Abstract
Pri studiu charakteru vzájemného vztahu mezi porfyriny obsahujícími železo a hořčík jsme uvažovali o katalytické aktivitě Fe-porfyrinů a o možnosti jejich účasti při tvorbě chlorofylů v listech a kořenech rostlin. Byly sledovány změny v obsahu barviv listů v souvislosti s metabolismem železa v rostlině (činnost enzymů obsahujících železo, synthesa protohematinu), a to hlavně:
I. při aplikaci různých sloučenin působících na jednotlivé složky oxydore-dukěních systémů a obsah barviv v rostlině; 2. při změnách metabolismu působením změněných podmínek minerální výživy; 3. při srovnávání zvláštností metabolismu pestrolistých rostlin.
Domníváme se, že ve všech případech je proces tvorby chlorofylů přímo vázán na pochody využití železa rostlinou, jak v listech, tak v kořenech.
Jsou uvedeny údaje o synthese protohematinu v isolovaných kořenech některých rostlin, aktivitě Fe-porfyrinových enzymů v nich a tvorbě chlorofylů při osvětlení kořenů. Diskutuje se o významu synthesy Fe- a Mg-porfyrinů v kořenech pro metabolismus celé rostliny.
Uvažuje se o vzájemné souvislosti mezi pochody hromadění a využívání energie v buňce a o rovnováze mezi pochody synthesy a odbourávání pigmentů v plastidech.
Summary
In studying the character of the relationship between the porphyrin metabolites containing iron and magnesium the catalytic activity of Fe-porphyrins and the possibility of their participation in chlorophyll formation in leaves and roots of plants was considered.
The results obtained elucidate the changes in the pigment content of leaves in the course of iron utilization by the plant (i.e. of the activity of iron-containing enzymes, synthesis of protohematin). The main trend of changes was observed in the following cases: (1) during utilization of various compounds affecting the individual components of the oxidation-reduction systems and the pigment content of the plant; (2) during changes of metabolism due to altered conditions of mineral nutrition: (3) in comparing the metabolism of variegated plants.
It is assumed that in all the cases the process of chlorophyll formation is directly associated with the processes of iron utilization by the plant both in the leaves and in the roots.
Data concerning the synthesis of protohematin in the isolated roots of some plants, on the activity of Fe-porphyrin enzymes therein and on the formation of chlorophylls during illumination of roots are presented. The question of the significance of synthesis of Fe- and Mg-containing porphyrins in roots for the metabolism of the whole plant is discussed.
The possible relationship between the processes of energy conservation or utilization by the cell and the equilibrium between the processes of pigment synthesis and catabolism in plastids are taken up.
Abstract
Рассматривается вопрос о характере и сущности взаимосвязи между Fe- и Mg-производными порфиринов в листьях и корнях растений. При этом учитывалась каталитическая активность Fe-порфиринов и возможность их участия в образовании хлорофилла.
Получены данные, иллюстрорующие изменения в пигментном аппарате листьев и ходе использования растением железа (активности Зелезосодержащих ферментов, интезе протогематина).
Общая направленностя наблюдаемых изменений определена: 1) при использовании различных соединений, воздействующих на отдельные элементы окислительно-восстановительных систем и пигментный аппарат растений; 2) при исследовании отклонений в обмене при варьировании условий минерального питания и 3) при сравнительном изучении особенностей метаболизма пестролистных растений.
Высказывается предположение, что во всех случалх процесс образовнния хлорофилла непосредственно связзан с процессами использования железа в листьях и корнях растений.
Приведены данные о синтезе протогематина в изолированных корнях некоторых растений, активности в них Fe-порфириновых ферментов и образовании хлорофиллов при освещении корнсй.
Обсуждается вопрос о значении синтеза Fe-и Mg-производных порфиринов в корнях в метаболизме целого растения.
Приведены соображения о связи процессоб запасания и использования клеткой энергии дыхания и состоянии равновесни между процессами синтеза и распада пигментов плаетид.
This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.
References
Allen, R. J. L.: The estimation of phosphorus.—Biochem. J.34: 858–865, 1940.
DeKock, P. C., Commisiong, K., Farmer V. C., Inkson, R. H. E.: Interrelationships of catalase, peroxidase, hematin and chlorophyll.—Plant Physiol.35: 599–604, 1960.
Heinowicz, Z.: Protochlorophyll in root tips.—Physiol. Plant.11: 878–888, 1958.
MacKinney, G.: Absorption of light by chlorophyll solutions.—J. Biol. Chem.140: 315–322, 1941.
