GIBBERELLIC SAV: JELLEMZŐK, SZINTÉZIS, FUNKCIÓK - KÉMIA - 2026

A gibberellinsav valamennyi érrendszer endogén növényi hormonja (fent). Feladata a zöldségek összes szervének növekedésének és fejlődésének szabályozása.

Gibberellinsav, amely a "gibberellinek" néven ismert növényi hormonok csoportjába tartozik. Ez volt a második növényi hormonként (növekedést elősegítő anyagként) besorolt ​​vegyi anyag, és együttesen a gibberellinek a növényi élettan területén a legjobban tanulmányozott fitohormonok.

Gibberellinsav kémiai szerkezete (Forrás: Minutemen készítette a BKchem 0.12 segítségével, a Wikimedia Commons segítségével)

A giberellineket (vagy giberellsavakat) 1926-ban először Eiichi Kurosawa japán tudós választotta el a Gibberella fujikuroi gombaféléből. A G. fujikuroi a „hülye növény” betegségért felelős kórokozó, amely a rizsnövényekben a szár túlzott megnyúlását okozza.

A giberellinsav kémiai szerkezetét azonban csak az 1950-es évek elején meghatározták. Röviddel ezután számos hasonló szerkezetű vegyületet azonosítottak, kijelentve, hogy növényi szervezetek endogén termékei.

A giberellinsavnak számos hatása van a növények anyagcseréjére, amire példa a szár meghosszabbítása, a virágzás kialakulása és a magvak tápanyag-asszimilációs válaszának aktiválása.

Jelenleg több mint 136 „gibberellin-szerű” vegyületet soroltak be, akár növényekben endogénként, exogén mikroorganizmusokból származtatva, akár laboratóriumban szintetikusan előállítva.

jellemzők

Szinte minden tankönyvben a gibberellinsavat vagy a gibberellint rövidítik a GA, A3 vagy Gas betűkkel, és a "gibberellinsav" és a "gibberellin" kifejezéseket gyakran különbségtétel nélkül használják.

A gibberellinsav GA1 formájában a C19H22O6 molekuláris képlettel rendelkezik és univerzálisan eloszlik a növényvilág minden szervezetében. A hormon ezen formája aktív minden növényben, és részt vesz a növekedés szabályozásában.

A giberellsavak kémiai szempontból gerincét 19-20 szénatom képezi. Ezek vegyületek egy tetraciklusos diterpénsavak családjából állnak, és a gyűrű, amely e vegyület központi szerkezetét alkotja, az ent-giberelane.

A giberellinsavat a növény sok különböző részében szintetizálják. Azt azonban kimutatták, hogy a mag embriójában és a merisztatikus szövetekben sokkal nagyobb mennyiségben termelődik, mint más szervekben.

A gibberellinekként osztályozott vegyületek több mint 100-nak nincs hatása fitohormonokként, hanem a hatóanyagok bioszintézis prekurzorai. Másrészt viszont másodlagos metabolitok, amelyeket valamilyen sejtes metabolikus útvonal inaktivál.

A hormonálisan aktív gibrellinsavak közös jellemzője, hogy egy hidroxilcsoport jelenléte a szénatomján a 3β helyzetben, a 6 szénatomnál lévő karboxilcsoporton és a 4 és 10 szénatomok közötti γ-laktonon kívül.

Szintézis

A gibberellinsav szintézis útja számos lépést mutat a növényekben lévő többi terpenoid vegyület szintézisével, sőt olyan lépéseket is találtak, amelyek megoszlanak az állatok terpenoid előállítási módjában.

A növényi sejteknek kétféle metabolikus útja van a gibberellin-bioszintézis kezdeményezéséhez: a mevalonát út (a citoszolban) és a metil-tritol-foszfát út (a plasztidokban).

Mindkét út első lépéseiben szintetizálják a geranilgeranil-pirofoszfátot, amely prekurzor vázként működik a gibberellin-diterpének előállításához.

A gibberellinek képződéséhez leginkább járó út plasztidokban metil-tritol-foszfát útvonalon történik. A mevalonát citoszolos útjának hozzájárulása nem olyan jelentős, mint a plasztidoké.

