Контрольная работа по "Сельское хозяйство"

    Классификация ферментов.

    Составлено  описание примерно 2000 различных ферментов. Главный специфический признак, на основании которого отличают один фермент от другого, - это химическая реакция катализируемая им. В соответствии с систематической классификацией все ферменты подразделяются на шесть  главных классов.

1. Оксидоредуктазы катализируют окислительно-восстановительные реакции.
2. Трансферазы катализируют реакции переноса групп.
3. Гидролазы - гидролитические ферменты.
4. Лиазы катализируют отщепление от субстратов отдельных групп с образованием двойных связей или присоединение групп с двойными связями.
5. Изомеразы – ферменты, катализирующие реакции изомеризации.
6. Лигазы ( синтеразы)  - ферменты, катализирующие реакции синтеза с участием АТФ или аналогичных трифосфатов

    Шифр  каждого фермента состоит из четырёх  чисел, разделённых точками. Первая цифра указывает, к какому из шести  главных классов принадлежит  данный фермент. Второе число обозначает подкласс. Третья цифра обозначает ещё более мелкую группу ферментов (подподкласс), а четвёртая – номер  конкретного фермента в данном подподклассе. 

                                                            Гидролазы.

    Ферменты  класса гидролаз катализируют гидролиз, а иногда и синтез сложных соединений с участием воды:

                                  RR₁+HOH       ROH+R₁H

Гидролазы делятся на несколько подклассов.

Эстеразы. Гидролитические ферменты подкласса эстераз катализируют реакцию расщепления сложных эфиров:

                                 RCOOR₁+HOH        RCOOH+R₁OH,

                          Где R – остаток кислоты, а R₁ -  остаток спирта.

Все эстеразы делят на несколько групп.

Липазы  катализируют расщепление жиров – триацилглицеринов жирных кислот:

                                         CH₂OCOR₁                                                            CH₂OH       R₁COOH

                                        

                                         CHOCOR₂+3H₂O                                  CHOH + R₂COOH

               

                                         CH₂OCOR₃                                            CH₂OH   R₃COOH

                                            Триацилглицерин                                                          глицерин

     

    где R_1,R_2, и R₃ – остатки жирных кислот. 

    Липазы  широко распространены в растениях. Обмен жиров в клетках в  значительной степени связан с активностью  этих ферментов. У каждого вида растений есть свои собственные липазы, значительно  отличающиеся от подобных ферментов  других растений (растворимостью, оптимумом  рН и другими свойствами). Несмотря на это, специфичность липаз очень  низка, и любая липаза может расщеплять почти все жиры.

    Гидролазы тиоловых эфиров,  к ним относится ацетил-КоА-гидролаза, которая катализирует расщепление ацетилкофермента А:

                               СН₃СО   S – КоА + Н₂О         СН₃СООН + НS – КоА

    Гидролазы фосфомоноэфиров, они катализируют отщепление остатка фосфорной кислоты от соединений типа  R – O – P. К таким соединениям относят, например, фосфорные эфиры сахаров: глюкозо-6-фостат, глюкозо-1-фосфат, фруктозо-1,6-дифосфат и др. Соответствующие ферменты носят названия глюкозо-6-фосфатаза, глюкозо-1- фосфатаза, гексозодифосфатаза и т.д.

    Гидролазы фосфодиэфиров. К этой группе ферментов относятся дезоксирибонуклеаза и рибонуклеаза, соответственно катализирующие расщепление ДНК и РНК.

Гидролаз,  катализирующие расщепление  гликозильных соединений:

                                        ROR₁+HOH          ROH+R₁OH

    Среди этих ферментов в растениях наиболее распространены гидролазы, катализирующие гидролитическое расщепление углеводов  и гликозидов. К ним относятся  - и  - амилазы, ускоряющие расщепление  крахмала; целлюлаза, катализирующая расщепление  целлюлоза; инулаза, расщепляющая полисахарид  инулин;   - глюкозидаза, превращающая дисахарид мальтозу в две молекулы глюкозы;  -галактозидаза, участвующая  в расщеплении дисахарида лактозы  на молекулы галактозы и глюкозы;   -фруктофуранозидаза, катализирующая распад сахарозы. Схему действия гидролаз гликозидов можномпредставить на примере  гидролаза сахарозы:

                                        Сахароза + Н₂О                 Глюкоза + Фруктоза

    Протеазы, или протеолитические ферменты. Они катализируют гидролитическое расщепление пептидных – СО – NH – связей в белках или пептидах:

                          RCO – NHR₁+HOH        RCOOH + R₁NH₂,

    Где  R и R₁ – остатки аминокислот и пептидов.

    Субстратами протеаз являются белки и пептиды, которые расщепляются до пептидов меньшей  молекулярной массы или свободных  аминокислот.

    Известно  несколько десятков этого типа, из которых наиболее хорошо изучены  ферменты желудочного сока – пепсин, трипсин химотрипсин, а также  растительный фермент папаин. Все  они представляют собой однокомпонентные ферменты, получены в кристаллическом  виде и достаточно хорошо изучены.

    Дезамидазы. Это ферменты, которые действуют на C – N-связи, отличающиеся от пептидных. Чаще всего они катализируют гидролитическое дезаминирование амидов. Реакция идёт по схеме:

                             RCONH₂ + НОН           RCOOH + NH₃

    К этой группе ферментов относится  уреаза, которая катализирует гидролитическое  расщепление мочевины:

                             CO(NH₂)₂ + H₂O          CO₂ +2NH₃

    Уреаза  содержится во многих растениях, особенно много её в семенах сои. Она  очень специфична, действует только на мочевину. Уреаза – первый фермент, который был получен в кристаллическом  виде.

