Просмотр кода страницы Глюкозинолаты

[[Файл:Glucosinolate-skeletal.png|ссылка=https://en.wikipedia.org/wiki/File:Glucosinolate-skeletal.png|мини|250x250пкс|Структура глюкозинолата; боковая группа R варьируется]]
'''Глюкозинолаты''' — это органические соединения, встречающиеся в овощах с резким и терпким вкусом, таких как [[Горчица (растение)|горчица]], капуста и [[хрен]]. Им придают остроту горчичные масла, которые образуются из глюкозинолатов при пережевывании, нарезании или любом другом повреждении целостности съедобного растения. Эти натуральные химические соединения помогают растениям защищаться от вредителей и болезней и придают характерную терпкость вкусу всех крестоцветных овощей<ref name=":0">{{Статья |ссылка=https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/24987290/ |автор=Masahiko Ishida, Masakazu Hara, Nobuko Fukino, Tomohiro Kakizaki, Yasujiro Morimitsu |заглавие=Glucosinolate metabolism, functionality and breeding for the improvement of Brassicaceae vegetables |год=2014-05 |издание=Breeding Science |том=64 |выпуск=1 |страницы=48–59 |issn=1344-7610 |doi=10.1270/jsbbs.64.48 |archivedate=2022-08-25 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20220825201210/https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/24987290/ }}</ref>. Между видами варьируются по химической структуре и по содержанию<ref>{{Книга |ссылка=https://books.google.ru/books?id=h3N-DwAAQBAJ&pg=PA265 |автор=Spyridon A. Petropoulos, Isabel C. F. R. Ferreira, Lilian Barros |заглавие=Phytochemicals in Vegetables: A Valuable Source of Bioactive Compounds |год=2018 |издательство=Bentham Science Publishers |страницы=265 |страниц=492 |isbn=978-1-68108-739-9 |archivedate=2022-08-26 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20220826072934/https://books.google.ru/books?id=h3N-DwAAQBAJ&pg=PA265 }}</ref>.

Глюкозинаты могут быть разделены на 3 класса: алифатические глюкозинолаты, индольные глюкозинолаты и ароматические глюкозинолаты<ref>{{Статья |ссылка=https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/24987290/ |автор=Masahiko Ishida, Masakazu Hara, Nobuko Fukino, Tomohiro Kakizaki, Yasujiro Morimitsu |заглавие=Glucosinolate metabolism, functionality and breeding for the improvement of Brassicaceae vegetables |год=2014 |язык=en |издание=Breeding Science |месяц=05 |том=64 |выпуск=1 |страницы=48–59 |issn=1344-7610 |doi=10.1270/jsbbs.64.48 |pmid=24987290 |archivedate=2022-08-25 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20220825201210/https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/24987290/ }}</ref>.

== Химия ==
Глюкозинолаты представляют собой природный класс органических соединений, которые содержат серу и азот и являются производными глюкозы и аминокислоты. Они являются водорастворимыми анионами и относятся к глюкозидам. Каждый глюкозинолат содержит центральный атом углерода, который связан с атомом серы тиоглюкозной группы и через атом азота с сульфатной группой (образуя сульфатированный альдоксим). Кроме того, центральный углерод связан с боковой группой; разные глюкозинолаты имеют разные боковые группы, и именно вариации в боковой группе ответственны за изменение биологической активности этих растительных соединений. Суть химии глюкозинолатов заключается в их способности превращаться в изотиоцианат («горчичное масло») при гидролизе тиоглюкозидной связи ферментом мирозиназой<ref name="Agerbirk_2012">{{Cite journal |date=May 2012 |title=Glucosinolate structures in evolution |journal=Phytochemistry |volume=77 |pages=16–45 |doi=10.1016/j.phytochem.2012.02.005 |pmid=22405332 |vauthors=Agerbirk N, Olsen CE}}</ref>.

