Қазақстанның барлық аймақтарындағы топырақтардағы молибден элементпен өсімдіктер мен жануарларды қаммтамасыз етудің жаңа технологиясы
МАЗМҰНЫ
НОРМАТИВТІ СІЛТЕМЕЛЕР 4
АНЫҚТАМАЛАР 5
БЕЛГІЛЕУЛЕР МЕН ҚЫСҚАРТУЛАР 6
КІРІСПЕ 7
1 Әдеби шолу 9
1.1Молибденнің маңызды қосылыстары 10
1.2Молибденді ферменттердің ксенобиотиктерді трансформациялайтын 13
активтігі
1.3КОР және альдегидоксидаза молекулаларында молибденнің 16
атқаратын рөлі
1.4Тағамға қосылатын молибден улы ма? 17
1.5Басқа молибденді ферменттердің өсімдіктің тіршілігі үшін 19
маңызы
1.6Молибденнің азотфиксациядағы маңызы 21
1.7Кейбір микроорганизмдер үшін молибден өмірлік элемент 24
1.8Ксантиоксидаза және ксантиндегидрогеназаның әсер ету механизмі26
және құрылымы
2 Пайдаланылған материалдар мен зерттеу әдістері 31
3 Алынған нәтижелер мен оларды талқылау 33
3.1Молибденді ферменттердің молекуласы жағдайында ендіре алатын 38
белокты іздеу жолдары
3.2Сүттің құрамындағы ксантиноксидазаның молекуласының құрамына 40
молибденнің енуіне бауырдан (бүйректен) алынған экстракттың
тигізетін әсері
3.3Ауыр металл кадмий арқылы молибден мен вольфрамның 43
молибдокофакторға химиялық туыстығын (affinity) анықтау
ҚОРЫТЫНДЫ 48
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ 49
НОРМАТИВТІ СІЛТЕМЕЛЕР
Мaгистрлік жобада келесі стaндaрттaрғa сілтемелер қолдaнылғaн:
ГОСТ – Полиакриламид гелі
2216-042-07510508-20
09
ГОСТ 8.557-2007 – Jenway спектрофотометрі
ГОСТ 10931-74 – Натрий молибдаты. Жалпы техникалық талаптары
ГОСТ 24104-88 – Жалпы мақсаттағы және үлгілік зертханалық таразы.
Жалпы техникалық сипаттамалары
ГОСТ 25336-82 – Ыдыстар және зертханалық жабдықтар
ГОСТ 6709-72 – Дистилденген су. Техникалық жағдайда
ГОСТ 9147-80 – Зертханалық фарфор ыдыстары мен жабдықтары.
Техникалық талаптар
ГОСТ 31725-2012 – Натрий фосфаты. Жалпы техникалық талаптары
ГОСТ 52810-2007 – Дитиотреитол
ГОСТ 63-74-1 – Сульфаниламид
ГОСТ 52841-2007 – Электрофорез
АНЫҚТАМАЛАР
Магистрлік жобада келесі терминдерге сәйкес анықтамалар қолданылды:
Азотобактер – облигатты аэроб азот көзі ретінде ауаның молекулалары
азотың көміртегінің көзі ретінде органикалық қышқылдарды көмірсуларды-
спиртті қолданады.
Аллантоин — пурин негіздерінің анаэробты ыдырауынан пайда болатын зат.
Апофермент немесе апоэнзим - ферменттің коллоидті, ақуызды бөлігі.
Гипоксантин - (ағылш. hypoxanthine) - пуриндік негіздердің аэробтық
жағдайда ыдырауы нәтижесінде түзілетін органикалық зат.
Интерферон — табиғаты ақуыз болып келетін организмнің қорғаныс
заттары.
Канцерогендер - (латынша cancer – қатерлі ісік және грекше genes –
тудырушы) организмде қатерлі ісік ауруларын және әр түрлі қатерлі және
қатерсіз ісіктерді туғызушы химиялық қосылыстар.
Ксенобиотиктер (грекше xenos — бөтен, жат, bios — тіршілік, өмір) —
тірі организмдерге жат химиялық заттектер.
Макрофаг (Масrорһаgіа - үлкен жалмаушы) — активті қозғалыс
(хемотаксис) және фагоцитозға қабілетті дәнекер тканінің клеткасы.
Нативті - табиғи, зерттегенде бұзылмаған. Мысалы, нативті ақзаттар,
тірі жасушада олар тән құрылысын бұзбай сақтаған.
Праймингтеу – бұл әдіс өсімдік тұқымдарын сумен толық қанықтырып,
кейін оларды толық кептіруден тұрады.
БЕЛГІЛЕУЛЕР МЕН ҚЫСҚАРТУЛАР
Магистрлік жобада келесі белгілеулер мен қысқартулар қолданылды:
АО – Альдегидоксидаза
АТФ - Аденозинтрифосфат
КО – Ксантиноксидаза
НАД – Никотинамидадениндинуклеотид
НАДФH – Никотинамидадениндинуклеотидфосфат
СО - Сульфитоксидаза
ФАД - Флавинадениндинуклеотид
ЭДТА – Этилендиаминтетрауксус қышқылы
ЭДТҚ – Этилендиаминтетра сірке қышқылы
КІРІСПЕ
Жұмыстын өзектілігі. Қазір молибденді ферменттер өсімдіктер мен
жануарлардың қоршаған ортаның қолайсыз жағдайларына төзімділігінде ерекше
рөл атқаратыны толық дәлелденген. Қазақстанның барлық аймақтарындағы
топырақтардағы молибден элементі өсімдіктердің ойдағыдай өніп-өсуіне қажет
болатын мөлшерден 3-5 есе аз болғандықтан өсімдіктер мен жануарларды осы
элементпен қамтамасыз етудің жаңа технологиясын табу қажет. Өсімдіктердің
дәндері өніп-өскен кезде дәндердің ішіндегі қоректік заттар мен элементтер
дамып келе жатқан тамырлар мен сабақтарына тасымалданады. Болжам бойынша
дәндерді себер алдында қажет болатын элементтің ерітіндісінде ұзақ уақыт
ұстаса, дәндер сол элементті ішкі ұлпаларына сіңіріп, жинап алады. Содан
кейін олар өскенде ол элемент өсімдіктің тамыры мен сабағына
(жапырақтарына) тасымалданып, өсімдікті әбден пісіп жетілгенге дейін сол
элементпен қамтамасыз етеді. Бұл зерттеулерді жүргізу алдында
өсімдіктердегі құрамында молибден болатын ферменттердің қасиеттері, олардың
өсімдіктің тіршілігіндегі атқаратын рөлі туралы мәліметтер алынады. Ал,
жануарлардың молибдоферменттерінің активтігін көтеру үшін оларды құрамында
молибдат бар сумен суару жұмыстың өзектілігі болып табылады.
Магистрлік жобаның жаңалығы және практикалық маңызы.
Қазақстанның барлық аймақтарындағы топырақтардағы молибден элементі
өсімдіктердің ойдағыдай өніп-өсуіне қажет болатын мөлшерден 3-5 есе аз
болғандықтан өсімдіктер мен жануарларды осы элементпен қамтамасыз етудің
жаңа технологиясын табу қажет. Күрделі тәжірибелердің нәтижелері жаңа
сойылған қойдың балғын бауырында экзогенді молибденді ферменттердің
молекулаларына ендіретін ерекше зат болатынын анық көрсетіп отыр. Ол зат
жануарлардың сүтінде болмайтыны анықталды.
Зерттеу жұмысының мақсаты. Қазақстанның барлық аймақтарындағы
топырақтардағы молибден элементі өсімдіктердің ойдағыдай өніп-өсуіне қажет
болатын мөлшерден 3-5 есе аз болғандықтан өсімдіктер мен жануарларды осы
элементпен қамтамасыз етудің жаңа технологиясын табу.
Зерттеу жұмысының міндеттері:
1. Зерттеу нүктесін таңдау және негіздеу (ауданы, маршруты);
2. Жобаны геоақпаратпен қамтамасыз етуде геомәліметтер базасын құру және
жобалау;
3. Өсімдіктердегі құрамында молибден болатын ферменттердің қасиеттері,
олардың өсімдіктің тіршілігіндегі атқаратын рөлі туралы мәліметтер
алу;
4. Өсімдіктер мен жануарларды осы молибден элементімен қамтамасыз етудің
жаңа технологиясын табу;
Магистрлік жобаның құрылымы мен көлемі. Магистрлік жоба машинамен
басылған 51 бет мәтінде баяндалған, кіріспе, әдебиеттерге шолу, әдістеме,
тәжірибелік бөлім, зерттеу нәтижесін талдау, қорытынды, әдебиеттер
тізімінен тұрады, онда 9 кесте, 6 сурет және 23 формула бар.
Библиографиялық тізімде 38 атау бар.
1 Әдеби шолу
Молибден – (Molybdenum), Mo – периодикалық жүйенің 6 (VIb) тобының
химиялық элементі. Атомдық нөмірі 42 (Сурет 1), атомдық массасы 95,94. 83Мо-
дан 113Мо-ға дейінгі 31 изотоптары белгілі. Олардың ішінде 92Мо, 94Мо –
98Мо – тұрақты изотоптар.
Ашылу тарихы. Молибденит (молибден дисульфиді, MoS2) баяғы заманнан
гректер мен римляндарға белгілі болған. Дегенмен, оның ашылуы Швециямен
байланысты. 1758-ші жылы шведтің минеролог және химигі Аксель Фредерик
Кронштедт (Axel Fredrik Cronstedt) (1722–1765) графит, галенит және
молибденит әртүрлі заттар деген болжам айтты. Жиырма жылдан кейін, 1778-ші
жылы молибденнің құрылысына швед химигі Карл Вильгельм Шееле назар аударды.
Ол 1782-ші жылы басқа швед химигі Петер Якоб Гьельммен (Peter Jacob Hjelm)
бірлесіп, таза молибден металын бөліп алды.
42: Молибден 2, 8, 18, 13, 1
Сур. 1 - Молибден атомының электрондық конфигурациясы
Молибден сирек металдар қатарына жатады оның масса бойынша Жердің
қабығына шаққандағы мөлшері 1,1·10–4 %. Әлемдегі (Universe) мөлшері 5·10–7%
немесе жалпы атомдардың 10–8 %. Табиғатта негізінен молибденит (MoS2)
түрінде кездеседі және тек соның ғана өндірістік маңызы бар.
Молибден қосылыстары. Молибден қосылыстары 2, 3, 4, 5 және 6 валентті.
Молибденнің оттекті қосылыстары МоО2, МоО3. Бұлардың маңыздысы молибден
(ІІІ) оксиді МоО3 – ақ, жасылша реңді кристалл, балқу температурасы 795оC,
қайнау температурасы 1155оC, суда нашар ериді. Сілті, NH3 (сулы
ерітіндісінде) және концентрлі анорганикалық қышқылдармен әрекеттеседі. Оны
MoS2 немесе молибденді 500оC-тан жоғары температурада қыздыру, аммоний
молибдатын – 3(NH4)2·7MoO3·4H2O термиялық ыдырату арқылы алады. Ол
глазурьмен эмаль құраушысы, петролеин эфирімен синтетикалық отын
өндірісінде катализатор ретінде қолданылады. Молибден металл еместермен
MoF6, MoOF4, MoS2, MoS3, МоCl5, Мо2В, т.б. қосылыстарын түзеді. Молибден
дисульфиді MoS2 – сұр кристалл, 1300оC-тан жоғары температурада термиялық
диссоциацияланады. Су, тұз, сұйытылған күкірт қышқылдарында ерімейді. Оны
молибден және молибден (ІІІ) оксидіне 600 – 800оС-та S2 немесе Н2S буымен
әсер ету арқылы алады. Молибден (ІІІ) сульфиді MoS3 – қара-қоңыр аморфты
зат, су, сұйытылған тұз және күкірт қышқылдарында ерімейді, сілті
ерітінділерінде ериді. Молибден тұздарының әлсіз қышқылды ерітінділерінен
күкіртсутекпен тұндыру, (NH4)2MoS4-ті термиялық ыдырату арқылы алады.
Органикалық синтезде катализатор, мұнайды сутектеуде, т.б. қолданылады.
Молибден қышқылы H2MoО4 кристалл, ыдырау t115оС, суда нашар ериді, натрий
молибдатының ерітіндісін минералды қышқылдармен тұндыру арқылы алады.
Молибденді концентраттарды өңдеуде аралық өнім ретінде қолданылады [1].
Молибденнің топырақтағы құрамы. Молибденнің топырақтағы құрамы
топырақтың табиғатына, органикалық материалдың құрамына және антропогенді
іс-әрекет түріне байланысты. Жер қабатында бұл металлдың құрамы бір
килограмм топырақта 1,0-2,3мг аралығында өзгеріп тұрады. Молибденнің
қалыпты нормасы бір килограмм топырақта 1мг-нан 5мг-ға дейін. Ал
молибденнің жалпы құрамы 0,01-240мг аралығында кг топырақта өзгеруі мүмкін.
Молибден топырақта түрлі формада болады: біріншілік және екіншілік
кристаллдардың торларында бекиді; топырақ материалдарына анион ретінде
адсорбцияланады; органикалық материалдармен байланысты; суда ерігіш түрде
де болуы мүмкін. Соңғысы өсімдіктерге оңай қол жетімді. Топырақ
молибденінің төрт түрін ажыратады: суда ерігіш, онда суда тез еритін
молибдаттар және суда еритін органикалық комплекстері кіреді. Тез ауыспалы
бұл молибденнің ион алмастырушы материалмен адсорбирленген бөлшегі.
Комплексті 0,005М этилендиаминтетра сірке қышқылымен (ЭДТҚ) бөлінеді, ЭДТҚ
бұл молибден органикалық компоненттермен әлсіз байланысқан немесе
органикалық қоспалармен ассоцирленген, және олардан ЭДТҚ оңай
экстрагирленеді. Экстрагирленетін молибден тек NH3·H2O және NaOH
экстрагирлейді [2].
1.1 Молибденнің маңызды қосылыстары
Өзінің қосылыстарында молибден +2-ден +6-ға дейін тотығу деңгейін
көрсетеді, оның ішінде алты валентті молибден бар қосылыстар ең тұрақтысы.
Бірақ, табиғатта 4-валентті молибден дисульфид түрінде кең тараған.
Молибден (IV) оксиді MoO2, ауада тұрақты сұр аморфты ұнтақ немесе
күлгін-қоңыр кристалдар. Ол молибден ангидридін 550°С-та сутегімен
тотықсыздандыру арқылы алынады (Формула 1):
(1)
Молибденнің диоксиді 1000°С-та сутегімен металға дейін тотықсызданады
(Формула 2):
(2)
Молибден (IV) сульфиді MoS2, өте жұмсақ, графитке ұқсас қара зат. MoO3-
ті күкіртті сутегінің атмосферасында қыздыру арқылы алынады (Формула 3-5):
(3)
(4)
(5)
Молибден (V) хлориды MoCl5, балқу температурасы 194,4°С болатын өте
гигроскопиялық қара қою түсті инелі кристалдар. Оны 250°С-та молибденнің
ұнтағына хлормен әсер ету арқылы алады (Формула 6):
(6)
Суды MoCl5 қайнатып жібереді, ылғал ауада ол тез гидролизденеді (Формула
7):
(7)
Молибден (VI) оксиді MoO3, жасылдау шағылыс беретін ақ жұмсақ
кристалл, 800°С-та возгонкаға ұшырайды. Оны молибденді немесе оның
сульфидін ауада 600°С-та қыздырғанда алуға болады (Формула 8-11) [3]:
(8)
(9)
(10)
(11)
С, Ca, Al, H2, Mg секілді тотықсыздандырғыштармен бірге қыздырғанда
металға дейін тотықсызданады. Молибден ангидриді суда әлдеқайда жақсы ериді
(100°С-та 1,5 гл). Сулы сілтілерде стехиометрияға байланысты молибдаттар
немесе изополимолибдаттар түзеді, мысалы (Формула 12-15):
(12)
(13)
(14)
(15)
Молибденқышқылдары. Бірнеше молибденқышқылдары белгілі, мысалы: H2MoO4
– түссіз ұсақ кристалды ұнтақ, H2Mo2O7 – ақ кристалды зат, изополиқышқыл
Н2[Мо4О13] – сулы ерітінділерде болатын күшті қышқыл.
