Энзимы в растениях — иначе назыв. ферментами (общую характеристику их см. Ферменты). Главнейшие из находящихся в растениях Э. следующие. Амилаза (диастаз). Она переводит в растениях крахмал в мальтозу. Одна весовая часть амилазы может разложить 2000 част. крахмала. Амилаза очень распространена в растительном царстве. Особенно много её образуется во время прорастания крахмалистых семян. Для приготовления амилазы лучше всего брать ячменный солод. Солод разводят в воде, фильтруют и полученный фильтрат осаждают спиртом. Полученный белый осадок содержит в себе амилазу. Прилагаемая таблица показывает распределение амилазы в различных частях четырехдневных ростков ячменя.
| В 50 половинах эндосперма (близ ростка) | 9,7970 |
| В 50 половинах эндосперма (противоположный конец) | 3,5310 |
| В корнях 50 зерен | 0,0681 |
| " листьях 50 " | 0,0456 |
| " щитках " " | 0,5469 |
| Сумма | 13,9886 |
Следовательно, амилаза находится, главным образом, в эндосперме. В тех случаях, когда амилазы мало, для её констатирования удобнее прибегать к следующему способу. Исследуемые органы необходимо высушить при 40—50°, измельчить и полученный порошок прибавлять прямо к крахмальному раствору. Особый Э. — мальтаза переводит мальтозу в глюкозу. В клубнях некоторых растений питательный материал отлагается не в виде крахмала, а в виде инулина. В этих клубнях появляется новый Э. — инуляза. Для получения инулязы исследуемые органы извлекаются глицерином. Глицериновая вытяжка подвергается диализу. Полученный раствор инулязы разлагает инулин. В очень многих дрожжах находится сахараза (инвертин). Одна часть сахаразы может инвертировать до 760 частей сахарозы. В сладких миндалях находится особый Э. — эмульсин, разлагающий амигдалин на горькоминдальное масло, синильную кислоту и глюкозу. В семенах черной горчицы находится мирозин, разлагающий мироновокислый калий на горчичное масло, глюкозу и кислую сернокалиеву соль. Белковые вещества расщепляются при помощи особого протеолитического Э. — триптазы. Для обнаружения триптазы проросшие семена высушиваются при 35—40°, измельчаются и обрабатываются эфиром. Затем полученный порошок разбавляется водой и, после прибавления в избытке тимола для устранения действия бактерий, помещается в термостат на несколько дней при температуре 35—40°. В результате постоянно наблюдается самопереваривание, сопровождающееся уменьшением количества белковых веществ. Триптаза извлекается глицерином. Глицериновая вытяжка разлагает белковые вещества с образованием тирозина и лейцина. Для расщепления масел в растениях также находится особый Э. — липаза. Перечисленные Э. действуют, главным образом, гидролитически. Кроме них в растениях существуют еще окислительные Э. — оксидазы. Из них первой была открыта лакказа, вызывающая образование лака из сока лакового дерева. Белый первоначально сок на воздухе быстро меняет цвет и делается наконец черным. Действие лакказы состоит в присоединении кислорода к различным ароматическим соединениям. В различных грибах находится окислительный Э. — тирозиназа, окисляющая тирозин.
Дрожжи, как известно, обладают способностью вызывать спиртовое брожение, т. е. разлагать сахар на спирт и углекислоту. Бухнер показал, что этот процесс также производится особым энзимом, который и назвал зимазой. Для получения зимазы дрожжи смешиваются с песком и тщательно растираются. Отжатая под большим давлением из полученной массы жидкость содержит зимазу. Зимаза принадлежит к коллоидальным веществам и поэтому не может быть извлечена из неповрежденных клеток. Насколько сильно содержащая зимазу жидкость вызывает брожение, показывает следующий опыт, в котором из 26 г сахарозы получалось 12,4 г спирта и 12,2 г углекислоты. Следовательно, получились почти одинаковые количества спирта и углекислоты. Так и следует на основании схематического уравнения спиртового брожения:
С6Н12O6 = 2С2H6О + 2СО2
180 г = 92 г + 88 г
Способ извлечения зимазы из разрушенных клеток под сильным прессом требует дорогостоящего прибора и поэтому мало доступен. В последнее время Бухнер для получения зимазы предложил новый способ обработки дрожжей ацетоном. Для этой цели дрожжи обезвоживаются давлением под прессом, помещаются на сито и опускаются в плоскую чашку, наполненную ацетоном. Через 10 минут дрожжи отжимаются и затем снова погружаются в ацетон. Наконец, дрожжи обрабатываются эфиром, растираются в порошок и высушиваются сначала на воздухе, а затем при 45°. Полученный таким образом препарат известен в продаже [1] под именем зимина (Zymin). Зимин состоит из целых дрожжевых клеток. Эти убитые дрожжи относятся к краскам иначе, чем умершие клетки. Первые при окраске по способу Грама красятся в темносине-черный цвет, тогда