== Биохимия ==

=== Природное разнообразие из нескольких аминокислот ===
Известно, что около 132 различных глюкозинолатов встречаются в растениях в природе. Они синтезируются из определённых аминокислот: так называемых алифатических глюкозинолатов, полученных в основном из метионина, но также аланина, лейцина, изолейцина или валина. (Большинство глюкозинолатов на самом деле получают из гомологов этих аминокислот с удлиненной цепью, например, глюкорафанин получают из дигомометионина, цепь которого удлинена в два раза). Ароматические глюкозинолаты включают индольные глюкозинолаты, такие как глюкобрассицин, полученный из триптофана, и другие изфенилаланин, его гомолог с удлиненной цепью гомофенилаланин и синальбин, полученные из тирозина<ref name="Agerbirk_2012" />.

== Ферментативная активация ==
Растения содержат фермент [[Мирозиназа|мирозиназу]], который в присутствии воды отщепляет глюкозную группу от глюкозинолата<ref>{{Cite journal |date=September 2014 |title=Evaluation of different cooking conditions on broccoli (Brassica oleracea var. italica) to improve the nutritional value and consumer acceptance |journal=Plant Foods for Human Nutrition |volume=69 |issue=3 |pages=228–234 |doi=10.1007/s11130-014-0420-2 |pmid=24853375 |vauthors=Bongoni R, Verkerk R, Steenbekkers B, Dekker M, Stieger M |s2cid=35228794}}</ref>. Оставшаяся молекула затем быстро превращается в изотиоцианат, нитрил или тиоцианат; это активные вещества, которые служат защитой для растения. Глюкозинолаты также называют гликозидами горчичного масла. Стандартным продуктом реакции является изотиоцианат (горчичное масло); два других продукта в основном образуются в присутствии специализированных растительных белков, которые изменяют результат реакции<ref>{{Cite journal |date=January 2007 |title=Glucosinolate hydrolysis in Lepidium sativum--identification of the thiocyanate-forming protein |url=https://archive.org/details/sim_plant-molecular-biology_2007-01_63_1/page/49 |journal=Plant Molecular Biology |volume=63 |issue=1 |pages=49–61 |doi=10.1007/s11103-006-9071-5 |pmid=17139450 |vauthors=Burow M, Bergner A, Gershenzon J, Wittstock U |s2cid=22955134}}</ref>.
[[Файл:Thioglycoside––-Isothiocyanate V.1.png|ссылка=https://en.wikipedia.org/wiki/File:Thioglycoside%E2%80%93%E2%80%93-Isothiocyanate_V.1.png|центр|мини|550x550пкс|Гликозид '''1''' горчичного масла превращается в изотиоцианат '''3''' (горчичное масло). Глюкоза '''2''' также высвобождается, показана только β-форма.]]
В химической реакции, проиллюстрированной выше, красные изогнутые стрелки в левой части рисунка упрощены по сравнению с реальностью, поскольку роль фермента мирозиназы не показана. Однако показанный механизм в основном соответствует реакции, катализируемой ферментом.

Напротив, реакция, проиллюстрированная красными изогнутыми стрелками в правой части рисунка, изображающая перегруппировку атомов, приводящую к образованию изотиоцианата, как ожидается, будет неферментативной. Этот тип перегруппировки можно назвать [[Перегруппировка Лоссена|перегруппировкой Лоссена]] или перегруппировкой, ''подобной'' Лоссену, поскольку это название впервые было использовано для аналогичной реакции, приводящей к органическому изоцианату (R-N = C = O).

Чтобы предотвратить повреждение самого растения, мирозиназа и глюкозинолаты хранятся в отдельных ячейках клетки или в разных клетках ткани и собираются вместе только или главным образом в условиях физического повреждения (см. [[Мирозиназа]]).

