Изменение соотношения белковых фракций в процессе развития зерна

10.05.2015

Пшеница. В ходе развития зерна синтез различных белков идет не с одинаковой интенсивностью. По мере созревания зерна соотношение количества различных белковых фракций изменяется.
Изучение накопления белковых фракций в зерне пшеницы в процессе его развития проводилось главным образом в связи с изучением формирования клейковины, количество и качество которой, как известно, определяет хлебопекарные качества муки пшеничного зерна. При этом основное внимание уделялось спирторастворимой фракции (глиадину) и щелочерастворимой фракции (глютенину) — белкам, составляющим клейковину.
Изучение накопления различных белковых фракций в зерне пшеницы в процессе его развития производилось многими исследователями. На основании имеющихся в литературе данных можно считать, что общая картина накопления различных белков в зерне пшеницы в общем сходна с их накоплением в кукурузе. Альбумины и глобулины синтезируются в зерне на более ранних фазах, чем глютенин й глиадин. Ho и последние два белка обнаруживаются в зерне уже в фазе формирования зерна, однако содержание их в это время незначительно. Наиболее интенсивное накопление глиадина и глютенина начинается с молочной спелости и продолжается до конца созревания. Накопление глютенина заканчивается раньше, чем глиадина. О более раннем образовании глютенина по сравнению с глиадином свидетельствуют также данные Билинского и Мак-Коннела по включению С14-ацетата в различные белковые фракции развивающегося зерна пшеницы.
В качестве примера на рис. 5 приведены результаты опытов Михаэля и Фауста.
Количество небелкового азота и азота альбуминов в мг на 100 зерен в процессе созревания увеличивается очень мало (рис. 5, Б). Относительное же содержание азота этих фракций (в процентах к общему азоту) уменьшается вследствие увеличения количества других фракций (рис. 5, А). Количество глобулинов, локализованных главным образом в алейроновом слое, как и относительное их содержание, заметно увеличивается в процессе созревания в связи с ростом алейронового слоя. Характерно, что относительное содержание глютенина повышается только в течение первых двух недель развития, после чего наблюдается снижение; содержание же глиадина повышается в течение всего развития зерна до полной спелости. При этом отношение глиадин : глютенин в ходе созревания подвергается значительным изменениям. Оно сдвигается от 0,25 (через 8 дней после цветения) до 1,5 к фазе полной спелости.
В зерне ячменя в ходе его развития происходят такие же изменения в соотношении белковых фракций, как и у пшеницы.

Изменение соотношения белковых фракций в процессе развития зерна

Образование клейковины, состоящей в основном из двух белков — глиадина и глютенина, в процессе развития зерна пшеницы изучалось многими исследователями. Наиболее подробно этот вопрос был исследован А.Б. Вакаром и сотрудниками. Установлено, что клейковина в зерне пшеницы начинает синтезироваться в ранних фазах развития зерна. В фазе молочной спелости, когда зерно содержит 55—65% воды, у многих сортов мягкой и твердой пшеницы было обнаружено наличие клейковины в свежем зерне. Однако такая клейковина по своим физическим свойствам вначале резко отличается от клейковины зрелого зерна: как правило, она бывает короткорвущейся и малосвязанной, с низкой гидратационной способностью. Такие характерные физические свойства клейковины на ранних фазах развития зерна пшеницы, по мнению А.Б. Вакара, зависят непосредственно от структурных особенностей белковых веществ в этот период развития зерна.
Кукуруза. Первым, кто начал изучать изменения в содержании белковых фракций, происходящие в созревающем зерне кукурузы, был Зелени. Применив методику Осборна для выделения белковых фракций, Зелени показал (рис. 6), что спирторастворимый белок — зеин отсутствовал на самых ранних фазах созревания и быстро синтезировался к концу созревания. Другой запасный белок эндосперма — глютелин синтезировался в основном в первой половине налива зерна, затем его содержание изменялось незначительно. Автор также нашел, что быстрое увеличение отношения зеин : общий азот происходило почти строго параллельно уменьшению содержания водорастворимого небелкового азота.
Изменение соотношения белковых фракций в процессе развития зерна

Изменение абсолютного количества белковых фракций в созревающем зерне двух подвидов кукурузы (восковидной и сахарной), различающихся по белковому составу, показано в табл. 10. Растения выращивали на Кубанской опытной станции ВИР.
По мере созревания зерна, как видно из данных табл. 10, количество водорастворимых небелковых азотистых веществ уменьшается. Водорастворимые белки синтезируются до начала восковой спелости, после чего их количество резко уменьшается вследствие превращения, по мнению автора, в спярто- и щелочерастворимые белки. Спирторастворимые белки, а также щелочерастворимые белки образуются в небольшом количестве в зерне в фазе его формирования, и только с начала восковой спелости в зерне начинается усиленный их синтез. Автор считает, что спирто-и щелочерастворимые белки могут также синтезироваться, минуя промежуточную фазу — синтез водорастворимых белков. Различия в качественном составе белков кукурузы разных ботанических групп начинают проявляться к концу восковой спелости. В полной спелости зерно сахарной кукурузы по сравнению с восковидной имеет значительно ниже содержание зеина, но более высокое содержание альбумина, т. е. белок сахарной кукурузы имеет более высокую биологическую ценность.
Если, по данным Перуанского, при созревании зерна накопление спирто- и щелочерастворимых белков сопровождалось уменьшением количества (в мг на 100 зерен) водорастворимых белков, то В. Г. Конарев и соавторы отмечают, что интенсивный синтез зеина в конце развития зерна сопровождается уменьшением количества щелочерастворимых и остаточных белков. Отсюда В. Г. Конарев допускает, что на синтез зеина расходуются глютелин и остаточные белки.
Изменение соотношения белковых фракций в процессе развития зерна

Изменение соотношения белковых фракций в процессе развития зерна

Изменение содержания белковых фракций отдельно в эндоспермах и в зародышах созревающего зерна кукурузы в условиях Московской области определяла Е.В. Колобкова, Она пришла к заключению, что увеличение содержания зеина и глютелина в процессе созревания происходит за счет уменьшения глобулинов И альбуминов.
Из приведенных данных по изменению содержания различных белков в зерне в ходе его развития видно, что образование белков происходит в определенной последовательности. В начале развития зерна (в фазе формирования и начале молочной спелости) происходит в основном синтез альбуминов, глобулинов и остаточных белков. В период налива зерна продолжается синтез остаточных белков, зеина и интенсивно идет синтез глютелинов. В дальнейшем, в период созревания в основном синтезируется зеин.
Следовательно, при уборке кукурузы в недозрелом состоянии, в частности в фазе молочно-восковой спелости, когда производится уборка кукурузы на силос, биологическая ценность белка зерна выше, чем при полной спелости, так как в это время в зерне относительно меньше содержится неполноценного белка — зеина и больше других белков — глютелинов, альбуминов и глобулинов.
Рассмотренные данные показывают также, что на синтез запасных белков кукурузного зерна — зеина и глютелина используются альбумины и глобулины, а по другим данным, на синтез зеина используется глютелин и остаточные белки. Наряду с этим в последние годы в исследованиях с применением меченых атомов (главным образом на пшенице) получены данные, свидетельствующие в пользу другой точки зрения — о независимости образования запасных и цитоплазматических белков. Более подробно этот вопрос будет рассмотрен в разделе о механизме биосинтеза белка в зерне.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: