Роль ферментов в системе дыхания растений

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ 

Учреждение  образования

«МОЗЫРСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ  им. И.П. Шамякина» 

БИОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ 

КАФЕДРА ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ И ОХРАНЫ ПРИРОДЫ 

РОЛЬ  ФЕРМЕНТОВ В СИСТЕМЕ  ДЫХАНИЯ РАСТЕНИЙ

                                                   Курсовая работа

Специальность 1-02 04 04-03 Биология. Охрана природы 

Исполнитель:

студент 3 курса 1 группы                         Бобровская Виктория  Валентиновна

заочной формы  обучения 
 
 
 

Научный руководитель:

доктор биологических  наук,                      Валетов Валентин Васильевич

профессор 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

МОЗЫРЬ 2011

РЕФЕРАТ

Курсовая  работа:  44страницы, 5 таблиц, 3рисунока,  19 источников,                 1 приложение.

Ключевые  слова: ферменты, роль ферментов.

Цель  работы: определение влияния различных ферментов на развитие растительных организмов.

Методы  исследования: морфологические; химические; экологические; статистические.

Полученные  результаты и их новизна: изучено влияние фермента каталазы на различные растительные объекты .

Область применения: образование, сельское хозяйство. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                           ОГЛАВЛЕНИЕ 

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………4

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ....................................................................6

    1.1 Ферменты. Классификация и свойства…………………………………...6

    1.2 Механизм  действия ферментов…………………………………………..16

ВЫВОДЫ………………………………………………………………………...20

ГЛАВА 2.  МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ……………..22

     2.1 Характеристика объекта и условий проведения исследования………..22

     2.2 Методика проведения исследования…………………………………….23

ГЛАВА 3.РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ АНАЛИЗ…………...25

    3.1Ферментативная  активность каталазы в различных растительных

          объектах…………………………………………………………………….25

    3.2 Биометрические показатели активности каталазы……………………....26

ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………….27

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК..............................................................28

ПРИЛОЖЕНИЕ.....................................................................................................30 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                ВВЕДЕНИЕ 

     Непосредственно в процессе фотосинтеза (аутотрофная ассимиляция) образуются главным образом триозы (альдегиды и органические кислоты), гексозы и некоторые аминокислоты, а также ассимиляционный крахмал. Это далеко не все соединения, необходимые растению. Основная масса органических веществ различного назначения синтезируется в результате превращения продуктов аутотрофной ассимиляции. Последние в процессе дыхания (диссимиляция) подвергаются окислительному расщеплению и преобразуются в относительно простые, но химически активные промежуточные продукты и АТФ. Эти вещества и используются на синтез разнообразных сложных и видоспецифичных органических соединений (гетеротрофная ассимиляция; свойственна также животным организмам). Следовательно, диссимиляция и ассимиляция — это две взаимосвязанные стороны единого процесса — превращения веществ и энергии (метаболизм).

  Все реакции превращения веществ  катализируются ферментами. Ферментные системы работают по принципу саморегуляции и тем самым, с одной стороны, определяют относительное постоянство химического состава клеток и тканей организма (биохимический гомеостаз), а с другой — изменяют направленность биохимических превращений соответственно возрасту и внешним условиям.[1,с45]

  Органические  соединения составляют 94—99 % сухой  массы растения. По степени участия  в клеточном метаболизме они условно делятся на вещества основного и вторичного обмена. Первые (углеводы, белки, жиры, органические кислоты, нуклеотиды) многократно включаются в обмен веществ и служат субстратом дыхания или временно отводятся в запас (потенциальный источник пластических веществ и энергии). Вторые (несколько тысяч видов соединений — гликозиды, терпеноиды, пигменты, алкалоиды, фенольные соединения и т. д.) полностью или частично выключаются из обмена и обычно не являются источником ни пластических веществ, ни энергии. Тем не менее многие из них (фенольные соединения, порфирииы, терпеноиды и т. д.) выполняют специфические физиологические функции и обеспечивают приспособление растений к условиям среды.[1,с 56] 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 

1. Ферменты. Классификация и  свойства

         Ферменты (энзимы). Во   всех   живых   организмах   присутствуют специфические белки, которые играют роль биологических катализаторов. Такие белки называются ферментами (энзимами).

      Химические реакции в живой клетке могут протекать при   определенной температуре, определенном давлении и определенной активной реакции среды.

    Но даже при наличии этих условий они протекали бы в клетке очень медленно без участия ферментов. Ферменты ускоряют ход реакции без изменения ее общего результата за счет снижения энергии активации, т.е. в их присутствии требуется значительно меньше энергии для придания реакционной способности молекулам.

