Результаты исследований парамагнитных свойств марганца (часть 4)
При изучении взаимосвязи железа с марганцем (Weinstein и др., 1955) обнаружено, что недостаток железа при избытке марганца в растениях обусловливается способностью железа и марганца взаимно вытеснять друг друга из железосодержащих ферментов. При выращивании растений на питательных средах с различным содержанием и соотношением железа к марганцу установлено (Рубин, 1959), что максимальное содержание хлорофилла, каротина и ксантофилла было в растениях, выращенных на питательной среде с соотношением железо/марганец, равным 2. При уменьшении количества железа в этом соотношении активность окислительных ферментов (цитохромоксидаза, каталаза и пероксидаза) снижалась. В литературе подчеркивается значительная роль железа и марганца в процессе фотосинтеза (Бойченко и Захарова, 1959). Согласно новейшим схемам фотосинтеза:
CO2 XY + H2O Свет/Хлоропласт XHCO2 + YOH,
восстановление углекислоты происходит в связи с веществом X, а выделение кислорода зависит от веществаY. Высказываются предположения, что железо является катализатором соединения X. Катализатором соединения У может быть марганец. Нарушение соотношения железа и марганца вызывает характерные болезни некоторых растений, особенно древесных.
Использование метода ЭПР имеет широкие перспективы при изучении физиолого-биохимических процессов, происходящих с участием железа и марганца, а также при изучении питания растений этими элементами.
Представляет интерес также и «биологический» синглет, наблюдаемый почти во всех спектрах ЭПР биологических объектов. Скорее всего этот синглет является «комплексным» и представляет собой сумму различных свободных радикалов органических соединений. О том, что он имеет органическую природу, свидетельствует тот факт, что во всех биологических объектах (нативных, высушенных, лиофилизированных) он всегда обнаруживается с большой интенсивностью. Наличие синглета в спектрах ЭПР золы можно объяснить, очевидно, неполным сгоранием органических соединений при сжигании образцов. На основании приведенных данных можно сделать такие выводы:
1. Благодаря парамагнитным свойствам иона Mn24+ с помощью метода ЭПР можно изучать превращение марганца в растениях и участие его в различных процессах.
2. Марганец, находясь в растении в виде иона Mn2+, дает спектр ЭПР со сверхтонкой структурой — расщепление на шесть линий одинаковой интенсивности с расстоянием между линиями около 90 э и с шириной каждой компоненты — 15—20 э.
3. Спектр ЭПР иона Mn2+ при регистрации его в озоленном растительном материале накладывается на широкую одиночную линию большой интенсивности, которая, очевидно, принадлежит железу. Метод ЭПР может быть использован для изучения физиологической связи марганца с железом в растениях.
4. По середине шести линий сверхтонкой структуры иона Mn2+ в растительных объектах часто обнаруживается одиночный синглет, характерный для всех биологических объектов.
5. g-фактор спектра ЭПР иона Mn2+ в растительном материале совпадает с g-фактором свободного электрона.
6. Благодаря физиологическому превращению марганца в растении из одного валентного состояния в другое не всегда обнаруживается прямая зависимость между интенсивностью спектра ЭПР иона Mn2+ и его общим содержанием в данном объекте.
