INDOLEACTO RŪGŠTIS: STRUKTŪRA, SAVYBĖS, GAMYBA, PANAUDOJIMAS - CHEMIJA - 2025

Indoleacetic rūgšties yra organinis junginys su į molekulinė formulė C ₈ H ₆ NCH ₂ COOH. Tai yra monokarboksirūgštis, vaidinanti svarbų augalų augimo hormono vaidmenį, todėl ji priklauso fitohormonų, vadinamų auksinais, grupei.

Jis taip pat žinomas kaip 3-indoleacto rūgštis ir indol-3-acto rūgštis. Tai yra svarbiausias augalų auksinas. Tai pasireiškia tose vietose, kur yra augimas, pavyzdžiui, ūgliai, jauni augantys lapai ir reprodukciniai organai.

Indoleacto rūgšties yra augančiuose ūgliuose. Autorius: Julio César García. Šaltinis: „Pixabay“.

Be augalų, jį biosintezuoja ir kai kurie mikroorganizmai, ypač vadinamieji „augimo stimuliatoriais“. Paprastai šie mikrobai aptinkami rizosferoje arba šalia augalų šaknų esančioje srityje, skatinant jų augimą ir išsišakojimą.

Indoleacto rūgšties biosintezė vyksta keliais būdais, ypač triptofanu, aminorūgštimi, esančia augaluose.

Lėtinėmis inkstų ligomis sergantiems žmonėms didelis indoleacto rūgšties kiekis gali pakenkti širdies ir kraujagyslių sistemai bei demencijai. Tiriami įvairūs indolaceto rūgštį gaminančių grybų ir bakterijų naudojimo būdai, siekiant skatinti augalų pasėlių ekologiškumą.

Struktūra

Indoleacetic rūgštis turi benzeno žiedą, į jo molekulinę struktūrą ir pridedamas prie tai yra pirolo žiedą 3 padėtyje, iš kurių -CH ₂ -COOH yra pritvirtintas grupė .

3-indoleacto rūgšties molekulės struktūra. Nepateiktas mašininio skaitymo autorius. Ayacop spėjo (remiantis autorių teisių pretenzijomis). . Šaltinis: „Wikipedia Commons“.

Nomenklatūra

- Indoleacto rūgštis

- Indol-3-acto rūgštis

- 3-Indoleacto rūgštis

- Indo acto rūgštis

- Skatole-ω-karboksirūgštis

Savybės

Fizinė būklė

Nuo bespalvio iki balto kieto dribsnio

Molekulinė masė

175,18 g / mol

Lydymosi temperatūra

168,5 ºC

Tirpumas

Labai mažai tirpsta šaltame vandenyje: 1,5 g / l

Tirpsta etilo alkoholyje, acetone ir etilo eteryje. Netirpsta chloroforme.

Vieta gamtoje

Indoleacto rūgštis yra svarbiausias augalų fitohormonas arba auksinas, kurie ją gamina daugiausia augalo vietose, kur auga.

Sėklos daiginimas - procesas, kurio metu įsiterpia indoleaceto rūgštis. Autorius: Markéta Machová. Šaltinis: „Pixabay“.

Įprastas būdas, kai augalai kaupia indoleacto rūgštį, yra konjuguotas arba grįžtamai susietas su kai kuriomis amino rūgštimis, peptidais ir cukrumi.

Jis gali būti aktyviai pernešamas iš ląstelės į ląstelę arba pasyviai, dideliais atstumais stebint floemo sulą.

Be to, kad jis gaminamas augaluose, jį sintezuoja ir kelių rūšių mikroorganizmai. Tarp tų mikrobų rūšių yra Azospirillum, Alcaligenes, Acinetobacter, Bacillus, Bradyrhizobium, Erwinia, Flavobacterium, Pseudomonas ir Rhizobium.

Dauguma augalą stimuliuojančių bakterijų ir grybelių, įskaitant tuos, kurie su jais sudaro simbiozę, gamina indoleacto rūgštį. Sakoma, kad šie mikroorganizmai yra „augimo stimuliatoriai“.

Rizosferoje su augalais susijusių bakterijų ar grybelių biosintetinta indoleacto rūgštis vaidina svarbų vaidmenį šaknų vystymuisi.

Šakotos augalo šaknys. Indoneceto rūgštis, kurią gamina bakterijos ir grybeliai, esantys šalia jų esančioje zonoje arba rizosferoje, įsiterpia į jos vystymąsi. Rasbakas olandų Vikipedijoje. Šaltinis: „Wikipedia Commons“.

Tačiau fiziologiniams procesams mikrobai nereikalauja indoleacto rūgšties.

Paaiškinimas yra tas, kad augalams augant, jie išskiria daug vandenyje tirpių junginių, tokių kaip cukrus, organinės rūgštys ir amino rūgštys, kurie pernešami į šaknis.

