حمض الإندوليسيتيك: التركيب والخصائص والإنتاج والاستخدامات - كيمياء

و حمض indoleacetic هو مركب عضوي مع و الصيغة الجزيئية C ₈ H ₆ NCH ₂ COOH. وهو حمض أحادي الكربوكسيل يلعب دورًا مهمًا كهرمون نمو نباتي ، ولهذا السبب ينتمي إلى مجموعة الهرمونات النباتية المسماة أوكسينات.

ومن المعروف أيضًا باسم 3-indoleacetic acid و indole-3-acetic acid. وهو أهم أوكسين في النباتات. يتم إنتاجه في هذه الأجزاء التي يوجد بها نمو ، مثل البراعم والأوراق الشابة النامية والأعضاء التناسلية.

حمض إندوليسيتيك موجود في براعم النمو. المؤلف: خوليو سيزار غارسيا. المصدر: Pixabay.

بالإضافة إلى النباتات ، تقوم بعض الكائنات الحية الدقيقة أيضًا بتركيبها حيويًا ، خاصة تلك التي تسمى "محفزات النمو". بشكل عام ، توجد هذه الميكروبات في منطقة الجذور أو المنطقة المجاورة لجذور النباتات ، مما يساعد على نموها وتفرعها.

يحدث التخليق الحيوي لحمض الإندوليسيتيك بعدة طرق ، أبرزها التربتوفان ، وهو حمض أميني موجود في النباتات.

في الأشخاص المصابين بأمراض الكلى المزمنة ، يمكن أن يؤدي وجود مستويات عالية من حمض الإندوليسيتيك إلى تلف الجهاز القلبي الوعائي والخرف. تتم دراسة طرق مختلفة لاستخدام الفطريات والبكتيريا المنتجة لحمض الإندوليسيتيك لتعزيز المحاصيل النباتية بطريقة صديقة للبيئة.

بناء

يحتوي حمض الإندوليسيتيك على حلقة بنزين في تركيبته الجزيئية ويرتبط به حلقة البيرول في الموضع الثالث الذي تتصل به مجموعة –CH ₂ –COOH.

هيكل جزيء حمض 3-indoleacetic. لم يتم توفير مؤلف يمكن قراءته آليًا. افترض أياكوب (بناءً على مطالبات حقوق النشر).. المصدر: ويكيبيديا كومنز.

التسمية

- حمض إندوليسيكتيك

- اندول 3 - حامض الخليك

- 3-إندوليتيك أسيد

- حمض إندولي أسيتيك

- سكاتول - بيتا - حمض الكربوكسيل

الخصائص

الحالة الفيزيائية

عديم اللون إلى تقشر أبيض صلبة

الوزن الجزيئي الغرامي

175.18 جم / مول

نقطة الانصهار

168.5 درجة مئوية

الذوبان

قليل الذوبان في الماء البارد: 1.5 جم / لتر

قابل للذوبان في الكحول الإيثيلي والأسيتون والإيثيل الأثير. غير قابل للذوبان في الكلوروفورم.

الموقع في الطبيعة

حمض الإندوليسيتيك هو أهم هرمونات نباتية أو أوكسين للنباتات ، والتي تنتجها بشكل أساسي في أماكن نمو النبات.

إنبات البذور ، وهي عملية يتدخل فيها حامض الخليك. المؤلف: Markéta Machová. المصدر: Pixabay.

الطريقة الشائعة التي تخزن بها النباتات حمض الإندوليسيتيك مترافقة أو مرتبطة بشكل عكسي ببعض الأحماض الأمينية والببتيدات والسكريات.

يمكن نقله بنشاط من خلية إلى أخرى أو بشكل سلبي باتباع اللحاء النسغ عبر مسافات طويلة.

بالإضافة إلى إنتاجه في النباتات ، فإن عدة أنواع من الكائنات الحية الدقيقة تصنعه أيضًا. من بين هذه الأنواع من الميكروبات Azospirillum و Alcaligenes و Acinetobacter و Bacillus و Bradyrhizobium و Erwinia و Flavobacterium و Pseudomonas و Rhizobium.

