Техногенді заттармен ластанған аймақтардағы өсімдіктердің морфологиялық және анатомиялық ерекшеліктерін зерттеу


КІРІСПЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 5

1 ӘДЕБИЕТКЕ ШОЛУ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 8
1 Астық тұқымдастар дәніндегі амилазаның әртүрлі формалары
1.2 .Амилазаның изоферменттерінің құрылымдық.функционалдық ерекшеліктері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
15
1.3 Астық тұқымдастар дәніндегі амилазаның шоғырлануы мен латенттелуі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
17
1.4 Астық тұқымдастар дәніндегі амилазаның реттелуі ... ... ... ... ... ... 19

2 ЗЕРТТЕУ МАТЕРИАЛДАРЫ ЖӘНЕ ӘДІСТЕРІ ... ... ... ... ... ... ... .. 24
2.1.Зерттеу обьектісі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 24
2.2.Зерттеу әдістері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 24
2.2.1. Ферментті бөліп алу және белсенділігін анықтау әдістері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 24
2.2.2.Амилазаны электрофорез әдісімен жіктеу ... ... ... ... ... ... ... ... 25

3 ЗЕРТТЕУ НӘТИЖЕЛЕРІ ЖӘНЕ ОЛАРДЫ ТАЛДАУ ... ... ... ... 27

ҚОРЫТЫНДЫ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 34

ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТIЗIМI ... ... ... ... ... ... ... ... 35
Басқа да көптеген ферменттер сияқты, амилотикалық ферменттер де жоғары сатыдағы өсімдіктерде кеңінен таралған. Олар көмірсулар метаболизміне қатысып, сонымен қатар өсімдік шикізатын өңдеудің технологиялық процестерінде де маңызды роль атқарады. Амилазалар, қор көмірсуы крахмалды, олардың жеңіл қабылданатын формасына дейін, әрбір тірі клетканың зат алмасу процесіне қатысатын қанттарға дейін ыдыратады. Астық тұқымдастар амилотикалық ферменттердің маңызды көзі болып табылады. Олардың дәндерінде тыныштық күйінде де, өсу сатысында да активті амилазалар көптеп кездеседі.
Піскен нан мен амилаза активтілігі деңгейі арасында ертеден-ақ тығыз корреляция бар екені анықталған.
Өсімдіктер полисахаридінің гидролизіне қатысатын ферменттер жайлы көптеген зерттеу жұмыстары жүргізілуде.
Астық тұқымдастар дәніндегі амилатикалық ферменттердің жинақталу заңдылығын, олардың синтезінің механизмін, қор ретінде жинақталуын зерттеу, өсімдік өнімділігін көтеру және дәннің сапасын программалаудың ғылыми негізін қалау үшін аса маңызды.
β–амилаза метаболизмі өсімдіктің негізгі қор заты - крахмал мен полисахаридтердің жинақталуымен және гидролизімен тығыз байланысты, аса маңызды фермент.
Амилаза ферментінің активтілігін реттеуді зерттеу аса маңызды ауылшаруашылық дақылы бидай дәнінің өңдеу және сақтаудағы көптеген процестерді түсінуге байланысты көптеген ғалымдардың осы ферментке деген қызығушылығы туындап, назар аударуда. Бидай дәнінің сапасының биологиялық және технологиялық көрсеткіштері осы ферменттің активтілігімен байланысты. Астық тұқымдастардың амилаза ферментіне изоферменттік спектрлердің кең полиморфизмі тән екені белгілі. Бұл ферменттің, дән эмбриогенезінің белгілі бір сатысында α- амилаза “өніп-өсу” және α-амилаза “пісіп-жетілу” деген генетикалық детерминирленген формалары бар. Бұл түрлердің әрқайсысы электрофоретикалық гетерогенді.
Бидай дәнін әлемдік рынокқа экспорттайтын көптеген мемлекеттерде өніп-өсу α-амилазасының жоғары ылғалдылық жағдайындағы бақыланбайтын синтезі нәтижесінде бидай дәнінің шамамен 30%-ының сапасы төмендейтіндіктен астықты сақтауда үлкен мәселе туындап отыр [1]. Шығынға әкеп соғатын көптеген себептердің арасындағы бастысы дәннің- уақытынан бұрын өніп - өсу процесі. ҚР ҰҒА М.Ә. Айтхожин атындағы молекулалық биология және биохимия институты, астықтұқымдастар биохимиясы лабораториясында жүргізілген зерттеулер көрсеткендей, дәннің сапалық сипатына айтарлықтай үлес қосатын – “пісіп-жетілу” амилаза [2,3]. Бұл ферменттің, дәннің өсіп-өнуінің алғашқы сатысында крахмал түйіршіктерінің гидролизін бірінші болып бастайды.
Пісіп-жетіліп жатқан дәндегі латентизация процесі бүзылуында, “пісіп-жетілу” α-амилазасының қатысуымен крахмалдың бақылаусыз гидролизі орын алады. Сәйкесінше, дәннің сапалық көрсеткішінде α-амилаза пісіп-жетілу мен латентті α- амилазаның ролі жоғары.
1 Овчаров К. Е. Физиология формирования семян.- М.: Колос, 1976.- 247 с.
2 Дарқанбаев Т. Б., Фурсов О. В. Амилазы зерновых и регуляция их активности. Успехи Биол. хим. Сб. науч. тр. М.: Наука, 1982, т.22 - C.137-151.
3 Фурсов, Аникеева, Хайдарова, Дарқанбаев, 1978.
4 Tkachuk K, Kruger J. E. Wheat alpha-amylazes7 Physical characterization Biophys. Biochem. Acta, 1982 V.68 N2 P.175-183.
5 Miyata S, Akazawa T.alpha-amylase biosintesis. Evidence for temporal sequence of NH-terminal Reptide cleavage and protein glucosilation / Proc. Nat. Su. USA 1982. v.79 p.6566-6568.
6 Jones R.L., Girloy S.,Hillmer S. The role of calcium in the hormonal regulation of enzyme synthesis and secretion in barley aleurone // J. Exp. Bot.-1993.-44.-P.207-212.
7 Olered R. Amylase alpha osh straisetudier hos prosad. //Sveriges., Utsades Forenings Tidskrift, 1977. v.87. Nsp., P. 91-103.
8 Waangenaar S., Luctenborg T. F. Alpha-amylases of rye seeds. //Phytochemistry. 1973. v.12. - P. 1243-1247.
9 Фурсов О. В., Перуанский Ю. В., Изоамилазы эндосперма родительских форм пшеницы и их изменчивость у гибридов в пройессе пропрастания /Известия АН Каз ССР. 1975, N4 - С. 24-28.
10 Kruger G. E. Changes in amylases of Hard red spring wheat during drowth and maturation. //Cer. Res. Commun., 1972, v.49. - P. 379-390.
11 Хакимжанов А.А., Фурсов О.В. Различные формы α-амилазы зерновок риса// Физиология растений.-1994.-41,№3.-С.415-419.
12 Дарқанбаев Т. Б.,Фурсов О. В., Хайдарова Ж. С. Амилолитические ферменты зерна злаковых. //1У Конф. Биохим. Республик Средней Азии Казахстана: Тез. Докл.-Ашхабад: Ылым, 1986,- C. 256-262.
13 Фурсов О. В., Хайдарова Ж. С., Аникеева Л. А., Хакимжанов А. А., Дарқанбаев Т. Б. Свойства м особенности индивидуальных изоферментов альфа-амлаз зерна злаковых. //У. Всесоюзный биохимический съезд: Тез. докл. М.: Наука, 1986, т.2, с.67.
14 Jacobsen J. V., Bush D. S., Sticher L., Jones R. Evidence for precursor forms of the low isoelectric plant alpha-amylase isosymes secreted by aleurone cells. //Plant Physiol., 1988. v.91. N4. P. 1520-1526.
15 Wezelake R. J., Hill R. J. Inhibition of alpha-catalysed starch granule hydrolysis by cycloheptoamylase. //Cereal Chem., 1984. v.60. N2. P. 98-101.
16 Baulcombe D. C., Bufford A. Gibberellic acid regulated expression of alpha-amylase and six other genes in wheat aleurone layers // Planta. 1983, 157, v. 4, P. 493-479.
17 Рыбалка А. И., Боделал О. П., Литвененко Н. А. Генетический анализ альфа-амилазы зерна пшеницы. // Генетика, 1989, т. 25, №12, C. 2176-2198.
18 Фурсов О. В., Аникеева Л. А., Идгеев Б. К., Дарқанбаев Т. Б. Атакуемость крахмальных гранул зерна пшеницы альфа-амилазой. // Изв. АН Каз ССр, сер. биол., 1982, №6, C. 16-19.
19 Фурсов О.В., Хакимжанов А.А., Дарқанбаев Т.Б. амилолитические ферменты риса // Физиология и биохимия культ.растений. -1985,-17, №5-С.486-490
20 Akazawa T., Hara Nishimura I. Topographic aspect of biosynthesis extracellular secretion and intracellular storage of protein in plant cel. //Ann. Rev. Plant. Physiol./ Ed. By W. R. Briggs. 1985, - V. 36, P. 441-472.
21 Daussant J., Miyata S., Mitsui T., Akazawa T. Enzymic mechanism of starch breakdown in germinating rice seeds. 15. Immunochemical study of multiple forms of amylase/ //Plant., 1983, - V. 71, N1, P. 88-96.
22 MacGregor A. W., Matsuo R. R. Starch degradation in endosperms of barley and wheat kernels during initial stages of germination. //Cereal Chem., 1982, N3, P. 210-215.
23 Gibbons G. c. On localization and transport of alpha-amylase during germination and early seedling growth of Hordeum vulgare. // Carlsberg Res. Commun., 1979, - V. 44., P. 353-366.
24 Каракеева Р. К., Акаева М. М., Юсупова Р., Фурсов О. В. Протеолитические ферменты как активаторы бета-амилазы белковых тел созревающего зерна пшеницы. //Физиол. И биохим. Культ. Раст., 1991, - T.23. №1, C. 97-102.
25 Daussant J., MacGregor A. W., Evolution des alpha-amylase d.orge au cours das premier jours de la germination aspects qualitatuvfs et qyantitafs. // Feur. Brew. Con. Proc. 1979, 17-th Cong. //Berlin, - P. 663-675.
26 Гильманов М.К., Фурсов А.П., Франциев А.П. методы очистки и изучения ферментов растений. – Алмат-ата: Наука, 1981.- 92с.
27 Yu S.-M., Kuo Y.H., Sheu G et al. Metabolic derepression of α-amylase gene expression in susprension cultured cells of rice// J.Biol.Chem.-1991.-266.-P.21131-21137
28 Mitsui T.,Ueki Y., Igaue I Biosynthesis and secretion of α-amylase by rice suspension-cultured cells: Purification and characterization of α-amylase izozyme H // Plant Phisiol. Biochem.-1993.-31, N 6-P.863-874
29 Gibbson R. A., Paleg L. G. Further experiments on alpha-amylase contaning lysosomes of wheat aleurone cells. //Aust. J. Plant. Physiol., 1975, v/ 2, N1, p. 41-49.
30 Crispels M. J., Varner J. E. Gibberellic acid enchanced synthesis and release of alpha-amylase and ribonuclease by isolated aleurone layers. // Plant. Physiol., 1967, -V. 42, P. 394-406.
31 Varty K., Laidman D. L. RNAs from the wheat aleurone cells. // Biochem. Soc. Trans., 1980, -V. 5, N3, P. 328-330.
32 Bush D. C., Strichers L. , VanHustee R., Wagner D., Jones R. L. Intracellular protein and calcium. //J. Biochem., 1989,v. 33, N3, p. 19392-19398.
33 Кефели В. И., Коф Э. М., Власов П. В., Кислин Е. Н. Природный ингибитор роста-абсцизовая кислота. // М.: Наука, 1989, - 184с.
34 Gage D., Fong F., ZeeVaar J. A. D. Abscisic acid biosynthesis in isolated embryos of zea mays. // Plant. Physiol., 1989, -V. 89, N4, - P. 1039-1041.
35 Chandler P. M., Blobel G. The rol of organells in the chemical modification of the primary translation products of secretory proteins. FEBS. Left., 1976, - V. 72, P. 215-226.
36 Robertson M., Walker Simmons M., Munro D., Hill R. D. Induction of alpha-amylase inhibitor synthesis in barley embrious and yong seedling by abscisic acid and dehydration stress. // Plant. Physiol., 1989, -V. 91, N2, P. 415-420.
37 Cornford C. A., Black M. J., Dausssant J., Murdoch M. Alpha-amylase production by premature wheat (Triticum aestivum L.) embryos. //J. Exp. Bot., 1987, -V.38, N187, P. 277-285.
38 Jacobsen J. V., Shaw D. S. Heat-stable protein and abscisic acid action in barley aleurone cells. // Plant. Physiol.,1989, -V. 91, N4,- P. 1520-1526.
39 Soponen T., Lauriere C Release and activity of bound alpha-amylase in germinating barley grain. Plant. Physiol.,1989, -V. 89, N2, -P. 244-249.
40 Соболев А. М. Запасание белка и семенах растений. //М., 1985.
41 Элпидина Е.Н., Дунаевский Я. Е., Белозерский М. А. Выделение и характеристика белковых тел из семядолей покоящихся семян гречихи. //Биохимия, 1990, - T.55, вып.3 , - C. 458-460.