Аммонийдің парамолибдаты (NH4)6[Mo7O24]·4H2O – суда еритін түссіз
призматикалы кристалдар. (NH4)2MoO4-ті булантып-ұшырғанда тұнбаға түседі.
Аналитикалық химияда аммоний парамолибдатының азот қышқылды ерітіндісі
фосфор қышқылымен фосфаттарды анықтауда пайдаланылады. Аммоний молибдаты
(50%-ке жуық Mo), жай молибден суперфосфаты (0,1% Мо және 19,5% Р2О5)
немесе екі еселенген молибден суперфосфаты (0,2 % Мо және 43 % Р2О5)
ретінде микротыңайтқыштың компоненті болып табылады.
Бұршақ және астық тұқымдастар, жапырақты көкөністер, сүт, бауыр және
бүйрек молибденге бай. АҚШ-тың ұлттық ғылым академиясының халықтың әр түрлі
категорияларына ұсынатын молибденнің күндік нормасы (estimated safe and
adequate daily dietary intake, ESSADI) мынадай (Кесте 1):
Кесте 1
Молибденді пайдаланудың күндік нормасы
Адам жасы (мкгкүндік)
Нәрестелер 15–30
0–0,5
0,5–1 20–40
Балалар 25–50
1–3
4–6 30–75
7–10 50–150
11–18 75–250
19 жастан жоғары 75–250
ересектер
Жануарлардың құрамында молибдені бар ферменттер (молибдоферменттер).
Өздеріне тән субстраттары өзгеше болғанымен жануарлардың ксантиноксидаза
мен альдегидоксидаза ферменттері молекулаларының құрылымы жағынан бір-
біріне өте ұқсас ферменттер, альдегидоксидаза құрамында азот атомы бар
гетероциклді қосылыстардың кең қатарын тотықтыра алатын қабілеті бар.
Иммунохимиялық зерттеулер ксантиноксидаза мен альдегидоксидаза
ферменттерінің жануарлардың бауырында, бүйрегінде, бұлшық етінде және
өкпесінде көп болатынын көрсетті. Сонымен, ксантиноксидаза және
альдегидоксидаза оксиданттар мен антиоксиданттардың арасындағы өте нәзік
балансты ұстайтын, гомеостаз бен патофизиологияда ерекше рөл ойнайтын
ферменттер деуге болады [4].
Молибдоферменттердің жануарлардың организміндегі маңыздылығы өте жақсы
зерттелген болса, балықтардағы ондай ферменттер тіптен зерттелмеген десе
болады, тек қана бір мақала ғана ксантиоксидазаның зебрабалық организмінде
птеридин қосылысының синтезіне қатысады деген мәлімет береді. Сондықтан,
біздің молибденді ферменттердің балық организміндегі тотығу стресі мен
патофизиологиясында маңызды рөл атқаратыны туралы болжамымыз ауада өмір
сүретін жануарлардың ферменттерін зерттеуден алынған нәтижелерге сүйенген.
1.2 Молибденді ферменттердің ксенобиотиктерді трансформациялайтын
активтігі
Ксенобиотиктердің тотығуын Р450-ге тәуелді емес ферменттер де іске
асыра алады екен және ондай ферменттерге ксантиноксидаза мен
альдегидоксидаза жатады. Осы молибдоферменттер жүргізген тотығу
реакциясының нәтижесінде Р450-ферменттер беретін метаболиттерден өзгеше
қосылыстар түзіледі [5]. Басқаша айтқанда, белгілі бір ксенобиотикке екі
топтың ферменттерімен әсер еткенде бір-бірінен өзгеше өнімдер алынады деген
сөз. Гетероциклді қосылыстардың ароматикалық сақинасында азот атомдары
неғұрлым көп болса, молибдоферменттер басқа ферменттермен салыстырғанда
оларды соғұрлым жоғары белсенділікпен тотықтырады, немесе
трансформациялайды. Сонымен, ксантиноксидаза және альдегидоксидаза
гетероциклді қосылыстардың кең қатарын тотықтыра алады. Мысалы үшін,
бауырдағы альдегидоксидаза жануарлардың тегіне байланысты 18 түрлі
фталазинді ксенобиотиктердің 10-нан 14-не дейін трансформациялайды [6].
Өсімдіктермен қоректенетін балықтардың альдегидоксидазасы улы
ксенобиотиктерді трансформациялау активтігі бойынша жыртқыш балықтардікімен
салыстырғанда өте жоғары болады, яғни, өсімдіктерде жануарлармен
салыстырғанда ксенобиотиктердің түрі және мөлшері көп деген сөз. Жоғарыда
айтылғандай, ксантиноксидаза және дегидрогеназа формалары организмнің
патофизиологиялық жағдайына байланысты, сонымен қатар, ол формалардың
деңгейі ксенобиотиктердің болуына да байланысты болады.
Үй қояндары құрамында канцерогенді 2-ацетиламинофлуорен ксенобиотигі
бар жеммен қоректендірген кезде бұл жануардың организміндегі
ксантиноксидаза мен альдегидоксидаза ферменттерінің активтігі жоғарылайтыны
анықталған [7]. Яғни, бұл ферменттер қоршаған ортада немесе организмде
ксенобиотиктердің болуына биологиялық маркерлер бола алады деген сөз.
Цитоплазмалық ксантиноксидаза және альдегидоксидаза, немесе
мембраналық Р450-ферменттердің ксенобиотиктерді биотрансформациялау
активтігінің деңгейі жануардың түріне және ксенобиотиктің құрылысына
байланысты болады. Альдегидоксидаза негізінен суда еритін ксенобиотиктерді
оңай тотықтыратын болса, Р450-ферменттердің липофильді (майда еритін)
ксенобиотиктерге әсері жоғары. Дегенмен, кейбір ксенобиотиктер осы
ферменттердің барлығына ортақ субстраттар бола алады. Мысалы, никотинді
цитоплазмада альдегидоксидаза, ал микросомаларда Р450-фермент котининге
айналдырады. Сонымен қатар, бұл ферменттер ксенобиотик метаболизмінің
әртүрлі кезеңдерін іске асырады. Мысалы, тағам арқылы жүргізілген
тәжірибелер көкөністердің бір тобы адам организміндегі Р450-ферменттердің
активтігін оятса, көкөністердің басқа тобы олардың активтігін тежеген. Бұл
жерде көкөніс түрлері ксантиноксидазаға ешқандай әсер етпеген, сөйтіп осы
ферменттің активтігі тағам түріне тәуелді емес болып шықты. Басқа жағынан,
ксантиноксидазаның ксенобиотикті трансформациялайтын қабілеті құрамында көп
мөлшерде пурин және фруктоза бар тағамдарда жоғары болатыны дәлелденген.
Сонымен қатар, ксантиноксидаза мен альдегидоксидазаның цитоплазмадағы
деңгейі Р450-ферменттерінің жалпы мөлшеріне сәйкес келмейді. Қабыну
тудыратын тотығу стресінің әсерінен пайда болатын цитохром Р450 және оған
тәуелді ферменттердің активтіктеріндегі өзгерістер ксантиноксидазаның
активтігіне кері сәйкес келеді, яғни біреулерінің активтігі жоғары болса,
екіншісінікі төмен болады деген сөз.
Микросомалық Р450-моноксигеназалардың активтіктерімен салыстырғанда
цитоплазмалық ксантиноксидаза және альдегидоксидазанікі күшейе бастайтын
тотығу стресі кезінде ешқандай өзгеріске ұшырамайды. Липидтердің асқын
тотығуы клетка мембранасының бұзылуына алып келеді, яғни мембрананың
өткізгіштігі өзгереді және оның нәтижесінде клетка ішіндегі ферменттер
сыртқы ортаға босап шығады. Стресс немесе патология кезінде бір органнан
босап шыққан цитоплазмалық ксантиноксидаза және альдегидоксидаза қанның
циркуляциясының нәтижесінде басқа органдарға жете алады. Яғни, бұл жағдай
балық денесіндегі ксенобиотиктерді усыздандыруда маңызды рөл атқарады.
Жануарлардың организміне түскен бөтен қосылыстар (нитраттар және
ксенобиотиктер) ең алдымен қан арқылы бауырға жиналады [8]. Осы органда
зиянды немесе қауіпті қосылыстар әртүрлі ферменттердің әсерімен
трансформацияланып (өзгертіліп), зиянсыздандырады (немесе
бейтараптандырылады). Сондықтан да бауыр бүкіл организмді тазалайтын орган
болып табылады. Организмді тазалау тұрғысынан жануарларда бауырдан кейін
бүйрек пен бұлшық ет тұрады. Олардың құрамындағы ксенобиотиктерді
зиянсыздандыратын ферменттерді - санитар-ферменттер деп атайды. Бауырдағы
санитар-ферменттердің көпшілігі мембрананың құрамында болады, мысалы, Р450-
цитохромына тәуелді ферменттер (олар туралы төменде айтылады).
Бауырдың құрамында молибдоферменттердің де көп болатыны көптен бері
белгілі. Кейініректегі мұқият зерттеулер жануарлардың молибдоферменттері де
санитар-ферменттердің қатарына жататынын толық дәлелдеп берді.
Молибдоферменттердің Р450-ферменттерінен айырмашылығы олар цитоплазмада
болады, басқаша айтқанда клетка мембранасымен байланыспаған. Яғни,
молибдоферменттер цитоплазмада еркін күйде болғандықтан олардың зиянды
қосылыстарды бейтараптандыратын мүмкіндігі де күшейе түседі деген сөз.
Жануарлар денесінде құрамында молибден металының атомдары бар үш түрлі
ферменттер толық анықталған. Олар: ксантиноксидаза (КО), альдегидоксидаза
(АО) және сульфитоксидаза (СО). Әдетте бір фермент түрі қосылыстың тек бір
түрін ғана реакцияға түсіретін болса, КО және АО қосылыстардың көптеген
түрлерін реакцияға түсіре алады. Сондықтан оларды көп функционалды
ферменттер деп атайды.
Ксантиноксидаза ксантинді немесе гипоксантинді несеп қышқылына
айналдырады. Көптеген зерттеулер несеп қышқылының өте күшті антиоксидант
екенін көрсетуде. Тірі организмдерде несеп қышқылы ферментсіз, оттегі
радикалдарын бейтараптандырып, өзі тотығып, аллантоинға айналады. Сонымен
қатар, уриказа деген фермент те несеп қышқылын аллантоинға айналдырады.
Бірақ, осындай өзгерістің ферменттік жолы қалыпты жағдайда жүретін процесс
болса керек, ал тотығу процесі кезінде несеп қышқылы ферментсіз тотығады.
Несеп қышқылы адам қанының плазмасындағы ең күшті антиоксидант болып
есептеледі, ол аса күшті тотықтырғыш пероксинитриттен белсенді түрде
қорғайды, ал плазмадағы басқа антиоксиданттардың пероксинитриттен сондай
деңгейде қорғауы үшін олардың мөлшері плазмада әдеттен тыс, несеп
қышқылынікінен әлдеқайда жоғары болуы керек екен.
Көптеген зерттеулер балықтың бауырында пайда болған несеп қышқылы өте
зиян нитритті (NO2-) улылығы жоқ нитратқа (NO3-) айналдыра алады екен [9].
Диазинон деген ксенобиотиктің қатерлі мөлшерінен төмендеу (сублетальды)
концентрациясымен әсер етілген Еуропа угорінің қанының құрамына биохимиялық
анализ жүргізгенде несеп қышқылының деңгейінің айтарлықтай төмендеп, ал
несеп қышқылының ыдырауының ақырғы өнімі - мочевинаның мөлшерінің
жоғарылағаны анықталды. Бұл нәтижелер несеп қышқылының мөлшерінің төмендеуі
оның ксенобиотикпен әрекеттесіп, диазинонды трансформацияға түсіргенін
көрсетеді.
КО пуриндердің ыдырауын реттейтін негізгі фермент болғанымен, ол
ксенобиотиктердің көптеген түрлерін трансформациялап, оларды зияны жоқ
өнімдерге немесе белсенді метаболиттеріне (туындыларына) айналдыра алады.
Жануарларда белсенді түрде оттегі радикалдарын түзіп отыратын
клеткалық механизмдер бар және ксантиоксидаза (КO) мен альдегидоксидаза
(AO) секілді молибдоферменттер клетка ішінде оттегі радикалдардың
түзілуінде маңызды рөл атқарады. Организмдегі клеткалар - гранулоциттер,
нейтрофильдер және макрофагтар супероксид радикалы мен сутегінің асқын
тотығын бөліп отыруға маманданған және олардың пайда болуына КО тікелей
қатысады. Еркін оттегі радикалдары клетка үшін талқандаушылар болса да,
сонымен қатар олар патогендік бактерия клеткасына қарсы таптырмас қару
болып табылады.
Екінші жағынан, ауада өмір сүретін жануарлардың молибдоферменттері
антиоксидант жасайтын және суда еритін ксенобиотиктерді ыдырататын
ферменттер ретінде де белгілі. Бірақ, молибдоферменттердің жануарлардағы
маңызды рөлін білгенімізбен, осындай ферменттердің маңызы балықтарда тіптен
зерттелмеген деп айтуға болады. Жануарлар және балықтардың
молибдоферменттері молекулалық және реттелу тұрғысынан бір-біріне ұқсас
деген болжамды ұстай отырып, біз балықтың КО ферменті күшті антиоксидант
несеп қышқылын синтездеуге, ал балықтың осы және АО ферменттері
ксенобиотиктерді трансформациялауға (молекулаларының құрылысын өзгертуге)
қабілетті деп болжауға болады. Балықтың молибдоферменттерінің in vivo
(яғни, организм ішінде) жағдайында ксенобиотиктерді трансформациялайтын
активтігі аквакультура шаруашылығында (қолдан жасаған аңғарларда немесе
тоғандарда) дені сау және жоғары сапалы балық өнімін алуға мүмкіндік
береді. Сонымен қатар, балықтың молибдоферменттері сулы қоршаған ортадағы
ксенобиотиктерді бақылау үшін биомаркерлер қызметін де атқара алуы мүмкін
[10].
КО және АО ферменттерінің өзіне назар аударттыратын ерекшелігі олардың
организм ішіндегі (in vivo) активтігін тамақпен бірге молибденді немесе
құрамында пурин қосылысы көп тамақпен қоректендіру арқылы реттеуге немесе
басқаруға болады. КО-ның субстраты ксантин немесе гипоксантиннің табиғаты
пурин болғандықтан тағамдағы пуринді қосылыстар несеп қышқылының түзілуін
күшейтеді.
1.3 КОР және альдегидоксидаза молекулаларында молибденнің атқаратын
рөлі
Оттегі радикалдарын түзетін НАДФН-оксидаза, тыныс алу тізбегіндегі
ферменттер және цитохром Р450-монооксигеназалар секілді мембранамен
байланысқан ферменттермен салыстырғанда КОР және альдегидокидаза
цитоплазмада болатын ферменттер. Липидтің асқын тотығуы кезінде мембраналық
ферменттер активтігін жоғалтатын болса, цитоплазмада орналасатын молибденді
ферменттер активті болып қала береді. Яғни, организмдегі әлдебір ұлпаларда
басталған тотығу стресі молибденді ферменттерге қауіпті емес деген сөз.
