Політерпени

До політерпенів належать поліпреноли, каучук і гута.

Поліпреноли. До поліпренолів відносять терпени, що містять від 4-5 до 9-10 ізопренових залишків. Наприклад, спирт фітол побудований із чотирьох залишків ізопрену. Фітол входить до складу молекул хлорофілу, етерифікуючи один із його карбоксилів. Іншим прикладом може бути соланезол, що містить дев'ять С₅-залишків. Його було виділено з листків тютюну.

Багато поліпренолів, у тому числі й соланезол, мають подвійні зв'язки у транс-конфігурації. Однак існує група поліпренолів зі змішаними (цис- і транс-) подвійними зв'язками. Наприклад, кастопреноли з кінського каштана і бетулапреноли з берези сріблястої.

У рослинах присутні важливі сполуки, у яких цис-поліпреноли зв'язані з хінонами. Це пластохінони, убіхінони, вітамін К₁, токофероли.

Похідні поліпренолів є донорами глікозильних залишків при синтезі целюлози в плазмалемі рослинних клітин.

Каучук

Каучук – це лінійний полімер ізопрену з подвійними зв'язками у цис-положенні. У молекулі каучуку міститься від 1000 до 5000 С₅-залишків. Його довгі молекули безладно згорнуті та постійно змінюють свою форму, що обумовлює його еластичність.

Каучук утворюється і накопичується в молочниках, основній паренхімі та в асимілюючій тканині рослин 300 родів. Особливо високим вмістом каучуку відрізняються тропічна рослина гевея і коріння складноцвітих – коксагизу та таусагизу (30-40 %). У молочному соку каучук міститься у вигляді мікроскопічних глобул, форма яких характерна для даної рослини.

Із усіх відомих каучуконосів тільки дерево гевея використовується для одержання каучуку в промислових масштабах. Одне дерево гевеї за рік може дати до 3,5 кг каучуку. Його одержують із гевеї, підрізаючи кору (підсочка). При цьому молочний сік (латекс) витікає з великої зони кори, тому що молочники зв'язані між собою перемичками.

Каучук має широке застосування. Вулканізований (насичений сіркою), він використовується для виготовлення гуми, натуральний – у медицині для виготовлення пластирів, гірчичників тощо.

Гута

Гута має меншу, в порівнянні з каучуком, молекулярну масу. Кількість С₅-мономерів у її молекулах близько 100. Крім того, вона має тpaнc-конфігурацію.

Гута накопичується в молочниках Palaguium gutta або в замкнутих вмістищах (кора коренів бруслини, листки евкомії).

Молочники Palaguium gutta не зв'язані між собою, тому раніше для збору гути доводилося зрубувати дерева. Це призвело до майже повного зникнення її головного джерела. У наш час гуту одержують у невеликій кількості з гваюли сріблястої – пустельного чагарнику, що росте у Північній Америці.

Із гути виробляють гутаперчу, що є прекрасним ізоляційним матеріалом і використовується, наприклад, для покриття підводних кабелів.

Біосинтез терпенів і терпеноїдів

Вихідною сполукою при синтезі терпенів служить ацетил-СоА. При утворенні С₅-ізопреноїдної сполуки відбувається конденсація трьох молекул ацетил-СоА з видаленням одного вуглецевого атома у вигляді СО₂.

Проміжною С₅-сполукою при синтезі терпенів є ІПФ, що ізомеризується з ДМАПФ.

Із кожного з них може утворитися С₅-ізопрен.

При конденсації ІПФ і ДМАПФ утворюються С₁₀-терпени і терпеноїди, що є компонентами ефірних олій.

С₅ + С₅ → С₁₀

С₁₀-Терпеноїд може конденсуватися з С₅-ІПФ з утворенням С₁₅-терпенів, що також входять до складу ефірних олій.

С₁₀ + С₅ → С₁₅

При біосинтезі всіх цих терпенів і терпеноїдів С₅-ізопреноїдні залишки зв'язуються «голова до хвоста» (ірірір).

Після виникнення С₁₅-терпеноїдів подальший синтез може відбуватися двома шляхами:

1. С₁₅ + С₅ → С₂₀ – «голова до хвоста» (ірірірір).

Таким чином утворюються терпеноїдні компоненти смол.

2. С₁₅ + С₁₅ → С₃₀ – «хвіст до хвоста» (іріріррірірі).

У результаті цієї реакції утворюються стероїди.

С₂₀-Терпеноїди далі можуть перетворюватися також двома шляхами:

1. С₂₀ + С₅ → С₂₅ «голова до хвоста».

Цим шляхом утворюються терпени, що входять до складу смол.

2. С₂₀ + С₂₀ → С₄₀ – «хвіст до хвоста».

У результаті виникають молекули каротиноїдів.

С₂₅ – Терпеноїди далі приєднують залишки С₅-ІПФ з утворенням С₃₀-компонентів смол і більш високомолекулярних поліпренолів та інших політерпенів.

С₂₅ + С₅ → С₃₀ – «голова до хвоста».

С₃₀ + nС₅ → С_30+5n – політерпени.

С₅-Ізопреноїдні залишки у всіх реакціях переносять ферменти пренілтрансферази. У подовженні ланцюга політерпенів беруть участь два типи ферментів: один з них утворює транс-, інший – цис-політерпени.

При синтезі циклічних терпенів, мабуть, спочатку виникає невелике число циклічних структур, що потім піддаються різноманітним вторинним змінам. Це забезпечує утворення великої кількості відомих у даний час терпенів і терпеноїдів.

Функції терпенів і терпеноїдів у рослині

Функції більшості терпенів і терпеноїдів ще невідомі і незрозуміло, чим пояснюється утворення в рослинах такої великої кількості схожих сполук (близько 10 000).

Однак відомо, що деякі представники цієї групи відіграють дуже важливу роль у рослинному організмі. Це насамперед терпеноїди, що мають фітогормональну активність: гібереліни, абсцизова кислота і цитокініни. У молекулах останніх міститься бічний ланцюг ізопреноїдної природи. До терпеноїдів належить ксантоксин – інгібітор росту рослин.

Стероїди, каротиноїди є терпеноїдами, хлорофіл містить С₂₀-терпеноїд фітол, пластохінон і убіхінон мають бічні ланцюги терпеноїдної природи. Функції всіх цих найважливіших сполук добре відомі.

Похідні поліпренолів беруть участь у біосинтезі целюлози.

Про роль ефірних олій і смол йшлося раніше. Каучук і гута, мабуть, виконують захисну функцію, затягуючи рани в корі і деревині рослин, захищають їх від шкідників.

Багато терпенів і терпеноїдів відіграють роль алелопатичних речовин.