INDOLEETIKKAHAPPO: RAKENNE, OMINAISUUDET, TUOTANTO, KÄYTTÖ - KEMIA - 2026

Indolietikkahappo on orgaaninen yhdiste, jossa molekyylikaavan C ₈ H ₆ NCH ₂ COOH. Se on monokarboksyylihappo, jolla on tärkeä rooli kasvien kasvuhormonina, minkä vuoksi se kuuluu fysihormonien ryhmään, jota kutsutaan auksiiniksi.

Se tunnetaan myös nimellä 3-indoleetikkahappo ja indoli-3-etikkahappo. Se on kasvien tärkein auksiini. Sitä esiintyy näissä osissa, joissa on kasvua, kuten versot, nuoret kasvavat lehdet ja lisääntymiselimet.

Indoleetikkahappoa on läsnä kasvavissa versoissa. Kirjoittaja: Julio César García. Lähde: Pixabay.

Kasvien lisäksi jotkut mikro-organismit myös biosyntetisoivat sitä, etenkin niitä, joita kutsutaan kasvunedistäjiksi. Yleensä näitä mikrobeja löytyy risosfääristä tai kasvien juurten viereiseltä alueelta, mikä edistää niiden kasvua ja haarautumista.

Indoleetikkahapon biosynteesi tapahtuu monella tavalla, etenkin tryptofaani, kasvien aminohappo.

Kroonista munuaissairautta sairastaville henkilöille korkea indoleetikkahapon pitoisuus voi vaurioittaa sydän- ja verisuonijärjestelmää ja dementiaa. Erilaisia ​​tapoja käyttää indoleetikkahappoa tuottavia sieniä ja bakteereja kasvien viljelyn edistämiseksi ympäristöystävällisellä tavalla.

Rakenne

Indolietikkahappo on bentseenirengas sen molekyylirakenne ja kiinnitetään se on pyrrolirenkaan 3-asemassa, joka -CH ₂ -COOH -ryhmä on kiinnittynyt.

3-indoleetikkahappomolekyylin rakenne. Koneella luettavaa kirjailijaa ei toimitettu. Ayacop olettaa (perustuu tekijänoikeusvaatimuksiin).. Lähde: Wikipedia Commons.

nimistö

- Indoleetikkahappo

- indoli-3-etikkahappo

- 3-indoleetikkahappo

- Indolyetikkahappo

- Skatole-ω-karboksyylihappo

ominaisuudet

Fyysinen tila

Väritön tai valkoinen kiinteä hiutale

Molekyylipaino

175,18 g / mol

Sulamispiste

168,5 ° C

Liukoisuus

Liukenee hyvin heikosti kylmään veteen: 1,5 g / l

Liukenee etyylialkoholiin, asetoniin ja etyylieetteriin. Liukenematon kloroformiin.

Sijainti luonnossa

Indoleetikkahappo on kasvien tärkein fytohormoni tai auksiini, joka tuottaa sitä pääasiassa kasvin paikoissa, joissa on kasvua.

Siementen itäminen, prosessi, jossa indoleetikkahappo puuttuu toimintaan. Kirjoittaja: Markéta Machová. Lähde: Pixabay.

Yleinen tapa, jolla kasvit varastoivat indoleetikkahappoa, on konjugoitu tai palautuvasti kytketty joihinkin aminohapoihin, peptideihin ja sokereihin.

Sitä voidaan kuljettaa aktiivisesti solusta soluun tai passiivisesti seuraamalla floemimahtaa pitkiä matkoja.

Kasvien tuotannon lisäksi sitä syntetisoivat myös monentyyppiset mikro-organismit. Näitä mikrobilajeja ovat Azospirillum, Alcaligenes, Acinetobacter, Bacillus, Bradyrhizobium, Erwinia, Flavobacterium, Pseudomonas ja Rhizobium.

Suurin osa kasvia stimuloivista bakteereista ja sienistä, mukaan lukien ne, jotka muodostavat niiden kanssa symbioosin, tuottavat indoleetikkahappoa. Näiden mikro-organismien sanotaan olevan "kasvunedistäjiä".

Kasvien assosioituneiden bakteerien tai sienten biosyntetisoimalla indosietikkahapolla risosfäärissä on tärkeä rooli juurien kehityksessä.

Haaroittuneet juuret kasvi. Indoleetikkahappo, jonka bakteerit ja sienet tuottavat niiden viereisellä alueella tai risosfäärissä, puuttuvat sen kehitykseen. Rasbak hollantilaisessa Wikipediassa. Lähde: Wikipedia Commons.

Mikrobit eivät kuitenkaan vaadi indoleetikkahappoa fysiologisissa prosesseissaan.

Selitys on, että kasvien kasvaessa ne vapauttavat monia vesiliukoisia yhdisteitä, kuten sokereita, orgaanisia happoja ja aminohappoja, jotka kulkeutuvat juuriin.

Tällä tavalla ruisbakteerit saavat runsaasti materiaalia, jota käytetään metaboliittien, kuten indoleetikkahapon, valmistukseen, jota kasvi sitten käyttää.