Молибденнің биохимиялық рөлінің негізі - бұл металл барлық молибденді
ферменттер үшін олардың активті орталығының басты компоненті болып
табылатын, молибдоптерин деп аталатын кофактордың құрамына кіреді. Яғни,
барлық молибдоферменттер осы кофактор толық болмаса каталитикалық
активтігінен айырылады [11]. Кофактордың құрамына ароматикалық птерин
сақинасы, оған байланысқан бүйір тізбегінде болатын көрші орналасқан екі
сульфгидриль топтары (дитиол) және фосфат кіреді. Молибден атомы
кофактордың екі сульфгидриль топтарымен байланысады. Жануарларлардың,
өсімдіктердің және микроорганизмдердің молибденді ферменттерімен
жүргізілген көптеген зерттеулер қоршаған ортада, немесе қорек көздерінде
молибден жетіспесе, онда ферменттердің едәуір бөлігі молибденсіз формада,
активтігі жоқ болып синтезделеді екен. Екінші жағынан, организмде
ферменттердің демолибдоформасының болуы физиология тұрғысынан қалыпты
жағдай деп есептеледі [12]. Ал, топыраққа, суға немесе қорек көздеріне
молибденді бергенде ферменттердің барлық молекулалары молибденмен
қамтамасыз етіліп, барлығы активті күйде болады, ал организмдер үшін өте
қажет жағдай.
Қазақстан Республикасының ғылымдар академиясының топырақтану
Институтының көптеген жылдардағы зерттеулері Қазақстанның барлық
аймақтарындағы топырақта молибденнің мөлшері өсімдіктердің ойдағыдай өніп-
өсіп дамуы үшін қажет мөлшерден 5-7 есе аз екенін көрсетуде [13]. Яғни,
молибден жануарлар қорек ететін өсімдіктерде, ішетін суда да аз деген сөз.
Сондықтан, жануарлар мен өсімдіктердің қандай түрі болмасын, Қазақстанда
олар молибденнің жетіспеушілігін көруде.
Қазіргі күннің ең көкейкесті мәселелерінің бірі - қоршаған ортаның улы
металдармен ластануы болып табылады. Химиялық зерттеулер Cd2+, Pb2+, Hg2+
секілді ауыр металдардың сульфгидриль тобымен, әсіресе дитиол топтарымен
өте тез әрекеттесіп, олармен берік байланыс құрады, яғни жоғарыда айтып
кеткен кофактордағы молибденнің орнын ауыр металдар алып қояды да,
молибдоферменттер активтігінен айырылады [14]. Ал, егер клеткада
молибденнің мөлшері жеткілікті болса, онда молибден кофактордың
молекуласындағы өз орнына тұрып, ауыр металдардың байланысуына жол
бермейді. Бұл да қоршаған ортада, немесе организмдер үшін қоректік тағамның
құрамында молибденнің жеткілікті болуының қаншалықты қажет екендігін
көрсетеді. Қоршаған орта ауыр металдармен ластанған болса, онда
аквакультура жағдайында да балықтар ауыр металдардың кері әсерінен зардап
шегеді деген сөз. Сондықтан, аквакультурадағы балықтардың жемінде міндетті
түрде молибденнің мөлшері жеткілікті болу керек.
Тағы бір айтатын нәрсе молибдат басқа аниондармен өсімдіктер мен
микроорганизмнің клеткасына ену үшін бәсекеге түседі [15]. Олай дейтініміз,
сульфат, фосфат және бикарбонаттарды өсімдіктердің тамырының клеткасының
мембранасында болатын тасымалдағыш-белоктың тек бір түрін клетканың ішіне
ендіреді. Дәл сол сияқты, жануарлардың ішектері мен бүйрегінің
клеткаларының сондай мембраналық бір белок түрі жоғары айтылған иондар үшін
бәріне бірдей. Осы айтылғандардан мынадай қорытынды шығады: егер қоршаған
ортада немесе организмдер үшін қоректік тағамның құрамында сульфат, фосфат
және бикарбонат көп болса, онда молибден клеткаға жеткілікті мөлшерде сіңе
алмау қаупі туады, ол да организм үшін молибденнің тапшылығына алып келеді.
1.4 Тағамға қосылатын молибден улы ма?
Көптеген зерттеулер бір-біріне ұқсас металдардың (химиялық
аналогтардың) молибденнің, вольфрамның және ванадийдің оксианиондарының
жануарлар организміндегі инсулин рецепторымен байланысып, оны қоздырып, осы
гормонға ұқсас әсер ететінін көрсеткен. Көптеген волонтерлардың (тәжірибеге
өз еркімен) қатысуымен Жапонияда жүргізілген зерттеулердің нәтижесінде
молибдаттың адам организміне ешқандай қосымша әсер етпей диабет ауруын
реттей алатыны анықталды. Бұл оксианиондар қалыпты жағдайда организмде
болатындықтан, тағам арқылы жүргізілетін оксианиондық терапия
химиотерапияның орнына іс-жүзінде қолдануға болатын ортомолекулярлық
медицина деп қарауға болады. Сонымен, ксантиноксидаза мен
альдегидокидазаның активтіктерін жануар жеміне молибденді қосып беру арқылы
реттеу балықтардың патофизиологиясына аквакультура жағдайында бақылау
жасауға болатынын көрсетеді. Молибденнің тұздарының орташа концентрациялары
да жануарлар үшін улылық қасиет көрсетпейтіні, тіптен адам мен тышқанның
клеткаларына белгілі бір деңгейде пайдалы әсер көрсете алатыны анықталған
[16].
Кейбір табиғи топырақ жыныстарында кездесетін молибден ірі қара мал
мен қойлардың кейбір ауруларының себепшісі болуы мүмкін. Бір килограмм жем-
шөпте 3-10 мг болса, ол жануардың денсаулығына зиян деп есептеледі. Ондай
топырақтардағы молибденнің мөлшері оның құрғақ салмағына шаққанда 20-дан
100 ррм болуы мүмкін. Ал, қалыпты топырақта 5 ррм-ның шамасында болады.
Егер қоспадағы (топырақтағы) заттың массалық үлесі 15 ррм болса, онда
қоспаның әрбір килограмында осы заттың 15 мг болады деген сөз (1 ppм =
0,0001% = 10-6, 1% = 10000 ppм).
Ірі қара малдың буаздауына молибденнің улылығы деген мәселе жиі
айтылады. Соған қарамастан молибденнің улылығы туралы нақты дәлелдер жоқ
деуге болады. Дегенмен, молибденнің улылығының екі түрі бар делінеді.
Біріншісі топырақ жынысында 20-100 ррм молибден болған кезде, осындай
топырақ өсімдіктермен қоректенген ірі қара малда әртүрлі аурулардың
белгілері бірнеше күннен кейін байқала бастайды. Мұндай белгілерді мыстың
жоғары концентрациясы арқылы жоюға болады. Оның себебі, организмде сіңу
үшін молибден мен мыстың арасында табиғи бәсеке пайда болады.
Молибденнің улылығының екінші түрі көп айтыс тудырады. Ол бойынша
молибденнің аз мөлшері мен мыстың шамадан тыс мөлшерін жемшөппен бірге
алған жануарлар молибденнің улылығының белгілеріне тап болады.
Молибден азоттың өсімдікке енуін күшейтеді, амидтердің, амин
қышқылдарының және белоктардың синтездерін тездетеді, олардың қоршаған
ортаның қолайсыз жағдайларына төзімділігін жоғарылатады, жасыл
жапырақтардағы хлорофиллдің мөлшерін жоғарылатып, фотосинтездің қарқынын
күшейтеді. Азоттың алмасу реакциялары мен белок биосинтезінің үрдістерінде
молибден мынадай элементтермен: фосфор, калий, магний, марганец, мыс, темір
және кобальтпен өзара әрекеттеседі. Молибден бұршақ тұқымдастардағы тамыр
түйіндерінің дамуына, түйін бактерияларының (бактероидтардың) атмосфералық
азотты сіңіру қабілетін арттырады. Молибден өсімдіктердегі белокты
заттардың синтезі мен алмасуының ойдағыдай жүруіне жағдай жасайды. Молибден
өсімдіктердегі қазір белгілі төрт ферменттердің құрамына енеді, олар
нитратредуктаза, ксантиндегидрогеназа, альдегидоксидаза және
сульфитоксидаза. Молибден жетіспесе немесе жоқ болса бұл ферменттер өз
активтігінен (қызметінен) айырылады.
1.5 Басқа молибденді ферменттердің өсімдіктің тіршілігі үшін маңызы
Бүгінгі күні нитрогеназадан басқа да молибденді ферменттердің
өсімдіктердің тіршілігінде шешуші рөл атқаратыны толық анықталып отыр.
Олардың ішінде бірінші нитратредуктаза ферментін атаймыз. Азотты
қосылыстардың басқа түрлеріне (мысалы, аммонийға) қарағанда өсімдіктер үшін
нитрат азоттың оңай және тез сіңірілетін түрі болып табылады. Көптеген
зерттеулер нитратпен қоректенген өсімдіктердің тез өсіп жетілетінін,
өнімділігі мен дәндеріндегі ақуыздардың мөлшері жоғары болатынын, әсіресе
тұздану секілді қоршаған ортаның қолайсыз жағдайына төзімді болатынын
тәжірибе жүзінде дәлелдеп отыр. Өсімдіктер нитратты тек молибден металы бар
фермент нитратредуктазаның көмегімен ғана сіңіре алады.
Келесі молибденді фермент альдегидоксидаза өсімдіктердің тіршілігінде
ерекше рөл атқаратын фитогормонабсциз қышқылының синтезіне тікелей
қатысады. Ал, абсциз қышқылының өсімдіктердің қоршаған ортаның қолайсыз
жағдайына бейімделуінде ерекше рөл атқаратыны бұрыннан белгілі. Егер
өсімдік клеткасында бұл қышқыл синтезделмесе, онда өсімдік қоршаған ортаның
тұздануына, құрғақшылыққа, не суыққа шыдамай тез қырылып қалады [17].
Келесі молибденді фермент ксантиндегидрогеназа өсімдік жасушасын аса
қауіпті еркін оттегі радикалдарынан қорғайды, сонымен қатар өсімдіктердің
патогендерге қарсылығын күшейтеді. Еркін оттегі радикалдары жасушада
өсімдіктер топырақтың тұздануының, құрғақшылығының, ультракүлгін сәуленің,
жоғары және төмен температураның әсеріне тап болғанда, сонымен қатар
өсімдік тамырын су басып, оттегі жетіспеген жағдайларда пайда болады.
Оттегі радикалдары жасуша ішіндегі биологиялық маңызды макромолекулалар:
белоктарды, нуклеин қышқылдарын, әсіресе мембраналық липидтерді қайтымсыз
өзгерістерге ұшыратады, ал бұл жағдай өз кезегінде өсімдік жасушасын өлімге
әкеліп соқтырады.
Өсімдіктердегі соңғы молибденді фермент сульфитоксидаза ауаны аса улы
күкірт диоксиді (SO2) газынан тазалауда маңызды рөл атқарады. Бұл газ
құрамында күкірт бар табиғи отын көздерін (мұнай, көмір және табиғи газ)
жағудың нәтижесінде, сонымен қатар микроорганизмдердің тіршілігінің және
вулканның белсенділігінен пайда болатын атмосфераны ластаушы қосылыс.
Ауадағы күкірт диоксиді жаңбыр суымен әрекеттесіп, күкірт қышқылына
айналады және оның нәтижесінде қышқылды жаңбыр пайда болады. Сонымен қатар
су ішінде күкірт оңай гидраттанып, сульфит иондарын түзеді (HSO3- және SO32-
), олар өте күшті нуклеофильдер болып табылады, сондықтан жасушаның әртүрлі
компоненттерін ыдыратып, адам мен жануарларда және өсімдіктерде әртүрлі
аурулар тудырады. Ауада осы газдың жоғары концентрациясы кезінде
патогендердің өсімдік ұлпаларына кіру белсенділігі жоғарылайды екен.
Мысалы, астық тұқымдас өсімдіктердің Phaeosphaeria nodorum патогенімен
залалдану деңгейі ауадағы күкірт диоксидінің мөлшерімен тікелей
корреляцияда болатыны және ол жағдай миллиондаған тонналық астық шығынына
алып келетіні анықталған.
Күкірт диоксидінің өсімдік үшін улы концентрациясынан төмендеу
деңгейінде жапырақтар оны өте белсенді түрде сіңіре бастайды. Сонымен,
сульфит құрамында молибденді фермент сульфитоксидазаның көмегімен улы емес
сульфатқа дейін тотығады, яғни бұл фермент өсімдікті күкірт диоксидінен
қорғап қана қоймайды, сонымен қатар ауадағы осы газдың мөлшерін күрт
төмендетеді.
Молибден өсімдіктердің аязға және құрғақшылыққа төзімділігін
күшейтеді. Молибден өсімдіктердің қозғалмалы алюминийдің улылығына
төзімділік реакциясын жақсартады.
Молибден өсімдіктерге өте аз мөлшерде қажет, онсыз молибдоферменттер
ешқандай активтік көрсете алмайды. Әртүрлі аймақтардағы топырақтардың
молибденмен қамтамасыз етілуінің алалығы оның топырақ түзетін қоспалардағы
мөлшеріне байланысты, молибденнің топырақтағы мөлшері оның
гранулометрикалық құрамына тәуелді. Құмды және ылғалды топырақтарда осы
металдың мөлшері өте аз, ал лайлы және сұйық топырақтарда молибденнің
мөлшері жоғары болып келеді. Ерігіштігі, яғни өсімдіктердің молибденге
қолжетімдігі негізінен топырақтың рН мәніне және оның ылғалдылығына
байланысты. Ылғалданған сілтілі топырақтарда өсімдіктер молибденді оңай
сіңіреді [18].
Тотықсызданған орта жағдайларында өсімдіктердің оттегіні сабақтан
тамырларға қарай тасымалдау қабілетіне ие болады. Ол өз кезегінде тамыр
жүйесінің айналасындағы топырақтағы молибденнің қарқынды тотығуына алып
келеді, ол оның ерігіштігін күшейтеді. Ал, қышқыл топырақ жағдайларында (рН
5.5-тен төмен) молибденнің мөлшері төмен болған кезде темір тотығының
мөлшері жоғары болады және соның салдарынан өсімдіктердің молибденді
сіңіруі қиындайды. Торфты топырақтардан молибденді сіңіру қиындығы оның
гумин қышқылдары арқылы Мо5+-ке айналып, оның МоО42- - ге дейін жылдам
тотықсыздануында. Екінші жағынан, органикалық заттарға бай топырақтарда
өсімдіктер үшін жеткілікті молибден жинақталады. Бірақ, оның органикалық
заттардан босап бөлінуі қиын болып келеді.
Өсімдіктер молибденді топырақтан молибдат-ион түрінде сіңіреді және
оның сіңірілуі топырақтағы ерітіндісінің мөлшеріне тікелей пропорционалды.
Молибден өсімдіктердің бойымен органикалық қосылыс, негізінен ксилемада
түзілетін Mo-S - амин қышқылдарының комплексі түрінде қозғалыста бола
алады. Молибден өсімдіктердің сабағы мен тамырларына қарағанда
жапырақтарында көп жинақталып, жас мүшелерінің хлоропласттарында
орналасады.
1.6 Молибденнің азотфиксациядағы маңызы
Атмосферадағы молекула түріндегі азот газы бір-бірімен үш ковалентті
байланысқан осы элементтің екі атомынан тұрады. Азот атомдарының арасындағы
үш ковалентті байланыс энергиясы оның бір молекуласына шаққанда 940 кДж-ге
тең екен, яғни ондай байланысты үзу өте қиын, сондықтан да азот газы
ешқандай химиялық реакцияға түспейді (“азот” француз тілінен “өмірді
қолдамайтын” деп аударылады). Сол азот газын сутегі газымен химиялық жолмен
әрекеттестіріп, аммиак алу үшін 500оС температура және 1000 атмосфералық
қысым керек (Габер-Бош реакциясы), яғни азоттан өсімдіктер оңай сіңіретін
аммиакты алу үшін қыруар қаржы жұмсалады деген сөз. Ал, сол атмосфералық
азот газын азотфиксаторлар қалыпты жағдайда, яғни 20-30оС температурада
және бір атмосфералық қысымда, аммиакқа емін-еркін айналдырып отырады.
