИУК) және абсциз қышқылы (АБК) сияқты
фитогормондар биосинтезінің жүру барысының соңғы сатысында сипатталған. АО
индол-3-уксус альдегидін (ИУА) индол-3-уксус қышқылына(ИУК) дейін, және
абсциз альдегидін (АБА) абсциз қышқылына АБК дейін катализдейді деген
болжам бар. АО сонымен қатар ксантоксинді ксантоксий қышқылына
катализдейді және ол расымен де осылай болатын болса, онда ксантоксиннің
АБК-ға айналу үрдісінде ксантооксий қышқылы абсциз альдегидке альтернативті
жақын болуы мүмкін [38].
Өсімдіктердің альдегид оксидазасы жүгері өскінінің колеоптилясынан
бөлініп алынып тазаланған. Ол молекулалық массасы 300 кДа болатын
құрамында флавин- және молибдені бар, әрқайсысы 150 кДа болатын 2 өзара
ұқсас суббөліктерден тұратын фермент ретінде анықталды[39]. Кейінірек дәл
сол жүгері дәнінің колеоптилийінен АО ферментінің екі кДНК-сы (zmAO-1 и
zmAO-2) бөлініп алынды. Томаттарда TAO1 генін гомологиялық соңдары бойынша
сай келетін организмдердің альдегидоксидазасы бойынша анықталды. Болжам
жасалынып отырған үш альдегидоксидазаның кДНК-сын томаттардан бөліп алған
болатын. Ал Arabidopsis thaliana өсімдігінен МоКо-байланыстырушы
протеиндерді кодтайтын 4 кДНК клондалып алынған. АО ферментінің
Arabidopsis thaliana өсімдігінен бөлініп алынған үш изоформасы ... 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