Диметилсульфонипропионат: теңіз өсімдіктеріндегі маңызды қосылыс және оның экологиялық ролі
Dimethylsulfoniopropionate
Диметилсульфониопропионат (DMSP): теңіз балдырларында, өсімдіктерде кездесетін органикалық қосылыс. Осмолит ретіндегі қызметі, биосинтезі туралы ақпарат.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Химиялық қосылыс
Chemical compound
Диметилсульфонипропионат (DMSP) – (CH3)2S+CH2CH2COO− формуласына ие органосерілі қосылыс. Бұл звитериондық метаболит теңіз фитопланктонында, теңіз балдырындарында және кейбір құрлықтағы және судағы тамырлы өсімдіктерде кездеседі. Ол осмолит ретінде қызмет етеді, сондай-ақ бірнеше физиологиялық және экологиялық рөлдері анықталған. DMSP алғаш рет теңіз қызыл балдыры Polysiphonia fastigiata-да табылды.
Dimethylsulfoniopropionate (DMSP), is an organosulfur compound with the formula (CH3)2S+CH2CH2COO−. This zwitterionic metabolite can be found in marine phytoplankton, seaweeds, and some species of terrestrial and aquatic vascular plants. It functions as an osmolyte as well as several other physiological and environmental roles have also been identified. DMSP was first identified in the marine red alga Polysiphonia fastigiata.
Биосинтез
Жоғары сатыдағы өсімдіктерде ДМСП S-метилметиониннен биосинтезделеді. Бұл түрленуде диметилсульфонийпропиламин және диметилсульфонийпропиональдегид екі аралық заттар болып табылады. Ал балдырларда биосинтез метиониндегі амин тобының гидроксид тобымен алмасуынан басталады.
In higher plants, DMSP is biosynthesized from S methylmethionine. Two intermediates in this conversion are dimethylsulfoniumpropylamine and dimethylsulfoniumpropionaldehyde. In algae, however, the biosynthesis starts with the replacement of the amino group in methionine by hydroxide.
Деградация
DMSP теңіз микроорганизмдерімен екі негізгі ұшпа күкірт қосылысына ыдырайды, олардың әрқайсысы қоршаған ортаға ерекше әсер етеді. Оның ыдырау өнімдерінің бірі – метанэтиол (CH3SH), ол бактериялармен ақуыз күкіртіне айналдырылады. Тағы бір ұшпа ыдырау өнімі – диметил сульфиді (CH3SCH3; DMS). Теңіз суындағы DMS, DMSP лиаза ферменті арқылы еріген (клеткадан тыс) DMSP-нің ыдырауы нәтижесінде пайда болады деген дәлелдер бар, бірақ көптеген теңізден тыс бактериялар метанэтиолды DMS-ке айналдырады. DMS теңіз бактерияларымен сіңіріледі, бірақ метанэтиолға қарағанда бұл процесс баяу жүреді. DMS әдетте DMSP-нің ұшпа ыдырау өнімдерінің 25%-дан азын құраса да, метанэтиолдың жоғары реакциялық қабілеті теңіз суындағы DMS концентрациясын метантиолға қарағанда шамамен 10 есеге жоғары етеді (~3 нМ-ге қарсы ~0,3 нМ). Қызығы, DMS және метанэтиол концентрациясы арасындағы байланыс туралы ешқандай жарияланған зерттемелер жоқ. Бұл, теңіз суында метанэтиолдың сызықты емес абиотикалық және микробиологиялық сіңірілуімен, сондай-ақ DMS-тің салыстырмалы түрде төмен реакциялық қабілетімен байланысты болуы мүмкін. Дегенмен, теңіз суындағы DMS-тің маңызды бөлігі диметил сульфоксидке (DMSO) тотығады. Жалпы климатқа қатысты, DMS Жердің жылу балансында маңызды рөл атқарады деп саналады, себебі ол Жер бетіне жететін күн сәулесінің мөлшерін азайтады. Бұл атмосферада DMS-тің гигроскопиялық қосылыстарға ыдырауы арқылы жүзеге асырылады, бұл су буын конденсациялап, бұлттардың пайда болуына әкеледі. DMSP сонымен қатар әртүрлі өнімдердің дәмі мен иісіне әсер етеді. Мысалы, DMSP иіссіз және дәмсіз болғанымен, кейбір теңіз өсімдікқоректілері мен сүзгімен қоректенетін жануарларда жоғары концентрацияда жиналады. Мұндай диетамен өсірілген жануарлардың өсу қарқынының, күштілігінің және стреске төзімділігінің жоғарылауы туралы хабарлар бар. DMS кейбір теңіз өнімдерінде пайда болатын жағымсыз, "бұзылған" дәм мен иіске жауапты, бұл бактериялық DMSP лиазасының акрилатты бірге өндіруі нәтижесінде пайда болады.
DMSP is broken down by marine microbes to form two major volatile sulfur products, each with distinct effects on the environment. One of its breakdown products is methanethiol (CH3SH), which is assimilated by bacteria into protein sulfur. Another volatile breakdown product is dimethyl sulfide (CH3SCH3; DMS). There is evidence that DMS in seawater can be produced by cleavage of dissolved (extracellular) DMSP by the enzyme DMSP lyase, although many non marine species of bacteria convert methanethiol to DMS. DMS is also taken up by marine bacteria, but not as rapidly as methanethiol. Although DMS usually consists of less than 25% of the volatile breakdown products of DMSP, the high reactivity of methanethiol makes the steady state DMS concentrations in seawater approximately 10 times those of methanethiol (~3 nM vs. ~0.3 nM). Curiously, there have never been any published correlations between the concentrations of DMS and methanethiol. This is probably due to the non linear abiotic and microbial uptake of methanethiol in seawater, and the comparatively low reactivity of DMS. However, a significant portion of DMS in seawater is oxidized to dimethyl sulfoxide (DMSO). Relevant to global climate, DMS is thought to play a role in the Earth's heat budget by decreasing the amount of solar radiation that reaches the Earth's surface. This occurs through degradation of DMS in the atmosphere into hygroscopic compounds that condense water vapor leading to the formation of clouds. DMSP has also been implicated in influencing the taste and odour characteristics of various products. For example, although DMSP is odourless and tasteless, it is accumulated at high levels in some marine herbivores or filter feeders. Increased growth rates, vigour and stress resistance among animals cultivated on such diets have been reported. DMS, is responsible for repellent, 'off' tastes and odours that develop in some seafood products because of the action of bacterial DMSP lyase, which cogenerates acrylate.