Пән: Биология
Жұмыс түрі: Дипломдық жұмыс
Көлемі: 38 бет
Бұл жұмыстың бағасы: 1300 теңге




РЕФЕРАТ

Магистрлік диссертация жалпы 39 беттен тұрады. Құрамында 7 сурет, 7
кесте, 44 пайдаланған әдебиеттер тізімі бар.
Зерттеу материалы: Зерттеу материалдары ретінде Sanguisorba L
(кровохлебка, дәрі шелнасы) және Potentilla strigosa Pall. ex (тікенді
қазтабан) өсімдігінің ластанған және бақылау аймақтардағы жапырағының
және сабағының анатомиялық кесінді жасау және жасаған препараттарды
суретке түсіріп құрылымдық сипаттама беру.
Мақсаты: Техногенді заттармен ластанған аймақтардағы өсімдіктердің
морфологиялық және анатомиялық ерекшеліктерін зерттеу.
Міндеттері:
• 1. Ластанған және бақылау нүктелеріндегі доминантты өсімдіктерге

салыстырмалы тұрғыда морфологиялық сипаттама беру
• Ластанған және бақылау нүктелеріндегі доминантты өсімдіктерге
салыстырмалы тұрғыда анатомиялық сипаттама беру
• Иондаушы сәулеленудің әртүрлі дозалық жағдайында тіршілік ететін
өсімдіктердің құрылымдық параметрлеріне морфологиялық талдау
жасау

Зерттеу жұмысының нәтижелері: Радиацияға ұшыраған өсімдіктерде
төмендегідей өзгерістер туындады: өсімдідік биіктігінің, жапырақ ұзындығы,
тераттардың пайдпа болуы, ішкі құрылым параметрлерінің өзгеруі. Сонымен
ұзақ уақытқа созылған ионданушы сәулеленудің тіршілік формасы әртүрлі
өсімдіктердің сыртқы және ішкі құрылыс көрсеткіштеріне әсері әртүрлі.

МАЗМҰНЫ

КІРІСПЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 5
... ... ... ... ... ...
1 ӘДЕБИЕТКЕ
ШОЛУ ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ...8
1 Астық тұқымдастар дәніндегі амилазаның әртүрлі формалары
1.2 (-Амилазаның изоферменттерінің құрылымдық-функционалдық
ерекшеліктері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 15
... ... ... ... ... ... .
1.3 Астық тұқымдастар дәніндегі амилазаның шоғырлануы мен
латенттелуі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 17
... ... ... ... ... ... ... ... .. ..
1.4 Астық тұқымдастар дәніндегі амилазаның 19
реттелуі ... ... ... ... ... ...
2 ЗЕРТТЕУ МАТЕРИАЛДАРЫ ЖӘНЕ ӘДІСТЕРІ ... ... ... ... ... ... ... ... 24
2.1.Зерттеу 24
обьектісі ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ..
2.2.Зерттеу 24
әдістері ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ...
2.2.1. Ферментті бөліп алу және белсенділігін анықтау 24
әдістері ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ... ... ... ... .. .
2.2.2.Амилазаны электрофорез әдісімен жіктеу 25
... ... ... ... ... ... ... ...
27
3 ЗЕРТТЕУ НӘТИЖЕЛЕРІ ЖӘНЕ ОЛАРДЫ ТАЛДАУ ... ... ... ...
34
ҚОРЫТЫНДЫ ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ... ...
35
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТIЗIМI ... ... ... ... ... ... ... ...