Mi a helyzet a geranilgeranil-pirofoszfáttal?

A gibberellinsav szintézisében, geranilgeranil-pirofoszfátból, három különféle típusú enzim vesz részt: terpénszintázok (ciklázok), citokróm P450 monooxygenases és 2-oxoglutarate-dependens dioxygenases.

A citokróm P450 monooxigenázok a szintézis folyamata során a legfontosabbak.

Az ent-kopalil-difoszfát-szintetáz és az ent-kauren-szintáz enzimek katalizálják a metil-tritol-foszfát ent-kaurenné történő átalakulását. Végül a plasztidok citokróm P450 monooxigenázja az ent-kaurent oxidálja, gibberellinné alakítva.

A gibberellin szintézis metabolikus útja magasabb növényekben nagyon konzervatív, azonban ezeknek a vegyületeknek a későbbi metabolizmusa nagyban különbözik a fajok között, sőt ugyanazon növény szövetei között.

Jellemzők

A gibberellinsav részt vesz a növények számos fiziológiás folyamatában, különösen a növekedéshez kapcsolódó szempontokban.

Néhány géntechnikai kísérlet, amely olyan genetikai mutánsok tervezésén alapszik, amelyekben a gibberellinsavat kódoló géneket "törölték", lehetővé tette annak megállapítását, hogy ennek a fitohormonnak a hiányában törpe növények keletkeznek, amelyek a normál növények felének nagyságát felére csökkentik.

A gibrellinsav hiánya az árpanövényekben (Forrás: CSIRO a Wikimedia Commons segítségével)

Hasonlóképpen, az azonos természetű kísérletek azt mutatják, hogy a gibberellinsav mutánsai késleltetik a vegetatív és reproduktív fejlődést (virág fejlődését). Ezen túlmenően, bár az okát nem határozták meg biztosan, a mutáns növények szöveteiben alacsonyabb az összes hírvivő RNS mennyiségét.

A gibberellinek szintén részt vesznek a szárok meghosszabbításának fotoperiodikus kontrolljában, amelyet bebizonyítottak a gibberellinek exogén alkalmazásával és a fotoperiodak indukciójával.

Mivel a gibberellin a vetőmagban található tartalékanyagok mobilizációjának és lebomlásának aktiválásával kapcsolatos, a bibliográfia egyik leggyakrabban idézett funkciója a részvétele számos növényfaj magjának csírázásának előmozdításában..

A giberellinsav más funkciókban is részt vesz, mint például a sejtciklus lerövidítése, meghosszabbíthatósága, rugalmassága és a mikrotubulusok beiktatása a növényi sejtek sejtfalába.

Alkalmazások az iparban

A giberellineket széles körben használják fel az iparban, különösen az agronómia szempontjából.

Külső alkalmazása általános gyakorlat a kereskedelem szempontjából fontos különféle növények jobb hozamának elérése érdekében. Különösen hasznos nagy mennyiségű lombozatú növények számára, és ismert, hogy hozzájárul a tápanyagok felszívódásának és az asszimiláció javításához.

Irodalom

1. Taiz, L., Zeiger, E., Møller, IM, és Murphy, A. (2015). Növényi élettan és fejlődés.
2. Pessarakli, M. (2014). Növény- és növényélettan kézikönyve. CRC Press.
3. Azcón-Bieto, J. és Talón, M. (2000). A növényi fiziológia alapjai (581.1. Szám). McGraw-Hill Interamericana.
4. Buchanan, BB, Gruissem, W. és Jones, RL (szerk.). (2015). A növények biokémiája és molekuláris biológiája. John Wiley & Sons.
5. Lemon, J., Clarke, G., és Wallace, A. (2017). Hasznos eszköz-e a gibberellinsav a zabtermelés fokozására? A »Többet tehetünk kevesebbel» című részben, a 2017. évi 18. ausztrál Agronómia Konferencia folyóiratai, Ballarat, Victoria, Ausztrália, 2017. szeptember 24–28. (1-4. Oldal). Australian Agronomy Inc.
6. BRIAN, PW (1958). Gibberellic sav: Új növényi hormon, amely szabályozza a növekedést és a virágzást. A Royal Society of Arts folyóirat, 106 (5022), 425-441.