Аскорбиновая кислота

Аскорбиновая кислота активно используется в метаболизме растений, как важнейший компонент окислительно-восстановительных реакций, в ходе которых она последовательно окисляется в апопласте до монодегидроаскорбиновой и дегидроаскорбиновой кислот (Pignocchi, Foyer, 2003).

Кроме непосредственного участия аскорбиновой кислоты в процессах фотосинтеза, она может предохранять хлорофилл от фотокисления (Freebaim, 1960). В растительных организмах, аскорбиновая кислота действует в составе единой окислительно-восстановительной системы, вторым компонентом которой выступает глютатион. Система аскорбиновая кислота — глютатион наиболее активна в зоне клеточного деления, то есть она имеет непосредственное отношение к росту растений (Pei et al., 2000).

Аскорбиновая кислота в ткани проникает в форме дегидроаскорбиновой кислоты - неионизированного липидорастворимого соединения (Burkey et al., 2003). В кристаллической форме аскорбиновая кислота устойчива. В водных растворах быстро теряет свою биологическую активность, особенно в присутствии воздуха и следов металлов (Freebaim, 1960).

Аскорбиновая кислота является соединением с сильными восстановительными свойствами. Наличие в молекуле аскорбиновой кислоты, так называемой диенольной группировки, обуславливает подвижность двух атомов водорода (Freebaim, 1960). При потере их, то есть окислении, аскорбиновая кислота переходит в дегидроаскорбиновую кислоту (ДГАК).

Переходы (АК/ДГАК) осуществляются с помощью разных ферментов. Аскорбиновая кислота окисляется при действии аскорбаторедуктазы, пероксидазы, полифенолоксидазы. Дегидроаскорбиновая кислота восстанавливается при участии аскорбатредуктазы. Однако дегидроаскорбат подвергается необратимому гидролизу в 2,3-дикетогулоновую кислоту, если не восстанавливается ферментативно в аскорбиновую кислоту (Pallanca, Smimoff, 2000; Chen et al., 2003). Среди условий, влияющих на скорость окисления аскорбиновой кислоты, важную роль играет реакция среды. Аскорбиновая кислота относительно более устойчива при кислых значениях pH, малоустойчива в нейтральной среде, и чрезвычайно быстро распадается в щелочной (Smimoff, 2000).

Накопление аскорбиновой кислоты у разных растений идет неодинаково. Количество ее может зависеть как от видовой принадлежности растения, так и от его физиологического состояния (Grantz, Brummell, Bennett, 1995). Аскорбиновая кислота участвует в росте и развитии растительных клеток (Pei et al., 2000). Соотношение АК/ДГАК является показателем общей направленности реакций в системе окисление-восстановление аскорбиновой кислоты. По литературным данным уменьшение отношения АК/ДГАК коррелирует с торможением роста (Pei et

Аскорбиновая кислота обладает очень высокой антиоксидантной активностью (Allen, Pfannschmidt, 2000). Антиоксидантная способность, которую имеет аскорбиновая кислота, делает её необходимым компонентом не только в реакциях растений на различные стрессовые факторы, но также и метаболизме полимеров клеточной стенки. Как антиоксидант, аскорбиновая кислота принимает участие в делении клеток, контролируя синтез оксипролинсодержащих белков, необходимого для успешного прохождения клеточного цикла, причем пролиферативной активности способствует высокое содержание аскорбиновой кислоты.

Изменение количества аскорбиновой кислоты коррелирует с изменением уровня пероксида водорода. Баланс между аскорбиновой кислотой и пероксидом водорода может контролировать предел растяжимости клеточных стенок. C уменьшением количества аскорбиновой кислоты сокращается потребление пероксида водорода на ее окисление, и тогда пероксид водорода начинает использоваться пероксидазами для окисления феруловой кислоты, что приводит к образованию диферуловых мостиков между полисахаридами и остановке роста растяжением (Corpas et al., 2001; Radzio et al., 2004).

Аскорбиновая кислота присутствует в растениях в концентрациях от 20 до 300 мМ (Smimoff, 2000; Gatzek et al., 2002). Известно, что содержание аскорбиновой кислоты в растениях изменяется в зависимости от освещенности (Tamaoli et al., 2003), времени суток (Siendones et al., 1999; Davey et al., 2000) и от возраста растений (Horemans et al., 2000). Участвуя во всех окислительно-восстановительных процессах в растительном организме, аскорбиновая кислота способствует повышению сопротивляемости организма к неблагоприятным факторам внешней среды (Noctor, Foyer, 1998; Mittler, 2002). Уровень аскорбиновой кислоты в клетках растений очень чувствителен к стрессовым воздействиям (Millar et al., 2003). Понижение содержания аскорбиновой кислоты в развивающихся тканях наблюдается при недостатке воды. В литературе имеются данные о том, что при водном дефиците уменьшение уровня аскорбиновой кислоты может быть результатом, как снижения синтеза, так и увеличения активности аскорбатоксидазы (Corpas et al., 2001). Виды и сорта растений, содержащие большое количество аскорбиновой кислоты, характеризуются повышенной морозоустойчивостью (Pallanca, Smimoff, 2000).

Выше уже отмечалось, что микрорастения, хранящиеся в условиях in vitro, находятся в стрессовой ситуации. Можно предположить, что устойчивость растений, выращиваемых in vitro, к неблагоприятным условиям (холод, механические воздействия, низкая освещенность, оксидативный стресс) будет зависеть от эндогенного содержания основного антиоксиданта растительной клетки - аскорбиновой кислоты. Поэтому возникает необходимость исследовать динамику содержания аскорбата в тканях растений в процессе их длительного хранения in vitro.

6.1.