КІРІСПЕ

Басқа да көптеген ферменттер сияқты, амилотикалық ферменттер де жоғары
сатыдағы өсімдіктерде кеңінен таралған. Олар көмірсулар метаболизміне
қатысып, сонымен қатар өсімдік шикізатын өңдеудің технологиялық
процестерінде де маңызды роль атқарады. Амилазалар, қор көмірсуы крахмалды,
олардың жеңіл қабылданатын формасына дейін, әрбір тірі клетканың зат алмасу
процесіне қатысатын қанттарға дейін ыдыратады. Астық тұқымдастар
амилотикалық ферменттердің маңызды көзі болып табылады. Олардың дәндерінде
тыныштық күйінде де, өсу сатысында да активті амилазалар көптеп кездеседі.

Піскен нан мен амилаза активтілігі деңгейі арасында ертеден-ақ тығыз
корреляция бар екені анықталған.
Өсімдіктер полисахаридінің гидролизіне қатысатын ферменттер жайлы
көптеген зерттеу жұмыстары жүргізілуде.
Астық тұқымдастар дәніндегі амилатикалық ферменттердің жинақталу
заңдылығын, олардың синтезінің механизмін, қор ретінде жинақталуын зерттеу,
өсімдік өнімділігін көтеру және дәннің сапасын программалаудың ғылыми
негізін қалау үшін аса маңызды.
β–амилаза метаболизмі өсімдіктің негізгі қор заты - крахмал мен
полисахаридтердің жинақталуымен және гидролизімен тығыз байланысты, аса
маңызды фермент.
Амилаза ферментінің активтілігін реттеуді зерттеу аса маңызды
ауылшаруашылық дақылы бидай дәнінің өңдеу және сақтаудағы көптеген
процестерді түсінуге байланысты көптеген ғалымдардың осы ферментке деген
қызығушылығы туындап, назар аударуда. Бидай дәнінің сапасының
биологиялық және технологиялық көрсеткіштері осы ферменттің активтілігімен
байланысты. Астық тұқымдастардың амилаза ферментіне изоферменттік
спектрлердің кең полиморфизмі тән екені белгілі. Бұл ферменттің, дән
эмбриогенезінің белгілі бір сатысында α- амилаза “өніп-өсу” және α-амилаза
“пісіп-жетілу” деген генетикалық детерминирленген формалары бар. Бұл
түрлердің әрқайсысы электрофоретикалық гетерогенді.
Бидай дәнін әлемдік рынокқа экспорттайтын көптеген мемлекеттерде өніп-
өсу α-амилазасының жоғары ылғалдылық жағдайындағы бақыланбайтын синтезі
нәтижесінде бидай дәнінің шамамен 30%-ының сапасы төмендейтіндіктен
астықты сақтауда үлкен мәселе туындап отыр [1]. Шығынға әкеп соғатын
көптеген себептердің арасындағы бастысы дәннің- уақытынан бұрын өніп - өсу
процесі. ҚР ҰҒА М.Ә. Айтхожин атындағы молекулалық биология және биохимия
институты, астықтұқымдастар биохимиясы лабораториясында жүргізілген
зерттеулер көрсеткендей, дәннің сапалық сипатына айтарлықтай үлес қосатын –
“пісіп-жетілу” амилаза [2,3]. Бұл ферменттің, дәннің өсіп-өнуінің алғашқы
сатысында крахмал түйіршіктерінің гидролизін бірінші болып бастайды.
Пісіп-жетіліп жатқан дәндегі латентизация процесі бүзылуында, “пісіп-
жетілу” α-амилазасының қатысуымен крахмалдың бақылаусыз гидролизі орын
алады. Сәйкесінше, дәннің сапалық көрсеткішінде α-амилаза пісіп-жетілу мен
латентті α- амилазаның ролі жоғары.
Соңғы жылдары астықтұқымдастардың α-амилазасының синтезін,
активтілігін және модификациясын реттеудің заңдылығын зерттеу жұмыстары,
ғылыми ізденістер көптеп жүргізілуде [4,5]. Фермент рөлінің маңыздылығына
қарай, оның биосинтезінің реттелуін, посттрансляциялық модификациясын және
секрециясын зерттеуге үлкен көңіл бөлініп отыр. Бұл процестер гормондар, Са
иондарымен, қанттармен бақыланатыны көрсетілген [6,].
Жұмыстың мақсаты: күріш дәніндегі және оқшауланған ұрықтарындағы
амилаза ферментінің көмірсу метаболиттерімен реттелуін зерттеу.
Жұмыстың міндеттері:
1. Күріштің оқшауланған ұрықтарын алу әдістерін меңгеру. Ұрық
амилазасының құрамы мен белсенділігін және оның өніп-өсу кезеңінде
өзгеруінің динамикасын зерттеу
2. α-амилазаның жеке изоформаларының синтезі мен секрециясына әртүрлі
қанттардың әсерін зерттеу
3. Амилазаның белсенділігіне фитогормондардың әсерін зерттеу

1 ӘДЕБИЕТКЕ ШОЛУ

1. Астық тұқымдастар дәніндегі амилазаның әртүрлі формалары
Өсімдік дәні өсуі барысындағы негізгі процестердің бірі – дамып жатқан
өсіндінің ұлпасы қалыптасу үшін азық ретінде қолданылатын крахмалдар мен
белоктардың гидролизі болып табылады. Қор заттардың мобилизденуі
-өсімдіктің өніп - өсіп жатқан дәнінің метаболизмі болып табылады. Өніп -
өсу кезіндегі крахмал гидролизінің негізгі ферменті α-амилазаның
биологиялық маңызы аса жоғары [1]
Субстратқа әсер ету механизмі бойынша бұл ферменттер мынадай топтарға
бөлінеді: α -және β-амилазалар, α - глюкозидазалар, фосфорилазалар және
тармақталған ферменттер. Крахмал компоненттерінің энзиматикалық ыдырауында
ферменттердің бес типі қатысады. Басқа ферменттермен бірге амилоза мен
амилопектинді гидролиздеуде, α-амилаза (1,4-глюкан 4-глюкогидралаза)
ерекше орын алады. Крахмалдың инактивті түйіршіктерін тек қана α - амилаза
ыдыратуға қабілетті. Сваин және Деккер бұл түйіршіктер деградациясының
мынадай схемасын ұсынады:

Крахмал α-амилаза Ерігіш олигоқанттар β-
амилаза

β-амилаза Мальтоза α-глюкозидаза

Глюкоза.

