Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Глюкозинолаттар – горчица, капуста және хрен сияқты көптеген өткір дәмді өсімдіктердің табиғи құрауыштары. Бұл өсімдіктердің өткірлігі, өсімдік материалы шайналған, кесілген немесе басқаша зақымдалған кезде глюкозинолаттардан түзілетін горчица майларынан туындайды. Бұл табиғи химиялық заттар өсімдіктерді зиянкестер мен аурулардан қорғауға көмектеседі және крестгүлділерге тән ащы дәмді қасиет береді.
Class of chemical compounds
Glucosinolates are natural components of many pungent plants such as mustard, cabbage, and horseradish. The pungency of those plants is due to mustard oils produced from glucosinolates when the plant material is chewed, cut, or otherwise damaged. These natural chemicals most likely contribute to plant defence against pests and diseases, and impart a characteristic bitter flavor property to cruciferous vegetables.
Пайда болуы
Глюкозинолаттар Brassicales қатарының дерлік барлық өсімдіктерінде екіншілік метаболиттер ретінде кездеседі. Бұл экономикалық тұрғыдан маңызды Brassicaceae тұқымдасымен қатар Capparaceae және Caricaceae тұқымдастарын да қамтиды. Brassicales қатарынан тыс, Putranjivaceae тұқымдасының Drypetes және Putranjiva туыстары ғана глюкозинолаттардың тағы бір белгілі кездесу орындары болып табылады. Глюкозинолаттар түрлі жеміс-жидектерде кездеседі, мысалы, капуста (ақ капуста, қытай капустасы, брокколи), брюссель капустасы, су кресс, хрен, каперс және редис, онда ыдырау өнімдері олардың ерекше дәміне елеулі үлес қосады. Глюкозинолаттар осы өсімдіктердің тұқымдарында да табылады.
Glucosinolates occur as secondary metabolites of almost all plants of the order Brassicales. This includes the economically important family Brassicaceae as well as Capparaceae and Caricaceae. Outside of the Brassicales, the genera Drypetes and Putranjiva in the family Putranjivaceae, are the only other known occurrence of glucosinolates. Glucosinolates occur in various edible plants such as cabbage (white cabbage, Chinese cabbage, broccoli), Brussels sprouts, watercress, horseradish, capers, and radishes where the breakdown products often contribute a significant part of the distinctive taste. The glucosinolates are also found in seeds of these plants.
Химия
Глюкозинолаттар күкірт пен азотты құрайтын, глюкоза мен аминқышқылынан алынатын органикалық қосылыстардың табиғи класын құрайды. Олар суда еритін аниондар болып табылады және глюкозидтерге жатады. Әрбір глюкозинолаттың құрамында тиоглюкоза тобының күкірт атомына, азот атомы арқылы сульфат тобына (сульфатталған альдоксим жасау) байланған орталық көміртек атомы бар. Сонымен қатар, орталық көміртек жақайың топқа байланады; әртүрлі глюкозинолаттардың әртүрлі жақайың топтары болады, ал осы өсімдік қосылыстарының биологиялық белсенділігінің өзгеруіне жақайың топтағы өзгерістер себепші. Глюкозинолат химиясының мәні – мирозиназа ферменті тиоглюкозидтік байланысты гидролиздегенде изотиоцианатқа («мыстыр майына») айналу қабілеті. Глюкозинолаттардың жартылай жүйелі атаулары диаграммадағы "R" тобының химиялық атауын және «глюкозинолат» деген сөзді, аралықта бос орынмен немесе бос орынсыз қамтиды. Мысалы, аллильглюкозинолат және аллиль глюкозинолат – бір және со aynı қосылысты білдіреді: екі нұсқасы да әдебиетте кездеседі. Оның химиялық құрылымы 1930 жылы анықталды, ол β D глюкопираноза конфигурациясындағы глюкоза туындысы екенін көрсетті. Ол кезде C=N байланысының Z (немесе syn) түрінде, күкірт пен оттегі алмастырғыштары екі байланыстың бір жағында, немесе олар қарама-қарсы жақта орналасқан E түрінде болатыны белгісіз болды. Бұл мәселе 1963 жылы рентгендік кристаллография арқылы шешілді. Қазіргі кезде барлық табиғи глюкозинолаттардың Z формасында екені белгілі, бірақ олардың екеуін де зертханада жасауға болады. Жеті ферменттік катализделген қадамдар тізбегі қолданылады. Күкірт атомы глутатионнан (GSH) қосылады, ал қант компоненті соңғы сульфондау сатысына дейін гликозилтрансфераза арқылы тиол туындысына қосылады.
