Содержание молибдена в клеточных структурах растений (часть 1)
Современные исследования влияния химических средств на физиолого-биохимические процессы при изучении структуры и функций растений показали, что внутрикомплексные соединения микроэлементов с белком клеток являются важнейшими составными частями либо активаторами ферментных систем.
Ионы металлов могут влиять на белковую основу фермента с помощью возникающих электростатических полей. Кроме того, при наличии ингибитора ионы могут парализовать и связывать его в виде комплекса или вызывать выпадение в осадок и высвобождать активатор для взаимодействия с активным центром фермента.
Молибден, входящий в состав нитратредуктазы (являющейся металлофлавопротеином) как переносчик электронов, способствует восстановлению нитратов через гидроксиламин до аминокислот и белка. Этот процесс происходит при участии ди-трифосфопиридиннуклеотидов и водорода, образующегося при окислительном распаде углеводов и фотолизе воды в хлоропластах.
Нами с Л.Д. Лейденской изучено распределение и физиологическое значение молибдена в структурных элементах клеток листьев и корней в онтогенезе растений кормовых бобов, сахарной свеклы, цветной капусты в процессе метаболизма азотистых соединений, в частности восстановления нитратов. Исследования проводили в 1963—1965 гг. с растениями, выращенными в условиях вегетационных и полевых опытов. При фракционировании клеточных структур использовали метод, предложенный H.М. Сисакяном и И.М. Мосоловой (1961), согласно которому навески листьев и корней (25—30 г) на холоду растирали с 40 мл 0,5-н. раствора сахарозы и 10 мл фосфатного буфера (pH 7,1). При определении нитратредуктазы, для избежания снижения ее активности, не допускали сильного охлаждения.
Полученные гомогенаты центрифугировали вначале на центрифуге ТМ-14 с разрешающей способностью 20000 g, а в дальнейшем — на центрифуге ВАК-40 (40 000 g). Крупные фрагменты клеток и крахмальные зерна отжимали через полотно, осколки отделяли при 325—500 g (экспозиция 10 мин). Ядра оседали при 750—1000 g (та же экспозиция). Хлоропласты отделяли при 2300—4000 g в течение 15 мин, митохондрии — при 9000—18 000 g в течение 20 мин, рибосомы — при 35 000—60 000 g в течение 20 мин.
Для очистки выделенные фракции промывали 2—3 мл раствора сахарозы и повторно центрифугировали при соответствующем числе оборотов. Остаток из центрифужных пробирок переносили водой в чашки, высушивали, взвешивали и озоляли в муфельной печи. Содержание молибдена в золе определяли по методу Грига. Расчет содержания молибдена проводили в миллиграммах на 1 кг сырого вещества и сухой фракции. Чистоту фракции проверяли под микроскопом при увеличении в 1200 раз.
Активность нитратредуктазы определяли методом Мульдера (1959) и выражали в микрограммах нитрита натрия на 1 г сырого вещества за 30 мин. Белок в выделенных фракциях осаждали 10%-ным раствором трихлоруксусной кислоты, а белковый азот определяли по микрометоду Кьельдаля. Нитратный азот в листьях определяли колориметрически с дисульфовеноловой кислотой.
