Повна версія

Головна arrow Природознавство arrow БІОХІМІЯ РОСЛИН: ВТОРИННИЙ ОБМІН

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   ЗМІСТ   >>

ФУНКЦІЇ ФЕНОЛЬНИХ СПОЛУК

Будучи постійними і універсальними компонентами рослинних тканин, флавоноїди та інші фенольні сполуки несуть значне функціональне навантаження:

  • - беруть участь у процесах дихання;
  • - відіграють важливу роль в окислювально-відновних і захисних реакціях;
  • - впливають на ростові процеси рослин, іноді активирующее, частіше ингибирующее;
  • - підвищують стійкість рослин до захворювань;
  • - захищають рослини від надмірної сонячної радіації;
  • - впливають на проникність мембран;
  • - є аттрактантами або детеррентамі для комах;
  • - можуть виступати в якості аллелопатические речовин (наприклад, саліцилова кислота у дуба).

БІОСИНТЕЗ ФЕНОЛЬНИХ СПОЛУК

До теперішнього часу виявлено два основні шляхи утворення фенольних сполук: шікіматний і ацетатно-малонатний.

ШІКІМАТНИЙ ШЛЯХ

Вихідними сполуками біосинтезу фенольних сполук по шікіматному шляху служать фосфоєнолпіровіноградная кислота (ФЕП) і еритроза-4-фосфат, що утворюються відповідно при гліколізі і в пентозофосфатному циклі (ПФЦ) при фотосинтезі. При їх конденсації виникає семіуглеродное з'єднання - 3-дезокси-Г) -арабіногептулозонат-7-фосфат (ДАГФ) [див .: 11, с. 92]. Реакцію каталізує фосфо-2-кето-З-дезоксігеп- Тонато-альдолаза (КФ 4.1.2.15). Цей фермент виявлений у багатьох рослинах і в культурах рослинних клітин і тканин.

Наступним етапом шікіматного шляху є утворення з ДАГФ першого циклічного продукту, а саме: 3-дегідро- хінної кислоти (рис. 5). Ця реакція каталізується 3-дегідрохі- нат-синтазою (КФ 4.6.1.3). Для прояву активності ферменту потрібна присутність NAD і Со 2+ (а у деяких видів рослин - ще й Сі 2+ [див .: 11, с. 12]). Далі 3-дегідрохінная кислота може перетворюватися або в 3-дегідрошікімовую кислоту, або в хінную кислоту.

Перетворення 3-дегідрохінной кислоти в 3-дегідрошікімовую каталізується 3-дегідрохінат-дегідратази (КФ 4.2.1.10). Встановлено, що активність 3-дегідрохінат-дегідратази в переважній більшості випадків не може бути відділена від активності наступного ферменту шікіматного шляху - шікі- матдегідрогенази (КФ 1.1.1.25). У зв'язку з цим було висловлено припущення, що активності цих двох ферментів належать одному біфункціонального білку.

Біосинтез шікімовой кислоти [див

Мал. 5. Біосинтез шікімовой кислоти [див .: І, с. 92]:

I - фосфоєнолпіровіноградная кислота; II - еритроза-4-фосфат;

III - 3-дезокси -?> - арабіногептулозонат-7-фосфат; IV - 3-дегідрохінная кислота; V - 3-дегідрошікімовая кислота; VI - шікімовой кислота

Оборотне перетворення 3-дегідрохінной кислоти в хінную кислоту каталізує хінатдегідрогеназа (КФ 1.1.1.24). У бактерій і грибів цей фермент зазвичай відсутня, і тому вони рідко утворюють хінную кислоту. У вищих рослин хінна кислота, навпаки, поширена повсюдно і часто накопичується в значних кількостях як у вільному вигляді, так і у вигляді ефірів з фенолкарбонові кислоти.

Шікімовой кислота має шестичленное кільце, одну подвійну зв'язок, і її досить легко перевести в сполуки ароматичного ряду. З неї можливе утворення простих фенольних сполук З 6 -С ^ -ряду, наприклад «-оксібензойной, протокате- ховой і галової кислот, а в подальшому і дубильних речовин гідролізованого групи.

Однак в рослинній і мікробної клітці перетворення шікімовой кислоти в ароматичні сполуки йде значно складніше. Шікімовой кислота далі піддається фосфорилювання за участю АТР і шікіматкінази (КФ 2.7.1.71) з утворенням шікімат-3-фосфату (рис. 6).