Glucosinolates constitute a natural class of organic compounds that contain sulfur and nitrogen and are derived from glucose and an amino acid. They are water soluble anions and belong to the glucosides. Every glucosinolate contains a central carbon atom, which is bound to the sulfur atom of the thioglucose group, and via a nitrogen atom to a sulfate group (making a sulfated aldoxime). In addition, the central carbon is bound to a side group; different glucosinolates have different side groups, and it is variation in the side group that is responsible for the variation in the biological activities of these plant compounds. The essence of glucosinolate chemistry is their ability to convert into an isothiocyanate (a "mustard oil") upon hydrolysis of the thioglucoside bond by the enzyme myrosinase. The semisystematic naming of glucosinolates consists of the chemical name of the group "R" in the diagram followed by "glucosinolate", with or without a space. For example, allylglucosinolate and allyl glucosinolate refer to the same compound: both versions are found in the literature. Its chemical structure had been established by 1930, showing that it is a glucose derivative with β D glucopyranose configuration. It was unclear at that time whether the C=N bond was in the Z (or syn) form, with sulfur and oxygen substituents on the same side of the double bond, or the alternative E form in which they are on opposite sides. The matter was settled by X ray crystallography in 1963. It is now known that all natural glucosinolates are of Z form, although both forms can be made in the laboratory. A sequence of seven enzyme catalysed steps is used. The sulfur atom is incorporated from glutathione (GSH) and the sugar component is added to the resulting thiol derivative by a glycosyltransferase before the final sulfonation step.
Ферменттерді белсендіру
Өсімдіктерде мирозиназа ферменті бар, ол судың қатысуымен глюкозинолаттан глюкоза тобын бөліп алады. Қалған молекула тез арада изотиоцианатқа, нитрилге немесе тиоцианатқа айналады; осылар өсімдікті қорғауға қызмет ететін белсенді заттар. Глюкозинолаттарды горчица майының гликозидтері деп те атайды. Реакцияның стандартты өнімі – изотиоцианат (горчица майы); қалған екі өнім негізінен реакцияның нәтижесін өзгертетін арнайы өсімдік ақуыздары болған кезде пайда болады. [[Файл:Thioglycoside–– Isothiocyanate V.1. png|thumb|center|550px|Горчица майының 1 гликозиді 3 изотиоцианатқа (горчица майы) айналады. Глюкоза 2 де босатылады, тек β түрі көрсетілген. – R = аллил, бензил, 2 фенилэтил және т.б.] Алайда, глюкозинолаттарға төзімділік деңгейі тіпті бір туыс ішінде де (мысалы, Acomys cahirinus және Acomys russatus) өзгереді. Қалыпты йод мөлшері қабылданған жағдайда, глюкозинолаттың тамақпен бірге алынуы адамға зиянды емес.
The plants contain the enzyme myrosinase, which, in the presence of water, cleaves off the glucose group from a glucosinolate. The remaining molecule then quickly converts to an isothiocyanate, a nitrile, or a thiocyanate; these are the active substances that serve as defense for the plant. Glucosinolates are also called mustard oil glycosides. The standard product of the reaction is the isothiocyanate (mustard oil); the other two products mainly occur in the presence of specialised plant proteins that alter the outcome of the reaction. [[File:Thioglycoside–– Isothiocyanate V.1. png|thumb|center|550px|A mustard oil glycoside 1 is converted to an isothiocyanate 3 (mustard oil). Glucose 2 is liberated as well, only the β form is shown.– R = allyl, benzyl, 2 phenylethyl etc. However, tolerance level to glucosinolates varies even within the same genus (e. g. Acomys cahirinus and Acomys russatus). Dietary amounts of glucosinolate are not toxic to humans given normal iodine intake.
Дәм тануы және тамақтану тәртібі
Глюкозинолат синигрин, соның ішінде, пісірілген гүлқолы мен брюссель капустасының ащы дәміне жауапты екені анықталды. Глюкозинолаттар жануарлардың тамақтану әрекетін өзгерте алады.
The glucosinolate sinigrin, among others, was shown to be responsible for the bitterness of cooked cauliflower and Brussels sprouts. Glucosinolates may alter animal eating behavior.
Зерттеу
Глюкозинолаттардан түзілген изотиоцианаттар, канцерогендер сияқты шетелдік заттарды (ксенобиотиктерді) метаболиздейтін ферменттердің экспрессиясы мен белсенділігін анықтау мақсатында зертханада зерттеулер жүргізілуде.
The isothiocyanates formed from glucosinolates are under laboratory research to assess the expression and activation of enzymes that metabolize xenobiotics, such as carcinogens.