Сурет 1 – крахмал түйіршіктері деградациясы

Схемада түйіршіктерді ыдыратуға қатысатын негізгі ферменттер
көрсетілген. Бірақ та амилопектин гидролизі бұл полиқанттардың α – 1 - 6
-гликозидтік байланыстарына және α-декстриндерге әсер ететін
қайтатармақталған ферменттер (α-1-6 гликозидаза) болмаған жағдайда мүмкін
емес. Астық тұқымдастар дәніндегі бұл энзимдердің спецификалық және
молекулаларының басқа да қасиеттері соңғы жылдары зерттелу үстінде.
Фермент молекуласы құрылымының ерекшелігі олардың функциялану
спецификасын көрсететіні белгілі. Бидайдың амилаза комплексінің
ферменттерінің химиялық құрамын алғаш рет орыс ғалымы Егоров зерттеді.
Нәтижесінде, α типті ферменттерден ерекшеленетін β - амилаза молекуласының
негізгі ерекшеліктерінің бірі сульфгидрильді топтарының болатыны анықталды.
Қазіргі таңда бидай дәніндегі β - амилазаның (α-1-4-
глюканмальтогидролазалар) гомогенді препараттары алынған және оның
қасиеттері зерттелген. Ферменттің тұз ерітінділерімен экстракцияланған
“бос” және сульфгидрильді агенттермен және папаин көмегімен бөліп алатын
“байланысқан” формаларын ажыратуға болады.
β-амилазаның әртүрлі формаларының ерекшеліктерін зерттеу
барысында, бос ферменттер мынадай изоэлектрлік нүктелер мәніне (pI); 4,8;
4,9; 5,6; 5,8 ие екені белгілі болды. Экстракттарды сақтаудан кейін (pI);
4,8 және 4,9 мәніне ие ферменттер ғана сақталғаны белгілі болды.
Аммоний сульфатымен фракциялағаннан кейін “бос” β-амилазалар
компоненттері екі топқа бөлінеді, бірінші (pI) 4,8 және 4,9 ал екіншісі
(pI) 5,8 тең келетін.
Изоэлектрофокустегенде “байланысқан” фермент гомогенді болды, (pI)
5. Өніп - өскен дәндегі β-амилаза (pI) 5,5 және 5,8 мәніне ие екі негізгі
компоненттерді құрады. Көрсетілген активтіліктің 10%-ы (pI); 4,8 және 4,9
ауданына тиісті болды. Алынған нәтижелерге қарап, авторлар барлық β-амилаза
формаларының молекулалық табиғаты бірдей болады деген қорытындыға келді.
Астық тұқымдастар β-амилазасын иммунологиялық зерттеу қарабидай, бидай
және арпа ферменттерінің арасындағы жақындықты анықтауға мүмкіндік берді.
Осы авторлар, сақтау барысында ферменттің жоғары молекулалы формаларының
активті төменгімолекулалы компоненттер түзе отырып ыдырауын көрсетті.
Жоғарыда көрсетілген мәліметтер β-амилазаның күрделі молекулаүсті құрылымын
көрсетеді. β-амилаза субстратқа көптеген жолдармен әсер ететіні белгілі.
β-амилазамен және соңғы редукциялаушы тобы бойынша белгіленген
синтетикалық амилозамен жүргізілген эксперименттер, фермент субстрат кешен
диссоциацияланар алдында мальтозаның төрт молекуласы түзілетінін көрсетті.
Бұл мәліметтер, фермент әрқайсысының активті орталығы бар төрт суббөліктен
тұратынын білдіреді. Нику Паавол мәліметтері бойынша, бидай дәніндегі β-
амилазаның мономерінің молекулалық массасы - 47 000-ға тең. Мономердің
басқа формасы табиғаты белгісіз қандай да бір қоспамен байланысқан түрде
болған және молекулалық массасы 72 000-ға тең.
Бидай дәнінде β-амилазамен агрегат түзетін белоктар болатыны, оның
молекулалық массасы - 40 000 болатын сондай белоктар арпада және құлмақта
да бар болатыны анықталды. Басқа авторлардың мәліметтері бойынша бидай
дәніндегі β-амилазаның мономерінің молекулалық массасы 64 200-ді құрайды
(седиментация және диффузия әдістері негізінде анықталған). Әдебиеттерде
кездесетін бидай дәніндегі β - амилаза мономерінің молекулалық массасы
бойынша қарама - қайшылықтар әртүрлі зерттеу әдістерінің қолданумен
түсіндіріледі.
Ткачук және Типплес ұннан бөлініп алынған және ионалмастырушы
хромотографиямен ажыратылған β-амилазаның үш компонентінің қасиеттерін
зерттеді. А, В және сәйкесінше Е компоненттері үшін оптимальды рH мәні 5,4
4,6 5,2 - 5,6 болды. Барлық компоненттердің седиментация коэффициенті
ұқсас, шамамен 4,56 S-ке тең. Бұл белоктар амин қышқылдық құрамы бойынша
өзара ұқсас. Глицин және метиониннің жоғары концентрациясымен Е компоненті
ғана ерекшеленеді. Барлық үш компонент 4 SH топтан және 1 дисульфидті
байланыстан тұратын қышқыл белоктар болып табылады. А, В және Е
компоненттері үшін pI 4,9 4,4 және 4,1 мәні сәйкес. Ткачук пен Типплестің
алған β-амилаза компонентері үшін төменірек изоэлектрлік мәнін, олардың
қолданған әдістерінің толық жетілдірілмегенімен немесе зерттеу материалының
әртүрлілігімен түсіндіруге болады. Вальдшмит Лейтцем және Дорфмюллер
бидайдан және арпадан алынған β-амилазаның гомогенді препараттарының амин
қышқылдар құрамын салыстыра зерттеді. Олар аспарагин және глутамин
қалдықтарының жоғары мөлшерін (барлық амин қышқылдардың 20 %-ынан жоғары)
көрсетті. Препараттар арасында аланин, серин, лейцин және тирозин мөлшері
бойынша бірқатар айырмашылықтар анықталды. Авторлар өздеріне
дейінгілерге қарағанда β-амилазаны жоғары таза деңгейде алғанын айтады. Осы
авторлардың жұмысында, β-амилазаға химотрипсиннің әсерін қолдана отырып,
бидай мен арпа ферменттеріндегі фенилаланин мен тирозин арасындағы
пептидтік байланыстар санындағы ерекшеліктер байқалды.
α-және β-типті амилазалардың қасиеттерінің негізгі ерекшеліктеріне
тоқтала кету керек. Бәрінен бұрын, олар бір-бірінен өздері катализдейтін
реакциялар өнімі бойынша ажыратылады. Егер де ерігіш крахмалға немесе
амилозаға β-амилаза әсер еткен кезде тек β-формадағы мальтоза түзілетін
болса, α - амилазамен осы субстраттардың гидролизінде олигоқанттар немесе
декстриндер түзіледі, олар кейіннен мальтозаға және α-формадағы глюкозалар
мен мальтотриозаларға ыдырайды.
α-амилаза есебінен түзілетін глюкоза мөлшері фермент концентрациясына
және ортаның pH-ына тәуелді. β-амилаза амилопектинді тек бөлшектеп
гидролиздейді. Мұндай гидролиз өнімі β- соңғы декстрин α-амилазамен де
бөлшекті түрде гидролизденеді. Бұл факт α-амилаза үшін спецификалы субстрат
алу үшін қолданылады. Сонымен қатар, жоғарыда айтып өткендей, α-амилаза
энергия қоры болып табылатын крахмал түйіршіктерін ыдыратуға қабілетті
амилозды компоненттің жалғыз ферменті болып табылады. Энергия қажет болған
жағдайда мысалы, дәннің өніп - өсу процесінде түйіршіктер метаболизмге
қатыса бастайды, крахмал гидролизінің соңғы өнімі әртүрлі процестерінде
қолданылып кетуі мүмкін. α-амилазамен түйіршіктердің бөлшектеп ыдыратылуы,
ыдырау сатысында крахмал метаболизміне басқа да ферменттердің қатысуына
мүмкіндік туғызады.
Еріген немесе желатинделінген крахмал гидролизімен салыстырғанда α-
амилазаның түйіршіктерге әсері керемет емес. In vitro ыдырату жылдамдығы
крахмал түйіршіктерінің типіне де, ферменттің қасиетіне де байланысты.
Бидай дәнінің α-амилазасы арпа ферменттеріне қарағанда ұсақ
түйіршіктерді айтарлықтай аз деңгейде ыдыратады. Бидайдың екі сортының
дәніндегі жоғары дәрежеде тазартылған α-амилазаның әртүрлі мөлшердегі
