Глікозиди

Функції фенолів у рослині

Функції фенолів у рослин численні і різноманітні: 1 Феноли беруть участь в окисно-відновних процесах: відбувається перетворення фенолів у хінони і, навпаки, за участю ферменту поліфенолоксидази. При цьому одночасно неферментативним шляхом можуть окислюватися різні сполуки (амінокислоти, органічні кислоти, феноли, цитохроми тощо).

2. Ряд фенольних сполук є переносниками електронів та протонів у ЕТЛ фотосинтезу і дихання (пластохінон, убіхінон).

3. Деякі феноли впливають на ростові процеси рослин, активуючи або, частіше, інгібуючи їх. Цей вплив буває опосередкований дією на фітогормони. Так, відомо, що деякі фенольні сполуки необхідні для синтезу ауксину, інші – для його розпаду. Для утворення етилену із SAM необхідна присутність ефіру кумарової кислоти. Встановлено, що при стресі рослини накопичують велику кількість фенолів, які інгібують ростові процеси і сприяють підвищенню їх стійкості до несприятливих умов.

4. Феноли виконують у рослинах захисну функцію, надаючи їм стійкості до захворювань. Наприклад, стійкість до ряду хвороб цибулі із забарвленими лусками пов'язана з присутністю в них протокатехової кислоти. При механічних ушкодженнях рослинних тканин у клітинах накопичуються феноли, які конденсуючись, утворюють захисний шар. Деякі рослини у відповідь на проникнення патогенних грибів, синтезують захисні речовини – фітоалексини, багато з яких мають фенольну природу.

5. Численні феноли є антиоксидантами і захищають ліпіди мембран від окисної руйнації. Деякі з них використовують у харчовій промисловості для захисту жирів від гіркнення (ефіри галової кислоти, флавоноїди тощо).

6. Дуже важлива роль фенольних сполук у процесі розмноження рослин. Це не тільки пов'язано із забарвленням квіток і плодів, але і з безпосередньою участю фенолів у заплідненні, як, наприклад, у водорості хламідомонади і вищої рослини форзиції.

7. Феноли можуть виступати в деяких рослинах як алелопатичні речовини, зокрема, у дуба саліцилова кислота.

8. Деякі феноли діють як активатори або інгібітори на окремі процеси і ферменти (поділ клітин, синтез білка, окисне фосфорилювання тощо).

Це сполуки, що утворюються при заміщенні глікозидного гідроксилу цукру будь-якою молекулою або групою. Звідси походить їхня назва – глікозиди. Частину молекули глікозиду, з'єднану з цукром, називають агліконом, що означає «не-цукор». Агліконами можуть бути різноманітні сполуки (спирти, кислоти, фенольні сполуки, аміни тощо).

Глікозиди поділяють на чотири групи залежно від того, через який атом аглікон зв'язується з цукром:

1.О-Глікозиди – зв'язок через атом кисню (С-О-С).

2.S-Глікозиди – зв'язок через атом сірки (С-S-С).

3.N-Пикозиди – зв'язок через атом азоту (С-N-С).

4. С-Глікозиди – аглікон, безпосередньо зв'язаний з вуглецевим атомом цукру (С-С).

Вуглеводні компоненти глікозидів дуже різноманітні. У багатьох це – глюкоза. Але більшість цукрів, що входять до складу глікозидів, ніде більше не зустрічається. Іноді у складі глікозидів знаходять похідні моносахаридів, наприклад глюкуронову кислоту. Окремі глікозиди містять декілька залишків моносахаридів або олігосахарид. Іноді з цукрами у вуглеводному компоненті можуть зв'язуватися залишки гідроксикоричних кислот.

О-Глікозиди

Це найбільш численна група глікозидів. До неї входять:

- сахарофосфати, у молекулах яких глікозидний гідроксил пов'язаний із залишком фосфорної кислоти;

- оліго- і полісахариди;

- фенольні глікозиди;

- ціаногенні глікозиди;

- стероїдні глікозиди;

- глікоалкалоїди.

Сахарофосфати (альдозо-1-фосфати) – одна з метаболічно найбільш важливих груп О-глікозидів. Вони беруть участь, як відомо, в обміні вуглеводів.

Оліго- і полісахариди за хімічною будовою є глікозидами: у зв'язках залишків моносахаридів у них завжди бере участь глікозидний гідроксил. Правда, тут виявляється деяке протиріччя: агліконом у таких глікозидів служить теж цукор або інший вуглевод. Значення цих вуглеводів-глікозидів добре відомо.

Фенольні глікозиди (їх було розглянуто раніше) містять як аглікон різні фенольні сполуки. Це, наприклад, антоціани, халкони – найважливіші пігменти рослин, пов'язані з цукрами кумарини, ванілін тощо.