Құрт-құмырсқалар
Глюкозинолаттар мен олардың түзілімдері көптеген жәндіктерге кері әсер етеді, бұл олардың қорқыту және улану қабілеттерінің үйлесімінен туындайды. Осы қағиданы егістік шараларында қолдануға тырысу мақсатында, кейбір глюкозинолаттардан алынған түзілімдер жәндіктердің тамақтануын тоқтатушы заттар ретінде, яғни табиғи пестицидтер ретінде қолданылуы мүмкін. Керісінше, крестгүлділердің зиянкесі – алмазды көбелек глюкозинолаттардың болуын сезіне алады, артынан қоректік өсімдікті таниды. Глюкозинолаттарды қамтитын өсімдіктерде ерекше, мамандықталған жәндіктер тобы табылады, оларға үлкен ақ көбелек, кішкентай ақ көбелек және қызғылт ұшты көбелектер, сондай-ақ кейбір құрттар, мысалы, оңтүстік әскер құрты, ағаш құрттары, және т.б. кіреді. Мысалы, үлкен ақ көбелек жұмыртқаларын осы глюкозинолаттарды қамтитын өсімдіктерге шашады, ал личинкалар жоғары деңгейдегі глюкозинолаттардың өзінде де тірі қалады және глюкозинолаттарды қамтитын өсімдік тінімен қоректенеді. Ақ және қызғылт ұшты көбелектер нитрилді анықтаушы ақуызға ие, ол глюкозинолаттардың гидролизін реактивті изотиоцианаттарға емес, нитрилдерге бағыттайды. Ал алмазды көбелекте глюкозинолат сульфатаза деп аталатын мүлдем басқа ақуыз бар, ол глюкозинолаттарды күкіртсіздендіреді, осылайша оларды мирозиназаның уытты түзілімдерге ыдыратуына жарамсыз етеді. Басқа жәндік түрлері (мамандықталған ағаш құрттары мен құрттар) глюкозинолаттарды жинап алады. Мамандықталған құрттарда, бірақ ағаш құрттарында емес, ерекше жануарлар мирозиназасы бұлшықет тінінде табылады, құрт тінінің бұзылуы кезінде жиналған глюкозинолаттардың ыдырауына алып келеді. Бір өсімдік химиялық қосылысына қатысты осы биохимиялық шешімдердің алуан түрлі жиынтығы өсімдіктер мен жәндіктердің қарым-қатынасының эволюциясында маңызды рөл атқарады.
Glucosinolates and their products have a negative effect on many insects, resulting from a combination of deterrence and toxicity. In an attempt to apply this principle in an agronomic context, some glucosinolate derived products can serve as antifeedants, i. e., natural pesticides. In contrast, the diamondback moth, a pest of cruciferous plants, may recognize the presence of glucosinolates, allowing it to identify the proper host plant. Indeed, a characteristic, specialised insect fauna is found on glucosinolate containing plants, including butterflies, such as large white, small white, and orange tip, but also certain aphids, moths, such as the southern armyworm, sawflies, and flea beetles. For instance, the large white butterfly deposits its eggs on these glucosinolate containing plants, and the larvae survive even with high levels of glucosinolates and eat plant material containing glucosinolates. The whites and orange tips all possess the so called nitrile specifier protein, which diverts glucosinolate hydrolysis toward nitriles rather than reactive isothiocyanates. In contrast, the diamondback moth possesses a completely different protein, glucosinolate sulfatase, which desulfates glucosinolates, thereby making them unfit for degradation to toxic products by myrosinase. Other kinds of insects (specialised sawflies and aphids) sequester glucosinolates. In specialised aphids, but not in sawflies, a distinct animal myrosinase is found in muscle tissue, leading to degradation of sequestered glucosinolates upon aphid tissue destruction. This diverse panel of biochemical solutions to the same plant chemical plays a key role in the evolution of plant insect relationships.
Іске қосылған өндіріс
Өсімдіктер өсімдіктерді жеудің қаншалықты деңгейде жүзеге асырылып жатқанына жауап ретінде глюкозинолаттарды өндіреді. Олардың атмосфералық CO2 концентрациясына байланысты өндірілуі күрделі: CO2 концентрациясының жоғарылауы өндірісті арттыруы, азайтуы немесе өзгеріссіз қалдыруы мүмкін, сондай-ақ Brassicales тұқымдасы ішінде генетикалық айырмашылықтар болуы мүмкін.
Plants produce glucosinolates in response to the degree of herbivory being suffered. Their production in relation to atmospheric CO concentrations is complex: increased CO can give increased, decreased or unchanged production and there may be genetic variation within the Brassicales.