ЛОС № 4. Серосодержащіе вторинні метаболіти
1. Глюкозінолати- водорозчинні вторинні метаболіти КаперсоцветнихCapparales, також виявлені в представітеляхCaricaceae, Euphorbiaceae, Streculariaceae
При руйнуванні тканин рослини порушується компартментація і глікозинолатів починають взаємодіяти з гидролитическими ферментами, що призводить до вивільнення летючих сполук, які відлякують травоїдних
Гідролітичні ферменти розщеплюють глюкозинолати називаютсямірозіназамі
Все глюкозинолати є похідними амінокислот, причому центральний атом глюкозинолатів соответствуетα-вуглецевого атома АМК
Біосинтез глюкозинолатів відбувається з амінокислот:
Біосинтез глюкозинолатів можна розділити на 3 етапи:
Подовження (елонгація) ланцюга радикала АМК
Перетворення модифікованої АМК в глюкозинолатів
Вторинна модифікація глюкозинолатів
PAPS- важливий функціонує як коензим в перенесенні сульфатної групи
У растеніяхPAPSіспользуется в якості донора сульфатної групи, що є коензимом сульфотрансфераз
APS- аденозин 5'-фосфосульфат - пов'язаний активний сульфат, який використовується в якості акцептора електронів
Здійснюється видоспецифічними ферментами
Широке поширення культур зумовили саме глюкозинолати
4. Індукція біосинтезу глюкозинолатів
До індукції глюкозинолатів призводить абиотический і биотический стрес
Саліцилова кислота і метілжасмонат
Надекспресія генів біосинтезу глюкозинолатів
5. Накопичення глюкозинолатів
Дикі види хрестоцвітних, як правило, містити більше глюкозинолатів, ніж окультурені види
Серосодержащіе речовини, що порушують метаболізм йоду і викликають утворення зоба
Крембіт і рапс - олійні культури, що містять ерукової кислоти і глюкозинолати
В результаті руйнування глюкозинолатів утворюються гойтріни, що обмежує використання рослинних залишків (макухи)
7. Формування «гірчичного масла»
Мірозінази- спеціфіческіеβ-глікозідази, здатні розкладати глюкозинолати з утворенням нестабільних речовин - тіогідроксімати, спонтанно перетворюються в ізотіоціонати.
Активація мірозінази відбувається за допомогою аскорбату
Залежно від присутності тих чи інших факторів (білки) формуються різні леткі сполуки:
Нітрили - в прісутствііESP- епітіоспеціфіческій білок (нізкійpHіліFe2 +)
Епітіонітріли - в прісутствііESP
Тіоціонат - в прісутствііTFP- тиоцианат формує білок
Можуть спонтанно ціклізоваться
8. Транспорт глюкозинолатів по рослині
Гидрокси- і дігідроксібензіл-глюкозинолати не розщеплюються мірозінази і, можливо служать транспортними формами
Глюкозинолати локалізовані в вакуолях
ВArabidopsisthalianaосновним місцем накопичення глюкозинолатів є удліненниеS-клітини.