  Все процессы в живом организме прямо или косвенно осуществляются с участием ферментов. Например, под их воздействием составные компоненты пищи (белки, углеводы, липиды и др.) расщепляются до более простых соединений, а из них уже затем синтезируются новые, свойственные данному виду, макромолекулы. Поэтому нарушение синтеза ферментов или недостаточная их активность нередко ведут к возникновению тяжелых болезней.[7,с 23]

  По  пространственной организации ферменты состоят из нескольких полипептидных цепей и обычно обладают четвертичной структурой. Кроме того, в состав ферментов могут входить и небелковые компоненты. Белковая часть носит название апофермент, а небелковая — кофактор (если это неорганическое вещество, например Zn²⁺, М.g²⁺ и т.д.) или кофермент (коэнзим) (если это низкомолекулярное органическое вещество).

  Предшественниками или составными частями многих коферментов  являются витамины. Так, например, пантотеновая кислота является составной частью коэнзима А, никотиновая кислота (витамин РР) — предшественником НАД и НАДФ и т.д.

  Ферменты  характеризуются необычайно высокой степенью специфичности, т.е. фермент катализирует только одну реакцию или действует только на один тип связи. Этим обеспечивается тонкая регуляция всех жизненно важных процессов (дыхание, пищеварение, фотосинтез и др.).

  В настоящее время принимается, что  окисление органических соединений в живых тканях протекает при  участии ферментных систем, осуществляющих активацию водорода и молекулярного кислорода, и ферментов, выполняющих роль промежуточных переносчиков водорода (электрона).

  Несколько слов об общих принципах организации  каталитического аппарата, с участием которого осуществляется процесс дыхания у растений — организмов, лишенных стабильной внутренней среды (парциальное давление О₂ и СО₂, температура и др.).

  Непостоянство, изменчивость факторов внешней среды  не могли не сказаться на ферментных системах дыхания и в первую очередь, естественно, на механизмах, осуществляющих заключительные его этапы — восстановление кислорода.

  Три принципиальные особенности характеризуют  структуру окислительного аппарата растений. Первой особенностью следует считать широкое использование принципа множественности (мульти-принцип) при построении окислительных систем у растений, в результате чего в растительной клетке имеется, как правило, не один, а несколько энзимов, катализирующих одни и те же или близкие по значению функции.

  Этим  обусловлена характерная для  растений динамичность, альтернативность путей, которыми осуществляются процессы биологического окисления, и изменяемость доли участия в последнем отдельных каталитических систем.[2,с134]

  Наличие альтернативных механизмов и путей  окислительного обмена играет исключительно  важную роль как фактор, расширяющий адаптивные возможности растения. Переключение этих механизмов обусловливает способность растений сохранять необходимый уровень и эффективность дыхательного процесса в непрерывно изменяющихся условиях внешней среды, включая и различные экстремальные воздействия.

  Второй  весьма важной особенностью окислительного аппарата растений является полифункциональность каталитических систем, т.е. наличие катализаторов, обладающих не одним, а несколькими свойствами.

  Третьей принципиальной особенностью следует считать рассредо-точенность, делокализованность окислительного аппарата. Как сейчас установлено, окислительными системами той или иной сложности и эффективности обладают практически все структурные компоненты протопласта.

  Перечисленные выше принципы лежат в основе построения всех групп ферментов, катализирующих процесс дыхания.

    Из экспериментальных данных современной биохимии, и физиологии растений следует, что для вовлечения молекулярного кислорода в окислительный обмен растительной клетки используются три типа механизмов.

1.Восстановление кислорода одно- или двухвалентными донорами. Ферменты, катализирующие такого вида реакции, относятся к группе оксидаз. Их активные центры содержат, как правило, атомы железа или меди, геминовую или флавиновую группировку.

2.Восстановление молекулярного кислорода двухвалентными 
донорами, сочетающееся с включением образующегося при этом 
продукта восстановления в окисляемую молекулу. Ферменты, осуществляющие эту реакцию, относятся к группе оксидаз со смешан 
ными функциями, называемыми еще гидроксилазами.

3. Непосредственное включение кислорода в молекулу окисляемого субстрата. Ферменты, осуществляющие такого рода реакции, именуются трансферазами или оксигеназами.[6,с54]

    Перечисленные выше три принципиальные возможности вовлечения кислорода в окислительный обмен были постулированы в свое время перекисной теорией А. Н. Баха и теорией В. И. Палладина.

    В соответствии со сказанным каждый из типов реакций взаимодействия с молекулярным кислородом катализируется большим числом ферментов, различающихся по химической структуре, природе кофакторов, кинетическим свойствам, а также по природе используемых ими источников электронов, температурным условиям, парциальному давлению О₂ и др., являющихся для их действия оптимальными.

    Весьма важным этапом в развитии учения об энзиматической природе дыхания явилось открытие гетерогенности белковых компонентов различных окислительных ферментов. Для большинства из них характерно наличие того или иного числа молекулярных форм белка, различающихся по электрофоретической подвижности (величина и знак заряда), субстратной специфичности, кинетическим параметрам и ряду других свойств. Компоненты эти известны как изозимы, или изоэнзимы.