تنتج معظم البكتيريا والفطريات المحفزة للنبات ، بما في ذلك تلك التي تشكل التعايش معها ، حمض الإندوليسيتيك. ويقال أن هذه الكائنات الدقيقة "محفزات النمو".

يلعب حمض Indoleacetic الذي يتم تصنيعه حيويًا بواسطة البكتيريا أو الفطريات المرتبطة بالنبات في منطقة الجذور دورًا مهمًا في نمو الجذور.

الجذور المتفرعة للنبات. يتدخل حمض Indoleacetic الذي تنتجه البكتيريا والفطريات الموجودة في المنطقة المجاورة لها أو الجذور في تطورها. Rasbak في ويكيبيديا الهولندية. المصدر: ويكيبيديا كومنز.

ومع ذلك ، لا تتطلب الميكروبات حمض اللاكتيك لعملياتها الفسيولوجية.

التفسير هو أنه مع نمو النباتات ، فإنها تطلق العديد من المركبات القابلة للذوبان في الماء مثل السكريات والأحماض العضوية والأحماض الأمينية ، والتي تنتقل إلى الجذور.

وبهذه الطريقة ، تحصل البكتيريا الجذرية على وفرة من المواد التي تُستخدم في إنتاج المستقلبات مثل حمض الإندوليسيتيك ، والذي يستخدمه النبات بعد ذلك.

كما يمكن استنتاجه ، هذا مثال على شراكة للمساعدة المتبادلة.

الوظيفة في النباتات

يشارك حمض الإندوليسيتيك في جوانب مختلفة من نمو النبات وتطوره ، من مرحلة التكون الجنيني إلى نمو الأزهار.

إنه ضروري للعديد من العمليات ، مثل إنبات البذور ، ونمو الجنين ، وبدء الجذور وتطويرها ، وتشكيل الأوراق وسفكها ، واتجاه ضوئي ، واتجاه الأرض ، وتنمية الفاكهة ، إلخ.

تطوير الزهرة ، وهي عملية يتدخل فيها حمض اللاكسيتيك. المؤلف: برونو جلاتش. المصدر: Pixabay.

ينظم استطالة الخلايا وانقسامها ، وكذلك تمايزها.

يزيد من سرعة نمو نسيج الخشب والجذر. يساعد في تحسين طول الجذر عن طريق زيادة عدد فروعه وشعر الجذر والجذور الجانبية التي تساعد في الحصول على العناصر الغذائية من البيئة المحيطة.

يتراكم في الجزء القاعدي من الجذر لصالح اتجاه الجاذبية أو الاتجاه الجغرافي لهما ، وبالتالي يبدأ انحناء الجذر لأسفل. في بعض الأنواع يحفز تكوين جذور عشوائية من السيقان أو الأوراق.

يتراكم في الموقع الذي ستنشأ فيه الأوراق ، ويتحكم في موقعه على النبات. يحفز المحتوى العالي من حامض الإندوليسيتيك استطالة البراعم واتجاهها الضوئي. ينظم تمدد الأوراق وتمايز الأوعية الدموية.

أوراق جديدة في النمو ، عملية يتم التحكم فيها بواسطة حمض الإندوليسيتيك. المصدر: Pixabay.

جنبا إلى جنب مع السيتوكينينات فإنه يحفز تكاثر الخلايا في منطقة الكامبيال. يساهم في تمايز أنسجة الأوعية الدموية: نسيج الخشب واللحاء. لها تأثير على قطر الساق.

تطلق البذور الناضجة حمض الإندوليتيك الذي يتراكم في الجزء المحيط بقشرة الثمرة. عندما ينخفض تركيز حمض الإندوليتيك في ذلك المكان ، يتم إنشاء انفصال الفاكهة.

