Біохімія трансгенної картоплі в умовах України

картоплі містять спеціалізовані ферментні системи, які модифікують інтактні

молекули глікоалкалоїдів з утворенням численних проміжних сполук,

фізіологічна роль яких вичерпно не з’ясована (b-соланін, b-чаконін, g-

соланін, g-чаконін тощо)[ ]. Таким чином, дослідження статичних і

динамічних кількісних та якісних параметрів глікоалкалоїдів рослин картоплі

різних сортів в процесах вирощування в умовах конкретних кліматичних зон,

зберігання та переробки, а також під впливом фітопатогенів, мають певні

перспективи за умов використання з метою аналізу цих сполук нових

високоінформативних фізико-хімічних методів досліджень [ ]. В

Сумському ДАУ та Інституті прикладної фізики НАНУ (м.Суми) в 1994-2000 рр.

в межах проекту «М’якоіонізаційна мас-спектрометрія в агробіології» провели

цикл досліджень глiкоалкалоїдів рослин картоплi за допомогою новiтнього

фiзико-хiмiчного методу аналізу полярних, термолабільних, нелетючих

органiчних сполук – плазмено-десорбційної часопрольотної плазмено-

десорбцiйної мас-спектрометрiї з iонiзацiєю уламками подiлу 252Cf (МС-

ПДМС)[ ].

Алкалоїди являють собой велику групу рослинних речовин різного

хімічного складу, яким притаманна специфічна дія на організм ссавців та

людини. Алкалоїди є азотовміськими гетероциклічними сполуками, що містять в

своєму складі атом азоту. Загальною властивостю даної групи речовин є їх

надзвичайно сильна фізиологічна дія на організм тварин та людей. Більшість

алкалоїдів діють на нервову систему: в невеликих дозах здійснюють

збуджуючий вплив, в великих - пригнічують, а в ще більших є сильнодіючими

отрутами [ ]. Фізіологічне значення алкалоїдів в життєдіяльності самих

рослин досі не з`ясовано. До цього часу не вдалося ще з великою

достовірностю показати місце алкалоїдів в життєво важливих процесах обміну

речовин, з іншого боку немає неспростовних доказів того, що алкалоїдоносні

види рослин можуть існувати без алкалоїдів [ ].

В ряді робіт відзначається вплив алкалоїдів на обмін речовин у рослин,

виникнення квітів, формування органел та органів рослин, ріст клітин, поділ

ядер і т.д. Було доведено, що алкалоїди в клітинах рослин якимось чином

ізольовані від внутрішнього середовища клітини. Так, розчини нікотину,

нанесені на рослинні тканини табаку, чинять всебічну негативну

фітотоксичну дію навіть при концентрації, рівній їх концентрації в

тканинах. Доведено, що високий вміст алкалоїдів часто пов`язаний зі

зниженням сили росту рослин. Інакше кажучи, у рослин в період вегетації та

спокою існує тісний взаємозв`язок: «білковий азот - алкалоїди». Цими

причинами, на думку Горяєва, пояснюється зміна складу алкалоїдів, а в

деяких випадках і їх повна відсутність в тканинах алкалоїдних рослин

(Solsola richteri. Girgensonia Oppositiflora. Anabasis turkestanika) [

].

1.1. 1. Глікоалкалоїди рослин картоплі та їх будова.

Глікоалкалоїди, які містяться в бульбах картоплі, раніше називали

загальним терміном «соланін». В наш час встановлено, що так званий

«соланін» являє собою суміш якнайменше 6 різних глікозідних сполук: ?-, ?-

, ?-соланіна та ?-, ?-, ?-чаконіна. Ці сполуки мають один і той же аглікон

(«корове ядро») – соланідин і відрізняються між собою складом глікозидного

ланцюжка (Рис.1). Трисахаріди - ?-соланін і ?-чаконін є основними формами і

складають в тканинах картоплі біля 95% усієї суми глікоалкалоїдів групи

соланіна [ ]. Крім ?-, ?-, ?-соланіна та ?-, ?-, ?-чаконіна, відомі

інші глікоалкалоїди пасльонових: солакаулін, соласолін, соламаргін,

демісін, томатін, лептін, лептінін-1, лептінін-2 та інші. Всі

гликоалкалоїди складаються з двох основних складових, виникаючих при

кислотному гідролізі цих речовин – аглікона, який і є власне «алкалоїдом»,

і декількох моносахарів, які знаходяться в молекулі глікоалкалоїда в

вигляді глікозідного ланцюга, зв`язаного з агліконом [ ].

Глікоалкалоїди культурної та дікої картоплі (Solanum) можна систематизувати

в окремі групи. До групи соланідіна відносяться: ?-, ?-, ?-соланін та ?-, ?-

, ?-чаконін, солакаулін і глікоалкалоїд, виділений з групи Akaulia. Іншу

групу алкалоїдів складають сполуки, агліконом яких є соласодін. Сюди

входять соласонін і соламаргін. Соласонін і соламаргін є основними

алкалоїдами Solanum nigrum, Solanum laciniatum більшості інших видів

Solanum

[ ].