Азотфиксаторлардың осындай керемет ерекшелігі мынада: олардың клеткаларында
нитрогеназа деп аталатын арнайы фермент (яғни, табиғи биологиялық
катализатор) жасалады. Ол молекулалық түрдегі (азоттың екі атомының
біріккен түрі) инертті атмосфералық азот молекуласын тотықсыздандыра алатын
өте күрделі фермент. Бұл ферменттің молекуласының құрамына молибден
металының екі атомы кіреді. Бұл ферменттің ойдағыдай катализаторлық қызмет
жүргізуі үшін молибден металы міндетті түрде оның молекуласының құрамында
болуы керек. Әйтпесе, бұл металл жетіспеген жағдайда азотфиксаторлардың
клеткасындағы нитрогеназаның қызметі күрт төмендеп, немесе тіптен тоқтап
қалады. Сондықтан да, азотфиксатор бактерияларды молибденнің жеткілікті
мөлшерімен қамтамасыз ету арқылы топырақты құнартып, дақылдардың
өнімділігін экологиялық таза жолмен көтеру деген сөз [19].
Молекулярлық азот газының нитрогеназа ферменті арқылы тотықсызданып,
аммиакқа айналуы кезектескен 3 реакциялардан тұрады (әрбір реакция үшін 2
электрон мен 2 протон пайдаланылады) (Формула 16):
N = N ( NH=NH ( NH2-NH2
( 2NH3 (16)
Азот молекуласы Диимид Гидразин Аммиак
Бір жылда ауадан алынатын азоттың мөлшері өте жоғары, яғни ол жылына
2×1013 грамға тең болған. Азотфиксаторлар, азоттың фиксациясын жүргізетін
организмдер, эволюция тұрғысынан ең алғаш пайда болған бактериялар деп
есептеледі, басқаша айтсақ олар болмаса Жер планетасындағы тіршілік осындай
қарқынмен дамымаған болар еді.
Азотфиксацияға қабілетті микроорганизмдер топырақта еркін өмір сүруші
және өсімдіктермен симбиоз құрушылар болып екі үлкен топқа бөлінеді.
Азотобактер (Azotobacter), клостридиум (Clostridium), клебсиелла
(Klebsiella) секілді бактериялар өсімдік тамырларынан бөлек өмір сүре
отырып, атмосфераның азотын өсімдіктер тез сіңіре алатын аммонийға
айналдырып, осылайша топырақты құнарландырып отырады. Қазіргі күні белгілі
13000-ға жуық бұршақ тұқымдас өсімдіктердің көптеген түрлері азотфиксатор
бактериялармен симбиоз құрады. Ондай бактериялар өсімдік тамырының
қабығынан терең ұлпаларының жасушаларының ішіне еніп өмір сүре отырып,
ерекше тамыр түйіншіктерін құрады. Сондай тамыр түйіншігін құрайтын
бактериялардың көп түрі ризобиум (Rhizobium) туыстығына жатады. Бұршақ
тұқымдас өсімдіктердің әрбір түріне ерекше ризобиум бактериясының түрі де
сәйкес келеді. Мысалы, люпин өсімдігіне Rhіzobium lupini, люцернаға
Rhizobium meliloti, ал жоңышқаға Rhizobium trifoli симбиоздық азотфиксатор
бактериялары сәйкес келеді. Кішкентай азолла (Azolla) деп аталатын су
папоротнигінің өзі азотфиксаторлық Nostoc және Anaebena секілді
цианобактериялармен (көк-жасыл балдырлармен) симбиоз құрады. Ал, кейбір
ағаштар мен шыбықтар актиномицеттермен симбиоз құра алады. Азотфиксатор
микроорганизмдердің басқа түрлері жабайы астық тұқымдас өсімдіктер
тамырының сыртқы бетінде өмір сүре отырып, ондай өсімдіктерге де
атмосфераның азотын дайындап бере алады. Солай тамырдың сыртқы бетінде өмір
сүретін микроорганизмдерді ассоциативті азотфиксаторлар деп атайды. Мысалы,
оған азоспирилл (Azospirillum) жатады [20].
Бір гектар топырақ ішінде еркін өмір сүретін бактериялар атмосферадан
жылына 50 кг азотты аммиак түрінде топыраққа беріп отырады. Ал, бұршақ
тұқымдас өсімдіктердің тамыр түйнектеріндегі симбиоздық азотфиксаторлар сол
өсімдіктерді жылына 150-ден 500 килограммға дейін азотпен қамтамасыз етіп
отырады.
Егер егіс алқабында бірнеше жыл бұршақ тұқымдас өсімдіктерін егіп
өсірсе, келесі жылдары ол егістік топырағының құнарлылығының артатынын егін
шаруашылығымен айланысып келе жатқан халықтар ежел заманнан жақсы біледі.
Оны ауыспалы егін себу арқылы топырақты құнарту деп жүрміз. Оның себебі
бұршақ тұқымдас өсімдіктердің тамырындағы симбиоздық бактериялар
атмосфераның азотын тек өсімдік тамырына ғана беріп қоймайды, сонымен қатар
ауа азотын артық мөлшерде фиксациялай отырып топырақты да азотпен
қамтамасыз етеді.
Дегенмен, атмосфералық азотты аммиакқа айландыру осы бактериялар үшін
де өте қымбат процесс. Атмосфералық азоттың бір молекуласын
тотықсыздандыруға 12-ден 25-ке дейін АТФ жұмсалады. Ал, АТФ-тың барлық тірі
организмдер үшін бірден-бір энергия көзі екені бәрімізге белгілі. Оның
үстіне, нитрогеназа ферменті тек анаэробты жағдайда ғана активтік
көрсетеді, яғни оттегі нитрогеназа үшін улы газ болып табылады. Сондықтан
да еркін өмір сүретін азотфиксаторлар топырақтың оттегісіз жағдайында ғана
атмосфералық азотты аммиакқа айналдырады. Ал, бұршақ тұқымдас өсімдіктердің
тамырлары легоглобин деген, нитрогеназаны оттегіден қорғайтын ерекше белок
синтездейді. Ол белок та адам мен жануарлардың гемоглобині секілді қызыл
түсті болады, ол да гемоглобин секілді оттегіні өзімен байланыстырып,
нитрогеназаны оттегіден қорғайды. Сонымен қатар, қоршаған ортада аммиак пен
нитраттың мөлшері көбейген жағдайда нитрогеназа ферменті өз қызметін
тоқтатады. Басқаша айтқанда, экологиялық тұрғыдан аса таза табиғи жолмен
азотты атмосферадан алу процесі өз қолымызбен қоршаған ортаны ластатып
жатқан нитраттың әсерімен тоқтайды деген сөз. Аммонийлі тыңайтқыштар да
өсімдіктер үшін жақсы азот көзі болып табылады. Бірақ, аммонийдің тек бір
ғана өзін азот көзі ретінде пайдаланғанда өсімдіктер нашар өсіп дамиды,
оның үстіне көптеген өсімдіктерде ол тыңайтқыш әсерінен аммониймен улану
деп аталатын белгі пайда болады, ал ол өсімдіктің өліміне алып келуі мүмкін
[21].
1.7 Кейбір микроорганизмдер үшін молибден өмірлік элемент
Бактериялардың кейбір түрлерінің топырақтағы молибденитті тотықтыратын
қасиеті бар. Rizobium секілді азотфиксациялайтын бактерияларға молибден өте
көп мөлшерде қажет.
Егер сондай өсімдіктердің ұлпаларында молибденнің концентрациясы 0.03
– 0.15 мгкг болса, онда ол мөлшері өсімдікке жеткілікті деп есептеуге
болады. Тек бұршақ тұқымдастар үшін осыдан жоғары мөлшерде молибден қажет
болады.
Кейбір өсімдіктерде молибденнің жетіспеуі ерекше белгілермен
байқалады. Молибденнің жетіспеуіне басқа да факторлар әсер етеді. Мысалы,
басқа элементтермен өзара әрекеттесуі. Өсімдіктердің клеткаларында және
топырақ ортасында молибденнің басқа элементтермен алуан түрлі өзара
әрекеттесуі болады. Олардың ішінде молибденнің мыс және күкіртпен өзара
әрекеттері маңызды болып саналады және олардың өзі басқа бірқатар
факторлармен байланысты болады.
Көптеген зерттеулер өсімдік дәндері жартылай өткізгіш қабықшамен
қапталғандықтан, өсімдіктің түріне байланысты олардың дәндерінің ішіне
иондардың тек таңдаулы түрлері ғана ене алатынын көрсеткен. Оның үстіне,
осы салада жарияланған ғылыми мақалалар өсімдік дәндерінің сыртқы қабаты
иондарды тек жартылай өткізетінін көрсетеді. Әсіресе, бұл тұрғыдан астық
тұқымдас дақылдардың дәндерімен көп зерттеулер жүргізілген. Күкірт, калий,
кальций, темір, магний секілді микроэлементтер өсімдіктердің өніп-өсіп
дамуы үшін аса маңызды екені бұрыннан белгілі, олар жасуша ішіндегі
көптеген биорганикалық қосылыстардың құрамына кіреді, көптеген ферменттер
үшін кофактор болып олардың белсенділігін және әртүрлі биохимиялық
процестерді реттейді. Өсiмдiктiң аса маңызды микроэлемент молибдендi
топырақтан сiңiру деңгейi топырақтың қышқылдығына байланысты. Топырақ
қышқыл болса, молибден Cu2+, Zn2+, Fe2+ және Mn2+ иондарымен суда ерiмейтiн
комплекс түзедi. Сонымен қатар, дүниежүзiнiң көптеген аймақтарының
топырағында молибденнiң мөлшерi өте аз. Жоғарыда айтып кеткендей, Қазақстан
Республикасының ғылымдар академиясының топырақтану Институтының мәлiметi
бойынша Қазақстанның көптеген аймақтарының топырағы сiлтiлi болса да,
ондағы молибденнiң мөлшерi өте төмен. Оның үстiне, өсiмдiк тамырындағы
клеткаларының молибдендi ішке өткiзетін мембраналық тасымалдаушы белоктары
сульфат, фосфат және вольфрам оксианиондарына да ортақ екенi анықталды.
Яғни, топырақта сульфат немесе фосфат көп болса, олар клеткаға ену үшiн
молибденмен бәсекеге (конкуренцияға) түседi. Осы жерде Арал және басқа да
аймақтардағы топырақтың сульфатты тұздану деңгейінің өте жоғары екенін
айтып кеткен жөн. Бұл да өсiмдiк үшiн молибденнiң тапшылығына алып келедi
[22].
Молибден мен марганецтің арасындағы антагонизм және олардың өсімдікке
сіңімділігі топырақтың қышқылдығына байланысты болып келеді. Топырақты
әктеу молибденнің өсімдікке сіңуін жеңілдетеді және марганецтің улылығын
төмендетеді. Темір элементіне бай топырақта өсімдіктердің молибденді
сіңіруі қиындайды және осы құбылыс металдардың мөлшеріне керісінше де бола
береді. Темір-молибден тұнбалары (преципитаттар) өсімдік тамырының
молибденді сіңіруін және тасымалдауын қиындатады (Сурет 2, 3). Молибденнің
фосфор тотығымен (Р2О5) қышқыл топырақта әрекеттесуі нәтижесінде фосфор
молибденнің өсімдікке сіңірілуін жеңілдетеді, себебі фосфомолибдат
комплексі суда жақсы ериді және өсімдіктің өткізгіш ұлпалары арқылы оңай
тасымалданады. Бірақ, суперфосфатта болатын сульфат молибденнің сіңірілуін
қиындатады [23].
Сур. 2 - Өсімдіктерде молибденнің жетіспеуінің белгілері. Күнбағыстағы
молибденнің жетіспеуінің алғашқы белгісі – оның жапырақтарының қалыпты
жағдайдағы өсімдікпен (сол жақта) салыстырғанда әлдеқайда түссіздігі (оң
жақта) болып табылады
Сур. 3 - Қарбыздағы молибденнің жетіспеуі. Сол жақта молибден
жеткілікті өсімдіктің жапырағы. Оң жақта төменде – молибден жетіспегенде
жапырақтың сарғайып, ақырынды өлуі (оң жақтағы жоғарғы жапырақ)
Ксантиноксидаза (КФ:1.2.3.2) гипоксантиннің ксантинге және олардың
несеп қышқылына айналуын катализдейтін фермент. Сонымен қатар, птеридин
қатарының, альдегидтердің және имидазолдың тотығу рекцияларын іске асырады.
Оттегі жетіспеушілігі кезінде ксантиноксидаза НАД+-тәуелді
ксантиндегидрогеназа (Кф:1.2.1.37) ретінде функциялайды, бұл екі
функционалды форманың әсер ету механизмі негізінде бір-бірінен
ерекшеленеді. 1980 ж. аяғында ксантиноксидазаны зерттеу ферменттің
супероксид түзуші, канцерогенді және адоптогенді белсенділігінің ашылуымен
байланысты мәселе бола бастады. Тірі ағзадағы оттегінің белсенді формаларын
генерациялаудың басты жүйесі болып ксантиоксидаза табылғандығы белгілі
болғандықтан, биохимиялық процестерде ксантиноксидаза рөлінің екінші
кезекті зерттеуі басталды. Алуан түрлі жануарлардың әр түрлі ұлпасында
локализденудің иммуногистохимиялық сараптамалары КДГ\КО-ның қосымша рөлі
бактериялық инфекцияға қарсы АКР-дің түзілуінде болып табылатындығы туралы
ұйғарымға әкеледі [24].
Ксантиноксидазаның негізгі қызметі болып аденин және гуанин тотығуының
біріншілік өнімдерінен зәр қышқылының түзілуі болып табылады. Пурин
катаболизмінде ксантиноксидаза маңызды рөлді алады. Бұл екі функционалдық
форма тірі ағзада зәр қышқылының түзілуін шектеуші фактор болып есептеледі.
Айтып кеткендей, кей жануарларда және адамдарда зәр қышқылы пуриннің
бөлінуі соңғы өнімі болып табылады және оларда пуриннің дезаминделу
өнімдерінің утилизация интенсивтілігі ксантиноксидаза және
ксантиндегидрогеназаның белсенділігіне тәуелді. Сондай-ақ уриказаның
белсенділігі зәр қышқылының түзілген мөлшеріне тәуелді. Ксантиноксидаза
және ксантиндегидрогеназа утилизация жетіспеушілігі кезінде бүйрек
миалгиясын және талмасын тудыруға қабілетті барлық артық ксантиннің
утилизациясын қамтамасыз етеді. Жануарда, өсімдікте және аэробты
микроорганизмдерде зәр қышқылы ксантиоксидазалық реакция басында түзіледі
және оның шамалы ғана бөлігі ксантиндегидрогеназдық жол бойынша түзіледі.