крахмал түйіршіктеріне әсері зерттелді. Түйіршіктер мөлшері бойынша
глицерин концентрациясының сатылы градиентінде төрт типке бөлінді.
Түйіршіктердің гидролизденуі олардың мөлшеріне және амилоза құрамына
тәуелділігі көрсетілді. Бәрінен де, фермент әсеріне жоғары линиялық
компонентімен ерекшеленетін ірі түйіршіктер тап болды. Түйіршіктердің
гидролизденуі олардың фермент молекуласымен байланысу қабілетіне де тәуелді
екені белгілі. Крахмалдың нативті түйіршіктерінде β - амилазаны
сорбциялау қабілеті жоқ және бұл ферментпен гидролизденбейді.
α және β амилазалар субстраттық спецификалылығымен қоса,
физикалық, химиялық қасиеттерімен де ерекшеленеді. β-амилазалар 10 минут
700 С да және 20 мин 650 С да өз активтілігін жоғалтады. Бұл температурада
α-амилаза тұрақты, бірақ та рH 3,3-те 20 мин ішінде олар инактивтеледі.
Термотұрақты және лабильді формаларын ажырату үшін β-амилазаны 52,50С та
қыздырады, ал α-амилаза үшін 50-560 С да оптимальды болып табылады. Бидай
дәніндегі α-амилаза β-амилазамен салыстырғанда, жоғары pH-оптимумға ие.
Егер β-амилазаны сульфгидрильді агенттермен активтендіретін болсақ, α-
амилаза активтілігін көрсету үшін Ca2+ иондары қажет. Бірқатар авторлар
пікіріне қарасақ, Ca2+ белокпен химиялық байланысқан және осы байланыстар
фермент молекуласына каталитикалық активтілік көрсету үшін қажет құрылымдық
беріктік береді. β - амилазадан ерекшелігі α - типті ферменттер молекулалық
массасы 41 000-50 000 болатын бір полипептидтік тізбектен тұрады. Бидай
дәнінің α - амилазасын полиакриламидті гельде Шифф периодатты реактивпен
қолайлы бояғанда, фермент табиғаты гликопротеидті екенін көрсетті. α -
амилазаны тазалаудың ең эффективті тәсілі, оның негізінен крахмал және
гликоген қолданылатын субстратпен байланысуы. Бұл тәсіл, бидайдың α -
амилазасының аффинді колоналы хромотографиясы негізінде анықталды.
Сильванович пен Хилл жоғарыда айтылған эпоксиактивтелген сефарозамен
байланысқан, циклогептаамилозада аффинді хромотографиямен ферментті
гликогенмен тұндыру әдісін қолдана отырып таза α-амилазаны алды. Бұл
әдістің ерекшелігі β - амилазаны инактивтендіру үшін алдын ала 700 С –да
қыздырмай, тікелей ферментті гликогенмен тұндыру. Гликогенмен байланысқан
ферменттің жалпы мөлшерін 100% деп алсақ, таза ферменттің шығымы 92%
болады.
Қатты бидай дәнінің α-амилазасының қасиеттері біршама толық зерттелген.
700 С - да қыздырылған препаратты ацетонның гликогеннің комплексінде
тұндыру және фракциялау жолымен тазартылған ферменттер алынды. Ткачук және
Кругер ДЭАЭ целлюлозада ионалмастырғыш хромотография көмегімен алынған α -
амилазаның төрт компоненттерінің қасиеттерін зерттеді. Бұл ферменттердің
активтілігі 0,001M Ca2+ бар ортада Ca2+ иондары жоқ ортаға қарағанда 10 есе
жоғары болатыны белгіліленді. Компоненттердің седиментация коэффициентінің
орташа мәні 3,7S-ке тең. Бұл белоктардың изоэлектрикалық нүктелері өзара
ұқсас мәнге ие (pH 6,05-6,20). Олардың энзиматикалық активтілігінің
оптимумы pH-5,5 маңайында болады. 600 С – да 3 сағат инкубациядан соң
ферменттер 20% -ға дейін активтілігін сақтап қалады. Бұл төрт белок
өздерінің амин қышқылдық құрамы бойынша өзара ұқсас. Олар глутамин,
аспарагин қышқылының және глициннің мөлшерінің көптігімен қышқыл белоктарға
жатады, бірақ β-амилазадан лизин, треонин, серин, пролин, глицин және
аланиннің мөлшерінің жоғарылылығымен, гистидин және триозин мөлшерінің
төмендігімен ерекшеленеді. α-амилаза белоктарының, β-амилазадан ерекшелігі,
өз құрамында цистеині жоқ. Авторлар α - амилазамен бірге, α-амилаза
протеолизінің өнімі болуы мүмкін, молекулалық массасы 21 000 болатын
аздаған белок бөліп алды. Бұл ферменттің активтілігін тежейтін, реттеуші
белоктардың бірі болуы мүмкін. Өніп-өсу процесінде синтезделетін α -
амилазаның төрт негізгі компоненті барлық ферментативті активтіліктің 95% -
ына ие, ал қалған 5%-ы бос минорлы компоненттер үлесіне тиеді. Қатты
бидайдың өсіп - өнген дәнінен алынған препаратта электрофорез әдісімен α-
амилазаның сегіз компоненті бар екені анықталды. Авторлар, бұл препаратты
ДЭАЭ целлюлозада ионалмастырғыш хромотографиямен жеті фракцияға бөлді.
Бірақ та, NaCl - дың төменгі концентрациясында (0,1M ) көрінген бірінші
фракция электрофоретикалық индивидуалды компонентке ие болды. Сонымен,
қазіргі таңда α-амилазаны жеке компоненттерге бөлетін сенімді әдіс жоқ.
Гексаплоидты бидайдың пісіп, жетіліп жатқан дәніндегі α-амилаза
жеткілікті түрде сипатталған. Авторлар, аффиндік хромотографияны қолдана
отырып жоғары дәрежеде ферментті таза түрде ала алды. ДЭАЭ целлюлозада
аффинді хромотография көмегімен α-амилазаның үш компоненті анықталды. Олар
бірнеше белгілері бойынша өзара ұқсас. pH-оптимумы 3,6-5,75 диапазонында
жатады. Құрамында натрий додецилсульфаты бар гельде электрофорез барысында
үш компоненті бар тотальды препаратты гомогенді бөлді (молекулалық массасы
53 000). Ол биогельдегі хромотография әдісімен молекулалық массасын
анықтауда төмен мән көрсетті: 36 000-38 000. Электрофорез мәліметтері
бойынша, өніп - өсуіндегіге қарағанда, пісіп- жетілудегі дәнде ферменттің
айтарлықтай жоғары молекулалы формалары түзіледі (53 000). Сонымен қоса,
бұл компоненттер бір-бірінен изоэлектрикалық нүктелері бойынша да
ерекшеленеді. Пісіп - жетілудегі дәнде α-амилаза компоненттерінің
изоэлектрлік нүктелері pH 4,65-5,11 диапазонында, ал өніп -өсудегі дәнде pH-
6,02-6,20 болады. Пісіп- жетілудегі дәннің α-амилаза активтілігі өсіп-
өнудегімен салыстырғанда төменірек екенін атап өту керек.
Бидай - қарабидай гибридінің (тритикал) және бидай дәнінің
тазартылған α-амилазасының қасиеттеріне салыстырмалы зерттеулер жүргізілді.
Тритикалдың өніп - өсуіндегі дәндегі ферменттің молеулалық массасы 40 000 -
41 000 Дальтон құрады, бұл көрсеткіш бидай α-амилазасының мәнімен сәйкес
келеді. Тритикал ферментінің рH оптимумы сілтілік ортаға жақын және pH 4,5-
6,0 аралығында болады. Тритикал мен бидай α-амилазасының Михаэлис
константасы мен активациялану энергетикасының мәні өзара жақын.
Авторлар тритикал α-амилазасын КМ целлюлозада ионалмастырғыш
хромотография әдісімен ферменттердің екі тобына α-І және α-ІІ бөлді.
Активтіліктің 80%-ы α-ІІ компонентіне тән болды. α-І тобының ферменттері
термолабильді.15 минут 60 С да қыздырғанда 20% активтілігін сақтап қалды,
ал бұл уақытта α-ІІ тобының ферменттері өз әсерін өзгертпеді. Ферменттің
бұл екі тобы изоэлектрлік нүктесі бойынша да ерекшеленеді. α-І тобының
изоферменттері pH 4,6-5,0 диапазонында, ал α-ІІ - pH - 6,2 - де болады. α-
І тобының ферменттері өз қасиеттері бойынша бидайдың пісіп - жетілудегі
дәнінің α-амилазасына жақын.