== Растения с глюкозинолатами ==
Глюкозинолаты образуются как [[вторичные метаболиты]] практически во всех растениях порядка [[Капустоцветные]]. К порядку Капустоцветные относится, например, экономически важное семейство Капустные, а также [[Каперсовые]] и [[Кариковые]]. Растения рода Дрипетес<ref>{{Статья |ссылка=https://www.jstor.org/stable/2419660 |автор=James E. Rodman, Kenneth G. Karol, Robert A. Price, Kenneth J. Sytsma |заглавие=Molecules, Morphology, and Dahlgren's Expanded Order Capparales |год=1996 |издание=Systematic Botany |том=21 |выпуск=3 |страницы=289–307 |issn=0363-6445 |doi=10.2307/2419660 |archivedate=2022-08-25 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20220825201210/https://www.jstor.org/stable/2419660 }}</ref> и [[Путрандживовые|Путранджива]], которые не относятся к порядку Капустоцветные, это единственные представители других видов, содержащие глюкозинолаты. Глюкозинолаты встречаются в различных съедобных растениях, например в капусте (белокочанная, пекинская, брокколи), брюссельской капусте, водяном крессе, хрене, каперсах и редисе, отличительный вкус которым придают продукты деструкции этих соединений. Кроме того, глюкозинолаты содержатся в семенах этих растений.

== Биологическое воздействие ==

=== Люди и животные ===

==== Токсичность ====
Использование глюкозинолат-содержащих культур в качестве основного источника пищи для животных может иметь негативные последствия, если концентрация глюкозинолатов превышает допустимую для данного животного. Было доказано, что высокие дозы некоторых глюкозинолатов оказывают токсическое действие (в основном в качестве зобных и антитиреоидных агентов) как на людей{{Нет в источнике}}, так и на животных<ref>{{Cite web |url=http://poisonousplants.ansci.cornell.edu/toxicagents/glucosin.html |title=Cornell University Department of Animal Science |website=poisonousplants.ansci.cornell.edu |access-date=2022-08-25 |archive-date=2022-06-12 |archive-url=https://web.archive.org/web/20220612225700/http://poisonousplants.ansci.cornell.edu/toxicagents/glucosin.html |deadlink=no }}</ref>. Содержание же глюкозинатов в продуктах животного происхождения намного ниже, чем в овощах, поэтому у людей такие продукты не должны вызывать каких-либо негативных эффектов для здоровья<ref>{{Статья |ссылка=https://data.europa.eu/doi/10.2903/j.efsa.2008.590 |автор=Auðunsson, Guðjón Atli et al. |заглавие=Glucosinolates as undesirable substances in animal feed - Scientific Opinion of the Panel on Contaminants in the Food Chain |год=2008 |язык=en |издание=EFSA Journal |месяц=01 |число=15 |номер=EFSA-Q-2003-061 |страницы=1—76 |issn=1831-4732 |doi=10.2903/j.efsa.2008.590}}</ref>. Однако уровень толерантности к глюкозинолатам варьируется даже в пределах одного и того же рода (например, у каирской иглистой мыши (Acomys cahirinus) и золотистой иглистой мыши (Acomys russatus)<ref>{{Статья |ссылка=https://doi.org/10.1007/s10682-013-9655-x |автор=Michal Samuni-Blank, Zeev Arad, M. Denise Dearing, Yoram Gerchman, William H. Karasov |заглавие=Friend or foe? Disparate plant–animal interactions of two congeneric rodents |год=2013-11-01 |язык=en |издание=Evolutionary Ecology |том=27 |выпуск=6 |страницы=1069–1080 |issn=1573-8477 |doi=10.1007/s10682-013-9655-x}}</ref>.