Ціаногенні глікозиди в складі аглікону містять групу –СºN. У рослинах їх знайдено понад 20. Вони утворюються з амінокислот: група –СºN походить з >СНNН2. Із валіну утворюється лінамарин, із фенілаланіну – амігдалін, з тирозину – дурин.

Лінамарин присутній у багатьох рослинах. Наприклад, він знайдений у квасолі, льону. Амігдалін – це глікозид рослин родини розових. Він міститься в насінні мигдалю, яблук, горобини, слив, айви, вишень, персиків тощо. Саме з присутністю амігдаліну пов'язані специфічний гіркий смак і запах гіркого мигдалю, характерний для насіння цієї родини. Як цукор амігдалін містить дисахарид гентіобіозу, що складається з двох залишків глюкози, з'єднаних зв'язком (β1→6). Гентіобіоза зустрічається тільки в глікозидах. Дурин знайдено в насінні сорго.

Найбільш важливими реакціями перетворення ціаногенних глікозидів є ті, що призводять до виділення синільної кислоти (НСN) – дихальної отрути. Особливо інтенсивно це відбувається при руйнуванні тканин, коли глікозиди, що містяться у вакуолях, взаємодіють із ферментом β-глікозидазою, який знаходиться у цитоплазмі, в результаті чого відщеплюється цукор. Аглікон, позбавлений цукру, може розщеплюватися з виділенням НСN як ферментативним, так і неферментативним шляхом.

У живих клітинах ферментативне утворення ціаніду відбувається, але повільно, до того ж він швидко зв'язується і включається в азотний обмін. HCN під дією β-ціаноаланін-синтетази приєднується до цистеїну з утворенням β-ціаноаланіну, що потім під дією води перетворюється на аспарагін.

За несприятливих умов (різкі коливання погоди, посуха тощо) та великої кількості азоту в ґрунті у багатьох рослин може накопичуватися вільна синільна кислота, яка може призвести до отруєння тварин (конюшина, вика, лепешняк, молочай, осоки, очерет тощо).

Стероїдні глікозидияк аглікони мають сполуки стероїдної природи. Їх поділяють на дві групи: серцеві глікозиди та сапоніни.

Серцеві глікозиди мають фармакологічну дію на серцевий м'яз. Вони активують K+/Na+-Hacoc. Поширення серцевих глікозидів обмежено усього 14 родинами (лілейні, ірисові, лютикові, бобові та ін.).

Аглікони цих глікозидів мають стероїдну природу з п'ятичленним лактоновим кільцем як бічний ланцюг. Прикладом може бути дигітоксигенін з наперстянки (Digitalis purpurea), що є агліконом ряду її глікозидів (дигітоксин). Цукровий компонент звичайно приєднується до гідроксилу біля С-3 і складається із 5 залишків моносахаридів. Причому виявлено вже близько 40 моносахаридів, що входять до складу серцевих глікозидів, більшість з яких в інших сполуках не визначається (цимароза, дигітоксоза, дигіталоза, теветоза, аковеноза, бонвіноза та ін.).

Сапоніни – глікозиди, аглікони яких також мають стероїдну природу, але їх бічний ланцюг складається з двох гетероциклічних кілець – п'яти- і шестичленного. Аглікони сапонінів називають сапогенінами. У наперстянці міститься сапонін дигітонін, агліконом якого є дигітогенін. Аглікони сапонінів пов'язані з п'ятьма залишками звичайних моносахаридів (глюкоза, галактоза, ксилоза та ін.).

Сапоніни – отруйні речовини. Вони мають детергентні властивості та руйнують ліпопротеїнові мембрани.

Сапоніни часто присутні в тих же рослинах, що і серцеві глікозиди. Багато сапонінів у квітках мильнянки. Якщо розтерти квітки рослини в руках з водою, утворюється піна, що миє так само, як мило. Звідси назва рослини.

Корені женьшеню містять сапоніни, у яких бічний ланцюг аглікону представлений шестичленним гетероциклом. їх називають панаксозидами. Аглікон звичайно пов'язаний із 3-6 моносахаридами (глюкоза, рамноза, арабіноза, ксилоза).

Глікоалкалоїди– близькі до сапонінів сполуки, що мають стероїдну основу і бічний ланцюг, який представлений гетероциклом з азотом. Подібно до сапонінів вони мають детергентні властивості і є отрутами. Глікоалкалоїди характерні для родини пасльонових. У рослинах картоплі виявлений ряд глікоалкалоїдів, що містять як аглікон соланідин. Одним з таких глікозидів є соланін, у складі якого соланідин зв'язаний з глюкозою, галактозою і рамнозою. Глікоалкалоїди використовують для лікування артриту, ревматизму тощо.