доктор биологических наук, профессор, главный научный сотрудник лаборатории лабораторией интродукции, физиологии и биохимии и биотехнологии функциональных продуктов
доктор биологических наук, член-корреспондент РАН, зав. лабораторией интродукции, физиологии и биохимии и биотехнологии функциональных продуктов, профессор агробиотехнологического департамента
кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории лабораторией интродукции, физиологии и биохимии и биотехнологии функциональных продуктов
Кремний относится к биологически важным элементам, необходимым не только растениям, но и всем живым организмам. Кремний обнаружен во всех органах растений, в большом количестве накапливается в клеточных стенках листьев, стеблей и корня, обеспечивая их механическую прочность, защиту от внешних абиотических и биотических факторов. Ранее предполагали, что кремний поглощается растениями в форме моно- кремниевой кислоты и потом откладывается в виде различных фитолитов или аккумулируется в эпидермальных клетках. Но кремний является не только основным «каркасным» элементом в тканях живых организмов, но и контролирует многие биологические и химические процессы. Водорастворимая монокремниевая кислота вступает в реакции с металлами, органическими соединениями, проявляя свойства слабой кислоты. Гели кремниевой кислоты могут быть катализатором и матрицей, на которой может происходить внутриклеточный синтез органических соединений. В настоящей работе предлагается методика определения в растении трех форм кремния: свободной, легко гидролизуемой и прочносвязанной. При этом в листьях амаранта часть кремния 0,5-0,7% обнаруживалась в препаратах белка. Белок разделен на две фракции путем осаждения сульфатом аммония, на фракцию альбуминов и глобулинов. Затем каждая из этих фракций белка была разделена на сефадексе на белок, выходящий во внутреннем объеме геля G-75 и во внешнем объеме геля. Распределение геля по фракциям имело однотипный характер. В высокомолекулярных фракциях «альбуминов» и «глобулинов» прочно связанный кремний отсутствовал. Наибольшее количество кремния обнаружено в высокомолекулярной фракции «глобулинов», причём на 80% этот элемент был представлен его легко гидролизуемой фракцией. Связанный в белках кремний, по-видимому, представлен ортокремниевыми эфирами оксиаминокислот, однако, нельзя исключать и образование Si-N связей со свободными аминогруппами. Биофильный кремний – это та часть растительного (органогенного) кремния, которая химически (в основном в форме ортокремниевых эфиров) связана с белком, фосфолипидами и пектинами, то есть, с теми компонентами растительной ткани, которые в первую очередь усваиваются организмом человека. Эту фракцию кремния (как микроэлемент) по нашему мнению необходимо учитывать в числе показателей, определяющих пищевую, кормовую и фармацевтическую ценность растительного сырья.
Silicon is biologically important element that is necessary not only for plant, but for all living organisms. Silicon was discovered in all plant organs, where its much quantity accumulates in plan cell walls of leaf and root, giving them a mechanical durability and resistance against abiotic and biotic stresses. Earlier, it was supposed that the silicon was absorbed by plants in form of monosilicic acid and then being deposited as phytoliths or accumulated in epidermal plant cells. Moreover the silicon is not only a basic structural element, but it controls many biological and chemical processes. Water soluble monosilicic acid enters into reaction with metals, organic compounds, showing properties of weak acid. Gels of silicic acid can be a catalyst and a matrix, on which the inner cellular synthesis of organic compounds occurs. In the present study the method to determinate three forms of silicon in plants, such as free, easily hydrolyzed and tightly combined is given. Thus, the part of silicon, 0.5-0.7% was observed in protein preparation of leaves of amaranth. Protein was divided into two fractions, albumins and globulins by precipitation with ammonium sulfate. After that each protein fraction was divided into two by Sephadex, where one of which come out in inner volume of gel, and second one come out in outer volume of gel (G-75). The gel distribution into fractions was of the same type characteristics. The tightly combined silicon was absent in high molecular fraction of albumins and globulins. Most of the silicon was discovered in high molecular fraction of globulins, where 80% of the element was represented by an easily hydrolyzed form. The silicon combined with proteins apparently is in a form of orthosilicic ester of hydroxy-amino acids; however it cannot be excluded that there is the formation of SiN bonds with free amino groups. Biophile silicon is a part of plant silicon (organogenic), which is basically in the form of orthosilicic esters bonded with proteins, phospholipids and pectins that are the plant components being assimilated primarily by human’s organism. In our opinion, this fraction of silicon as a microelement should be taken into account in evaluation of nutritional, forage and pharmaceutical values of plant raw material.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.