Tokiu būdu šakniastiebiai gauna gausų medžiagų, kurios naudojamos gaminant metabolitus, tokius kaip indoleacto rūgštis, kurią vėliau naudoja augalas, atsargas.

Kaip galima spręsti, tai yra savitarpio pagalbos partnerystės pavyzdys.

Funkcija augaluose

Indoleacto rūgštis yra susijusi su įvairiais augalų augimo ir vystymosi aspektais, pradedant embriogeneze ir baigiant gėlių vystymu.

Tai būtina daugeliui procesų, tokių kaip sėklų dygimas, embrionų augimas, šaknų pradėjimas ir vystymasis, lapų formavimas ir pjūtis, fototropizmas, geotropizmas, vaisių vystymasis ir kt.

Besivystanti gėlė - procesas, kurio metu įsiterpia indolaceto rūgštis. Autorius: Bruno Glätsch. Šaltinis: „Pixabay“.

Reguliuoja ląstelių pailgėjimą ir dalijimąsi, taip pat jų diferenciaciją.

Padidina ksilito ir šaknies augimo greitį. Tai padeda pagerinti šaknies ilgį, padidinant jos šakų skaičių, šaknies plaukus ir šonines šaknis, kurios padeda pasiimti maistines medžiagas iš aplinkos.

Jis kaupiasi bazinėje šaknies dalyje, palankiai vertindamas jų gravitropizmą ar geotropizmą, taip sukeldamas šaknies kreivumą žemyn. Kai kurioms rūšims jis skatina atsitiktinių šaknų susidarymą iš stiebų ar lapų.

Jis kaupiasi toje vietoje, kur bus lapai, kontroliuodamas jo vietą augale. Didelis indoleacto rūgšties kiekis skatina ūglių pailgėjimą ir jų fototropizmą. Reguliuoja lapų išsiplėtimą ir kraujagyslių diferenciaciją.

Nauji augantys lapai, procesą kontroliuoja indoleacto rūgštis. Šaltinis: „Pixabay“.

Kartu su citokininais jis stimuliuoja ląstelių dauginimąsi kampinėje zonoje. Prisideda prie kraujagyslių audinių diferenciacijos: ksilemo ir floemo. Tai turi įtakos stiebo skersmeniui.

Prinokusios sėklos išskiria indoleacto rūgštį, kuri kaupiasi toje vaisiaus skilvelio dalyje. Kai toje vietoje mažėja indoleacto rūgšties koncentracija, atsiranda vaisių atsiskyrimas.

Biosintezė

Indoleacto rūgštis yra biosintetinta aktyviai dalijantis augalų organuose, tokiuose kaip ūgliai, šaknų galiukai, meristemos, kraujagyslių audiniai, jauni augantys lapai, galiniai pumpurai ir reprodukciniai organai.

Jį sintezuoja augalai ir mikroorganizmai keliais tarpusavyje susijusiais būdais. Yra keletas būdų, priklausomų nuo triptofano (aminorūgšties, esančios augaluose), ir kitų, nuo jo nepriklausomų.

Žemiau aprašytas vienas iš biosintezių, pradedant triptofanu.

Triptofanas per fermento aminotransferazę praranda aminogrupę ir virsta indol-3-piruvo rūgštimi.

Pastarasis praranda karboksilą ir fermento piruvato dekarboksilazės dėka susidaro indol-3-acetaldehidas.

Galiausiai indol-3-acetaldehidas oksiduojamas fermento aldehido-oksidazės būdu, kad būtų gauta indol-3-acto rūgštis.

Viena iš indoleaceto rūgšties biosintezės formų, išskiriant rizobakterijas. Autorius: Marilú Stea.

Buvimas žmogaus kūne

Indoleacto rūgštis į žmogaus organizmą patenka metabolizuojant triptofaną (aminorūgštį, esančią įvairiuose maisto produktuose).

Indoleacto rūgšties koncentracija padidėja pacientams, sergantiems kepenų ligomis, ir žmonėms, sergantiems lėtine inkstų liga.

Lėtinės inkstų ligos atveju didelis indoleacto rūgšties kiekis kraujo serume buvo koreliuojamas su širdies ir kraujagyslių sistemos reiškiniais ir mirštamumu, todėl šie vaistai buvo reikšmingi prognozėjai.

Manoma, kad jis veikia kaip oksidacinis stresas, uždegimas, aterosklerozė ir endotelio disfunkcija, turintis prokoaguliantą.

Didelė indoleacto rūgšties koncentracija hemodializuojamų pacientų kraujo serume taip pat buvo susijusi su sumažėjusia kognityvine funkcija.

Gavimas

Yra keletas būdų, kaip jį gauti laboratorijoje, pavyzdžiui, iš indolo arba iš glutamo rūgšties.

Galimas panaudojimas žemės ūkyje

Tiriamos naujos strategijos, leidžiančios naudoti indoleaceto rūgštį pasėlių produktyvumui, turint kuo mažesnį poveikį natūraliai aplinkai, vengiant cheminių trąšų ir pesticidų poveikio aplinkai.