التخليق الحيوي

يتم تصنيع حمض الإندوليسيتيك حيويًا في تقسيم أعضاء النبات بشكل نشط ، مثل البراعم ونصائح الجذور والأنسجة الوعائية والأوراق الشابة النامية والبراعم الطرفية والأعضاء التناسلية.

يتم تصنيعه بواسطة النباتات والكائنات الحية الدقيقة من خلال عدة مسارات مترابطة. هناك مسارات تعتمد على التربتوفان (حمض أميني موجود في النباتات) وأخرى مستقلة عنه.

تم وصف أحد التركيبات الحيوية التي تبدأ من التربتوفان أدناه.

يفقد التربتوفان ، من خلال إنزيم aminotransferase ، مجموعة أمينية ويتحول إلى حمض إندول -3 بيروفيك.

هذا الأخير يفقد الكربوكسيل ويتشكل الإندول 3-أسيتالديهيد بفضل إنزيم بيروفات ديكاربوكسيلاز.

أخيرًا ، يتأكسد الإندول-3-أسيتالديهيد بواسطة إنزيم الألدهيد أوكسيديز للحصول على حمض الإندول-3-أسيتيك.

أحد أشكال التخليق الحيوي لحمض الإندوليسيتيك بواسطة البكتيريا الجذرية. المؤلف: Marilú Stea.

الوجود في جسم الإنسان

يأتي حمض Indoleacetic في جسم الإنسان من استقلاب التربتوفان (حمض أميني موجود في العديد من الأطعمة).

يرتفع حمض إندوليسيتيك في المرضى الذين يعانون من أمراض الكبد والأشخاص الذين يعانون من أمراض الكلى المزمنة.

في حالة أمراض الكلى المزمنة ، ارتبطت المستويات المرتفعة من حمض اللاكسيتيك في مصل الدم بأحداث القلب والأوعية الدموية والوفيات ، وتبين أنها مؤشرات مهمة لها.

تشير التقديرات إلى أنه يعمل كمحفز للإجهاد التأكسدي والالتهاب وتصلب الشرايين والخلل البطاني مع تأثير مساعد للتخثر.

كما ارتبطت المستويات العالية من حمض الإندوليسيتيك في مصل الدم للمرضى الذين يتلقون غسيل الكلى بانخفاض الوظيفة الإدراكية.

الحصول

هناك عدة طرق للحصول عليه في المختبر ، على سبيل المثال من الإندول أو من حمض الجلوتاميك.

الاستخدام المحتمل في الزراعة

تجري دراسة استراتيجيات جديدة للسماح باستخدام حمض الإندوليكتيك لزيادة إنتاجية المحاصيل بأقل قدر من التأثيرات على البيئة الطبيعية ، وتجنب الآثار البيئية للأسمدة الكيماوية ومبيدات الآفات.

عن طريق الفطر

عزل بعض الباحثين بعض الفطريات الداخلية المرتبطة بالنباتات الطبية من البيئات القاحلة.

ووجدوا أن هذه الفطريات تفضل إنبات البذور من النوع البري والمتحولة ، وبعد بعض التحليلات ، استنتج أن حمض الإندوليكتيك الذي يتم تصنيعه حيويًا بواسطة هذه الفطريات هو المسؤول عن التأثير المفيد.

هذا يعني أنه بفضل حمض اللاكسيتيك الذي تنتجه الفطريات الداخلية ، يمكن أن يولد تطبيقها فوائد كبيرة للمحاصيل التي تنمو في الأراضي المهمشة.

من خلال البكتيريا المعدلة وراثيا

تمكن علماء آخرون من ابتكار آلية معالجة وراثية تفضل تخليق حمض الإندوليتيك عن طريق نوع من البكتيريا الجذرية ، وهذا ليس عادة محفزًا لنمو النبات.

أدى تنفيذ هذه الآلية إلى قيام هذه البكتيريا بتصنيع حمض الإندوليستيك بطريقة ذاتية التنظيم. كما أدى تلقيح هذه البكتيريا الجذرية إلى جذور نباتات نبات الأرابيدوبسيس thaliana إلى تحسين نمو جذورها.