Saywell, L. G., Cunningham, B. B.: Determination of iron. Colorimetric o-phenantroline method.—Ind. Eng. Chem. (Anal. Ed.)9: 67–69, 1937.
Schmid, W. E., Gerloff, G. S.: A naturally occurring chelate of iron in xylem exudate..— Plant Physiol.36: 226–231, 1961.
Tiffin, L. O., Brown, J. C.: Iron chelates in plant exudate.—Plant Physio.36 (Suppl.): XIV, 1961.
Граник, С.: Пигменты биосинтетической цепи хлорофилла и их взаимодействие со светом..—Труды Междунар. биохим. Конгресса VI, 1. 1961. [Granick, S.: Pigments of the biosynthetic chlorophyll chain and their interrelationship with light.]
Рубин, Б. А., Гавриленко, В. Ф., Гужова, Н. В.: йзучение синтеза Mg- и Fe-порфиринов в изолированных корнях.—ДАН СССР,140: 1201–1204, 1961. [Rubin, B. A., Gavrilenko, B. F., Guzhova, N. V.: Investigation of synthesis of Mg- and Fe-porphyrins in isolated roots.]
Рубин, Б. А., Германова, В. Ф.: Влияние корневых систем на формирование фотосинтетического аппарата.—ДАН СССР.107: 757–760, 1956. [Rubin, B. A., Germanova, V. F.: The effect of root systems on the formation of the photosynthetic apparatus.]
Рубин, Б. А., Германова, В. Ф.: О синтезе пигментов в корнях.—ДАН СССР124: 940–943, 1959. [Rubin, B. A., Germanova, V. F.: Synthesis of pigments in roots.]
Рубин, Б. А., Германова-Гавриленко, В. Ф.: Содержание Fe-порфиринов в корнях в связи с их способностью к зеленению.—ДАН СССР,135: 478–481, 1960. [Rubin, B. A., Germanova—Gavrilenko, V. F.: The content of Fe-porphyrins in roots related to their greening capacity.]
Рубин, В. А., Чернавина, И. А.: О биохимической прирозе хлороза растений.— Вестник Московского университета. Серия биологии О 1, 1959. [Rubin, B. A., Chernavina, I. A.: The biochemical character of plant chlorosis.]
Рубин, Б. А., Чернавина, И. А.: О значении условий питания Зелезом для процесса образования пигментов.—Вестник Моск. университета, серияVI О 5, 1960. [Rubin, B.A., Chernavina, I.A.: The significance of iron nutrition conditions for the process of pigiment formation.]
Рубин, Б. А., Чернавина, И. А., Карташова, Е. П.: Некоторые особенности обмена Зелеза при Зелезо-марганцевом хлорозе.—Физиология растений9: 657–662. 1962. [Rubin, B. A., Chernavina, I. A., Kartashova, E. R.: Some characteristics of iron metabolism during iron-manganese chlorosis.]
Рубин, Б. А., Чернавина, И. А., Кренделева, Т. Е.: Некоторые особенности обмена пестролистных растений.—ДАН СССР147: 240–243, 1962. [Rubin, B. A., Chernavina, I. A., Krendeleva, T. E.: Some characteristics of the metabolism of plants with variegated leaves.]
Рубин, Б. А., Чернавина, И. А., Михеева, А. В.: Влияние света на активность цитохромоксидазы. —ДАН СССР,105: 1039–1041, 1955. [Rubin, B. A., Chernavina, I. A., Mikheeva, A. V.: The effect of light on the activity of cytochrome oxidase.]
Чернавина, И. А., Рубин, Б. А., Николаева, Л. Ф.: К вопросу об участии цитохромокспдазы в процессе синтеза хлорофилла.—ДАН СССР111: 1080–1083, 1957. [Chernavina, I. A., Rubin, B. A., Nikolaeva, L. F.: The problem of participation of cytochrome oxidase in chlorophyll synthesis.]
Чернавина, И. А., Рубин, Б. А., Николаева, Л. Ф.: Способность к зеленению и окислительные системы хвойных.—Научные доклады высшей школы. Биолог. науки1958 (1): 144–148, 1958 [Chernavina, I. A., Rubin, B. A., Nikolaeva, L. F.: Greening capacity and oxidation systems of conifers.]
Author information
Authors and Affiliations
Rights and permissions
About this article
Cite this article
Rubin, B.A., Chernavina, I.A. & Gavrilenko, V.F. Studies on the relationship between the formation of chlorophylls and Fe-porphyrins in higher plants. Biol Plant 5, 228–237 (1963). https://doi.org/10.1007/BF02930651
Received:
Issue Date:
DOI: https://doi.org/10.1007/BF02930651