Биосинтез - лигнин
Cтраница 2
Простые фенолы, молекулы которых содержат одно бензольное кольцо, представлены в древесине хвойных и лиственных пород главным образом промежуточными и побочными продуктами биосинтеза лигнина. Поэтому среди фенольных соединений древесины хвойных пород обнаружены соединения гваяцильного типа и мало соединений сирингильного типа, в отличие от древесины лиственных. Фе-руловая кислота в отдельных случаях ( древесина березы, дуба) может быть связана с высшими спиртами. Большое количество простых фенолов образуется при химической переработке древесины в результате деструкции лигнина. [16]
Производные коричной кислоты в форме главным образом сложных эфиров метаболически активны при образовании соответствующих фенилпропаноидных спиртов ( см. рис. 7) - основных мономеров в биосинтезе лигнина. [17]
Химические проблемы лигнинов твердых пород древесины были рассмотрены Пеппером [ 31 а ], тогда как Гирер [ 18 а ] дал обзор по выделению, структуре и биосинтезу лигнина. [18]
 |
Схема метаболизма феншшропановых соединений в растениях. [19] |
Браун, Райт и Ниш [1], работая с мечеными соединениями, пришли к выводу о существовании у растений пула органических СаСз-кислот, центральная роль в котором принадлежит фенилпировиноградной и оксифенилпировиноградной кислотам, а также производным коричной кислоты, В процессе биосинтеза лигнина велика роль недавно открытых у растений ферментов фенилаланинаммонийлиазы и тирозинаммонийлиазы, катализирующих прямое дезаминирование L-фенилаланина и L-тирозина с образованием коричной и n - оксикоричной. Юнг, Тауерс и Ниш [2] показали, что ферменты фенилаланинаммонийлиаза и тирозинаммонийлиаза преобладают в сосудистых растениях, не типичны для мхов и отсутствуют у водорослей, лишайников и большинства грибов. Авторы предполагают, что присутствие этих ферментов связано со способностью растений синтезировать фе-нилпропановые структуры лигнина. [20]
Значительная часть ароматических соединений древесины, в том числе и лигнин, образуется из углеводов через шикимовую кислоту. В сложном многостадийном биосинтезе лигнина выделяют три последовательно протекающих этапа: образование первичных структурных звеньев - монолигнолов; их димеризация с получением вторичных структурных звеньев - дилигнолов; последующая поликонденсация, приводящая к формированию структуры лигнина. [21]
Олигосахарины осуществляют запуск большого каскада биохим. Олигосахарины стимулируют также биосинтез лигнина в клеточных стенках растения, препятствуя дальнейшему проникновению гриба. [22]
На основании определения выхода ароматических альдегидов после щелочно-нитробензольного окисления лигнинов разного происхождения было сделано заключение, что различия в процессе лигнификации как в онтогенезе, так и в филогенезе основываются на количестве и составе ароматических альдегидов. Данных относительно образования в биосинтезе лигнина структур, прочно связанных С-С - связями, мало. [23]
Выход ванилина или других ароматических альдегидов при щелочно-нитробензольном окислении и кетонов Гибберта при эта-нолизе характеризует присутствие и накопление в растительных тканях фенилпропановых структур, связанных легко разрушающимися эфирными связями. Но данных относительно образования в биосинтезе лигнина структур, прочно связанных С-С - связями, еще мало. Исследования структур такого типа с С-С - связями должны существенно дополнить представления о процессе лигнификации. [24]
Опыты с подкормкой растений показали также, что коричная, n - оксикоричная, кофейная, феруловая и синаповая кислоты представляют собой весьма эффективные предшественники лигнина. На основании всех изложенных данных была предложена схема биосинтеза лигнина, приведенная на фиг. [25]
Эрдтман ( начало работ которого относится к 1933 г.) на основании изучения окислительной димеризации фенолов высказал предположение об участии свободных радикалов в процессе образования лигнина и о важной роли окислительных ферментов ( оксидаз) в этом процессе. Фрейденберг с сотрудниками ( первые его публикации по вопросам биосинтеза лигнина появились в 1939 г.) на основании модельных опытов по ферментативному синтезу искусственного лигнина подтвердил строение предполагаемых димерных структур и наличие основных типов связей в лигнине и предложил механизм образования полимерного лигнина из монолигнолов. [26]
Эрдтман [16, 17] предположил, что биосинтез лигнанов и лигнина происходит путем окислительного сочетания я-окси - СвС3 - единиц, имеющих двойную связь в боковой цепи. Как будет видно из последующего обсуждения, имеются веские основания для того, чтобы предполагать наличие такого пути в биосинтезе лигнина, но образование лигнанов, по-видимому, является результатом восстановительного сочетания таких единиц. [27]
Опыты по разложению показали, что бензольное кольцо и боковая цепь фенилпропановых производных вводятся как целое. Воспроизводимые опыты, проведенные в различное время и в разных условиях, показали, что изменения в условиях роста не вызывали каких-либо качественных перемен в биосинтезе лигнина. [28]
Применяя респирометр Варбурга, Хигучи [107, 108] испытал большое число ароматических соединений, более или менее близких структурным звеньям лигнина. Эти исследования были предприняты с целью дальнейшего изучения действия грибной фенолоксидазы, лакказы из японского лака и тирозиназы из картофеля, которые могут играть роль в биосинтезе лигнина, и влияния окиси углерода на грибную фенолоксидазу. [29]
Производные коричной кислоты - - кумаровая, кофейная и феруло-вая кислоты - широко распространены в растительном царстве. Радиоизотопная техника и исследования с помощью ферментов однозначно подтвердили, что они образуются из аминокислот - фенилала-нина и тирозина - и играют значительную роль в качестве промежуточных продуктов при биосинтезе лигнина. Любопытно, что все производные коричной кислоты встречаются в растениях в форме сложных эфиров и гораздо реже в свободном виде. [30]
Страницы: 1 2 3