    Аспарагиназа и глутаминаза – ферменты, катализирующие гидролитическое расщепление соответственно аспарагина и глутамина:

                    H₂NCOCH₂CHNH₂COOH + H₂O          NH₃ + COOHCH₂CHNH₂COOH

                             Аспарагин                                                                                      аспарагиновая кислота

    H₂NCOCH₂CH₂CHNH₂COOH + H₂O            NH₃ + COOHCH₂CH₂CHNH₂COOH

                          Глутамин                                                                              глутаминовая кислота

    Эти ферменты играют важную роль в азотном  обмене.

         Дезаминазы. Эти ферменты катализируют гидролитическое дезаминирование азотистых оснований и нуклеотидов, входящих в состав нуклеиновых кислот, а также дезаминирование некоторых других соединений. Под действием дезаминаз реакции идут по следующей схеме:

                                      R = CHNH₂ + HOH          R = CHOH + NH₃

    Гидролазы, действующие на кислотно-ангидридные  связи. Среди них наибольшее значение имеют полифосфатазы, катализирующие отщепление фосфорной кислоты от полифосфатов.

    Из  этих ферментов важную роль играют пирофосфатаза, участвующая в реакциях следующего типа:

                           H₄P₂H₇ + H₂O        2H₃PO₄

    аденозинтрифосфатаза, катализирующая отщепление фосфорной кислоты от АТФ:

                                                АТФ + H₂O             АДФ + H₃PO₄

    и некоторые другие ферменты. 

    Вопрос 89. Накопление токсических  веществ в продуктах  растениеводства.

     Интенсификация  сельскохозяйственного производства – естественный процесс, присущий эпохе  научно-технического прогресса. По сути, это качественно новый уровень  антропогенного воздействия человека на окружающую среду, при котором  достижения науки и техники направлены на увеличения уровня производства пищевых  продуктов, в первую очередь растительных. В основе решения данной проблемы лежат не только современные агротехнические  приемы, но и применение широкого спектра  агрохимикатов: минеральных удобрений, химических средств ЗАРА, регуляторов  роста и др. Это, в свою очередь, породило другую проблему – необходимость  обеспечения химической безопасности и высокого качества продуктов питания. В последнее время появился большой  интерес к остаточным количествам  нитратов в продуктах питания  и к тем нарушениям в состоянии  здоровья человека, которые могут  быть вызваны нитратным загрязнением.

     Нитраты – соли азотной кислоты, являются элементом питания растений и  естественным компонентом пищевых  продуктов растительного происхождения. Их высокая концентрация в почве  абсолютно не токсична для растений, напротив, она способствует усиленному росту надземной части растений, более активному протеканию процесса фотосинтеза, лучшему формированию репродуктивных органов и, следовательно, более высокому урожаю.

     Нерациональное  применение удобрений, как и несоблюдение других агротехнических требований, обуславливает увеличение остаточного  содержания нитратов в растениях. Концентрация нитратов в овощах, зеленых культурах  колеблется в широких пределах и  может достигать очень больших  величин (свекла – 1070 мг/кг, морковь  – 180 мг/кг, молодой картофель – 170 мг/кг). В сочетании с нитратами  питьевой воды это увеличивает нагрузку загрязнителя на население. Кроме того, нитраты широко используются в различных  отраслях промышленности (пищевой, химической, текстильной, резиновой, металлургической) и фармакологии. Таким образом, нитросоединения  могут поступать в организм человека с овощами и фруктами, колбасными и консервными изделиями, питьевой водой, вдыхаемым воздухом и лекарствами.

     Наиболее  чувствительны к избытку нитратов дети в первые месяцы жизни. Известны случаи отравления детей овощными соками и овощами с повышенной концентрацией  нитратов. В организме кормящей матери существует механизм защиты от нитратов, но возможности его ограниченны. Если мать употребляет продукты с  высоким содержанием нитратов, то они неизбежно попадают в грудное  молоко, что приводит к серьёзным  отравлениям, так как защитные механизмы  против вредного воздействия нитратов формируются у человека только к  концу первого года жизни.

     Нитраты попадают и в коровье молоко. При  кормлении животных силосом, содержащим 21 мг/кг нитратов, в 1л молока содержалось 800 мг нитратов.

     Смертельная доза нитратов для взрослого человека составляет 8-14 г, острые отравления наступают  при дозе в 1-4 г.

     Механизм  трансформации нитратов в тканях растений 

     Преобладающей формой минерального азота, поступающей  в растения, являются нитраты. Судьба поглощенного растениями нитрата может  быть различной. Поступившие нитраты  либо запасаются в вакуолях корня, либо подаются с пасокой в надземную  систему. Включаться в органические соединения они могут как в  корнях, так и в листьях. Причем метаболизация нитратов начинается с их восстановления до аммония. Поэтому  были основания полагать, что аммонийное питание энергетически более  выгодно, чем нитратное. Однако термодинамические  расчеты показали, что у райграса затраты энергии на транспорт  из среды в корень и усвоение нитрата  только на 8% выше, чем на использование  аммония. К тому же, аммоний усваивается  сразу и требует активного  притока углеводов в корни  и достаточной аэрации.