α-амилаза ферменті болмаған дәннің өніп-өсуге қабілеттілігін
жоғалтатыны белгілі. Бидай дәнінде α-амилазаның екі түрі кездесетінін
айтып өттік [6]. Біреуі пісіп - жетілу процесінде синтезделеді, ол дәннің
толық піскен кезіндегі латентті күйге көшеді және өніп-өсу кезеңінде
активтеледі, оны “пісіп –жетілу” α- амилаза немесе “green” формасы деп
атайды, Келесі α-амилаза өніп - өсу немесе “malt” форма дәннің өніп- өсу
процесінде r-,tqtl3. Индуцирлеуші гиббереллин қышқылы синтезі нәтижесі
дәннің ұрығында да, қалқанша ұлпасында да, алейрон қабатында да жүретін
гиббереллин қышқылы синтезі нәтижесі. α-амилаза крахмал түйіршіктерін
декстринге гидролиздеуге қабілетті жалғыз фермент болып табылады. Бұл
ферменттің молекуласы - молекулалық массасы 40- 45 kDa болатын бір
полипептид тізбегі. Бұл глютамин, аспарагин және глицин қалдықтарының
жоғары мөлшерінен тұратын қышқыл белок. Фермент, аминқышқылдық
қалдықтарында айтарлықтай ерекшеліктері жоқ, әртүрлі изоформалар түрінде
болады. С. Ваонгенаару және Т. Ф. Луктенборг бойынша, α- амилазалар а α-
типі, нағыз α-амилазалар, 15 минут 700 C - ка дейінгі қайнатуға дейін
тұрақты, рН төменгі мәнінде, ЭДТА-Na2 әсерінен инактивтелетін түрі. Ал
амилазалардың β-типі рН 3.3 мәнінде инактивтеледі, сонымен қатар жоғары
температурада да, және ЭДТА-Na2 әсеріне тұрақтырырақ [7]. “green”
изоферменті де, “malt” формасы да гликопротеидтер болып табылады.
О. В. Фурсов және Ю. В. Перуанский амилазаның
электрофоретикалық спектрін изозимдердің жылжымалылығы бойынша үш бөлікке
бөледі: тез (жылдам) (3 – 4 - альфа амилазды компонент) А тобы, аралық (В α
- типті амилазалар), жай С топ (А α типті амилазалар) [8].
О. Олеред және Д. Джонсон бидай және қара бидай дәнінің өніп -
өсіп жатқан эндосперіндегі α-амилазаның екі типін ажыратты. Ферменттердің
бір тобы “солодты” (malt), басқасы – “жасыл” немесе (green). Ферменттің
“солодты” түрі дәннің өніп - өсу процесінде пайда болады, бұл жоғары
термотұрақтылыққа ие, активті ферменттер, “жасыл” түрлер әлсіздеу
гидролитикалық активтілік көрсетеді. Ферменттің бұл тобы дәннің пісіп
-жетілу барысында синтезделеді, ол мүмкіндігінше толық піскен дәнде
қайтымды инактивтеледі . Бидай дәнінде α - амилаза компонентінің (А, В,
С) “пісіп –жетілу” α-амилаза (А тобы) және “өніп- өсу” α-амилаза (В,С тобы)
екі изоформасы жататын үш тобы бар екенін көрсетеді [2, 8, 9].
Күріш және жүгері дәндері үшін (ABC) компоненттерінің үш тобы
анықталған, бірақ бидайдан ерекшелігі олар пісіп - жетілудегі дәнде болады
[2, 5,10].
α-амилаза изоферменттерінің екі тобының да негізгі физика -
химиялық қасиеттері зерттелген [11]. “пісіп –жетілу” α-амилазаның
компоненттерінің изоэлектрлік нүктелері pI 4,7 - ден 5,2 аралығында
болады. “өніп - өсу” α-амилаза изоферментінің изоэлектрлік нүктесі тар
диапозонда 6,05 - тен 6,35-ке дейінгі аралықта болады. Өніп - өсіп жатқан
дәндегі α-амилазаның активтілігінің pH оптимумы 5,5 - 6,0. Сонымен қатар,
бидайдың өніп - өсіп жатқан тұқымындағы изоферменттердің жекелеген топтары
үшін де активтілігі анықталған. α-амилазаның жалпы активтілігінің 48%-ы В
компонентіне, өніп-өсіп жатқан дәндегі С компонентіне 14% , “пісіп –жетілу”
α-амилаза изозимына шамамен 38%-ы келеді (Дарқанбаев, Фурсов, 1984;).
Дж. Якобсеннің жұмысында арпа протопластының ұлпа дақылында
секреттелмейтін pI төменгі мәніне ие α-амилаза болатыны көрсетілді [12].
Авторлар, клеткаішілік бұл форма ферменттің секреторлы формаларының
алғызаты болып табылады деп есептейді.
α-амилазаның ерекше қасиеті, оның циклодекстрин сияқты табиғаты
көмірсу болып келетін заттармен өзара әрекеттестігі. Р. Везелайка және Р.
Хилл [13] терминологиясы бойынша, фермент құрылымында спецификалық
адсорбцияға жауап беретін циклодекстрин сияқты, табиғаты көмірсу болып
келетін заттармен өзара байланысын тудыратын орталығы бар екені анықталды.
Олар бұл орталықты “байланысу’ орталығы деп атады. Қосымша орталықтың
декстринмен байланысқа түсуі, ерігіш крахмалдың гидролизіне кедергі
келтірмеуіне байланысты, авторлар, бұл орталық активті орталықтан
ерекшеленетінін айтады.
Д. С. Баулкомб және А. Буффолд [14] электрофоретикалық және
иммунохимиялық әдістермен бөлінетін, әртүрлі бірінші реттік құрылымы бар
молекулалар α-амилазаның екі формасын ажыратты. Олар, экспрессиясы α-
амилаза изоферменттерінің кең полиморфизмі қамтамасыз ететін көптеген Amy І
және Amy ІІ гендерінің азығы болып табылады .
Бидай дәнінің α-амилазасының изоферменттік құрамының толық
гибридологиялық анализі А. И. Рыбалко лабораториясында жасалды. Тәжірибеде,
Соналик және KVZ-GUT 75 сорттарының шағылыстыруының 4 комбинациясында
жүргізілді 15. Авторлар көрсеткендей изозимдік құрамындағы айырмашылық 6А
және 6В хромосомаларының иықтарындағы локустармен тәуелсіз бақыланады. 6B
хромосомасының локусы бір активті және бір фенотиптік активті емес
аллельмен көрсетіледі, ал 6A локус екі коэкспрессиялаушы аллельмен. Циано
79 сортында және N 42726 линиясында изозим синтезі үшін 4 тәуелсіз
тұқымқуалайтын әрқайсысы екі (бір активті және бір активті емес) аллельмен,
локус жауап береді. Олар 6A, 6B және 6D хромосомаларының q иығында
орналасқан. Орбий және Ольвия сорттарының изоферменттік құрамы 6A және 6B
хромосомаларының q иығының екі локусымен кодталады. Әрқайсысы екі
фенотиптік активті аллельдермен және 6D хромосомасының q иығындағы бір
локуспен, екі аллельмен, бірі фенотиптік активті емес, локуспен
сипатталған. Гексаплоидты бидайдың Chainese Spring сортының 6B
хромосомасының α-амилаза гендері клондалды. α-амилазаның аллельді емес
гендерін кодтайтын, бірнеше клондар анықталды .
Қазіргі кезде бидай гендерінің шығу тегін зерттеу жұмыстары
көптеген лабораторияларда, бидай генетикасы мен селекциясының маңызды
сұрақтарын шешу үшін Triticum туысының эволюциясы жолын анықтау мақсатында
жұмыстар жүргізіліп жатыр.
Организмдердің (бактериялар, өсімдіктер, сүтқоректілер) 3
тобынан α-амилазаның құрылымында полипептидтік тізбекте бірдей
арақашықтықта шоғырланған, амин қышқылдар тізбегінің 3 домені табылған.
Біріншісінде кальций байланыстырғыш бөлік бар, ферменттің активті орталығы
болып табылатын құрылымның домендік ортақтығы оның эволюциялық көне екенін
білдіреді.
Сонымен, құрылымның ортақтығына жақын физика - химиялық
қасиеттеріне қарамай, астық тұқымдастардың өніп - өсіп жатқан дәнінде шығу
тегі мен функциялары әртүрлі α-амилазаның екі түрі кездеседі. Айта кету
керек, латентті α- амилазаның функциясы соңына дейін зерттеліп біткен жоқ,
тек болжау айтылды: бұл фермент астық тұқымдастар дәнінің өніп - өсу
кезеңінің ең ерте сатысында крахмал түйіршіктерін ыдыратуға қатысатын
фермент болып табылады [16].