как мертвые дрожжи красятся только в слабо красный цвет. Почти черная окраска в первом случае зависит, вероятно, от присутствия в клетках сложных белковых соединений, которые разрушаются при медленном отмирании клеток в присутствии воды. Следовательно, мы имеем полное право установить различие между «убитыми» и «мертвыми» дрожжевыми клетками [2]. Убитые ацетоном дрожжи в сахарных растворах вызывают энергичное спиртовое брожение, благодаря находящейся в них зимазе. Это брожение так же, как и брожение, вызываемое живыми клетками, находится в зависимости от внешних условий. Кроме зимазы, в зимине находится еще ряд других Э., свойственных живым дрожжевым клеткам. Так, в них находится окислительный энзим. Поэтому ацетоновые дрожжи, подобно живым дрожжам, поглощают в присутствии воды кислород из воздуха, т. е. дышат. В них находится также протеолитический энзим, переваривающий белковые вещества, находящиеся в убитых ацетоном клетках. Питание таких дрожжей сахаразой задерживает распад белков, т. е. устраняются явления голодания. Таковы главнейшие из найденных в растениях Э. Мы имеем право сказать, что почти для каждой химической реакции протоплазма образует особый энзим. Один и тот же организм может выделять различные Э. в зависимости от качества питательного материала. Например, плесневой гриб Penicillium glaucum, культивируемый на молочнокислом кальции с примесью необходимых солей, образует сахаразу, на молоке дает протеолитический энзим, на монобуторине — липазу. Э. могут вызывать не только аналитические реакции, но также и синтетические. Крофт Гилль заметил, что присутствие глюкозы действует задерживающим образом на мальтазу. Чем концентрированнее была глюкоза, тем медленнее расщепление мальтазы. Наконец, при 40% концентрации глюкозы реакция пошла в обратном порядке. Не только прекратилось распадение мальтазы, но даже было обнаружено увеличение её количества. Через пять дней превратилось в мальтазу 3,25% глюкозы, через восемь дней — 10% и, наконец, через 70 дней 14,5% глюкозы пошло на образование мальтазы. Все Э. по характеру своей работы в растениях относятся к группе катализаторов. Катализ — это ускорение медленно идущей реакции вследствие присутствия постороннего тела. Неорганическая химия [3] дает много случаев каталитического действия постороннего тела на различные реакции. Например, при действии чистой серной кислоты на чистый цинк получается крайне слабое выделение водорода. После же прибавления одной капли раствора хлорной платины начинается бурное выделение водорода. Скорость разложения перекиси водорода щелочью может быть очень усилена прибавлением ничтожного количества платины или другого металла. В обоих случаях платина играет роль неорганического фермента, или неорганического энзима. Химические реакции могут не только стимулироваться посторонними телами, но также и отравляться. Например, ничтожные количества синильной или мышьяковистой кислоты, сероводорода и других ядов могут задержать действие платины на разложение перекиси водорода щелочью. Сравнение Э. с катализаторами принуждает отнести к Э. или, по крайней мере, поставить рядом с ними большую группу находящихся в растениях, сильно действующих и ядовитых веществ. Ядовитые вещества являются не только защитой растений от врагов, но служат также реактивами, усиливающими обмен веществ внутри клеток. Так, солянин, очень сильный яд, находится в различных органах картофеля по преимуществу в периоды их усиленной жизнедеятельности. Можно также искусственно вызвать сильное образование солянина, если поранить картофельный клубень. В этом случае солянин появляется в значительном количестве около раны для стимулирования процессов, имеющих целью скорейшее заживление нанесенных растению поранений. Как сильно стимулируются ядами происходящие в растениях физиологические процессы, показывает следующий пример. Верхушки стеблей бобов, культивировавшиеся на растворе сахарозы, выделили за сутки 65,9 миллиграммов углекислоты. Подобные же верхушки стеблей, также культивировавшиеся на сахаре, но с прибавкой 1% изобутилового спирта, выделили за сутки 191,7 миллиграмма углекислоты, т. е. втрое больше. Особенно сильные яды выделяются различными бактериями. Таков, например токсин, выделяемый бактериями дифтерита или столбняка (Bacilus tetani). Один грамм токсина столбняка может отравить 75000 человек.
Литература. Green, «Die Enzyme. Ins Deutsche übertragen von Windisch» (Б., 1901); Duclaux, «Traité de microbiologie» (т. II, 1899); Gautier, «Les toxines microbiennes et animales»; E. Buchner, H. Buchner und M. Hahn, «Die Zymasegärung. Untersuchungen über den Inhalt der Hefezellen und die biologische Seite des Grärungsproblems» (Мюнхен и Б., 1903);