عن طريق المركبات المترافقة مع حمض اللاكسيتيك

كان من الممكن تصنيع مركب مترافق أو يتكون من اتحاد حامض الإندوليسيتيك وكاربيندازيم (مبيد فطري) والذي عند تلقيحه في جذور شتلات البقول ، يظهر خصائص مبيدات الفطريات والآثار التي تعزز نمو النبات وتطوره. لا يزال هذا المركب بحاجة إلى دراسة بعمق أكبر.

المراجع

شاندرا ، إس وآخرون. (2018). تحسين إنتاج حمض الخليك الطبيعي بواسطة البكتيريا المعزولة من Stevia rebaudiana rhizosphere وتأثيراته على نمو النبات. مجلة الهندسة الوراثية والتكنولوجيا الحيوية 16 (2018) 581-586. تعافى من sciencedirect.com.
المكتبة الوطنية الأمريكية للطب. (2019). حمض الإندول -3 خليك. تم الاسترجاع من: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
روزنبرغ ، إي (2017). مساهمة الميكروبات في صحة الإنسان والحيوان والنبات. في إنه في حمضك النووي. تعافى من sciencedirect.com.
لو بريس ، م. (2017). الهرمونات في النمو والتطور. في الوحدة المرجعية في علوم الحياة. تعافى من sciencedirect.com.
Estelle، M. (2001) الهرمونات النباتية. في موسوعة علم الوراثة. تعافى من sciencedirect.com.
Dou، L. et al. (2015). تأثير القلب والأوعية الدموية لحمض الخليك اليوريميك المذاب الإندول -3. J. Am. Soc. Nephrol. 2015 أبريل ؛ 26 (4): 876-887. تعافى من ncbi.nlm.nih.gov.
خان ، آل وآخرون. (2017). نباتات داخلية من النباتات الطبية وقدرتها على إنتاج حمض الأسيتيك الإندول ، وتحسين إنبات البذور وتخفيف الإجهاد التأكسدي. J Zhejiang Univ Sci B. 2017 فبراير ؛ 18 (2): 125-137. تعافى من ncbi.nlm.nih.gov.
كول ، ف. وآخرون. (2014). مجال تأثير حامض الخليك الإندول وأكسيد النيتريك في البكتيريا. J. الأساسية ميكروبيول. 2014 ، 54 ، 1-11. تعافى من ncbi.nlm.nih.gov.
لين ، واي.- ت. وآخرون. (2019). زاد حمض الإندول -3 من خطر ضعف الوظيفة الإدراكية في المرضى الذين يتلقون غسيل الكلى. علم السموم العصبية ، المجلد 73 ، يوليو 2019 ، الصفحات 85-91. تعافى من sciencedirect.com.
Zuñiga، A. et al. (2018). يتيح الجهاز الهندسي لإنتاج حمض اللاكسيتيك تحت إشارات استشعار النصاب Cupriavidus pinatubonensis JMP134 لتحفيز نمو النبات. ACS Synthetic Biology 2018، 7، 6، 1519-1527. تعافى من pubs.acs.org.
يانغ ، ج وآخرون. (2019). التوليف والنشاط الحيوي لحمض الكاربيندازيم اللاشعري وتأثيراته على طفيليات السليندروكلاديوم. الكيمياء الحيوية ووظائف الأعضاء لمبيدات الآفات 158 (2019) 128-134. تعافى من ncbi.nlm.nih.gov.
Aguilar-Piedras و JJ et al. (2008). إنتاج حامض الإندول -3 الخليك في Azospirillum. القس لاتينوام ميكروبيول 2008 ؛ 50 (1-2): 29-37. تعافى من bashanfoundation.org.

حمض الإندوليسيتيك: التركيب والخصائص والإنتاج والاستخدامات - كيمياء - 2026