1.2 (-Амилазаның изоферменттерінің құрылымдық-функционалдық
ерекшеліктері
Ферменттердің гетерогендiлiгi табиғатта кең тараған құбылыс. Егер
өсiмдiктердегi ферменттердiң гетерогендiлiгiне арналған тұжырымдарға
шолулар жасасақ, Скандалиос гендердiң экспрессиясы даму стадиясына тәуелдi
46 изоформалар жүйесiн бөледi. Изоферменттердi зерттеулердiң негiзгi
мақсаты – олардың клетка дифференциациясындағы және физиологиясындағы
маңызын анықтау. Көптеген ферменттердiң арасындағы ең көп зерттелген
тұқымның пiсiп - жетiлу процесiмен тiкелей байланысты (-амилазаның
изоферменттерi.
(-амилазаның изоферменттiк құрамын зерттеу үшiн тұқым, ұрық, ұрық
қалқаншасы, микроорганизмдер культурасы қолданылады. Бiрақ, кейiнгi кездерi
ұлпа культурасы модель ретiнде және фермент көзi ретiнде көп қолданылып
жүр. Себебi, бұл жүйелер өнiп келе жатқан тұқымға қарағанда ферменттi көп
мөлшерде синтездеуге қабiлеттi және синтезделетiн (-амилаза изоферменттерге
жақсы бөлiнген.
Күрiш тұқымы (-амилазасының 3 түрлi формасы болады: синтезделетiн,
секреттелетiн және латенттi. Энзим ДДС электрофорез нәтижесi бойынша
фермент А және С топтарының компоненттерiнiң молекулалық салмағы бiрдей
42 және 46 кД болатын бiр-бiрiне жақын орналасқан 2 полипептидтен түзiлген,
ал ферменттiң В тобы молекулалық салмағы 42 кД компоненттен тұрады. Бұл,
көп мөлшерде аспарагин және глутамин қалдықтарынан тұратын қышқыл белок.
Фермент бiрнеше изоферменттер түрiнде кездеседi.
Астық тұқымдастары көптеген елдерде, соның iшiнде Қазақстанда негiзгi
өндiрiлетiн өнiм болып саналады. Дәндi дақылдарды сақтау барысында дәннің
оруға дейінгі өнуi (-амилазаның активтiлiгiне тiкелей тәуелдi. Сондықтан
тұқымдағы (-амилазаның биосинтезi мен секрециясының локализациясы ғана
емес, сонымен қатар, латентизациясын, реттелуін және изоферменттерiнiң
физико-химиялық қасиеттерiн бiлу өте маңызды.
Өнiп келе жатқан күрiш және жүгерi дәндерiндегi (-амилаза нативтi
электрофорезде СЭҚ әртүрлi болатын 3 топ компоненттерден (А,В,С) тұратын
жоғары дәрежелi гетерогендiлiгiмен сипатталады. Бұл кезде, анодтық топ (А)
өте жақын СЭҚ 4 изоферменттен, В (ортасындағы) және С (катодтық) топтарының
әрқайсысы құрамы 3 компоненттен тұрады. Электрофореграмманы денситометрлеу
амилаза активтiлiгiн келесi топтарға бөлуге мүмкiндiк бердi: А – жалпының
45(-ке жуығы, В – 20 (, С – 35 ( .
Күрiш (-амилазасының басқа да физико-химиялық қасиеттерi бойынша
бiрқатар мәлiметтер алынған. Ферменттiң ең маңызды қасиеттерiнiң бiрi – рН
және температура әсерiнiң оптимумы. Бар мәлiметтер бойынша астық
тұқымдастар (-амилазасының әсер ету оптимумы рН 4,0-6,5 мәндерiнiң
ауданында жатады. (-амилазаның С тобының активтiлiгi ортадағы Са2+ ионына
айтарлықтай тәуелдi және С және В тобының изоформаларының молекуласының
тұрақтылығы мен каталитикалық активтiлiк көрсетуiне ортада кальций болуы
керек.
Осыдан бұрын, арпаның, бидайдың және басқа да астық тұқымдастардың (-
амилазасының циклодекстриндермен байланысындағы ерекшелiктер көрсетiлген
болатын. Циклодекстриндер – амилотикалық ферменттердiң табиғи субстратының
синтетикалық циклдық аналогы. Осы қасиеттерiне қарай иммобилденген
циклодекстриндердi амилолиз ферменттерiн эффективтi аффиндi тазалауға
лиганда ретiнде пайдаланады. (-амилазаны тазартуға әсiресе (- және (-
циклодекстринсефарозаны қолданады.
Күрiштiң суспензиялық культурасы (-амилазасының өзiндiк байланысын
анықтауға эпокси-сефароза 6 В - мен коваленттi байланысқан циклодекстриндер
пайдаланылған. Зерттеулердiң нәтижесiнде А тобының изоферменттерi (- және (-
циклодекстринсефарозамен байланысатыны көрсетiлді, ал С тобының ферменттерi
бұл сорбентке туыстық танытпайды. (-циклодекстринсефарозамен (-амилазаның
екi тобы да байланыспайды .
Алынған мәлiметтер көптеген амилазаларда кездесетiн құрылымында
қосымша субстрат байланыстыратын орталықта айтарлықтай ерекшелiктiң
барлығын көрсетедi. Тұқымда фермент активтiлiгiнiң реттелуiне арнайы
белоктар – ингибиторлар қатысады. Арпа дәнiнен алынған ингибитор сiлтiлiк
ортада тұрақты, рН 7,0 болғанда максимум активтiлiк көрсетедi. Бiрақ (-
амилаза-ингибитор кешенi тұрақты емес, бұл кешендi бұқаның сарысу альбуминi
тұрақтандыра алады. Эксперимент нәтижелерi бойынша ингибитордың
эффективтiлiгi сондай, тіпті оны биотехнологиияда өсiмдiктердi
зиянкестерден сақтауға қолдануға болады .
Зиянкес жәндiктер және патогендер (саңырауқұлақтар, бактериялар және
вирустар) өнiм түсiмiнiң төмендеуiнiң тiкелей себепкерлерi. Арпа дәнiнен
бөлiнiп алынған фермент ингибиторлары (-амилаза мен протеазаға әсер етiп,
жәндiк iшегiндегi астың қорытылуына кедергi жасайды. Әр түрлi ферменттерге
әсер етуiне қарай фермент ингибиторларларын 6 класқа жiктейді.
Ферменттiң табиғи субстратпен байланысуы оның ыдырауындағы ең қажеттi
этаптардың бiрi болып саналады. Амилазаны крахмал гранулаларымен
сорбциялағанда изоферменттердiң жеке топтары арасында байланыстыру
ерекшелiктерi байқалған. Катодтық изофрементер (С тобы) субстратқа нашар
байланысып, онымен алыс туыстық көрсеттi. Анодтық топтың (А) изоферменттерi
крахмал грануласымен жақсы байланысты. Арақатынастағы ең көп берiктiлiктi
аралық топ (В) компоненттерi көрсеттi. Крахмал грануласымен салыстырғанда
гликоген молекуласы (-амилазамен байланысқанда ешқандай өзiндiлiк
көрсетпедi .
Табиғи субстрат – крахмалды изоформалардың гидролиздеу жылдамдығы
арасында да айтарлықтай ерекшелiктер бар. Мысалы, А тобының изоферменттерi
түйiршiктелген крахмалды активтi ыдыратады да, ал С тобының компоненттерi
ерiгiш крахмалға көбiрек өзiндiлiк (специфичность) танытады.
В тобымен салыстырғанда А тобының компоненттерi крахмал гранулаларын
белсенді шабуылдайтыны көрсетiлген (Кm 0,38% және 0,68% сәйкес). Алынған
мәлiметтер бойынша (-амилазаның А тобы крахмал түйіршіктерін сыртынан
бастап ыдыратса, В тобының ферменттерi субстраттың iшкi құрылымдарын бұзады
деуге болады. Екеуi қосыла әсер еткенде крахмал түйiршiктерiнiң ыдырауы
күшейетiнiн айта кеткен жөн. Бұл кезде кооперативтi эффект пайда болады.