1.8 Ксантиоксидаза және ксантиндегидрогеназаның әсер ету механизмі
және құрылымы
Ксантиноксидазаның (ксантиндегидрогеназа) құрылымдық жиынтығы күрделі
болып келеді. Бұл ферменттің гомодимерлі молекулалық құрылымы бар, сондай-
ақ оларды мономерге ажыратқанда олардың әрбіреуі жеке түрде катализдік
белсенділікке ие екендігі анықталған. Молекулалық салмағы 283 кД тең. Әрбір
мономер бір-бірімен дисульфидті көпіршемен байланысқан үш бірдей емес
суббірліктен тұрады. Суббірліктердің молекулалық массасы 135, 120, 40 кД
тең. Ферменттің құрамына оның ақуыздық бөлігімен ковалентті байланысқан ФАД
кіреді. Әрбір ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
НОРМАТИВТІ СІЛТЕМЕЛЕР 4
АНЫҚТАМАЛАР 5
БЕЛГІЛЕУЛЕР МЕН ҚЫСҚАРТУЛАР 6
КІРІСПЕ 7
1 Әдеби шолу 9
1.1Молибденнің маңызды қосылыстары 10
1.2Молибденді ферменттердің ксенобиотиктерді трансформациялайтын 13
активтігі
1.3КОР және альдегидоксидаза молекулаларында молибденнің 16
атқаратын рөлі
1.4Тағамға қосылатын молибден улы ма? 17
1.5Басқа молибденді ферменттердің өсімдіктің тіршілігі үшін 19
маңызы
1.6Молибденнің азотфиксациядағы маңызы 21
1.7Кейбір микроорганизмдер үшін молибден өмірлік элемент 24
1.8Ксантиоксидаза және ксантиндегидрогеназаның әсер ету механизмі26
және құрылымы
2 Пайдаланылған материалдар мен зерттеу әдістері 31
3 Алынған нәтижелер мен оларды талқылау 33
3.1Молибденді ферменттердің молекуласы жағдайында ендіре алатын 38
белокты іздеу жолдары
3.2Сүттің құрамындағы ксантиноксидазаның молекуласының құрамына 40
молибденнің енуіне бауырдан (бүйректен) алынған экстракттың
тигізетін әсері
3.3Ауыр металл кадмий арқылы молибден мен вольфрамның 43
молибдокофакторға химиялық туыстығын (affinity) анықтау
ҚОРЫТЫНДЫ 48
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ 49
НОРМАТИВТІ СІЛТЕМЕЛЕР
Мaгистрлік жобада келесі стaндaрттaрғa сілтемелер қолдaнылғaн:
ГОСТ – Полиакриламид гелі
2216-042-07510508-20
09
ГОСТ 8.557-2007 – Jenway спектрофотометрі
ГОСТ 10931-74 – Натрий молибдаты. Жалпы техникалық талаптары
ГОСТ 24104-88 – Жалпы мақсаттағы және үлгілік зертханалық таразы.
Жалпы техникалық сипаттамалары
ГОСТ 25336-82 – Ыдыстар және зертханалық жабдықтар
ГОСТ 6709-72 – Дистилденген су. Техникалық жағдайда
ГОСТ 9147-80 – Зертханалық фарфор ыдыстары мен жабдықтары.
Техникалық талаптар
ГОСТ 31725-2012 – Натрий фосфаты. Жалпы техникалық талаптары
ГОСТ 52810-2007 – Дитиотреитол
ГОСТ 63-74-1 – Сульфаниламид
ГОСТ 52841-2007 – Электрофорез
АНЫҚТАМАЛАР
Магистрлік жобада келесі терминдерге сәйкес анықтамалар қолданылды:
Азотобактер – облигатты аэроб азот көзі ретінде ауаның молекулалары
азотың көміртегінің көзі ретінде органикалық қышқылдарды көмірсуларды-
спиртті қолданады.
Аллантоин — пурин негіздерінің анаэробты ыдырауынан пайда болатын зат.
Апофермент немесе апоэнзим - ферменттің коллоидті, ақуызды бөлігі.
Гипоксантин - (ағылш. hypoxanthine) - пуриндік негіздердің аэробтық
жағдайда ыдырауы нәтижесінде түзілетін органикалық зат.
Интерферон — табиғаты ақуыз болып келетін организмнің қорғаныс
заттары.
Канцерогендер - (латынша cancer – қатерлі ісік және грекше genes –
тудырушы) организмде қатерлі ісік ауруларын және әр түрлі қатерлі және
қатерсіз ісіктерді туғызушы химиялық қосылыстар.
Ксенобиотиктер (грекше xenos — бөтен, жат, bios — тіршілік, өмір) —
тірі организмдерге жат химиялық заттектер.
Макрофаг (Масrорһаgіа - үлкен жалмаушы) — активті қозғалыс
(хемотаксис) және фагоцитозға қабілетті дәнекер тканінің клеткасы.
Нативті - табиғи, зерттегенде бұзылмаған. Мысалы, нативті ақзаттар,
тірі жасушада олар тән құрылысын бұзбай сақтаған.
Праймингтеу – бұл әдіс өсімдік тұқымдарын сумен толық қанықтырып,
кейін оларды толық кептіруден тұрады.
БЕЛГІЛЕУЛЕР МЕН ҚЫСҚАРТУЛАР
Магистрлік жобада келесі белгілеулер мен қысқартулар қолданылды:
АО – Альдегидоксидаза
АТФ - Аденозинтрифосфат
КО – Ксантиноксидаза
НАД – Никотинамидадениндинуклеотид
НАДФH – Никотинамидадениндинуклеотидфосфат
СО - Сульфитоксидаза
ФАД - Флавинадениндинуклеотид
ЭДТА – Этилендиаминтетрауксус қышқылы
ЭДТҚ – Этилендиаминтетра сірке қышқылы
КІРІСПЕ
Жұмыстын өзектілігі. Қазір молибденді ферменттер өсімдіктер мен
жануарлардың қоршаған ортаның қолайсыз жағдайларына төзімділігінде ерекше
рөл атқаратыны толық дәлелденген. Қазақстанның барлық аймақтарындағы
топырақтардағы молибден элементі өсімдіктердің ойдағыдай өніп-өсуіне қажет
болатын мөлшерден 3-5 есе аз болғандықтан өсімдіктер мен жануарларды осы
элементпен қамтамасыз етудің жаңа технологиясын табу қажет. Өсімдіктердің
дәндері өніп-өскен кезде дәндердің ішіндегі қоректік заттар мен элементтер
дамып келе жатқан тамырлар мен сабақтарына тасымалданады. Болжам бойынша
дәндерді себер алдында қажет болатын элементтің ерітіндісінде ұзақ уақыт
ұстаса, дәндер сол элементті ішкі ұлпаларына сіңіріп, жинап алады. Содан
кейін олар өскенде ол элемент өсімдіктің тамыры мен сабағына
(жапырақтарына) тасымалданып, өсімдікті әбден пісіп жетілгенге дейін сол
элементпен қамтамасыз етеді. Бұл зерттеулерді жүргізу алдында
өсімдіктердегі құрамында молибден болатын ферменттердің қасиеттері, олардың
өсімдіктің тіршілігіндегі атқаратын рөлі туралы мәліметтер алынады. Ал,
жануарлардың молибдоферменттерінің активтігін көтеру үшін оларды құрамында
молибдат бар сумен суару жұмыстың өзектілігі болып табылады.
Магистрлік жобаның жаңалығы және практикалық маңызы.
Қазақстанның барлық аймақтарындағы топырақтардағы молибден элементі
өсімдіктердің ойдағыдай өніп-өсуіне қажет болатын мөлшерден 3-5 есе аз
болғандықтан өсімдіктер мен жануарларды осы элементпен қамтамасыз етудің
жаңа технологиясын табу қажет. Күрделі тәжірибелердің нәтижелері жаңа
сойылған қойдың балғын бауырында экзогенді молибденді ферменттердің
молекулаларына ендіретін ерекше зат болатынын анық көрсетіп отыр. Ол зат
жануарлардың сүтінде болмайтыны анықталды.
Зерттеу жұмысының мақсаты. Қазақстанның барлық аймақтарындағы
топырақтардағы молибден элементі өсімдіктердің ойдағыдай өніп-өсуіне қажет
болатын мөлшерден 3-5 есе аз болғандықтан өсімдіктер мен жануарларды осы
элементпен қамтамасыз етудің жаңа технологиясын табу.
Зерттеу жұмысының міндеттері:
1. Зерттеу нүктесін таңдау және негіздеу (ауданы, маршруты);
2. Жобаны геоақпаратпен қамтамасыз етуде геомәліметтер базасын құру және
жобалау;
3. Өсімдіктердегі құрамында молибден болатын ферменттердің қасиеттері,
олардың өсімдіктің тіршілігіндегі атқаратын рөлі туралы мәліметтер
алу;
4. Өсімдіктер мен жануарларды осы молибден элементімен қамтамасыз етудің
жаңа технологиясын табу;
Магистрлік жобаның құрылымы мен көлемі. Магистрлік жоба машинамен
басылған 51 бет мәтінде баяндалған, кіріспе, әдебиеттерге шолу, әдістеме,
тәжірибелік бөлім, зерттеу нәтижесін талдау, қорытынды, әдебиеттер
тізімінен тұрады, онда 9 кесте, 6 сурет және 23 формула бар.
Библиографиялық тізімде 38 атау бар.
1 Әдеби шолу
Молибден – (Molybdenum), Mo – периодикалық жүйенің 6 (VIb) тобының
химиялық элементі. Атомдық нөмірі 42 (Сурет 1), атомдық массасы 95,94. 83Мо-
дан 113Мо-ға дейінгі 31 изотоптары белгілі. Олардың ішінде 92Мо, 94Мо –
98Мо – тұрақты изотоптар.
Ашылу тарихы. Молибденит (молибден дисульфиді, MoS2) баяғы заманнан
гректер мен римляндарға белгілі болған. Дегенмен, оның ашылуы Швециямен
байланысты. 1758-ші жылы шведтің минеролог және химигі Аксель Фредерик
Кронштедт (Axel Fredrik Cronstedt) (1722–1765) графит, галенит және
молибденит әртүрлі заттар деген болжам айтты. Жиырма жылдан кейін, 1778-ші
жылы молибденнің құрылысына швед химигі Карл Вильгельм Шееле назар аударды.
Ол 1782-ші жылы басқа швед химигі Петер Якоб Гьельммен (Peter Jacob Hjelm)
бірлесіп, таза молибден металын бөліп алды.
42: Молибден 2, 8, 18, 13, 1
Сур. 1 - Молибден атомының электрондық конфигурациясы
Молибден сирек металдар қатарына жатады оның масса бойынша Жердің
қабығына шаққандағы мөлшері 1,1·10–4 %. Әлемдегі (Universe) мөлшері 5·10–7%
немесе жалпы атомдардың 10–8 %. Табиғатта негізінен молибденит (MoS2)
түрінде кездеседі және тек соның ғана өндірістік маңызы бар.
Молибден қосылыстары. Молибден қосылыстары 2, 3, 4, 5 және 6 валентті.
Молибденнің оттекті қосылыстары МоО2, МоО3. Бұлардың маңыздысы молибден
(ІІІ) оксиді МоО3 – ақ, жасылша реңді кристалл, балқу температурасы 795оC,
қайнау температурасы 1155оC, суда нашар ериді. Сілті, NH3 (сулы
ерітіндісінде) және концентрлі анорганикалық қышқылдармен әрекеттеседі. Оны
MoS2 немесе молибденді 500оC-тан жоғары температурада қыздыру, аммоний
молибдатын – 3(NH4)2·7MoO3·4H2O термиялық ыдырату арқылы алады. Ол
глазурьмен эмаль құраушысы, петролеин эфирімен синтетикалық отын
өндірісінде катализатор ретінде қолданылады. Молибден металл еместермен
MoF6, MoOF4, MoS2, MoS3, МоCl5, Мо2В, т.б. қосылыстарын түзеді. Молибден
дисульфиді MoS2 – сұр кристалл, 1300оC-тан жоғары температурада термиялық
диссоциацияланады. Су, тұз, сұйытылған күкірт қышқылдарында ерімейді. Оны
молибден және молибден (ІІІ) оксидіне 600 – 800оС-та S2 немесе Н2S буымен
әсер ету арқылы алады. Молибден (ІІІ) сульфиді MoS3 – қара-қоңыр аморфты
зат, су, сұйытылған тұз және күкірт қышқылдарында ерімейді, сілті
ерітінділерінде ериді. Молибден тұздарының әлсіз қышқылды ерітінділерінен
күкіртсутекпен тұндыру, (NH4)2MoS4-ті термиялық ыдырату арқылы алады.
Органикалық синтезде катализатор, мұнайды сутектеуде, т.б. қолданылады.
Молибден қышқылы H2MoО4 кристалл, ыдырау t115оС, суда нашар ериді, натрий
молибдатының ерітіндісін минералды қышқылдармен тұндыру арқылы алады.
Молибденді концентраттарды өңдеуде аралық өнім ретінде қолданылады [1].
Молибденнің топырақтағы құрамы. Молибденнің топырақтағы құрамы
топырақтың табиғатына, органикалық материалдың құрамына және антропогенді
іс-әрекет түріне байланысты. Жер қабатында бұл металлдың құрамы бір
килограмм топырақта 1,0-2,3мг аралығында өзгеріп тұрады. Молибденнің
қалыпты нормасы бір килограмм топырақта 1мг-нан 5мг-ға дейін. Ал
молибденнің жалпы құрамы 0,01-240мг аралығында кг топырақта өзгеруі мүмкін.
Молибден топырақта түрлі формада болады: біріншілік және екіншілік
кристаллдардың торларында бекиді; топырақ материалдарына анион ретінде
адсорбцияланады; органикалық материалдармен байланысты; суда ерігіш түрде
де болуы мүмкін. Соңғысы өсімдіктерге оңай қол жетімді. Топырақ
молибденінің төрт түрін ажыратады: суда ерігіш, онда суда тез еритін
молибдаттар және суда еритін органикалық комплекстері кіреді. Тез ауыспалы
бұл молибденнің ион алмастырушы материалмен адсорбирленген бөлшегі.
Комплексті 0,005М этилендиаминтетра сірке қышқылымен (ЭДТҚ) бөлінеді, ЭДТҚ
бұл молибден органикалық компоненттермен әлсіз байланысқан немесе
органикалық қоспалармен ассоцирленген, және олардан ЭДТҚ оңай
экстрагирленеді. Экстрагирленетін молибден тек NH3·H2O және NaOH
экстрагирлейді [2].
1.1 Молибденнің маңызды қосылыстары
Өзінің қосылыстарында молибден +2-ден +6-ға дейін тотығу деңгейін
көрсетеді, оның ішінде алты валентті молибден бар қосылыстар ең тұрақтысы.
Бірақ, табиғатта 4-валентті молибден дисульфид түрінде кең тараған.
Молибден (IV) оксиді MoO2, ауада тұрақты сұр аморфты ұнтақ немесе
күлгін-қоңыр кристалдар. Ол молибден ангидридін 550°С-та сутегімен
тотықсыздандыру арқылы алынады (Формула 1):
(1)
Молибденнің диоксиді 1000°С-та сутегімен металға дейін тотықсызданады
(Формула 2):
(2)
Молибден (IV) сульфиді MoS2, өте жұмсақ, графитке ұқсас қара зат. MoO3-
ті күкіртті сутегінің атмосферасында қыздыру арқылы алынады (Формула 3-5):
(3)
(4)
(5)
Молибден (V) хлориды MoCl5, балқу температурасы 194,4°С болатын өте
гигроскопиялық қара қою түсті инелі кристалдар. Оны 250°С-та молибденнің
ұнтағына хлормен әсер ету арқылы алады (Формула 6):
(6)
Суды MoCl5 қайнатып жібереді, ылғал ауада ол тез гидролизденеді (Формула
7):
(7)
Молибден (VI) оксиді MoO3, жасылдау шағылыс беретін ақ жұмсақ
кристалл, 800°С-та возгонкаға ұшырайды. Оны молибденді немесе оның
сульфидін ауада 600°С-та қыздырғанда алуға болады (Формула 8-11) [3]:
(8)
(9)
(10)
(11)
С, Ca, Al, H2, Mg секілді тотықсыздандырғыштармен бірге қыздырғанда
металға дейін тотықсызданады. Молибден ангидриді суда әлдеқайда жақсы ериді
(100°С-та 1,5 гл). Сулы сілтілерде стехиометрияға байланысты молибдаттар
немесе изополимолибдаттар түзеді, мысалы (Формула 12-15):
(12)
(13)
(14)
(15)
Молибденқышқылдары. Бірнеше молибденқышқылдары белгілі, мысалы: H2MoO4
– түссіз ұсақ кристалды ұнтақ, H2Mo2O7 – ақ кристалды зат, изополиқышқыл
Н2[Мо4О13] – сулы ерітінділерде болатын күшті қышқыл.
