Войти
Структура глюкозинолата; боковая группа R меняется Глюкозинолаты являются естественными компонентами многих острых растений, таких как горчица, капуста и хрен. Острота этих растений обусловлена горчичным маслом, получаемым из глюкозинолатов при жевании, разрезании или ином повреждении растительного материала. Эти природные химические вещества, скорее всего, способствуют защите растений от вредителей и болезней и придают характерный горький вкус овощей семейства крестоцветных.
Глюкозинолаты встречаются в виде вторичных метаболитов почти всех растений из порядка Brassicales. В Brassicales отнесены, например, экономически важные семьи Brassicaceae, а также Capparaceae и Caricaceae. За пределами Brassicales, род Drypetes и Putranjiva в семействе Putranjivaceae, а также Nasturtium Tropaeolum majus, являются единственным другим известным случаем глюкозинолатов. Глюкозинолаты содержатся в различных съедобных растениях, таких как капуста (белокочанная, китайская капуста, брокколи ), брюссельская капуста, кресс-салат, хрен, каперсы и редис, продукты разложения которых часто составляют значительную часть отличительного вкуса. Глюкозинолаты также содержатся в семенах этих растений.
Глюкозинолаты представляют собой естественный класс органических соединений, содержащих серу и азот и происходят из глюкозы и аминокислоты. Они представляют собой водорастворимые анионы и относятся к глюкозидам. Каждый глюкозинолат содержит центральный атом углерода, который связан через атом серы с тиоглюкозной группой и через атом азота с сульфатной группой (образуя сульфатированный альдоксим ). Кроме того, центральный углерод связан с боковой группой; разные глюкозинолаты имеют разные боковые группы, и именно вариации в боковой группе ответственны за различия в биологической активности этих растительных соединений. Суть химии глюкозинолатов заключается в их способности превращаться в изотиоцианат («горчичное масло») при гидролизе тиоглюкозидной связи ферментом мирозиназой.
Полусистематическое обозначение глюкозинолатов состоит из химическое название вышеупомянутой боковой группы, за которым следует «(-) глюкозинолат». Написание названия глюкозинолата как одно или два слова (например, аллилглюкозинолат в сравнении с аллилглюкозинолатом) имеет одинаковое значение, и используются оба варианта написания. Но изотиоцианаты следует записывать двумя словами.
Ниже приведены некоторые глюкозинолаты и их изотиоцианатные продукты:
Известно, что около 132 различных глюкозинолатов встречаются в растениях в природе. Они синтезируются из rtain аминокислоты : так называемые алифатические глюкозинолаты, полученные в основном из метионина, но также аланина, лейцина, изолейцин или валин. (Большинство глюкозинолатов на самом деле получают из гомологов этих аминокислот с удлиненной цепью, например, глюкорафанин происходит из дигомометионина, у которого метиониновая цепь удлиняется в два раза). Ароматические глюкозинолаты включают индольные глюкозинолаты, такие как глюкобрассицин, полученные из триптофана и другие из фенилаланина, его цепь -длинный гомолог гомофенилаланина и синальбин, полученный из тирозина.
Растения содержат фермент мирозиназу, который в присутствии воды, отщепляет глюкозную группу от глюкозинолата. Оставшаяся молекула затем быстро превращается в изотиоцианат, нитрил или тиоцианат ; это активные вещества, которые служат защитой растения. Глюкозинолаты также называют гликозидами горчичного масла. Стандартный продукт реакции - изотиоцианат (горчичное масло); два других продукта в основном присутствуют в присутствии специализированных растительных белков, которые изменяют исход реакции.
Гликозид горчичного масла 1 превращается в изотиоцианат 3 (горчичное масло). Глюкоза 2 также высвобождается, показана только β-форма. - R= аллил, бензил, 2-фенилэтил и т. Д. в химической реакции Как показано выше, красные изогнутые стрелки в левой части рисунка упрощены по сравнению с реальностью, поскольку роль фермента мирозиназы не показана. Однако показанный механизм в основном соответствует реакции, катализируемой ферментами.
Напротив, ожидается, что реакция, показанная красными изогнутыми стрелками в правой части рисунка, изображающая перегруппировку атомов с образованием изотиоцианата, будет неферментативной. Этот тип перегруппировки можно назвать перегруппировкой Лоссена или перегруппировкой типа Лоссена, поскольку это название было впервые использовано для аналогичной реакции, приводящей к органическому изоцианату (RN = C = O).
Чтобы предотвратить При повреждении самого растения мирозиназа и глюкозинолаты хранятся в отдельных отсеках клетки или в разных клетках ткани и объединяются только или в основном в условиях физического повреждения.
Использование глюкозинолат-содержащих культур в качестве основного источника пищи для животных может иметь негативные последствия, если концентрация глюкозинолата выше допустимой для животного под вопросом, потому что было показано, что некоторые глюкозинолаты обладают токсическим действием (в основном как гойтрогены и антитиреоидные агенты ) как у людей, так и у животных в высоких дозах. Однако уровень толерантности к глюкозинолатам варьируется даже в пределах одного и того же рода (например, Acomys cahirinus и Acomys russatus ).
Глюкозинолат синигрин среди прочего, было показано, что они ответственны за горечь вареной цветной капусты и брюссельской капусты. Глюкозинолаты могут изменять пищевое поведение животных.
Глюкозинолаты изучаются на предмет их потенциального воздействия на селекцию растений, физиологию растений, генетику растений и применение в пищевых продуктах. По состоянию на 2014 год, предварительные исследования проводились для оценки возможные защитные эффекты глюкозинолатов против рака и деменции.
Глюкозинолаты и их продукты оказывают негативное воздействие на многих насекомых в результате комбинации сдерживающего воздействия и токсичности. При попытке применить этот принцип в агрономическом контексте некоторые продукты, полученные из глюкозинолатов, могут служить в качестве антифедантов, т.е. l пестициды.
Напротив, пяденица, вредитель крестоцветных растений, может распознавать присутствие глюкозинолатов, что позволяет идентифицировать надлежащее растение-хозяин. Действительно, характерная специализированная фауна насекомых обнаруживается на глюкозинолат-содержащих растениях, включая бабочек, таких как большой белый, маленький белый и оранжевый кончик, но также некоторые виды тлей и бабочек, такие как южный совок, пилильщик и блохолки. Например, большая белая бабочка откладывает яйца на эти содержащие глюкозинолаты растения, а личинки выживают даже при высоких уровнях глюкозинолатов и поедают растительный материал, содержащий глюкозинолаты. Все белые и оранжевые кончики содержат так называемый белок-спецификатор нитрила, который направляет гидролиз глюкозинолата на нитрилы, а не на реактивные изотиоцианаты. В отличие от них, моли ромбовидная обладает совершенно другим белком, глюкозинолат сульфатазой, который десульфатирует глюкозинолаты, тем самым делая их непригодными для разложения с образованием токсичных продуктов мирозиназой.
Другими видами насекомых (специализированными пилильщиками и тли) изолируют глюкозинолаты. У специализированных тлей, но не у пилильщиков, отдельная мирозиназа животных обнаруживается в мышечной ткани, что приводит к деградации секвестрированных глюкозинолатов при разрушении ткани тли. Эта разнообразная панель биохимических растворов одного и того же растительного химического вещества играет ключевую роль в эволюции взаимоотношений растения и насекомых.
