П. Зитте, Э.В. Вайлер, Й.В. Кадерайт, А. Брезински, К. Кернер - Ботаника. Учебник для вузов. Том 2. Физиология растений (1134216), страница 62
Текст из файла (страница 62)
рис. 6.102). Поскольку примногократной конденсации ацетатных единиц в этих реакциях (в отличие от биосинтеза жирных кислот) восстановление непроисходит, появляются промежуточныесоединения, которые не встречаются в свободном виде и называются поликетидами.Они циклизуются в гидроксилированныебензольные кольца. Подобные вещества,возникшие в результате поликетидароматизации, называются ацетогенинами. Биосинтетический путь у растений и микроорганизмов, а особенно у грибов и бактерий ведет к синтезу многочисленных про205изводных бензойной кислоты, напримерантрахинонов, различных антибиотиков(например, тетрациклинов у стрептомицетов или гризеофульвина у видов Penicillum),а также различных лишайниковых кислот.Поликетидсинтазы являются многофункциональными ферментами, которые ужепроизводятся рекомбинантным способоми используются в культуре Streptomyces длябиотехнологического синтеза антибиотиков.
Пример простого биосинтеза ацетогенина представлен на рис. 6.119. Плюмбагин, или нафтохинон, в больших количествах содержат листья представителя росянковых Drosophyllum lusitanicum. Он обладает бактерицидным действием и предположительно защищает ослизненные листовые органы этих насекомоядных растений от грибковых и бактериальных заболеваний. Следует обратить внимание на то,что очень близкое по строению к плюмбагину вещество юглон синтезируется совершенно другим способом (см.
рис. 6.114):6 НООС -CHj-C^S-KoAМалонил-КоАн-6С02, 6KoASHIооYSTCOOHооПромежуточноеполикето-соединение'IОН оПлюмбагин (нафтохинон)Рис. 6 . 1 1 9 . Биосинтез плюмбагина Drosophyllum lusitanicum по ацетатно-малонатномупути.Промежуточное поликето-соединение не присутствует в виде свободного продукта реакции206| ГЛАВА 6. ФИЗИОЛОГИЯ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВструктурное сходство не всегда являетсяпоказателем биосинтетического родства!Третью возможность синтеза ароматическихколец предоставляет путь синтеза терпеноидов,рассмотренный в следующем разделе (см. 6.16.2).6.16.2. ТерпеномдыТерпеноидами (или изопреноидами) называют все соединения, которые формально можно разложить на отдельные изопреновые составляющие и биосинтез которыхначинается с изопентенилпирофосфата (рис.6.120). Согласно количеству структурныхС5-элементов, терпеноиды объединяются вгруппы (табл.
6.25), в которых насчитывается множество представителей, выполняющих огромное количество функций, среди прочих также эколого-химических.Недавно было выяснено, что растениямогут синтезировать С5-единицу — изопентенилпирофосфат — двумя способами (см.рис. 6.120). Таким образом, существуют:• цитоплазматический биосинтез, который начинается с ацетил-КоА, промежуточное соединение — мевалоновая кислота;• пластидный биосинтез, начинающийся с пирувата и D-3-фосфоглицериновогоальдегида, — промежуточное соединение1 -дезокси-0-ксилулозо-5-фосфат.Дезокси-0-ксилулозо-5-фосфатныйпуть обнаружен у цианобактерий и некоторых других бактерий, тогда как остальные бактерии используют ацетатмевалонатный путь.
У зеленых водорослей, вероятно, функционирует только дезокси-Б-ксилулозо-5-фосфатный путь, хотя у Euglenagracilis как цитоплазматические, так и пластидные изопреноиды синтезируются поацетатмевалонатному пути.Происхождение различных классовтерпеноидов высших растений по тому идругому пути — в той мере, в какой оноизучено, — представлено на рис. 6.121;рис.
6.122 наглядно показывает принциплинейной конденсации С5-единиц и биосинтез три- и тетратерпеновых предшественников.Изопентенилпирофосфат находится вравновесной реакции с изомерной формойсн3сн3СН2=С-СН=СН2Изопрен(2 - метия 1,3-бутадиен)CH2=C-GH2-CH2-0—®~®Изопентенилпирофосфат=Д*^—о®®В пластидах:1 -дезокси D - ксилулозный путьВ цитоплазме:ацетатмевалонатныйпутьО.II3CH 3 -C~S—КоАСОО"I,Ацетил - КоАН3Сс=осн3н-с-онн 2 со-®ПируватD- 3 фосфоглицериновыйальдегидН9Чг>\.X.НООСО^М^с^----*' I\C~S-KoA3 -Гидрокси3 - метилглутарил - КоА/у<-У\*^ со2+^-НАДФН <+нсн3Iс=оно-с-нtн-с-онJн 2 со-®+KoASH V ^ Н А Д ФН3СонrS'НООССН2ОНМевалоноваякислотаАТФ^1 - Дезокси - D ксилулозо - 5 - фосфатIIАДФ -^2АТФ^АДФ+ -^Фо пUU2*^—о®®Изопентенилпиро-~JфосфатРис.
