31. Ферментативное превращение органических веществ в растительной клетке

Диастаз, или амилаза, превращает крахмал в декстрины и мальтозу, а другой фермент – мальтаза – превращает мальтозу в глюкозу. В семенах, находящихся в состоянии покоя, количество диастаза ничтожно. Образование его происходит в клетках щитка и в алейроновом слое (у аланов). В первые же дни прорастания семени количество диастаза удваивается и утраивается. Диастаз диффундирует в ближайшие клетки эндосперма и осахаривает находящиеся в них крахмальные зерна, которые оказываются как бы изъеденными и постепенно распадающимися на мелкие части. Действие диастаза постепенно распространяется на все более отдаленные от зародыша участки запасной ткани. Диастаз встречается также в листьях, стеблях, корнях, клубнях – словом, всюду, где идет превращение крахмала в сахар.

Липаза содержится в семенах злаков и масличных культур. Она осуществляет гидролиз жиров в прорастающих семенах. Липаза действует и в обратном направлении, ускоряя синтез жиров.

Целлюлаза, гидролизирующая целлюлозу, кроме прорастающих семян содержится в грибах, разрушающих древесину, а также в бактериях, поселяющихся в желудке травоядных животных

Инулиназа – фермент, превращающий инулин в сахар фруктозу (у сложноцветных растений). 

Инвертаза, или сахараза, расщепляет тростниковый сахар на глюкозу и фруктозу. Этот фермент скопляется в большом количестве в дрожжах спиртового брожения, но постоянно встречается также в клетках других растений и в пищеварительных соках животных. Высчитано, что 1 г инвертазы может разложить 1 млн. г сахарозы (то есть 1 т).

Протеазы, или протеолитические ферменты, расщепляют белки до аминокислот. Сложные белковые вещества в растении подвергаются разложению на более простые соединения. В прорастающих семенах находят те же самые продукты расщепления белковых веществ, которые образуются в кишечнике животных при расщеплении белков ферментом трипсином. У насекомоядных растений найден фермент протеаза, состоящий из трипсина и пепсина; у насекомоядного растения росянки протеаза выделяется наружу волосками, покрывающими листья.

Более распространена в растениях внутриклеточная протеаза – папаин, или папаиназа, найденная сперва в плодах дынного дерева (Carica papaya) и расщепляющая белки до аминокислот в слабокислой или нейтральной среде. В настоящее время известно, что папаиназа вместе с другими внутриклеточными ферментами широко распространена в прорастающих семенах и в других органах растений. Папаин получен в кристаллическом состоянии.

Фосфорилаза превращает сахар в крахмал, то есть ее действие противоположно действию диастаза. Фосфорилаза действует в присутствии фосфорной кислоты и встречается всюду, где есть запасающая ткань, а также в ассимиляционной паренхиме.

Легко обнаруживаемыми продуктами фотосинтеза в зеленых растениях являются сахар и крахмал. В хлорофилловых зернах зеленого листа в дневные часы (на свету) накопляется крахмал, за ночь крахмал исчезает из клеток листа. Крахмал, находящийся в коллоидном состоянии, может быстро исчезать из листа только потому, что в зеленых клетках листа все время происходит превращение крахмала в сахар. Сахар, проникая через клеточную оболочку, устремляется в другие плетки и в проводящие ткани. Такое подвижное вещество свободно циркулирует по растению, питает все клетки растения, а в случае избытка откладывается в запас. У большинства растений сахар при этом вновь превращается в крахмал.

Каталаза способствует чрезвычайно интенсивному разложению в растениях перекиси водорода на воду и молекулярный кислород (2Н2О2 → 2Н2О + O2). Роль каталазы в растениях заключается в том, что она разрушает ядовитую для клетки перекись водорода, образующуюся в процессе дыхания.

Окислительно-восстановительные ферменты (дегидразы, оксидазы, пероксидаза, гемин-фермент и др.) способствуют окислительно-восстановительным реакциям, происходящим при дыхании и брожении.

Дегидразы окисляют (дегидрируют) тот или иной дыхательный субстрат, и отнятый водород передают либо кислороду воздуха (аэробные дегидразы), или другому ферменту, или промежуточному переносчику водорода. Дегидразы являются двухкомпонентными ферментами и в активной группе содержат витамин РР или витамин В2.

Оксидазы (цитохромоксидаза, полифенолоксидаза) активируют кислород воздуха, который становится способным соединяться с активированным водородом дыхательного субстрата. Видимую деятельность оксидаз мы постоянно наблюдаем при побурении излома свежего яблока или картофеля и при почернении листьев, побитых морозом. Содержимое поврежденных клеток при этом под влиянием окислительных ферментов подвергается окислению, вследствие чего накопляются окрашенные пигменты; в неповрежденных клетках окисление сопровождается восстановительным процессом, и потому в живых клетках видимых изменений мы не наблюдаем. 

Пероксидаза окисляет органические соединения (полифенолы, ароматические амины) с помощью перекиси водорода или каких-либо органических перекисей. Пероксидаза, окисляя полифенолы, играет важную роль в дыхании растений. Процессы превращения веществ и дыхания особенно энергично совершаются в прорастающих семенах и растущих частях растений.