Аммонийдің парамолибдаты (NH4)6[Mo7O24]·4H2O – суда еритін түссіз
призматикалы кристалдар. (NH4)2MoO4-ті булантып-ұшырғанда тұнбаға түседі.
Аналитикалық химияда аммоний парамолибдатының азот қышқылды ерітіндісі
фосфор қышқылымен фосфаттарды анықтауда пайдаланылады. Аммоний молибдаты
(50%-ке жуық Mo), жай молибден суперфосфаты (0,1% Мо және 19,5% Р2О5)
немесе екі еселенген молибден суперфосфаты (0,2 % Мо және 43 % Р2О5)
ретінде микротыңайтқыштың компоненті болып табылады.
Бұршақ және астық тұқымдастар, жапырақты көкөністер, сүт, бауыр және
бүйрек молибденге бай. АҚШ-тың ұлттық ғылым академиясының халықтың әр түрлі
категорияларына ұсынатын молибденнің күндік нормасы (estimated safe and
adequate daily dietary intake, ESSADI) мынадай (Кесте 1):
Кесте 1
Молибденді пайдаланудың күндік нормасы
Адам жасы (мкгкүндік)
Нәрестелер 15–30
0–0,5
0,5–1 20–40
Балалар 25–50
1–3
4–6 30–75
7–10 50–150
11–18 75–250
19 жастан жоғары 75–250
ересектер
Жануарлардың құрамында молибдені бар ферменттер (молибдоферменттер).
Өздеріне тән субстраттары өзгеше болғанымен жануарлардың ксантиноксидаза
мен альдегидоксидаза ферменттері молекулаларының құрылымы жағынан бір-
біріне өте ұқсас ферменттер, альдегидоксидаза құрамында азот атомы бар
гетероциклді қосылыстардың кең қатарын тотықтыра алатын қабілеті бар.
Иммунохимиялық зерттеулер ксантиноксидаза мен альдегидоксидаза
ферменттерінің жануарлардың бауырында, бүйрегінде, бұлшық етінде және
өкпесінде көп болатынын көрсетті. Сонымен, ксантиноксидаза және
альдегидоксидаза оксиданттар мен антиоксиданттардың арасындағы өте нәзік
балансты ұстайтын, гомеостаз бен патофизиологияда ерекше рөл ойнайтын
ферменттер деуге болады [4].
Молибдоферменттердің жануарлардың организміндегі маңыздылығы өте жақсы
зерттелген болса, балықтардағы ондай ферменттер тіптен зерттелмеген десе
болады, тек қана бір мақала ғана ксантиоксидазаның зебрабалық организмінде
птеридин қосылысының синтезіне қатысады деген мәлімет береді. Сондықтан,
біздің молибденді ферменттердің балық организміндегі тотығу стресі мен
патофизиологиясында маңызды рөл атқаратыны туралы болжамымыз ауада өмір
сүретін жануарлардың ферменттерін зерттеуден алынған нәтижелерге сүйенген.
1.2 Молибденді ферменттердің ксенобиотиктерді трансформациялайтын
активтігі
Ксенобиотиктердің тотығуын Р450-ге тәуелді емес ферменттер де іске
асыра алады екен және ондай ферменттерге ксантиноксидаза мен
альдегидоксидаза жатады. Осы молибдоферменттер жүргізген тотығу
реакциясының нәтижесінде Р450-ферменттер беретін метаболиттерден өзгеше
қосылыстар түзіледі [5]. Басқаша айтқанда, белгілі бір ксенобиотикке екі
топтың ферменттерімен әсер еткенде бір-бірінен өзгеше өнімдер алынады деген
сөз. Гетероциклді қосылыстардың ароматикалық сақинасында азот атомдары
неғұрлым көп болса, молибдоферменттер басқа ферменттермен салыстырғанда
оларды соғұрлым жоғары белсенділікпен тотықтырады, немесе
трансформациялайды. Сонымен, ксантиноксидаза және альдегидоксидаза
гетероциклді қосылыстардың кең қатарын тотықтыра алады. Мысалы үшін,
бауырдағы альдегидоксидаза жануарлардың тегіне байланысты 18 түрлі
фталазинді ксенобиотиктердің 10-нан 14-не дейін трансформациялайды [6].
Өсімдіктермен қоректенетін балықтардың альдегидоксидазасы улы
ксенобиотиктерді трансформациялау активтігі бойынша жыртқыш балықтардікімен
салыстырғанда өте жоғары болады, яғни, өсімдіктерде жануарлармен
салыстырғанда ксенобиотиктердің түрі және мөлшері көп деген сөз. Жоғарыда
айтылғандай, ксантиноксидаза және дегидрогеназа формалары организмнің
патофизиологиялық жағдайына байланысты, сонымен қатар, ол формалардың
деңгейі ксенобиотиктердің болуына да байланысты болады.
Үй қояндары құрамында канцерогенді 2-ацетиламинофлуорен ксенобиотигі
бар жеммен қоректендірген кезде бұл жануардың организміндегі
ксантиноксидаза мен альдегидоксидаза ферменттерінің активтігі жоғарылайтыны
анықталған [7]. Яғни, бұл ферменттер қоршаған ортада немесе организмде
ксенобиотиктердің болуына биологиялық маркерлер бола алады деген сөз.
Цитоплазмалық ксантиноксидаза және альдегидоксидаза, немесе
мембраналық Р450-ферменттердің ксенобиотиктерді биотрансформациялау
активтігінің деңгейі жануардың түріне және ксенобиотиктің құрылысына
байланысты болады. Альдегидоксидаза негізінен суда еритін ксенобиотиктерді
оңай тотықтыратын болса, Р450-ферменттердің липофильді (майда еритін)
ксенобиотиктерге әсері жоғары. Дегенмен, кейбір ксенобиотиктер осы
ферменттердің барлығына ортақ субстраттар бола алады. Мысалы, никотинді
цитоплазмада альдегидоксидаза, ал микросомаларда Р450-фермент котининге
айналдырады. Сонымен қатар, бұл ферменттер ксенобиотик метаболизмінің
әртүрлі кезеңдерін іске асырады. Мысалы, тағам арқылы жүргізілген
тәжірибелер көкөністердің бір тобы адам организміндегі Р450-ферменттердің
активтігін оятса, көкөністердің басқа тобы олардың активтігін тежеген. Бұл
жерде көкөніс түрлері ксантиноксидазаға ешқандай әсер етпеген, сөйтіп осы
ферменттің активтігі тағам түріне тәуелді емес болып шықты. Басқа жағынан,
ксантиноксидазаның ксенобиотикті трансформациялайтын қабілеті құрамында көп
мөлшерде пурин және фруктоза бар тағамдарда жоғары болатыны дәлелденген.
Сонымен қатар, ксантиноксидаза мен альдегидоксидазаның цитоплазмадағы
деңгейі Р450-ферменттерінің жалпы мөлшеріне сәйкес келмейді. Қабыну
тудыратын тотығу стресінің әсерінен пайда болатын цитохром Р450 және оған
тәуелді ферменттердің активтіктеріндегі өзгерістер ксантиноксидазаның
активтігіне кері сәйкес келеді, яғни біреулерінің активтігі жоғары болса,
екіншісінікі төмен болады деген сөз.
Микросомалық Р450-моноксигеназалардың активтіктерімен салыстырғанда
цитоплазмалық ксантиноксидаза және альдегидоксидазанікі күшейе бастайтын
тотығу стресі кезінде ешқандай өзгеріске ұшырамайды. Липидтердің асқын
тотығуы клетка мембранасының бұзылуына алып келеді, яғни мембрананың
өткізгіштігі өзгереді және оның нәтижесінде клетка ішіндегі ферменттер
сыртқы ортаға босап шығады. Стресс немесе патология кезінде бір органнан
босап шыққан цитоплазмалық ксантиноксидаза және альдегидоксидаза қанның
циркуляциясының нәтижесінде басқа органдарға жете алады. Яғни, бұл жағдай
балық денесіндегі ксенобиотиктерді усыздандыруда маңызды рөл атқарады.
Жануарлардың организміне түскен бөтен қосылыстар (нитраттар және
ксенобиотиктер) ең алдымен қан арқылы бауырға жиналады [8]. Осы органда
зиянды немесе қауіпті қосылыстар әртүрлі ферменттердің әсерімен
трансформацияланып (өзгертіліп), зиянсыздандырады (немесе
бейтараптандырылады). Сондықтан да бауыр бүкіл организмді тазалайтын орган
болып табылады. Организмді тазалау тұрғысынан жануарларда бауырдан кейін
бүйрек пен бұлшық ет тұрады. Олардың құрамындағы ксенобиотиктерді
зиянсыздандыратын ферменттерді - санитар-ферменттер деп атайды. Бауырдағы
санитар-ферменттердің көпшілігі мембрананың құрамында болады, мысалы, Р450-
цитохромына тәуелді ферменттер (олар туралы төменде айтылады).
Бауырдың құрамында молибдоферменттердің де көп болатыны көптен бері
белгілі. Кейініректегі мұқият зерттеулер жануарлардың молибдоферменттері де
санитар-ферменттердің қатарына жататынын толық дәлелдеп берді.
Молибдоферменттердің Р450-ферменттерінен айырмашылығы олар цитоплазмада
болады, басқаша айтқанда клетка мембранасымен байланыспаған. Яғни,
молибдоферменттер цитоплазмада еркін күйде болғандықтан олардың зиянды
қосылыстарды бейтараптандыратын мүмкіндігі де күшейе түседі деген сөз.
Жануарлар денесінде құрамында молибден металының атомдары бар үш түрлі
ферменттер толық анықталған. Олар: ксантиноксидаза (КО), альдегидоксидаза
(АО) және сульфитоксидаза (СО). Әдетте бір фермент түрі қосылыстың тек бір
түрін ғана реакцияға түсіретін болса, КО және АО қосылыстардың көптеген
түрлерін реакцияға түсіре алады. Сондықтан оларды көп функционалды
ферменттер деп атайды.
Ксантиноксидаза ксантинді немесе гипоксантинді несеп қышқылына
айналдырады. Көптеген зерттеулер несеп қышқылының өте күшті антиоксидант
екенін көрсетуде. Тірі организмдерде несеп қышқылы ферментсіз, оттегі
радикалдарын бейтараптандырып, өзі тотығып, аллантоинға айналады. Сонымен
қатар, уриказа деген фермент те несеп қышқылын аллантоинға айналдырады.
Бірақ, осындай өзгерістің ферменттік жолы қалыпты жағдайда жүретін процесс
болса керек, ал тотығу процесі кезінде несеп қышқылы ферментсіз тотығады.
Несеп қышқылы адам қанының плазмасындағы ең күшті антиоксидант болып
есептеледі, ол аса күшті тотықтырғыш пероксинитриттен белсенді түрде
қорғайды, ал плазмадағы басқа антиоксиданттардың пероксинитриттен сондай
деңгейде қорғауы үшін олардың мөлшері плазмада әдеттен тыс, несеп
қышқылынікінен әлдеқайда жоғары болуы керек екен.
Көптеген зерттеулер балықтың бауырында пайда болған несеп қышқылы өте
зиян нитритті (NO2-) улылығы жоқ нитратқа (NO3-) айналдыра алады екен [9].
Диазинон деген ксенобиотиктің қатерлі мөлшерінен төмендеу (сублетальды)
концентрациясымен әсер етілген Еуропа угорінің қанының құрамына биохимиялық
анализ жүргізгенде несеп қышқылының деңгейінің айтарлықтай төмендеп, ал
несеп қышқылының ыдырауының ақырғы өнімі - мочевинаның мөлшерінің
жоғарылағаны анықталды. Бұл нәтижелер несеп қышқылының мөлшерінің төмендеуі
оның ксенобиотикпен әрекеттесіп, диазинонды трансформацияға түсіргенін
көрсетеді.
КО пуриндердің ыдырауын реттейтін негізгі фермент болғанымен, ол
ксенобиотиктердің көптеген түрлерін трансформациялап, оларды зияны жоқ
өнімдерге немесе белсенді метаболиттеріне (туындыларына) айналдыра алады.
Жануарларда белсенді түрде оттегі радикалдарын түзіп отыратын
клеткалық механизмдер бар және ксантиоксидаза (КO) мен альдегидоксидаза
(AO) секілді молибдоферменттер клетка ішінде оттегі радикалдардың
түзілуінде маңызды рөл атқарады. Организмдегі клеткалар - гранулоциттер,
нейтрофильдер және макрофагтар супероксид радикалы мен сутегінің асқын
тотығын бөліп отыруға маманданған және олардың пайда болуына КО тікелей
қатысады. Еркін оттегі радикалдары клетка үшін талқандаушылар болса да,
сонымен қатар олар патогендік бактерия клеткасына қарсы таптырмас қару
болып табылады.
Екінші жағынан, ауада өмір сүретін жануарлардың молибдоферменттері
антиоксидант жасайтын және суда еритін ксенобиотиктерді ыдырататын
ферменттер ретінде де белгілі. Бірақ, молибдоферменттердің жануарлардағы
маңызды рөлін білгенімізбен, осындай ферменттердің маңызы балықтарда тіптен
зерттелмеген деп айтуға болады. Жануарлар және балықтардың
молибдоферменттері молекулалық және реттелу тұрғысынан бір-біріне ұқсас
деген болжамды ұстай отырып, біз балықтың КО ферменті күшті антиоксидант
несеп қышқылын синтездеуге, ал балықтың осы және АО ферменттері
ксенобиотиктерді трансформациялауға (молекулаларының құрылысын өзгертуге)
қабілетті деп болжауға болады. Балықтың молибдоферменттерінің in vivo
(яғни, организм ішінде) жағдайында ксенобиотиктерді трансформациялайтын
активтігі аквакультура шаруашылығында (қолдан жасаған аңғарларда немесе
тоғандарда) дені сау және жоғары сапалы балық өнімін алуға мүмкіндік
береді. Сонымен қатар, балықтың молибдоферменттері сулы қоршаған ортадағы
ксенобиотиктерді бақылау үшін биомаркерлер қызметін де атқара алуы мүмкін
[10].
КО және АО ферменттерінің өзіне назар аударттыратын ерекшелігі олардың
организм ішіндегі (in vivo) активтігін тамақпен бірге молибденді немесе
құрамында пурин қосылысы көп тамақпен қоректендіру арқылы реттеуге немесе
басқаруға болады. КО-ның субстраты ксантин немесе гипоксантиннің табиғаты
пурин болғандықтан тағамдағы пуринді қосылыстар несеп қышқылының түзілуін
күшейтеді.
1.3 КОР және альдегидоксидаза молекулаларында молибденнің атқаратын
рөлі
Оттегі радикалдарын түзетін НАДФН-оксидаза, тыныс алу тізбегіндегі
ферменттер және цитохром Р450-монооксигеназалар секілді мембранамен
байланысқан ферменттермен салыстырғанда КОР және альдегидокидаза
цитоплазмада болатын ферменттер. Липидтің асқын тотығуы кезінде мембраналық
ферменттер активтігін жоғалтатын болса, цитоплазмада орналасатын молибденді
ферменттер активті болып қала береді. Яғни, организмдегі әлдебір ұлпаларда
басталған тотығу стресі молибденді ферменттерге қауіпті емес деген сөз.