1.3.Астық тұқымдастар дәніндегі амилазаның шоғырлануы мен латенттелуі
Астық тұқымдастар дәнінде әртүрлі анатомиялық бөліктерде
шоғырланған көптеген гидролитикалық ферменттер болады. Олардың
активтілігінің деңгейі дамудың физиологиялық сатысына байланысты. Өсу
кезінде фермент активтілігі төмендейтіні көрсетілген. Олардың кейбіреуінің
активтілігі балауызданып, пісудің соңында тіпті байқалмайды. Бірақ та,
астық тұқымдастар дәніндегі α-амилазаның латентизация және активация
процестері аз зерттелген.
Дән сапасының қалыптасуында крахмал метаболизмі ферменттерінің
роліне үлкен мән беріліп отыр. Алейрон қабаты мен қалқанның, кейін
эндоспермге секреттелетін α - амилазаның синтезі мен шоғырланатын орны
екені белгілі [17].
Тыныштық күйдегі арпаның дәніндегі α- амилаза алейрон қабатында
және қалқанда шоғырланған және жануарлар ұлпасының лизосомасы сияқты
мембранды қоршауда орналасқан тыныштық күйдегі бидай дәнінен бөлінген α-
амилазаның шамамен 80%-ы және арпадан 50%-ы жоғары жылдамдықта
центрифугалағанда тұнбаға түсетін, микросомды клеткалық фракциямен
байланысқан түрде болатыны белгілі болды Әртүрлі астық тұқымдастар
(күріш, жүгері, арпа) дәнінің алейрон қабатындағы α- амилаза синтезінің
орны эндоплазмлық ретикулумның мембранды құрылымы болып табылады [18].
Анатомиялық және гистологиялық зерттеулер, сонымен қатар осы
ферменттің активтілігін зерттеулерде, α-амилаза алдымен ұрық қалқанының
ұлпасында түзілетіні көрсетілген.
А. МагГрегор арпамен жүргізген тәжірибелерінен, дәннің өніп -өсуінде
α - амилазаның активтілігі қалқанда, сосын алейрон қабатында көрінетіні
белгілі болды [19]. Олар, бұл ферменттің сандық өзгерісін анықтау үшін
изоэлектрофокустеу және иммуноизотахофорез әдістерін қолдана отырып,
алейронның да, қалқанның да ұлпасы α-амилазаның бір изозимін өндіретінін
анықтады. Қалқанның изоферменттері дәннің өніп - өсуінің ертерек сатысында
1-2 күннен кейін пайда болады. Осыған ұқсас мәліметтерді,
иммунофлюресцентті әдісті қолдана отырып Д. Гиббонс [20] күріш дәнінде
крахмалды пленкадағы ұлпалар фракциясы әдісімен Т. Аказава және К. Окамото
көрсетті.
Р. Джонс қызметкерлерімен және К. Карнфорд қызметкерлерінің
жұмыстары, жас ұрықта α-амилаза активтілігі жоғары болатыны, кейін дәннің
пісіп - жетілу барысында мөлшері көбейетінін көрсетті. Сонымен, астық
тұқымдастардың тыныштықтағы, өніп - өсіп жатқан, пісіп - жетілу сатысындағы
дәні үшін бұл ферменттің алейрон ұлпасында да, ұрықтың қалқан бөлімінде де
шоғырлануы тән. Осында фермент синтезі және сәйкесінше, оның эндоспермге
бөлінуі жүреді, сондықтан да α-амилаза көп мөлшерде алейрон ұлпасында
синтезделеді.
Р. К. Каракеева және оның қызметтестері протеиназа әсерінен пісіп-
жетіліп жатқан бидай дәніндегі белоктық дененің β-амилазасының активтілігін
зерттеді [21]. Протеиназа белоктық дененің β-амилазасының латентті формасын
бөліп шығарады, сонымен қатар органелла құрылымының біртұтастығын бұзады.
Дәннің эндоспермалық бөлігінде шоғырланған β-амилазаны зерттеуге көптеген
жұмыстар арналған. β-амилаза күріш дәнінде белоктық денешікпен, ал бидай
дәнінде қор белоктарымен комплекс түрінде кездеседі. К. Окамато мен Т.
Аказава дамып жатқан эндосперм клеткасының шеткі крахмал түйіршіктерінің
беткейінде β-амилаза болатынын көрсетті. Ересек, піскен бидай дәнінің
крахмал түйіршіктерінің беткейінде β-амилазаның зимогенді формалары
кездеседі. Сонымен қатар, арпа дәнінің пісіп-жетілу кезіндегі крахмал
түйіршіктеріндегі β-амилаза бос түрінен байланысқан формасына айналуы
мүмкін екендігі біраз жұмыстарда көрсетілді [17].
Астық тұқымдастардың тыныштықтағы дәніндегі бұл ферменттің
активтілігі негізінен эндосперммен байланысты. Өніп-өсудің ерте кезеңінде
күріш дәнінде β-амилаза de novo синтезделеді, бірақ та синтез аз мөлшерде
жүреді. Сонымен қатар Д. Доссант және А. Б. Макгрегор папаинмен өңдегеннен
кейін бөлінетін β-амилазаның байланысқан формасы - дәнді еккен соң 5
тәулікте кездесетін формасымен ұқсас екендігін көрсетті [22]. Авторлар,
крахмал түйіршіктерімен байланысқан β-амилазаның латенттілігі қалқан
эпителийінде синтезделіп, эндоспермда секреттелетін протеиназа әсерінен
өзгеріске түсуі мүмкін екенін айтады. Өніп-өсіп жатқан дәндегі бұл
ферменттің активтілігі екі жолмен жоғарылауы мүмкін: алғызат активтілігі
есебінен немесе de novo синтез есебінен [9]. Көптеген астық тұқымдастар
дәнінде кездесетін гидролитикалық ферменттер үшін қалыптасу, тыныштық және
өніп-өсу процестерінде активтілігінің өзгеру заңдылығы тән. Олардың ішінде
дәннің пісіп - жетілу кезеңінде де синтезделетін, және тыныштық күйдегі
дәнде латенттеліп, өніп - өсу кезеңінде активтелетін топтары да бар.
Р. Д. Фирн, Л. Д. Гиббсон, Р.А.Полек жұмыстары, бидайдың
тыныштықтағы дәнінде гидролазалар, жануар ұлпасының лизосомасы сияқты,
мембранамен қоршалған түрде болатынын көрсетті [23]. Ферменттері бар,
мембранды органеллалар эндоплазмалық тор сияқты болып келеді. Бұл мембранды
құрылым кейіннен Гольджи аппаратына тасымалданатын, эндоспермда
секреттелетін көптеген гидролазалар синтезінің орны болып табылады.
Дәннің пісіп-жетілу кезеңінде ... жалғасы
Ұқсас жұмыстар
Өсімдіктердің морфологиялық анатомиялық құрылысы
ИНТРОДУЦЕНТ(EICHORNIA CRASSIPES R.)-CУ ӨСІМДІГІНІҢ МОРФОЛОГИЯЛЫҚ - АНАТОМИЯЛЫҚ ЕРЕКШЕЛІКТЕРІН ЗЕРТТЕУ
Төменгі сатыдағы өсімдіктердің техногенді ластанған топырақтың биологиялық белсенділігіне әсері
Мұнаймен ластанған топырақты зерттеу әдістері
Петуния іріктемесінің морфологиялық-анатомиялық көрсеткіштері
Сәбіз дақылының морфологиялық-анатомиялық құрылысы
Техногенді бүлінген жерлердің жас топырақтарында өсімдіктердің қалыптасу үдерісі
Chenopodiaceae Vent тұқымдасының Climacoptera B. туысы C.lanata өсімдігінің түрінің морфологиялық және анатомиялық ерекшеліктері
Алматы облысы Кербұлақ жайылымындағы боз жусанның (Аrtemisia terrae-albae )морфо-анатомиялық ерекшеліктерін зерттеу
Зиянды биогенді заттармен ластанған өнімдерді ветеринариялық санитариялық сараптау
Пәндер

Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор №1 болып табылады.

Байланыс

Qazaqstan
Phone: 777 614 50 20
WhatsApp: 777 614 50 20
Email: info@stud.kz
Көмек / Помощь
Арайлым
Біз міндетті түрде жауап береміз!
Мы обязательно ответим!
Жіберу / Отправить

Рахмет!
Хабарлама жіберілді. / Сообщение отправлено.

Email: info@stud.kz

Phone: 777 614 50 20
Жабу / Закрыть

Көмек / Помощь