Grybų pagalba

Kai kurie tyrėjai iš sausringos aplinkos išskyrė kai kuriuos endofitinius grybelius, susijusius su vaistiniais augalais.

Jie nustatė, kad šie grybai skatina daiginti laukinio tipo ir mutantų sėklas, ir atlikus tam tikrus tyrimus buvo padaryta išvada, kad tokių grybų biosintezuota indoleacto rūgštis yra atsakinga už teigiamą poveikį.

Tai reiškia, kad dėl indoleacto rūgšties, kurią gamina šie endofitiniai grybai, jų panaudojimas gali duoti didelę naudą pasėliams, auginantiems atskirtose žemėse.

Per genetiškai modifikuotas bakterijas

Kiti mokslininkai sugebėjo suprojektuoti genetinio manipuliavimo mechanizmą, kuris skatintų indoleacto rūgšties sintezę tam tikros rūšies šakniastiebių pagalba, nes tai paprastai nėra augalų augimo skatintojas.

Šio mechanizmo įgyvendinimas paskatino šias bakterijas sintetinti indoleacto rūgštį savireguliacijos būdu. Šių rizobakterijų užkrėtimas Arabidopsis thaliana augalų šaknimis pagerino jų šaknų augimą.

Junginiais, konjuguotais su indolaceto rūgštimi

Buvo įmanoma susintetinti junginį, konjuguotą ar suformuotą sujungus indoleaceto rūgštį ir karbendazimą (fungicidą), kuris, pasėjant ankštinių augalų sodmenis, pasižymi fungicidinėmis savybėmis ir poveikiu, skatinančiu augalų augimą ir vystymąsi. Šis junginys vis dar turi būti ištirtas išsamiau.

Nuorodos

1. Chandra, S. ir kt. (2018 m.). Natūralios acto rūgšties gaminimo iš izoliuotų Stevia rebaudiana rizosferos bakterijų optimizavimas ir jos poveikis augalų augimui. Žurnalas „Genetinė inžinerija ir biotechnologijos“ 16 (2018) 581–586. Atgauta iš „sciencedirect.com“.
2. JAV nacionalinė medicinos biblioteka. (2019 m.). Indol-3-acto rūgštis. Atkurta iš: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
3. Rosenberg, E. (2017). Mikrobų indėlis į žmonių, gyvūnų ir augalų sveikatą. Tai jūsų DNR. Atgauta iš „sciencedirect.com“.
4. Le Bris, M. (2017). Hormonai augime ir vystymesi. Gyvybės mokslų informacinis modulis. Atgauta iš „sciencedirect.com“.
5. Estelle, M. (2001) Augalų hormonai. Genetikos enciklopedijoje. Atgauta iš „sciencedirect.com“.
6. Dou, L. ir kt. (2015). Uremio tirpios indol-3 acto rūgšties poveikis širdies ir kraujagyslių sistemai. J. Am Soc., Nefrolis. 2015 balandis; 26 (4): 876-887. Atkurta iš ncbi.nlm.nih.gov.
7. Khanas, AL ir kt. (2017). Iš vaistinių augalų esantys endofitai ir jų galimybės gaminti indolo acto rūgštį, gerinant sėklų daigumą ir mažinant oksidacinį stresą. J Zhejiang Univ Sci B. 2017 Vasaris; 18 (2): 125–137. Atkurta iš ncbi.nlm.nih.gov.
8. Koul, V. ir kt. (2014). Indolo acto rūgšties ir azoto oksido įtakos sritis bakterijoms. J. Pagrindinis mikrobiolis. 2014, 54, 1–11. Atkurta iš ncbi.nlm.nih.gov.
9. Lina, Y.-T. et al. (2019 m.). Indolio-3 acto rūgštis padidina pažinimo funkcijos sutrikimo riziką pacientams, kuriems taikoma hemodializė. „NeuroToxicology“, 73 tomas, 2019 m. Liepos mėn., 85–91 psl. Atgauta iš „sciencedirect.com“.
10. Zuñiga, A. ir kt. (2018 m.). Inžinerinis įtaisas indolaceto rūgšties gamybai pagal kvorumo jutiklius leidžia Cupriavidus pinatubonensis JMP134 skatinti augalų augimą. ACS Synthetic Biology 2018, 7, 6, 1519-1527. Atkurta iš pubs.acs.org.
11. Yang, J. ir kt. (2019 m.). Indoleacto rūgšties-karbendazimo sintezė ir biologinis aktyvumas bei jo poveikis Cylindrocladium parasiticum. Pesticidų biochemija ir fiziologija 158 (2019) 128–134. Atkurta iš ncbi.nlm.nih.gov.
12. Aguilar-Piedras, JJ ir kt. (2008). Indol-3-acto rūgšties gamyba Azospirillum. „Rev Latinoam Microbiol 2008“; 50 (1–2): 29–37. Atkurta iš bashanfoundation.org.