Kuten voidaan päätellä, tämä on esimerkki keskinäisen avun kumppanuudesta.

Toiminta kasveissa

Indoleetikkahappo on mukana erilaisissa kasvien kasvun ja kehityksen näkökohdissa alkion kehityksestä kukan kehitykseen.

Se on välttämätöntä monille prosesseille, kuten siementen itämiselle, alkion kasvulle, juurten aloittamiselle ja kehitykselle, lehtien muodostumiselle ja leviämiselle, fototropismille, geotropismille, hedelmien kehitykselle jne.

Kehittyvä kukka, prosessi, jossa indoleetikkahappo puuttuu toimintaan. Kirjoittaja: Bruno Glätsch. Lähde: Pixabay.

Säätelee solujen pidentymistä ja jakautumista sekä niiden erilaistumista.

Lisää ksylemin ja juuren kasvunopeutta. Se auttaa parantamaan juuren pituutta lisäämällä sen oksien, juurikarvojen ja sivujuurten määrää, jotka auttavat ottamaan ravinteita ympäristöstä.

Se kerääntyy juuren perusosaan suosimalla näiden gravitropismia tai geotropismia, jolloin juuren kaarevuus alkaa. Joillakin lajeilla se stimuloi satunnaisten juurten muodostumista varteista tai lehtiä.

Se kerääntyy paikkaan, josta lehdet alkavat, hallitseen sen sijaintia kasvi. Korkea indoleetikkahapon pitoisuus stimuloi versoja venymistä ja niiden fototrooppisuutta. Säätelee lehtien laajentumista ja verisuonten erilaistumista.

Uudet lehdet kasvussa, indoleetikkahapon hallitsema prosessi. Lähde: Pixabay.

Yhdessä sytokiniinien kanssa se stimuloi solujen lisääntymistä kambaalialueella. Osallistuu verisuonikudosten erotteluun: ksyleemi ja floemi. Sillä on vaikutus varren halkaisijaan.

Kypsät siemenet vapauttavat indoleetikkahappoa, joka kerääntyy hedelmän korppaa ympäröivään osaan. Kun indoleetikkahapon pitoisuus vähenee siinä paikassa, hedelmät irtoavat.

biosynteesissä

Indoleetikkahappo biosyntetisoidaan aktiivisesti jakautuvissa kasvinelimissä, kuten versoissa, juurikärjissä, meristemissä, verisuonikudoksissa, nuorissa kasvussa olevissa lehdissä, terminaalipuuissa ja lisääntymiselimissä.

Kasvit ja mikro-organismit syntetisoivat sitä useiden toisiinsa liittyvien reittien kautta. Tietyt reitit ovat riippuvaisia ​​tryptofaanista (kasveissa esiintyvä aminohappo) ja muista, jotka ovat siitä riippumattomia.

Yksi biosynteeseistä, jotka alkavat tryptofaanista, kuvataan alla.

Tryptofaani menettää aminotransferaasi-entsyymin kautta aminoryhmän ja muuttuu indoli-3-pyruviinihapoksi.

Jälkimmäinen menettää karboksyylin ja indoli-3-asetaaldehydiä muodostuu pyruvaattidekarboksylaasi-entsyymin ansiosta.

Lopuksi indole-3-asetaaldehydi hapetetaan aldehydi-oksidaasi-entsyymillä, jolloin saadaan indoli-3-etikkahappo.

Yksi indisoetikkahapon biosynteesin muodoista ritsobakteereilla. Kirjoittaja: Marilú Stea.

Läsnäolo ihmiskehossa

Ihmiskehossa oleva indoleetikkahappo tulee tryptofaanin (erilaisissa elintarvikkeissa olevan aminohapon) metaboliasta.

Indoleetikkahappo on kohonnut potilailla, joilla on maksasairaus ja ihmisillä, joilla on krooninen munuaissairaus.

Kroonisen munuaissairauden tapauksessa korkeat indoleetikkahappotasot veren seerumissa ovat korreloineet sydän- ja verisuonitapahtumien ja kuolleisuuden kanssa, osoittautuen niistä merkittäviksi ennustajiksi.

Arvioidaan, että se toimii hapettavan stressin, tulehduksen, ateroskleroosin ja endoteelin toimintahäiriön edistäjänä, ja jolla on prokoagulanttivaikutus.

Hemodialyysihoitoa saavien potilaiden veren seerumin korkeisiin indoleetikkahappotasoihin on liitetty myös heikentynyt kognitiivinen toiminta.

Saada

On monia tapoja saada se laboratoriossa, esimerkiksi indolista tai glutamiinihaposta.

Mahdollinen käyttö maataloudessa

Uusia strategioita tutkitaan, jotta indoleetikkahapon käyttö voidaan lisätä kasvien tuottavuuteen siten, että niiden vaikutukset luonnon ympäristöön ovat vähäiset, ja vältetään kemiallisten lannoitteiden ja torjunta-aineiden ympäristövaikutukset.