6 . 1 2 0 . Образование предшественникатерпеноидов изопентенилпирофосфата по цитоплазматическому ацетатмевалонатному ипластидному 1 -дезокси-0-ксилулозо-5-фосфатному путям. О распространении того и другого путей среди низших растений и прокариотсм.текстдиметилаллилпирофосфатом. Монотерпены(С10) появляются в результате присоединения возникшего из диметилаллилпирофосфата после ферментного разрушенияС—О-связи карбокатиона к С( изопентенилпирофосфата (ИПФ) (присоединениемономера к растущей цепи по типу «голо-6.16. Вторичный метаболизм | 2 0 7Т а б л и ц а 6.25. Обзор классов терпенов и некоторые типичные представителиКоличествоС5-единиц1КлассГемитерпеныПримерФункция(и) вешеств(а)ИзопренЗащита мембраны от высокихтемператур (?)Остаток пренила в цитокининахФитогормоныОстаток пренила в птеро- Фитоалексиныкарпанах234МонотерпеныСесквитерпеныДитерпены6Тритерпены(2 раза по 3)8Тетратерпены(2 раза по 4)1Тимол, ментол, камфараВещества, отпугивающиечленистоногих'1,8-ЦинеолАллелопатикСиренинАттрактант гамет AllomycesКапсидолФитоалексинФитолЗакрепление молекул хлорофиллав белкеГиббереллиныФитогормоныТаксолФунгицид, ингибитор деления клетокФитостеролы (например, Структурные элементы мембранситостерол)Сердечные гликозиды(карденолиды)Яды, действующие на сердце и нервнуюсистемуСапонины (например,дигитонин)Бактерицидные вещества с детергентным действиемБрассиностероидыРегуляторы ростаКаротиноиды (каротины, Дополнительные фотосинтетическиепигменты, придающие окраскуксантофиллы)пигменты6-ЮОлиготерпеныПрениловые остаткиЗакрепление в мембране тилакоидовпластохинона, убихинона или митохондрий окислительно-восстановительных систем215ОлиготерпеныДолихолАкцептор олигосахаридов для биосинтеза гликопротеинов, закрепляется в ЭР>500«100ПолитерпеныКаучук (полностьюЧиоизомер)Вещество, защищающее растение отпоедания животными (в млечном соке)Гуттаперча (полностью/иранс-изомер)Вещество, защищающее растение отпоедания животными (в млечном соке)СпорополлениныСтруктурный полимер пыльцевойэкзиныВ низких концентрациях монотерпены привлекают опылителей и являются основными компонентами эфирных масел (например, розы, герани и др.), придают растениям аромат, обладаютбактерицидными свойствами.
— Примеч. ред.2Эту же функцию выполняет фитол хлорофилла, состоящий из 4 изопреновых единиц. — Примеч. ред.2 0 8| ГЛАВА 6 Ф И З И О Л О Г И Я ОБМЕНА ВЕЩЕСТВЦИТОПЛАЗМАПЛАСТИДЫD 3 - фосфогпицериновыйальдегидПируват3 Ацетил КоАI1 -Дезокси D ксилулозо - 5 - фосфатДМАПФ-ИПф{чч^ИПФ —Мевалоновая кислотаI9ДМАПФ*> ИПФч*• Изопрен+ ИПФГПФ(С 10 ).МонотерпеныИПФ|+ ИПФДитерпены(например,фитол)ИПФ}ГГПФ ( С и )ИПФ|^VII w ^ ,->»-IТетратерпены(например,каротиноиды)Боковая цепьпластохинона - 9 (C4s)ФПФ(С15)л+ ИПФ1\2*41» IСесквитерпеныТритерпены{Сзо)(например,стеооиаьлПолитерпеныР и с .
6 . 1 2 1 . К о м п а р т м е н т а ц и я б и о с и н т е з а т е р п е н о и д о в в ы с ш и х р а с т е н и й (по Н К Lichtenthaler)Еще не я с н о , в к а к о м количестве э к с п о р т и р у е т с я в ц и т о п л а з м у с и н т е з и р о в а н н ы й и з о п е н т е н и л п и р о фосфат, Д М А П Ф — диметилаллилпирофосфат, Ф П Ф — ф а р н е з и л п и р о ф о с ф а т , Г Г П Ф — г е р а н и л г е р а н и л п и р о ф о с ф а т , Г П Ф — геранилпирофосфат, И П Ф — и з о п е н т е н и л п и р о ф о с ф а тва к хвосту») Подобным образом появляются сесквитерпены (С 15 ) из геранилпирофосфата и И П Ф и дитерпены (С2о) изфарнезилпирофосфата и И П Ф (рис 6 122)Катализирующие эти реакции ферментыназываются лренилтрансферазами Линейные молекулы геранилпирофосфата ( С ю ) ,фарнезилпирофосфата (С, 5 ) и геранилгеранилпирофосфата (С 20 ) являются исходными для разнообразных преобразованиймолекул ряда моно-, сескви- и дитерпенов (см табл 6 25, рис 6 122, 6 123) Толькопредставителей семейства Asteraceae в настоящее время обнаружено около 1 000 сескви- и дитерпеновГемитерпены, для которых типично присоединение к нетерпеноидным молекулам одного или нескольких прениловых остатков, являются птерокарпанами (глицеоллин, см рис6 118) и цитокининами (см 7 6 2), группы фитогормонов В сильную жару некоторые растения, прежде всего деревья (в основном видыQuereus и Populus), синтезируют из диметилаллилпирофосфата изопрен, который выделяетсяв атмосферу Вполне возможно (хотя это еще недоказано), что изопрен защищает от тепловогоповреждения фотосинтетические мембраныВыработка изопрена может быть значительнойи в итоге приводить к 15 — 50% потерям фиксированного углерода Голубая дымка над лесами во время зноя является следствием эмиссииизопрена Пиретрины (у видов Chrysanthemum)представляют собой гемитерпены, в которых двеС5-единицы соединены между собой и с циклопропаном (см рис 6 123) Они являются оченьсильными естественными инсектицидами, которые также производятся в коммерческих целях• Монотерпены в большом количестве обнаруживаются в составе эфирных масел и могутвыполнять как аттрактивную, так и отпугивающую функцию (последняя прежде всего направлена против членистоногих) Камфара и 1,8цинеол — компоненты вырабатываемых Salvia6.16.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
