Реферат: Зависимость интенсивности дыхания растительных продуктов от температуры

К группе Сu-протеидов относятся различные полифеноло-ксидазы и аскорбиноксидаза. В основе их действия лежит об­ратимое окисление одновалентной меди в двухвалентную.

Полифенолоксидазы представляют собой ферменты, окис­ляющие в присутствии молекулярного кислорода различные фенолы и их производные с образованием соответствующих хинонов. Полифенолоксидазы катализируют прямое окисление субстратов атмосферным кислородом и участвуют в различных окислительных процессах, в том числе в окислении аминокис­лот, полипептидов, белков и аскорбиновой кислоты. Активность полифенолоксидаз возрастает при механическом повреждении плодов, воздействии низких температур, кристаллизации воды при замораживании и т. д.

Потемнение мякоти многих плодов (яблок, груш, абрико­сов и др.), а также клубней картофеля, наблюдаемое при раз­резании, очистке и механическом повреждении, происходит вследствие возрастания активности полифенолоксидаз и на­рушения координации реакций окисления и восстановления, в результате чего в ткани накапливаются стойкоокрашенные продукты.

Аскорбиноксидаза обладает строгой специфичностью по от­ношению к субстрату и окисляет l-аскорбиновую кислоту, превращая ее в дегидроформу. Являясь переносчиком водо­рода, аскорбиновая кислота тесно связана со всей системой ферментов, участвующих в дыхательных процессах.

Полифенолоксидазы и аскорбиноксидаза принимают уча­стие в окислительных процессах на заключительном этапе ды­хания, заменяя цитохромы.

На рис. 2 показаны возможные альтернативные пути про­цесса окисления, которые в. растительных клетках происходят различным образом в зависимости от видовых особенностей ткани, физиологического состояния данного органа, условий внешней среды и других факторов.

Различная активность оксидаз в условиях измененной га­зовой среды представлена на рис. 3.

Наибольшее сродство к кислороду имеет цитохромоксидаза, ее действие проявляется при содержании кислорода в атмо­сфере всего 1 %. Глубинные слои паренхимной ткани плодов и овощей, для которых характерно пониженное содержание кислорода, более богаты цитохромоксидазой, нежели поверх­ностные.

Рис. 2. Альтернативные пути окисления

Ферменты, участвующие в альтернативных процессах окисления, локализованы в различных струк­турных элементах клетки. Перок­сидазы, полифенолоксидазы, аскор­биноксидаза сосредоточены глав­ным образом в цитоплазме; вся си­стема ферментов, обеспечивающая окислительное фосфорилирование, обнаружена в ядрах и хлоропластах. Благодаря такой делокализации ферментов дыхательной цепи практически все структурные со­ставляющие клетки могут быть источниками того или иного коли­чества энергии и использоваться ею в зависимости от условий внеш­ней среды.

О характере и интенсивности дыхания судят по количеству выделяемого клетками углекис­лого газа либо по величине дыхательного коэффициента ДК:

ДК=Vсо,/Vо„ где Vco , Vo - объемы выделившегося углекислого газа и поглощенного кислорода.

Величина дыхательного коэффициента определяется прежде всего химической природой субстрата. При окислении угле­водов ДК=1 в соответствии с суммарным уравнением окисле­ния глюкозы

С Н О + 60 -> 6СО + 6Н О + Q.

Число выделившихся грамм-молекул углекислого газа равно числу поглощенных грамм-молекул кислорода, а согласно за­кону Авогадро грамм-молекулы всех газов занимают одина­ковый объем.

При дыхании число выделившихся молекул углекислого газа равно числу атомов углерода в молекуле субстрата. По­этому число использованных молекул кислорода на атом угле­рода в субстрате возрастает с увеличением числа Н-атомов и снижается с увеличением содержания O-атомов в молекуле суб­страта.

Если субстратами дыхания являются высшие карбоновые кислоты или аминокислоты, относительно богатые водородом и бедные кислородом, то ДK<1. Для жиров ДК~0,7, для бел­ков ДК~0,8. В качестве примера приведем окисление стеари­новой кислоты:

С Н О + 26O -»18СО + 18Н О; ДК = 18/26 = 0,69.

Если дыхание происходит с использованием низших ди- и трикарбоновых кислот (яблочной, лимонной, винной и щавелевой), богатых кислородом, то ДК>1.

Так, при окислении яблочной кислоты

С Н О + ЗО -» 4СО + ЗН О; ДК. = 4/3 = 1,33.

Интенсивность дыхания и соответственно величина дыха­тельного коэффициента молодых развивающихся тканей, на­пример меристематических, тканей прорастающих семян выше, чем зрелых плодов. У тканей одного и того же плода или овоща интенсивность дыхания периферических тканей, как правило, выше.

Ниже приведена интенсивность дыхания [в мг СO2/(г*сут)] различных тканей при температуре 15—20 °С.

12,4 69,3 10,6 2,45 11,3 13,8 3,8

Лимон

целые плоды