==== Вкус и пищевое поведение ====
Наряду с другими глюкозинолатами [[синигрин]] сообщает горьковатый привкус приготовленной [[Цветная капуста|цветной]] и [[Брюссельская капуста|брюссельской капусте]]<ref name=":0" /><ref>{{Cite web |url=https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/(SICI)1097-0010(199809)78:1%3C30::AID-JSFA79%3E3.0.CO;2-N |title=The glucosinolates sinigrin and progoitrin are important determinants for taste preference and bitterness of Brussels sprouts |access-date=2022-08-25 |archive-date=2022-08-25 |archive-url=https://web.archive.org/web/20220825201210/https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/(SICI)1097-0010(199809)78:1%3C30::AID-JSFA79%3E3.0.CO;2-N |deadlink=no }}</ref>. Глюкозинолаты могут изменять пищевое поведение животных<ref>{{Статья |ссылка=https://www.cell.com/current-biology/abstract/S0960-9822(12)00471-X |автор=Michal Samuni-Blank, Ido Izhaki, M. Denise Dearing, Yoram Gerchman, Beny Trabelcy |заглавие=Intraspecific Directed Deterrence by the Mustard Oil Bomb in a Desert Plant |год=2012-07-10 |язык=English |издание=Current Biology |том=22 |выпуск=13 |страницы=1218–1220 |issn=0960-9822 |doi=10.1016/j.cub.2012.04.051 |archivedate=2013-05-08 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20130508155740/http://www.cell.com/current-biology/abstract/S0960-9822(12)00471-X }}</ref>.

==== Исследования ====
Образующиеся из глюкозинолатов [[изотиоцианаты]] изучают в лабораторных условиях для оценки экспрессии и активации ферментов, которые подвергают химическим изменениям [[ксенобиотик]]и, например [[канцероген]]ы<ref name=":1">{{Cite web |lang=en |url=https://lpi.oregonstate.edu/mic/dietary-factors/phytochemicals/isothiocyanates |title=Isothiocyanates |website=Linus Pauling Institute |date=2014-04-29 |access-date=2022-08-25 |archive-date=2019-07-05 |archive-url=https://web.archive.org/web/20190705024428/https://lpi.oregonstate.edu/mic/dietary-factors/phytochemicals/isothiocyanates |deadlink=no }}</ref>. Были проведены обзорные исследования с целью определить, влияет ли потребление крестоцветных овощей на риск развития рака у людей. Согласно анализу 2017 года, нет достаточных клинических доказательств того, что потребление изотиоцианатов, содержащихся в крестоцветных овощах, полезно для здоровья<ref name=":1" />.

=== Насекомые ===
Глюкозинолаты и их производные обладают одновременно отпугивающим и токсичным действием на различных насекомых. В попытке применить этот принцип в полеводческом контексте были разработаны продукты на основе глюкозинолатов, которые можно использовать в качестве [[Антифиданты|антифидантов]], то есть натуральных пестицидов<ref>{{Статья |ссылка=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0926669009002003 |автор=Lorenzo Furlan, Christian Bonetto, Andrea Finotto, Luca Lazzeri, Lorena Malaguti |заглавие=The efficacy of biofumigant meals and plants to control wireworm populations |год=2010-03-01 |язык=en |издание=Industrial Crops and Products |том=31 |выпуск=2 |страницы=245–254 |issn=0926-6690 |doi=10.1016/j.indcrop.2009.10.012 |archivedate=2017-03-11 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20170311072405/http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0926669009002003 }}</ref>.