Sienien avulla

Tietyt tutkijat eristävät joitain endofyyttisiä sieniä, jotka liittyvät lääkekasveihin, kuivista ympäristöistä.

He havaitsivat, että nämä sienet suosivat villityypin ja mutanttien siementen itämistä, ja tiettyjen analyysien jälkeen pääteltiin, että tällaisten sienten biosyntetisoima indoleetikkahappo on vastuussa hyödyllisestä vaikutuksesta.

Tämä tarkoittaa, että näiden endofyyttisten sienten tuottaman indoleetikkahapon ansiosta niiden käyttö voi tuottaa suuria etuja syrjäytyneillä mailla kasvaville satoille.

Geneettisesti muokattujen bakteerien kautta

Muut tutkijat onnistuivat suunnittelemaan geneettisen manipulointimekanismin, joka suosii indoleetikkahapon synteesiä tietyn tyyppisillä risobakteereilla, mikä ei yleensä ole kasvien kasvun edistäjä.

Tämän mekanismin toteuttaminen johti nämä bakteerit syntetisoimaan indoleetikkahappoa itsesääntelyllä. Ja näiden juurakot bakteerien inokulointi Arabidopsis thaliana -kasvien juuriin paransi niiden juurten kasvua.

Indoleetikkahapolla konjugoitujen yhdisteiden avulla

On ollut mahdollista syntetisoida yhdiste, joka on konjugoitu tai muodostettu indoleetikkahapon ja karbendatsiimin (fungisidin) liitoksella, jolla inokuloituna palkokasvien juuriin on sekä fungisidisia ominaisuuksia että vaikutuksia, jotka edistävät kasvien kasvua ja kehitystä. Tätä yhdistettä on vielä tutkittava perusteellisemmin.

Viitteet

1. Chandra, S. et ai. (2018). Stevia rebaudiana -risosfääristä eristettyjen bakteerien luonnon etikkahapon tuotannon optimointi ja sen vaikutukset kasvien kasvuun. Journal of Genetic Engineering and Biotechnology 16 (2018) 581-586. Palautettu osoitteesta sciencedirect.com.
2. Yhdysvaltain lääketieteellinen kirjasto. (2019). Indoli-3-etikkahappo. Palautettu: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
3. Rosenberg, E. (2017). Mikrobien vaikutus ihmisten, eläinten ja kasvien terveyteen. Se on DNA: ssa. Palautettu osoitteesta sciencedirect.com.
4. Le Bris, M. (2017). Hormonit kasvussa ja kehityksessä. Biotieteiden referenssimoduulissa. Palautettu osoitteesta sciencedirect.com.
5. Estelle, M. (2001) Plant Hormones. Genetiikan tietosanakirjassa. Palautettu osoitteesta sciencedirect.com.
6. Dou, L. et ai. (2015). Ureemisen liuotetun indoli-3-etikkahapon kardiovaskulaarinen vaikutus. J. Am. Soc. Nephrol. 2015 huhtikuu; 26 (4): 876 - 887. Palautettu osoitteesta ncbi.nlm.nih.gov.
7. Khan, AL et ai. (2017). Lääkekasvien endofyytit ja niiden mahdollisuudet tuottaa indolietikkahappoa, parantavat siementen itävyyttä ja lieventävät hapettumisstressiä. J Zhejiang Univ Sei B. 2017. helmikuuta; 18 (2): 125 - 137. Palautettu osoitteesta ncbi.nlm.nih.gov.
8. Koul, V. et ai. (2014). Indolietikkahapon ja typpioksidin vaikutusalue bakteereissa. J. emäksinen mikrobioli. 2014, 54, 1-11. Palautettu osoitteesta ncbi.nlm.nih.gov.
9. Lin, Y.-T. et ai. (2019). Indoli-3-etikkahappo lisäsi kognitiivisen toiminnan heikkenemisriskiä hemodialyysipotilailla. NeuroToxicology, osa 73, heinäkuu 2019, sivut 85-91. Palautettu osoitteesta sciencedirect.com.
10. Zuñiga, A. et ai. (2018). Suunniteltu laite indoleetikkahapon tuottamiseksi koorumin tunnistussignaaleilla mahdollistaa Cupriavidus pinatubonensis JMP134: n stimuloida kasvien kasvua. ACS Synthetic Biology 2018, 7, 6, 1519-1527. Palautettu pubs.acs.org-sivustosta.
11. Yang, J. et ai. (2019). Indoleetikkahappo-karbendatsiimin synteesi ja bioaktiivisuus ja sen vaikutukset Cylindrocladium parasiticumiin. Torjunta-aineiden biokemia ja fysiologia 158 (2019) 128 - 134. Palautettu osoitteesta ncbi.nlm.nih.gov.
12. Aguilar-Piedras, JJ et ai. (2008). Indoli-3-etikkahapon tuotanto Azospirillumissa. Rev Latinoam Microbiol 2008; 50 (1-2): 29 - 37. Palautettu osoitteesta bashanfoundation.org.