Спорополленин
Спорополленин — это биологический полимер, который является основным компонентом жестких внешних (экзиновых) стенок растений спор и пыльцевых зерен. Химически очень стабилен (один из самых инертных среди биополимеров). [1] и обычно хорошо сохраняется в почвах и отложениях . Слой экзины часто имеет замысловатую скульптуру с видоспецифичными узорами, что позволяет материалу, извлеченному (например) из озерных отложений, предоставлять полезную информацию палинологам о популяциях растений и грибов в прошлом. в области палеоклиматологии Спорополленин нашел применение и . Спорополленин также обнаружен в клеточных стенках нескольких таксонов зеленых водорослей , включая Phycopeltis ( ульвофицей ). [2] и Хлорелла . [3]
Споры распространяются под воздействием множества различных факторов окружающей среды, таких как ветер, вода или животные. В подходящих условиях богатые спорополленином стенки пыльцевых зерен и спор могут сохраняться в летописи окаменелостей в течение сотен миллионов лет, поскольку спорополленин устойчив к химическому разложению под действием органических и неорганических химикатов. [4]
Химический состав
[ редактировать ]Химический состав спорополленина долгое время оставался неуловимым из-за его необычной химической стабильности, нерастворимости и устойчивости к разложению ферментами и сильными химическими реагентами. Когда-то считалось, что он состоит из полимеризованных каротиноидов , но применение более точных аналитических методов с 1980-х годов показало, что это неверно. [5] Анализы выявили сложный биополимер , содержащий в основном длинноцепочечные жирные кислоты , фенилпропаноиды , фенольные соединения и следы каротиноидов в случайном сополимере. Вполне вероятно, что спорополленин происходит от нескольких предшественников, которые химически сшиты с образованием жесткой структуры. [4] Есть также убедительные доказательства того, что химический состав спорополленина не одинаков у всех растений, что указывает на то, что это класс соединений, а не имеющий одну постоянную структуру. [5]
В 2019 году тиоацидолизная деградация и твердотельный ЯМР были использованы для определения молекулярной структуры спорополленина смоляной сосны , в результате чего было обнаружено, что он в основном состоит из звеньев поливинилового спирта наряду с другими алифатическими мономерами, сшитыми посредством ряда ацетальных связей. Его сложная и гетерогенная химическая структура обеспечивает некоторую защиту от биодеградационных ферментов бактерий, грибов и животных. [6] некоторые ароматические структуры на основе п -кумарата и нарингенина Внутри полимера спорополленина также были идентифицированы . Они могут поглощать ультрафиолетовый свет и тем самым предотвращать его дальнейшее проникновение в спору. Это имеет отношение к роли пыльцы и спор в транспортировке и распространении гамет растений. ДНК . гамет легко повреждается ультрафиолетовым компонентом дневного света Таким образом, спорополленин обеспечивает некоторую защиту от этого повреждения, а также является физически прочным контейнером. [6]
Анализ спорополленина плауна Lycopodium в конце 1980-х годов показал явные структурные отличия от спорополленина цветковых растений. [5] В 2020 году более детальный анализ спорополленина Lycopodium clavatum предоставил больше структурной информации. Он показал полное отсутствие ароматических структур и наличие макроциклической основной цепи из полигидроксилированных тетракетидоподобных мономеров с псевдоароматическим 2-пироновым кольцом. Они были сшиты с цепью поли(гидроксикислоты) эфирными связями с образованием полимера. [7]
Биосинтез
[ редактировать ]Электронная микроскопия показывает, что тапетальные клетки , окружающие развивающееся пыльцевое зерно в пыльнике, имеют высокоактивную секреторную систему, содержащую липофильные глобулы. [8] Считается, что эти глобулы содержат предшественники спорополленина. Эксперименты с индикаторами показали, что фенилаланин является основным прекурсором, но и другие источники углерода также вносят свой вклад. [4] Путь биосинтеза фенилпропаноида очень активен в тапетальных клетках, что подтверждает идею о том, что его продукты необходимы для синтеза спорополленина. Химические ингибиторы развития пыльцы и многие мутанты с мужской стерильностью оказывают влияние на секрецию этих глобул тапетальными клетками. [8]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Эволюция физиологии растений . Лондон: Elsevier Academic Press. 05.02.2004. п. 45. ИСБН 978-0-12-339552-8 .
- ^ Хорошо, Б.Х.; Чепмен, Р.Л. (1978). «Ультраструктура Phycopeltis (Chroolepidaceae: Chlorophyta). I. Спорополленин в клеточных стенках». Американский журнал ботаники . 65 (1): 27–33. дои : 10.2307/2442549 . JSTOR 2442549 .
- ^ Аткинсон, AW; Ганнинг, БЭС; Джон, PCL (1972). «Спорополленин в клеточной стенке хлореллы и других водорослей: ультраструктура, химия и включение ацетата 14С, изученные в синхронных культурах». Планта . 107 (1): 1–32. Бибкод : 1972Завод.107....1А . дои : 10.1007/BF00398011 . ПМИД 24477346 . S2CID 19630391 .
- ^ Перейти обратно: а б с Шоу, Г. (1971), «ХИМИЯ СПОРОПОЛЛЕНИНА», Sporopollenin , Elsevier, стр. 305–350, doi : 10.1016/b978-0-12-135750-4.50017-1 , ISBN 9780121357504
- ^ Перейти обратно: а б с Гилфорд, штат Вашингтон; Опелла, С.Дж.; Шнайдер, DM; Лабовиц, Дж. (1988). «Твердотельные устройства высокого разрешения» 13 C ЯМР-спектроскопия спорополленинов из разных таксонов растений» Физиология растений . 86 (1): 134–136. : 10.1104 /pp.86.1.134 . JSTOR 4271095. PMC . 1054442. . PMID 16665854 doi
- ^ Перейти обратно: а б Венг, Цзин-Ке; Хун, Мэй; Якобовиц, Джозеф; Пхио, Пьяэ; Ли, Фу-Шуан (январь 2019 г.). «Молекулярная структура спорополленина растений». Природные растения . 5 (1): 41–46. дои : 10.1038/s41477-018-0330-7 . ISSN 2055-0278 . ОСТИ 1617031 . ПМИД 30559416 . S2CID 56174700 .
- ^ Михаил, Абануб; Юрчич, Кристина; Шнайдер, Селин; другие и 7 (2020). «Демистификация и разгадка молекулярной структуры биополимера спорополленина» . Быстрая связь в масс-спектрометрии . 34 (10): е8740. Бибкод : 2020RCMS...34.8740M . дои : 10.1002/rcm.8740 . ПМИД 32003875 . S2CID 210984485 . Проверено 8 июля 2021 г.
{{cite journal}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка ) - ^ Перейти обратно: а б Боавида, ЖК; Беккер, доктор медицинских наук; Фейхо, JA (2005). «Образование гамет у высших растений» . Международный журнал биологии развития . 49 (5–6): 595–614. doi : 10.1387/ijdb.052019lb . hdl : 10400.7/77 . ПМИД 16096968 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Глинкерман, CM; Лин, С; Ни, Дж; Ли, Ф.С.; Чжао, X; Венг, Дж. К. (12 сентября 2022 г.). «Разработка и синтез прочных полимерных материалов на основе спорополленина» . Химия связи . 5 (1): 110. дои : 10.1038/s42004-022-00729-w . ПМЦ 9814627 . ПМИД 36697794 .