Молибденнің биохимиялық рөлінің негізі - бұл металл барлық молибденді
ферменттер үшін олардың активті орталығының басты компоненті болып
табылатын, молибдоптерин деп аталатын кофактордың құрамына кіреді. Яғни,
барлық молибдоферменттер осы кофактор толық болмаса каталитикалық
активтігінен айырылады [11]. Кофактордың құрамына ароматикалық птерин
сақинасы, оған байланысқан бүйір тізбегінде болатын көрші орналасқан екі
сульфгидриль топтары (дитиол) және фосфат кіреді. Молибден атомы
кофактордың екі сульфгидриль топтарымен байланысады. Жануарларлардың,
өсімдіктердің және микроорганизмдердің молибденді ферменттерімен
жүргізілген көптеген зерттеулер қоршаған ортада, немесе қорек көздерінде
молибден жетіспесе, онда ферменттердің едәуір бөлігі молибденсіз формада,
активтігі жоқ болып синтезделеді екен. Екінші жағынан, организмде
ферменттердің демолибдоформасының болуы физиология тұрғысынан қалыпты
жағдай деп есептеледі [12]. Ал, топыраққа, суға немесе қорек көздеріне
молибденді бергенде ферменттердің барлық молекулалары молибденмен
қамтамасыз етіліп, барлығы активті күйде болады, ал организмдер үшін өте
қажет жағдай.
Қазақстан Республикасының ғылымдар академиясының топырақтану
Институтының көптеген жылдардағы зерттеулері Қазақстанның барлық
аймақтарындағы топырақта молибденнің мөлшері өсімдіктердің ойдағыдай өніп-
өсіп дамуы үшін қажет мөлшерден 5-7 есе аз екенін көрсетуде [13]. Яғни,
молибден жануарлар қорек ететін өсімдіктерде, ішетін суда да аз деген сөз.
Сондықтан, жануарлар мен өсімдіктердің қандай түрі болмасын, Қазақстанда
олар молибденнің жетіспеушілігін көруде.
Қазіргі күннің ең көкейкесті мәселелерінің бірі - қоршаған ортаның улы
металдармен ластануы болып табылады. Химиялық зерттеулер Cd2+, Pb2+, Hg2+
секілді ауыр металдардың сульфгидриль тобымен, әсіресе дитиол топтарымен
өте тез әрекеттесіп, олармен берік байланыс құрады, яғни жоғарыда айтып
кеткен кофактордағы молибденнің орнын ауыр металдар алып қояды да,
молибдоферменттер активтігінен айырылады [14]. Ал, егер клеткада
молибденнің мөлшері жеткілікті болса, онда молибден кофактордың
молекуласындағы өз орнына тұрып, ауыр металдардың байланысуына жол
бермейді. Бұл да қоршаған ортада, немесе организмдер үшін қоректік тағамның
құрамында молибденнің жеткілікті болуының қаншалықты қажет екендігін
көрсетеді. Қоршаған орта ауыр металдармен ластанған болса, онда
аквакультура жағдайында да балықтар ауыр металдардың кері әсерінен зардап
шегеді деген сөз. Сондықтан, аквакультурадағы балықтардың жемінде міндетті
түрде молибденнің мөлшері жеткілікті болу керек.
Тағы бір айтатын нәрсе молибдат басқа аниондармен өсімдіктер мен
микроорганизмнің клеткасына ену үшін бәсекеге түседі [15]. Олай дейтініміз,
сульфат, фосфат және бикарбонаттарды өсімдіктердің тамырының клеткасының
мембранасында болатын тасымалдағыш-белоктың тек бір түрін клетканың ішіне
ендіреді. Дәл сол сияқты, жануарлардың ішектері мен бүйрегінің
клеткаларының сондай мембраналық бір белок түрі жоғары айтылған иондар үшін
бәріне бірдей. Осы айтылғандардан мынадай қорытынды шығады: егер қоршаған
ортада немесе организмдер үшін қоректік тағамның құрамында сульфат, фосфат
және бикарбонат көп болса, онда молибден клеткаға жеткілікті мөлшерде сіңе
алмау қаупі туады, ол да организм үшін молибденнің тапшылығына алып келеді.
1.4 Тағамға қосылатын молибден улы ма?
Көптеген зерттеулер бір-біріне ұқсас металдардың (химиялық
аналогтардың) молибденнің, вольфрамның және ванадийдің оксианиондарының
жануарлар организміндегі инсулин рецепторымен байланысып, оны қоздырып, осы
гормонға ұқсас әсер ететінін көрсеткен. Көптеген волонтерлардың (тәжірибеге
өз еркімен) қатысуымен Жапонияда жүргізілген зерттеулердің нәтижесінде
молибдаттың адам организміне ешқандай қосымша әсер етпей диабет ауруын
реттей алатыны анықталды. Бұл оксианиондар қалыпты жағдайда организмде
болатындықтан, тағам арқылы жүргізілетін оксианиондық терапия
химиотерапияның орнына іс-жүзінде қолдануға болатын ортомолекулярлық
медицина деп қарауға болады. Сонымен, ксантиноксидаза мен
альдегидокидазаның активтіктерін жануар жеміне молибденді қосып беру арқылы
реттеу балықтардың патофизиологиясына аквакультура жағдайында бақылау
жасауға болатынын көрсетеді. Молибденнің тұздарының орташа концентрациялары
да жануарлар үшін улылық қасиет көрсетпейтіні, тіптен адам мен тышқанның
клеткаларына белгілі бір деңгейде пайдалы әсер көрсете алатыны анықталған
[16].
Кейбір табиғи топырақ жыныстарында кездесетін молибден ірі қара мал
мен қойлардың кейбір ауруларының себепшісі болуы мүмкін. Бір килограмм жем-
шөпте 3-10 мг болса, ол жануардың денсаулығына зиян деп есептеледі. Ондай
топырақтардағы молибденнің мөлшері оның құрғақ салмағына шаққанда 20-дан
100 ррм болуы мүмкін. Ал, қалыпты топырақта 5 ррм-ның шамасында болады.
Егер қоспадағы (топырақтағы) заттың массалық үлесі 15 ррм болса, онда
қоспаның әрбір килограмында осы заттың 15 мг болады деген сөз (1 ppм =
0,0001% = 10-6, 1% = 10000 ppм).
Ірі қара малдың буаздауына молибденнің улылығы деген мәселе жиі
айтылады. Соған қарамастан молибденнің улылығы туралы нақты дәлелдер жоқ
деуге болады. Дегенмен, молибденнің улылығының екі түрі бар делінеді.
Біріншісі топырақ жынысында 20-100 ррм молибден болған кезде, осындай
топырақ өсімдіктермен қоректенген ірі қара малда әртүрлі аурулардың
белгілері бірнеше күннен кейін байқала бастайды. Мұндай белгілерді мыстың
жоғары концентрациясы арқылы жоюға болады. Оның себебі, организмде сіңу
үшін молибден мен мыстың арасында табиғи бәсеке пайда болады.
Молибденнің улылығының екінші түрі көп айтыс тудырады. Ол бойынша
молибденнің аз мөлшері мен мыстың шамадан тыс мөлшерін жемшөппен бірге
алған жануарлар молибденнің улылығының белгілеріне тап болады.
Молибден азоттың өсімдікке енуін күшейтеді, амидтердің, амин
қышқылдарының және белоктардың синтездерін тездетеді, олардың қоршаған
ортаның қолайсыз жағдайларына төзімділігін жоғарылатады, жасыл
жапырақтардағы хлорофиллдің мөлшерін жоғарылатып, фотосинтездің қарқынын
күшейтеді. Азоттың алмасу реакциялары мен белок биосинтезінің үрдістерінде
молибден мынадай элементтермен: фосфор, калий, магний, марганец, мыс, темір
және кобальтпен өзара әрекеттеседі. Молибден бұршақ тұқымдастардағы тамыр
түйіндерінің дамуына, түйін бактерияларының (бактероидтардың) атмосфералық
азотты сіңіру қабілетін арттырады. Молибден өсімдіктердегі белокты
заттардың синтезі мен алмасуының ойдағыдай жүруіне жағдай жасайды. Молибден
өсімдіктердегі қазір белгілі төрт ферменттердің құрамына енеді, олар
нитратредуктаза, ксантиндегидрогеназа, альдегидоксидаза және
сульфитоксидаза. Молибден жетіспесе немесе жоқ болса бұл ферменттер өз
активтігінен (қызметінен) айырылады.
1.5 Басқа молибденді ферменттердің өсімдіктің тіршілігі үшін маңызы
Бүгінгі күні нитрогеназадан басқа да молибденді ферменттердің
өсімдіктердің тіршілігінде шешуші рөл атқаратыны толық анықталып отыр.
Олардың ішінде бірінші нитратредуктаза ферментін атаймыз. Азотты
қосылыстардың басқа түрлеріне (мысалы, аммонийға) қарағанда өсімдіктер үшін
нитрат азоттың оңай және тез сіңірілетін түрі болып табылады. Көптеген
зерттеулер нитратпен қоректенген өсімдіктердің тез өсіп жетілетінін,
өнімділігі мен дәндеріндегі ақуыздардың мөлшері жоғары болатынын, әсіресе
тұздану секілді қоршаған ортаның қолайсыз жағдайына төзімді болатынын
тәжірибе жүзінде дәлелдеп отыр. Өсімдіктер нитратты тек молибден металы бар
фермент нитратредуктазаның көмегімен ғана сіңіре алады.
Келесі молибденді фермент альдегидоксидаза өсімдіктердің тіршілігінде
ерекше рөл атқаратын фитогормонабсциз қышқылының синтезіне тікелей
қатысады. Ал, абсциз қышқылының өсімдіктердің қоршаған ортаның қолайсыз
жағдайына бейімделуінде ерекше рөл атқаратыны бұрыннан белгілі. Егер
өсімдік клеткасында бұл қышқыл синтезделмесе, онда өсімдік қоршаған ортаның
тұздануына, құрғақшылыққа, не суыққа шыдамай тез қырылып қалады [17].
Келесі молибденді фермент ксантиндегидрогеназа өсімдік жасушасын аса
қауіпті еркін оттегі радикалдарынан қорғайды, сонымен қатар өсімдіктердің
патогендерге қарсылығын күшейтеді. Еркін оттегі радикалдары жасушада
өсімдіктер топырақтың тұздануының, құрғақшылығының, ультракүлгін сәуленің,
жоғары және төмен температураның әсеріне тап болғанда, сонымен қатар
өсімдік тамырын су басып, оттегі жетіспеген жағдайларда пайда болады.
Оттегі радикалдары жасуша ішіндегі биологиялық маңызды макромолекулалар:
белоктарды, нуклеин қышқылдарын, әсіресе мембраналық липидтерді қайтымсыз
өзгерістерге ұшыратады, ал бұл жағдай өз кезегінде өсімдік жасушасын өлімге
әкеліп соқтырады.
Өсімдіктердегі соңғы молибденді фермент сульфитоксидаза ауаны аса улы
күкірт диоксиді (SO2) газынан тазалауда маңызды рөл атқарады. Бұл газ
құрамында күкірт бар табиғи отын көздерін (мұнай, көмір және табиғи газ)
жағудың нәтижесінде, сонымен қатар микроорганизмдердің тіршілігінің және
вулканның белсенділігінен пайда болатын атмосфераны ластаушы қосылыс.
Ауадағы күкірт диоксиді жаңбыр суымен әрекеттесіп, күкірт қышқылына
айналады және оның нәтижесінде қышқылды жаңбыр пайда болады. Сонымен қатар
су ішінде күкірт оңай гидраттанып, сульфит иондарын түзеді (HSO3- және SO32-
), олар өте күшті нуклеофильдер болып табылады, сондықтан жасушаның әртүрлі
компоненттерін ыдыратып, адам мен жануарларда және өсімдіктерде әртүрлі
аурулар тудырады. Ауада осы газдың жоғары концентрациясы кезінде
патогендердің өсімдік ұлпаларына кіру белсенділігі жоғарылайды екен.
Мысалы, астық тұқымдас өсімдіктердің Phaeosphaeria nodorum патогенімен
залалдану деңгейі ауадағы күкірт диоксидінің мөлшерімен тікелей
корреляцияда болатыны және ол жағдай миллиондаған тонналық астық шығынына
алып келетіні анықталған.
Күкірт диоксидінің өсімдік үшін улы концентрациясынан төмендеу
деңгейінде жапырақтар оны өте белсенді түрде сіңіре бастайды. Сонымен,
сульфит құрамында молибденді фермент сульфитоксидазаның көмегімен улы емес
сульфатқа дейін тотығады, яғни бұл фермент өсімдікті күкірт диоксидінен
қорғап қана қоймайды, сонымен қатар ауадағы осы газдың мөлшерін күрт
төмендетеді.
Молибден өсімдіктердің аязға және құрғақшылыққа төзімділігін
күшейтеді. Молибден өсімдіктердің қозғалмалы алюминийдің улылығына
төзімділік реакциясын жақсартады.
Молибден өсімдіктерге өте аз мөлшерде қажет, онсыз молибдоферменттер
ешқандай активтік көрсете алмайды. Әртүрлі аймақтардағы топырақтардың
молибденмен қамтамасыз етілуінің алалығы оның топырақ түзетін қоспалардағы
мөлшеріне байланысты, молибденнің топырақтағы мөлшері оның
гранулометрикалық құрамына тәуелді. Құмды және ылғалды топырақтарда осы
металдың мөлшері өте аз, ал лайлы және сұйық топырақтарда молибденнің
мөлшері жоғары болып келеді. Ерігіштігі, яғни өсімдіктердің молибденге
қолжетімдігі негізінен топырақтың рН мәніне және оның ылғалдылығына
байланысты. Ылғалданған сілтілі топырақтарда өсімдіктер молибденді оңай
сіңіреді [18].
Тотықсызданған орта жағдайларында өсімдіктердің оттегіні сабақтан
тамырларға қарай тасымалдау қабілетіне ие болады. Ол өз кезегінде тамыр
жүйесінің айналасындағы топырақтағы молибденнің қарқынды тотығуына алып
келеді, ол оның ерігіштігін күшейтеді. Ал, қышқыл топырақ жағдайларында (рН
5.5-тен төмен) молибденнің мөлшері төмен болған кезде темір тотығының
мөлшері жоғары болады және соның салдарынан өсімдіктердің молибденді
сіңіруі қиындайды. Торфты топырақтардан молибденді сіңіру қиындығы оның
гумин қышқылдары арқылы Мо5+-ке айналып, оның МоО42- - ге дейін жылдам
тотықсыздануында. Екінші жағынан, органикалық заттарға бай топырақтарда
өсімдіктер үшін жеткілікті молибден жинақталады. Бірақ, оның органикалық
заттардан босап бөлінуі қиын болып келеді.
Өсімдіктер молибденді топырақтан молибдат-ион түрінде сіңіреді және
оның сіңірілуі топырақтағы ерітіндісінің мөлшеріне тікелей пропорционалды.
Молибден өсімдіктердің бойымен органикалық қосылыс, негізінен ксилемада
түзілетін Mo-S - амин қышқылдарының комплексі түрінде қозғалыста бола
алады. Молибден өсімдіктердің сабағы мен тамырларына қарағанда
жапырақтарында көп жинақталып, жас мүшелерінің хлоропласттарында
орналасады.
1.6 Молибденнің азотфиксациядағы маңызы
Атмосферадағы молекула түріндегі азот газы бір-бірімен үш ковалентті
байланысқан осы элементтің екі атомынан тұрады. Азот атомдарының арасындағы
үш ковалентті байланыс энергиясы оның бір молекуласына шаққанда 940 кДж-ге
тең екен, яғни ондай байланысты үзу өте қиын, сондықтан да азот газы
ешқандай химиялық реакцияға түспейді (“азот” француз тілінен “өмірді
қолдамайтын” деп аударылады). Сол азот газын сутегі газымен химиялық жолмен
әрекеттестіріп, аммиак алу үшін 500оС температура және 1000 атмосфералық
қысым керек (Габер-Бош реакциясы), яғни азоттан өсімдіктер оңай сіңіретін
аммиакты алу үшін қыруар қаржы жұмсалады деген сөз. Ал, сол атмосфералық
азот газын азотфиксаторлар қалыпты жағдайда, яғни 20-30оС температурада
және бір атмосфералық қысымда, аммиакқа емін-еркін айналдырып отырады.