Соласодамін знайдений в листках Solanum auriculatum і Solanum

magrinatum. В групу, яка містить в якості аглікона демісідін, входить

демісин, знайдений у Solanum demissum і глікоалкалоїд, виділений із Solanum

polyadenium. Лептіни – глікоалкалоїди,

Рис.1. Хімічна структура агліконів, знайдених в рослинах картоплі [

].

знайдені Куном і Левом, виявлені у Solanum chacoense. Групи Eutuberosa,

Andigena, і Commersonia містять тільки - соланін, ці види містять також

чаконін. Ці два глікоалкалоїди зустрічаються завжди разом, що доведено

хроматографічними дослідженнями. Демісин присутній в рослинах групи Demissa

і Acaulia, за виключенням Solanum acaulia, в складі якого знайдено

солакаулін. Демісин знайдений також у Solanum jamesii. У форм, які не дають

бульб, крім (-соланіна, який і тут частіше всього зустрічається, найбільшу

групу складають форми, які містять томатін. І тільки єдина форма Solanum

poliadenium, яка створює бульби, містить томатін. Інші алкалоїди

зустрічаються тільки в деяких форм, нприклад, соласодамін – у Solanum

sodomaneum i Slanum aviculare.

Всі алкалоїди картоплі належать до стероїдної групи похідних

циклопентанопергідрофенантрена і складаються з алкалоїда (аглікона) та

цукру, зв’язаного з ним глікозідним зв’язком. Аглікон має стероїдну будову,

містить атоми азоту, який утворює третинну або вторинну аміногрупу.

Прикладом першого типу являється соланідін, другого-томатідін і соласодін.

Глікозідна частина являє собою моно-, ді-, три-, і тетрасахаріди; до їх

складу може входити глюкоза (Glu), галактоза (Gal), рамноза (Rha) і ксілоза

(Xyl). Наприклад, (-соланін складається з аглікона-соланідіна і

трисахаріда, який при гідролізі кислотою розпадається на галактозу, глюкозу

і рамнозу. Соланін має розгалужений сахарний ланцюжок: безпосередньо з

агліконом зв`язана галактоза, а глюкоза і рамноза складають бокові ланцюги.

Подібну будову мають глікозідні частини глікоалкалоїдів демісіну, томатіну,

(-чаконіну, соласодіну і соламаргіну [ ].

Під впливом гідролізу глікоалкалоїди розпадаються на цукор і аглікон,

фізичні і хімічні властивості якого і вказують на велику схожість його зі

стероїдами. Стероїди утворюють різноманітну групу важливих природних

речовин. Сюди відносяться стеріни, жовчні кислоти, гормони розмноження,

вітаміни групи Д, глікозиди, різні алкалоїди і інші речовини. Базовою

структурою усіх стероїдів є стеран (циклопентанопергідрофенантрен).

До класу стероїдів належать також фітостерини: сіто-, стігма-, і

кампестерін, холестерін, ергостерін, жовчні кислоти.

Сполуки стероїдів з сахаром належать до групи глікозідів. В цю групу,

крім глікоалкалоідів, входять «сердечні глікозіди», які містяться в деяких

рослинах із родини Strophanthus і Digitalis. Стероїдні саконіни також

являють собою глікозіди агліконів, котрі э похідними

циклопентанопергідрофенантрена. Сапоніни не містять в своєму складі атом

азоту [ ].

Одним з доказів схожості аглікона глікоалкалоідів зі стероїдами є те,

що їх можливо перетворити в метилциклофенантрен. Ця сполука синтезується

тим же шляхом із стероїдів. При третьому атомі вуглецю аглікона знаходиться

група, яка може сполучатися глікозідно з моносахаридами. Остаточно

стероїдну будову аглікона вдалося довести, коли похідне аглікона отримали з

відомих стероїдів і, навпаки, похідні стероїдів- із аглікона

глікоалкалоїдів; наприклад, із безазотної речовини криптогеніна -

соласодін, із соласодіна - стероїдний сапогенін - діосгенін. Веліка

схожість з сапонінами виявляється і в будові сахарної частини

глікоалкалоідів. Загальною властивістю сапонинів і глікоалкалоідів

являється їх гемолітична дія [ ].

Таким чином, основними глікоалкалоїдами культурної картоплі є (-

соланін та (-чаконін. Всі глікоалкалоїди різних видів картоплі складаються

з двох основних частин: аглікона (алкалоїда), який має стероїдну будову, і

молекули сахару, в склад якої входять моно-, ді-, три-, або тетрасахариди.

1.1.2. Глікоалкалоїди як токсичні сполуки

Глікоалкалоїди соланін та чаконін в невеликій кількості розглядається

як цілком можливі компоненти бульб картоплі, при надмірній кількості вони

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9