На наступному етапі відбувається конденсація шікімат- 3-фосфату з ФЕП. При цьому утворюється 5-СНОЛ-пірувіл-шікімат- 3-фосфат (ЕПШФ). Реакція каталізується 5-еіол-пірувіл-шікі- мат-3-фосфат-синтази (КФ 2.5.1.19). Далі ЕПШФ перетворюється в хорізмовую кислоту за участю хорізматсінтази (КФ 4.6.1.4). Хорізмовая кислота знаходиться в точці розгалуження біосинтетичних процесів. Вона служить безпосереднім попередником як префеновой кислоти (використовуваної далі для освіти L-фенілаланіну і L-тирозину, а потім фенольних сполук), гак і антраниловой кислоти (використовуваної далі для освіти /, - триптофану, а потім індольних похідних) [див .: 11 , с. 97].

При біосинтезі L-фенілаланіну і Z, -тірозіна хорізмовая кислота перетворюється в префеновую кислоту за участю хоріз- матмутази (КФ 5.4.99.5). На стадії префеновой кислоти шляху біосинтезу розходяться.

Освіта префеновой кислоти (шікіматний шлях)

Мал. 6. Освіта префеновой кислоти (шікіматний шлях)

[Див .: 3, с. 329]:

I - шікімовой кислота; II - шікімат-3-фосфат; III - 5-еіол-пірувіл-

шікімат-3-фосфат; IV - хорізмовая кислота; V - префеновая кислота

Першим шляхом йде синтез фенилпировиноградной кислоти, а по іншому - і-оксіфенілпіровіноградной кислоти (рис. 7). При амінірованіе двох останніх речовин утворюються відповідно /.-фенілаланін і L-тирозин. Дані амінокислоти можуть брати участь в біосинтезі молекул білків і деяких груп алкалоїдів.

При дезаминировании амінокислот в присутності ферментів (відповідних аміак-ЛіАЗ) виходять транс -корічная і / я /? Анс-гідроксикоричні кислоти. З коричних кислот за допомогою гідроксилюється і метоксілірующіх ферментів синтезуються сполуки фенілпропанового ряду - оксикоричні кислоти (наприклад, кавова, феруловая, сінаповую) і кумарини.

Освіта Юря «з-коричної та / лрялс-гідроксикоричні кислот

Мал. 7. Освіта Юря «з-коричної та / лрялс-гідроксикоричні кислот

[Див .: 3, с. 329]:

I - префеновая кислота; II - фенилпировиноградная кислота;

III - /.-фенілаланін; IV - / ірялс-корична кислота; V - л-оксіфенілпірові- ноградная кислота; VI - L-тирозин; VII - л? / Лшогідроксікорічная кислота

Відомий також шлях до фенілаланіну і тирозину через L-арогеіовую кислоту. Вона утворюється в результаті аміпірованія префеновой кислоти з використанням L-глутамінової кислоти в якості донора аміногрупи. Далі /.-арогеновая кислота піддається або окислювальному декарбоксилюванню під дією арогенатдегідрогенази, або супроводжується декарбок- сілірованіем дегідратації за участю арогенатдегідратази. Дегідратація і декарбоксилювання арогената призводять до утворення фенілаланіну, а окислення і декарбоксилювання - тирозину [див .: 11, с. 101].

Фенілаланін, тирозин і продукти їх обміну дають початок безлічі різних з'єднань, таких як: фенілпропаноїди, катехоламіни, алкалоїди (ізохіноліновие, тропановие, протоалкалоіди), лігніни, меланіни.

Шікіматний шлях здійснюється в клітинах мікроорганізмів, грибів, рослин. У вищих рослин ключові етапи проходять в пластидах, проте гени ферментів локалізовані в ядрі; при нормальних умовах зростання близько 20% всього засвоюється рослиною вуглецю протікає цим шляхом. Тварини не мають ферментної системи шікіматного шляху, оскільки отримують Протеїногенні ароматичні амінокислоти та інші необхідні продукти шікіматного шляху в достатній кількості з їжею і тому еволюцією звільнені від необхідності їх біосинтезу de novo. Тварини здатні перетворювати готові ароматичні продукти шікіматного шляху, зокрема, перетворювати незамінну амінокислоту фенілаланін в тирозин, який є замінної амінокислотою за умови достатнього надходження фенілаланіну з їжею.

Раніше вважали, що ферменти шікіматного шляху локалізовані виключно в пластидах [див .: 2, с. 243]. Але сьогодні доведено існування також і цитозольних форм ряду ферментів шікіматного шляху: шікіматдегідрогенази, хорізматмутази і деяких інших. Однак цитозольні гілка шікіматного шляху не може заповнити дефекти в пластидної гілки, що говорить про їх різної фізіологічної навантаженні.

 
<<   ЗМІСТ   >>