Мірозінази також локалізованість в вакуолях спеціалізованих клітинах у вигляді мірозінових гранул
Мірозіновие клітини (ідіобласти) розсіяні по всіх тканинах глюкозинолатів містять рослин, також виявлена мірозінази у флоеме і ксилемі (ці ферменти асоційовані з клітинними стінками)
10. Екологічне значення
Глюкозинолати і продукти їх розпаду - репеленти і токсини, що грає головну роль в захисті глюкозинолатів містять рослин проти фітофагів
Легко проходячи через біомембрани викликають роздратування на шкірі і слизових оболонках
У великих концентраціях викликають респіраторні, шлунково-кишкові захворювання і ниркову недостатність
Головними репеллентних властивостями володіють продукти розпаду глюкозинолатів
Сінігрін- глюкозинолатів, широко поширений в рослинах родаBrassica
Є токсичним для бабочкіPapiliopolyxenes (в концентрації 0,1%)
Глюкозинолати капусти є детеррентамі для більшості фітофагів, у випадку з бабочкойPierisbrassica, сталася коеволюція і сірковмісні метаболіти стали аттрактантами
ГусеніциPierisbrassicaeупотребляют тільки рослинні тканини, що містять глюкозинолати
Глюкозинолати визначають вибір самокPierisbrassicaместа для яйцекладки
Глюкозинолати і патогени
Після впровадження патогена починається індукція освіти глюкозинолатів
B.napusустойчів до багатьох хвороб, це пов'язано із захисною роллю продуктів деградації глюкозіналотов (ізотіоціонатов)
Спостерігається позитивний хемотаксісPlasmodiophorabrassicae (збудник кили капусти) в сторону підвищення концентрації глюкозинолатів, в цьому випадку останні є аттрактантами
Глюкозинолати і алелопатія
Були зроблені успішні спроби створити природні гербецидов, на основі глюкозинолати
Показана висока активність проти таких бур'янів бавовни какAmaranthuspalmeriіDigitariasanguinalis
Аллелопатические взаємини видоспецифічність
11. глюкозинолатів в культурних рослинах
Використовується для отримання масла
Рослина отруйна під час цвітіння
Смак м'якший
Brassica nigraГорчіца чорна
Використовується для приготування столової гірчиці
Листя вживаються в їжу як приправа
Мажорний глюкозинолатів - синигрин, який зумовлює специфічний смак
У пріродеEutremajaponicumрастет уздовж гірських річок в Японії
Кореневище справжнього васабі (хонвасабі) коштує понад 200 € / кг
За межами Японії використовують, як правило, сурогати, в які входять тертий хрін, спеції і барвники
Крім синігрину, містить метілтіогептіл глюкозинолатів
12. Детоксикація ізотіоціанатів в організмі людини
Ізотіоціанати - проявляють антітіріоідную активність, порушуючи метаболізм йоду
13. Канцерогенез і брокколі
Глюкозинолати і їх похідні використовуються для профілактики раку
Найбільш ефективним продуктом виявилася брокколі, завдяки вмісту сульфорофан, який блокує дію канцерогенів
В даний час ведуться біотехнологічні дослідження по виведенню сульфорофан містять культур
Алліна - сірковмісні вторинні метаболіти родаAllium
Алліна - сірковмісні сполуки, що утворюють комплекс летючих сполук, які надають своєрідний пекучий смак і аромат
Аллінази - специфічний фермент руйнує нелеткі алкіл- і алкеніл-заміщені сульфоксідиL-цистеїну (ACSO) при руйнуванні тканин рослин.
Алліна утворюються переважно в вегетативних частинах рослин (листя або коріння)
Алліна локалізовані в цитоплазмі, в той час як аллінази всередині вакуолі
LF syntase - Lachrymatory Factor -факторслезоточівості
Тіосульфінат - нестабільне з'єднання, що розпадається на безліч летючих сероорганических з'єднань.
У чеснокеLFфактор має низьку активність і аллін практично повністю перетворюється в Діалло тіосульфінат (алліцин)
German Federal Institute of Medicines and Medical Inventionsрекомендуетежедневноупотреблять4гчесночногосока
Аліцин - тіосульфінат, що утворюється з аллііна під дією ферменту аллінази
Мажорний тіосульфінат часникового соку
Аліцин надає характерний пекучий смак часнику
Обумовлює антибактеріальну і антіфунгальнимі активність
Формули, які необхідно знати напам'ять, а також знати клас, складові частини, попередника, назва, функції.
Необхідно знати схему біосинтезу і розпаду глюкозинолатів:
Схему біосинтезу дивіться в кнігеMichaelWink, дана книга є в документах зліва (группаVK), стор 132 (елонгація АМК) і стр 134 (формування глюкозинолатів).