Азотфиксаторлардың осындай керемет ерекшелігі мынада: олардың клеткаларында
нитрогеназа деп аталатын арнайы фермент (яғни, табиғи биологиялық
катализатор) жасалады. Ол молекулалық түрдегі (азоттың екі атомының
біріккен түрі) инертті атмосфералық азот молекуласын тотықсыздандыра алатын
өте күрделі фермент. Бұл ферменттің молекуласының құрамына молибден
металының екі атомы кіреді. Бұл ферменттің ойдағыдай катализаторлық қызмет
жүргізуі үшін молибден металы міндетті түрде оның молекуласының құрамында
болуы керек. Әйтпесе, бұл металл жетіспеген жағдайда азотфиксаторлардың
клеткасындағы нитрогеназаның қызметі күрт төмендеп, немесе тіптен тоқтап
қалады. Сондықтан да, азотфиксатор бактерияларды молибденнің жеткілікті
мөлшерімен қамтамасыз ету арқылы топырақты құнартып, дақылдардың
өнімділігін экологиялық таза жолмен көтеру деген сөз [19].
Молекулярлық азот газының нитрогеназа ферменті арқылы тотықсызданып,
аммиакқа айналуы кезектескен 3 реакциялардан тұрады (әрбір реакция үшін 2
электрон мен 2 протон пайдаланылады) (Формула 16):
N = N ( NH=NH ( NH2-NH2
( 2NH3 (16)
Азот молекуласы Диимид Гидразин Аммиак
Бір жылда ауадан алынатын азоттың мөлшері өте жоғары, яғни ол жылына
2×1013 грамға тең болған. Азотфиксаторлар, азоттың фиксациясын жүргізетін
организмдер, эволюция тұрғысынан ең алғаш пайда болған бактериялар деп
есептеледі, басқаша айтсақ олар болмаса Жер планетасындағы тіршілік осындай
қарқынмен дамымаған болар еді.
Азотфиксацияға қабілетті микроорганизмдер топырақта еркін өмір сүруші
және өсімдіктермен симбиоз құрушылар болып екі үлкен топқа бөлінеді.
Азотобактер (Azotobacter), клостридиум (Clostridium), клебсиелла
(Klebsiella) секілді бактериялар өсімдік тамырларынан бөлек өмір сүре
отырып, атмосфераның азотын өсімдіктер тез сіңіре алатын аммонийға
айналдырып, осылайша топырақты құнарландырып отырады. Қазіргі күні белгілі
13000-ға жуық бұршақ тұқымдас өсімдіктердің көптеген түрлері азотфиксатор
бактериялармен симбиоз құрады. Ондай бактериялар өсімдік тамырының
қабығынан терең ұлпаларының жасушаларының ішіне еніп өмір сүре отырып,
ерекше тамыр түйіншіктерін құрады. Сондай тамыр түйіншігін құрайтын
бактериялардың көп түрі ризобиум (Rhizobium) туыстығына жатады. Бұршақ
тұқымдас өсімдіктердің әрбір түріне ерекше ризобиум бактериясының түрі де
сәйкес келеді. Мысалы, люпин өсімдігіне Rhіzobium lupini, люцернаға
Rhizobium meliloti, ал жоңышқаға Rhizobium trifoli симбиоздық азотфиксатор
бактериялары сәйкес келеді. Кішкентай азолла (Azolla) деп аталатын су
папоротнигінің өзі азотфиксаторлық Nostoc және Anaebena секілді
цианобактериялармен (көк-жасыл балдырлармен) симбиоз құрады. Ал, кейбір
ағаштар мен шыбықтар актиномицеттермен симбиоз құра алады. Азотфиксатор
микроорганизмдердің басқа түрлері жабайы астық тұқымдас өсімдіктер
тамырының сыртқы бетінде өмір сүре отырып, ондай өсімдіктерге де
атмосфераның азотын дайындап бере алады. Солай тамырдың сыртқы бетінде өмір
сүретін микроорганизмдерді ассоциативті азотфиксаторлар деп атайды. Мысалы,
оған азоспирилл (Azospirillum) жатады [20].
Бір гектар топырақ ішінде еркін өмір сүретін бактериялар атмосферадан
жылына 50 кг азотты аммиак түрінде топыраққа беріп отырады. Ал, бұршақ
тұқымдас өсімдіктердің тамыр түйнектеріндегі симбиоздық азотфиксаторлар сол
өсімдіктерді жылына 150-ден 500 килограммға дейін азотпен қамтамасыз етіп
отырады.
Егер егіс алқабында бірнеше жыл бұршақ тұқымдас өсімдіктерін егіп
өсірсе, келесі жылдары ол егістік топырағының құнарлылығының артатынын егін
шаруашылығымен айланысып келе жатқан халықтар ежел заманнан жақсы біледі.
Оны ауыспалы егін себу арқылы топырақты құнарту деп жүрміз. Оның себебі
бұршақ тұқымдас өсімдіктердің тамырындағы симбиоздық бактериялар
атмосфераның азотын тек өсімдік тамырына ғана беріп қоймайды, сонымен қатар
ауа азотын артық мөлшерде фиксациялай отырып топырақты да азотпен
қамтамасыз етеді.
Дегенмен, атмосфералық азотты аммиакқа айландыру осы бактериялар үшін
де өте қымбат процесс. Атмосфералық азоттың бір молекуласын
тотықсыздандыруға 12-ден 25-ке дейін АТФ жұмсалады. Ал, АТФ-тың барлық тірі
организмдер үшін бірден-бір энергия көзі екені бәрімізге белгілі. Оның
үстіне, нитрогеназа ферменті тек анаэробты жағдайда ғана активтік
көрсетеді, яғни оттегі нитрогеназа үшін улы газ болып табылады. Сондықтан
да еркін өмір сүретін азотфиксаторлар топырақтың оттегісіз жағдайында ғана
атмосфералық азотты аммиакқа айналдырады. Ал, бұршақ тұқымдас өсімдіктердің
тамырлары легоглобин деген, нитрогеназаны оттегіден қорғайтын ерекше белок
синтездейді. Ол белок та адам мен жануарлардың гемоглобині секілді қызыл
түсті болады, ол да гемоглобин секілді оттегіні өзімен байланыстырып,
нитрогеназаны оттегіден қорғайды. Сонымен қатар, қоршаған ортада аммиак пен
нитраттың мөлшері көбейген жағдайда нитрогеназа ферменті өз қызметін
тоқтатады. Басқаша айтқанда, экологиялық тұрғыдан аса таза табиғи жолмен
азотты атмосферадан алу процесі өз қолымызбен қоршаған ортаны ластатып
жатқан нитраттың әсерімен тоқтайды деген сөз. Аммонийлі тыңайтқыштар да
өсімдіктер үшін жақсы азот көзі болып табылады. Бірақ, аммонийдің тек бір
ғана өзін азот көзі ретінде пайдаланғанда өсімдіктер нашар өсіп дамиды,
оның үстіне көптеген өсімдіктерде ол тыңайтқыш әсерінен аммониймен улану
деп аталатын белгі пайда болады, ал ол өсімдіктің өліміне алып келуі мүмкін
[21].
1.7 Кейбір микроорганизмдер үшін молибден өмірлік элемент
Бактериялардың кейбір түрлерінің топырақтағы молибденитті тотықтыратын
қасиеті бар. Rizobium секілді азотфиксациялайтын бактерияларға молибден өте
көп мөлшерде қажет.
Егер сондай өсімдіктердің ұлпаларында молибденнің концентрациясы 0.03
– 0.15 мгкг болса, онда ол мөлшері өсімдікке жеткілікті деп есептеуге
болады. Тек бұршақ тұқымдастар үшін осыдан жоғары мөлшерде молибден қажет
болады.
Кейбір өсімдіктерде молибденнің жетіспеуі ерекше белгілермен
байқалады. Молибденнің жетіспеуіне басқа да факторлар әсер етеді. Мысалы,
басқа элементтермен өзара әрекеттесуі. Өсімдіктердің клеткаларында және
топырақ ортасында молибденнің басқа элементтермен алуан түрлі өзара
әрекеттесуі болады. Олардың ішінде молибденнің мыс және күкіртпен өзара
әрекеттері маңызды болып саналады және олардың өзі басқа бірқатар
факторлармен байланысты болады.
Көптеген зерттеулер өсімдік дәндері жартылай өткізгіш қабықшамен
қапталғандықтан, өсімдіктің түріне байланысты олардың дәндерінің ішіне
иондардың тек таңдаулы түрлері ғана ене алатынын көрсеткен. Оның үстіне,
осы салада жарияланған ғылыми мақалалар өсімдік дәндерінің сыртқы қабаты
иондарды тек жартылай өткізетінін көрсетеді. Әсіресе, бұл тұрғыдан астық
тұқымдас дақылдардың дәндерімен көп зерттеулер жүргізілген. Күкірт, калий,
кальций, темір, магний секілді микроэлементтер өсімдіктердің өніп-өсіп
дамуы үшін аса маңызды екені бұрыннан белгілі, олар жасуша ішіндегі
көптеген биорганикалық қосылыстардың құрамына кіреді, көптеген ферменттер
үшін кофактор болып олардың белсенділігін және әртүрлі биохимиялық
процестерді реттейді. Өсiмдiктiң аса маңызды микроэлемент молибдендi
топырақтан сiңiру деңгейi топырақтың қышқылдығына байланысты. Топырақ
қышқыл болса, молибден Cu2+, Zn2+, Fe2+ және Mn2+ иондарымен суда ерiмейтiн
комплекс түзедi. Сонымен қатар, дүниежүзiнiң көптеген аймақтарының
топырағында молибденнiң мөлшерi өте аз. Жоғарыда айтып кеткендей, Қазақстан
Республикасының ғылымдар академиясының топырақтану Институтының мәлiметi
бойынша Қазақстанның көптеген аймақтарының топырағы сiлтiлi болса да,
ондағы молибденнiң мөлшерi өте төмен. Оның үстiне, өсiмдiк тамырындағы
клеткаларының молибдендi ішке өткiзетін мембраналық тасымалдаушы белоктары
сульфат, фосфат және вольфрам оксианиондарына да ортақ екенi анықталды.
Яғни, топырақта сульфат немесе фосфат көп болса, олар клеткаға ену үшiн
молибденмен бәсекеге (конкуренцияға) түседi. Осы жерде Арал және басқа да
аймақтардағы топырақтың сульфатты тұздану деңгейінің өте жоғары екенін
айтып кеткен жөн. Бұл да өсiмдiк үшiн молибденнiң тапшылығына алып келедi
[22].
Молибден мен марганецтің арасындағы антагонизм және олардың өсімдікке
сіңімділігі топырақтың қышқылдығына байланысты болып келеді. Топырақты
әктеу молибденнің өсімдікке сіңуін жеңілдетеді және марганецтің улылығын
төмендетеді. Темір элементіне бай топырақта өсімдіктердің молибденді
сіңіруі қиындайды және осы құбылыс металдардың мөлшеріне керісінше де бола
береді. Темір-молибден тұнбалары (преципитаттар) өсімдік тамырының
молибденді сіңіруін және тасымалдауын қиындатады (Сурет 2, 3). Молибденнің
фосфор тотығымен (Р2О5) қышқыл топырақта әрекеттесуі нәтижесінде фосфор
молибденнің өсімдікке сіңірілуін жеңілдетеді, себебі фосфомолибдат
комплексі суда жақсы ериді және өсімдіктің өткізгіш ұлпалары арқылы оңай
тасымалданады. Бірақ, суперфосфатта болатын сульфат молибденнің сіңірілуін
қиындатады [23].
Сур. 2 - Өсімдіктерде молибденнің жетіспеуінің белгілері. Күнбағыстағы
молибденнің жетіспеуінің алғашқы белгісі – оның жапырақтарының қалыпты
жағдайдағы өсімдікпен (сол жақта) салыстырғанда әлдеқайда түссіздігі (оң
жақта) болып табылады
Сур. 3 - Қарбыздағы молибденнің жетіспеуі. Сол жақта молибден
жеткілікті өсімдіктің жапырағы. Оң жақта төменде – молибден жетіспегенде
жапырақтың сарғайып, ақырынды өлуі (оң жақтағы жоғарғы жапырақ)
Ксантиноксидаза (КФ:1.2.3.2) гипоксантиннің ксантинге және олардың
несеп қышқылына айналуын катализдейтін фермент. Сонымен қатар, птеридин
қатарының, альдегидтердің және имидазолдың тотығу рекцияларын іске асырады.
Оттегі жетіспеушілігі кезінде ксантиноксидаза НАД+-тәуелді
ксантиндегидрогеназа (Кф:1.2.1.37) ретінде функциялайды, бұл екі
функционалды форманың әсер ету механизмі негізінде бір-бірінен
ерекшеленеді. 1980 ж. аяғында ксантиноксидазаны зерттеу ферменттің
супероксид түзуші, канцерогенді және адоптогенді белсенділігінің ашылуымен
байланысты мәселе бола бастады. Тірі ағзадағы оттегінің белсенді формаларын
генерациялаудың басты жүйесі болып ксантиоксидаза табылғандығы белгілі
болғандықтан, биохимиялық процестерде ксантиноксидаза рөлінің екінші
кезекті зерттеуі басталды. Алуан түрлі жануарлардың әр түрлі ұлпасында
локализденудің иммуногистохимиялық сараптамалары КДГ\КО-ның қосымша рөлі
бактериялық инфекцияға қарсы АКР-дің түзілуінде болып табылатындығы туралы
ұйғарымға әкеледі [24].
Ксантиноксидазаның негізгі қызметі болып аденин және гуанин тотығуының
біріншілік өнімдерінен зәр қышқылының түзілуі болып табылады. Пурин
катаболизмінде ксантиноксидаза маңызды рөлді алады. Бұл екі функционалдық
форма тірі ағзада зәр қышқылының түзілуін шектеуші фактор болып есептеледі.
Айтып кеткендей, кей жануарларда және адамдарда зәр қышқылы пуриннің
бөлінуі соңғы өнімі болып табылады және оларда пуриннің дезаминделу
өнімдерінің утилизация интенсивтілігі ксантиноксидаза және
ксантиндегидрогеназаның белсенділігіне тәуелді. Сондай-ақ уриказаның
белсенділігі зәр қышқылының түзілген мөлшеріне тәуелді. Ксантиноксидаза
және ксантиндегидрогеназа утилизация жетіспеушілігі кезінде бүйрек
миалгиясын және талмасын тудыруға қабілетті барлық артық ксантиннің
утилизациясын қамтамасыз етеді. Жануарда, өсімдікте және аэробты
микроорганизмдерде зәр қышқылы ксантиоксидазалық реакция басында түзіледі
және оның шамалы ғана бөлігі ксантиндегидрогеназдық жол бойынша түзіледі.
1.8 Ксантиоксидаза және ксантиндегидрогеназаның әсер ету механизмі
және құрылымы
Ксантиноксидазаның (ксантиндегидрогеназа) құрылымдық жиынтығы күрделі
болып келеді. Бұл ферменттің гомодимерлі молекулалық құрылымы бар, сондай-
ақ оларды мономерге ажыратқанда олардың әрбіреуі жеке түрде катализдік
белсенділікке ие екендігі анықталған. Молекулалық салмағы 283 кД тең. Әрбір
мономер бір-бірімен дисульфидті көпіршемен байланысқан үш бірдей емес
суббірліктен тұрады. Суббірліктердің молекулалық массасы 135, 120, 40 кД
тең. Ферменттің құрамына оның ақуыздық бөлігімен ковалентті байланысқан ФАД
кіреді. Әрбір ... 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