В отличие от них такой вредитель крестоцветных, как капустная моль, может распознавать наличие глюкозинолатов и по ним отыскивать нужное для себя растение<ref>{{Статья |ссылка=https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/21029103/ |автор=Francisco Rubén Badenes-Pérez, Michael Reichelt, Jonathan Gershenzon, David G. Heckel |заглавие=Phylloplane location of glucosinolates in Barbarea spp. (Brassicaceae) and misleading assessment of host suitability by a specialist herbivore |год=2011-01 |издание=The New Phytologist |том=189 |выпуск=2 |страницы=549–556 |issn=1469-8137 |doi=10.1111/j.1469-8137.2010.03486.x |archivedate=2022-08-25 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20220825201210/https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/21029103/ }}</ref>. Существуют определённые виды насекомых, которые специализируются только на глюкозинолат-содержащих растениях, к ним относятся бабочки-белянки капустница, репница и зорька, некоторые виды [[тли]], мотыльки южная совка, настоящие пилильщики и [[земляные блошки]]. Например, [[Капустница (бабочка)|бабочка капустница]] откладывает яйца на растениях, содержащих глюкозинолаты, и личинки способны выживать даже в условиях высокой концентрации этих соединений, питаясь растительной массой. Белянки и зорьки обладают так называемым нитрильным спецификатором, который сводит гидролиз глюкозинолатов к нитрилу, а не реакционноспособным изотиоцианатам<ref>{{Статья |ссылка=https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/15051878/ |автор=Ute Wittstock, Niels Agerbirk, Einar J. Stauber, Carl Erik Olsen, Michael Hippler |заглавие=Successful herbivore attack due to metabolic diversion of a plant chemical defense |год=2004-04-06 |издание=Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America |том=101 |выпуск=14 |страницы=4859–4864 |issn=0027-8424 |doi=10.1073/pnas.0308007101 |archivedate=2022-08-25 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20220825201210/https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/15051878/ }}</ref>. При этом у капустной моли в арсенале совершенно другой белок — глюкозинолат сульфатаза, который десульфатирует глюкозинолаты и не дает им распадаться до токсичных продуктов под действием [[Мирозиназа|мирозиназы]]<ref>{{Статья |ссылка=https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/12161563/ |автор=Andreas Ratzka, Heiko Vogel, Daniel J. Kliebenstein, Thomas Mitchell-Olds, Juergen Kroymann |заглавие=Disarming the mustard oil bomb |год=2002-08-20 |издание=Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America |том=99 |выпуск=17 |страницы=11223–11228 |issn=0027-8424 |doi=10.1073/pnas.172112899 |archivedate=2022-08-25 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20220825201210/https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/12161563/ }}</ref>.

Другие виды насекомых (специализированные пилильщики и тля) изолируют глюкозинолаты<ref>{{Статья |ссылка=https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/11789955/ |автор=C. Müller, N. Agerbirk, C. E. Olsen, J. L. Boevé, U. Schaffner |заглавие=Sequestration of host plant glucosinolates in the defensive hemolymph of the sawfly Athalia rosae |год=2001-12 |издание=Journal of Chemical Ecology |том=27 |выпуск=12 |страницы=2505–2516 |issn=0098-0331 |doi=10.1023/a:1013631616141 |archivedate=2022-08-25 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20220825201210/https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/11789955/ }}</ref>. У специализированных тлей, но не у пилильщиков, в мышечной ткани обнаружен особый животный фермент [[мирозиназа]], приводящий к деградации изолированных глюкозинолатов при разрушении тканей тлей<ref>{{Статья |ссылка=https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/11798435/ |автор=Matthew Bridges, Alexandra M. E. Jones, Atle M. Bones, Chris Hodgson, Rosemary Cole |заглавие=Spatial organization of the glucosinolate-myrosinase system in brassica specialist aphids is similar to that of the host plant |год=2002-01-22 |издание=Proceedings. Biological Sciences |том=269 |выпуск=1487 |страницы=187–191 |issn=0962-8452 |doi=10.1098/rspb.2001.1861 |archivedate=2022-08-25 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20220825201210/https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/11798435/ }}</ref>. Этот разнообразный ассортимент биохимических решений для одного и того же растительного соединения играет ключевую роль в эволюции отношений между растениями и насекомыми<ref>{{Статья |ссылка=https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/18077380/ |автор=Christopher W. Wheat, Heiko Vogel, Ute Wittstock, Michael F. Braby, Dessie Underwood |заглавие=The genetic basis of a plant-insect coevolutionary key innovation |год=2007-12-18 |издание=Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America |том=104 |выпуск=51 |страницы=20427–20431 |issn=1091-6490 |doi=10.1073/pnas.0706229104 |archivedate=2022-08-25 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20220825201210/https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/18077380/ }}</ref>.

== См. также ==
* [[Глюконастуртиин]]
* [[Изотиоцианаты|Изотиоцианат]]
* [[Глюкобрассицин|Глюкобрасицин]]
* [[Прогоитрин]]

== Примечания ==
<!--- Смотрите в [[Википедия:Сноски]] примеры использования тэгов<ref></ref> -->
{{примечания}}
<!--- Категории --->

[[Категория:Физиология растений]]
[[Категория:Гликозиды]]