Биосинтез, локализация и накопление кумаринов в растениях

Понятие о кумаринах.

Кумарины - природные фенольные гетероциклические соединения, производные цис-ортооксикоричной кислоты. В основе строения кумаринов лежит 9,10-бензо-α-пирон (ненасыщенный ароматический лактон цис-ортооксикоричной кислоты).

Свое название кумарины получили от народного названия южно­американского дерева тонка душистого (Dipterix odorata, сем. Fabaceae) - кума-рун, из плодов которого в 1820 г. Фогель впервые выделил кумарин.

Первые работы по выделению производных кумарина носили эмпириче­ский характер. До начала XX в. было найдено только 26 соединений этой при­роды. С развитием физико-химических методов анализа развивалась и химия кумаринов. В 30-40-х годах признанным центром по изучению кумаринов была Вена (Австрия), где под руководством Е.Шпета было проведено более 50 фун­даментальных работ по выделению, изучению и разработке методов анализа кумаринов.

Начиная с 50-х годов, крупные исследования по изучению кумаринов развернулись в США, Египте, Италии.

В нашей стране первые систематические исследования кумаринов были начаты в 1946 голу в Ботническом институте им. Комарова (г. Санкт-Петербург) под руководством профессора Т.А.Кузнецовой. Ею написана монография «Природные кумарины и фурокумарины». В ВИЛРе известна школа Г.К.Никонова, исследования направлены на поиск веществ с высокой биологи­ческой активностью и создание на их основе лекарственных препаратов.

Распространение кумаринов в растительном мире,

Роль для жизни растений.

Кумарины широко распространены в растительном мире. Они обнаруже­ны в более, чем в 200 видах высших и низших растений из 34 семейств. Наибо­лее богаты кумаринами растения семейств Apiaceae, Fabaceae, Rutaceae, Asteraceae и др.

Некоторые кумарины встречаются в продуктах животного происхожде­ния (желчь бобра, сельди и другие).

Биологическая роль кумаринов для растений пока еще до конца не выяс­нена. Предполагают, что кумарины:

1. являются регуляторами роста (в больших концентрациях угнетают рост растений, в малых — стимулируют рост);

2. выступают в роли защитных веществ, против заболеваний и вредите­лей растений;

3. предохраняют молодые органы растения от избыточного действия ультрафиолетовых лучей.

Биосинтез, локализация и накопление кумаринов в растениях.

Структура кумаринов впервые была установлена А.Г. Перкиным в 1877 году. Им также осуществлен синтез кумарина из салицилового альдегида и ус­тановлена его связь с ортооксикоричной кислотой. В дальнейшем биосинтез был изучен более подробно и установлено, что он идет по шикиматному пути.

По органам и тканям растений кумарины распространены неравномерно.

Чаще встречаются наиболее простые производные кумаринов в виде аг-ликонов и реже в виде гликозидов. Как правило, они сосредоточены в плодах, семенах и подземных органах, меньше их в листьях, стеблях. У растений се­мейства Apiaceae кумарины локализуются в эфиромасличных канальцах и вме­стилищах.

Содержание этих соединений в растениях колеблется от 0,2% до 10%, причем часто можно обнаружить 5-10 различных кумаринов в одном растении. Состав кумаринов изменяется также в онтогенезе растения, максимально нака­пливаются в многолетних видах. По данным Г.К. Никонова в растениях южных

широт наиболее часто встречаются кумарины, содержащие в качестве замести­телей изопреноидные цепи и их производные. В растениях умеренного климата и северных широт наблюдается преимущественное накопление кумаринов, обо­гащенных кислородом, содержащих в своем составе окси- метокси-, сложно-эфирные и окисные группировки и остатки Сахаров.

Классификация кумаринов.

В зависимости от своей химической структуры, все кумарины делят на 7 групп: