Презентація на тему "Рослинні токсини, їхня екологічна роль у взаємодії рослин і тварин"

Про матеріал
Нітрогенвмісні рослинні токсини. Ці сполуки найрізноманітніші як за своєю хімічною будовою, так і механізмом дії.Серед нітрогенвмісних токсинів найпростішими за структурою є небілкові амінокислоти, значно поширені в рослинах (понад 450). Вони наявні в усіх рослинах, однак найбільше їх у насінні бобових.
Зміст слайдів
Номер слайду 1

Рослинні токсини, їхня екологічна роль у взаємодії рослин і тварин. Підготувала: Студентка 21 – Е групи Кременецької ОГПА ім. Тараса Шевченка. Хоршунова Іванна

Номер слайду 2

Шкідливі для тварин токсини рослин поділяють на дві групи: нітрогенвмісні та ті, що не містять нітрогену. Нітрогенвмісні рослинні токсини. Ці сполуки найрізноманітніші як за своєю хімічною будовою, так і механізмом дії. Перелік деяких із них наведено в таблиці 1

Номер слайду 3

{5940675 A-B579-460 E-94 D1-54222 C63 F5 DA}Токсини. Рослина-продуцент. Токсичність. Небілкові амінокислоти: піпеколенова, ацетиламіно- піпеколенова кислоти та ін. Calliandra angustifolia, та ін. види Calliandra. Spodoptera frugiperda. Ціаногенний глікозид ака- ліфін. Acalyph aindica. СсавціЦіаноліпід. Vedrenteria apiculata. Комахи. Амід пиперцид. Piper nigrum. Periplaneta americana, Callosobruchus chinensis. Піромізидинові алкалоїди:сенеціонін та ін. Senecio spp. СсавціІзохінолинові алкалоїди:берберин та ін. Представники родин: Annonaceae, Berberida- ceae, Lauraceae. Aedes atripalpis, Spodoptera eridana та ін. Пектин волькансин. Adenia volrensii. Різні тварини. Таблиця 1

Номер слайду 4

Серед нітрогенвмісних токсинів найпростішими за структурою є небілкові амінокислоти, значно поширені в рослинах (понад 450). Вони наявні в усіх рослинах, однак найбільше їх у насінні бобових.

Номер слайду 5

Так, у насінні Mucuna міститься 3,4-дигідроксифенілаланін (L-DOФА) (рис. 1), токсичний для комах. Ця речовина пригнічує в них активність тирозинази — ферменту, потрібного для формування кутикули комах. Водночас L-DOФА малотоксичний для ссавців і навіть використовується в медицині під назвою «Леводопа» для лікування хвороби Паркінсона.

Номер слайду 6

Рисунок 1 Рис. 1. Токсичні небілкові амінокислоти та їх аналоги серед білкових амінокислот:1 — β-цианоаланін;2 — аланін; 3— азетидин-2-карбонова кислота; 4 — пролін;5 — канаванін; 6 — аргінін; 7 — 3,4-дигідроксифенілаланін (L-DOФА); 8 — тирозин

Номер слайду 7

У насінні родини Visia (бобові) наявний β-ціаноаланін (або його γ-глутамільна похідна), який токсичний для ссавців. Поширеним токсином у бобових є канаванін, який уперше виділений із Convallaria ensiformis і токсичний для рослиноїдних ссавців.

Номер слайду 8

Наявність небілкових амінокислот у рослинах та їхньому насінні забезпечує їм загальний захист від тварин. Однак окремі види тварин, зокрема комахи, здатні інактивувати певні токсини.

Номер слайду 9

Так, наприклад, личинки зернівок Caryedes brasiliensis не включають у біосинтез білків канаванін, незважаючи на його подібність до білкової амінокислоти аргініну, тобто аргінін-т. РНК-синтетаза личинок цього жука розпізнає канаванін, і наслідком цього є утворення білків без цієї речовини. Крім того, у личинок зернівок дуже висока активність уреази, яка сприяє перетворенню канаваніну через сечовину в амоній.

Номер слайду 10

Інший клас нітрогенвмісних рослинних токсинів— це ціаногенні глікозиди (рис.2), яких виявлено понад 60. Самі по собі ці сполуки нетоксичні, але під дією певних ферментів здатні руйнуватися з утворенням високотоксичної ціаногідрогенової кислоти (синільна кислота, HCN). Основне місце дії HCN — це інгібування цитохро- моксидази в дихальному ланцюзі мітохондрій, що спричиняє порушення енергетичної функції мітохондрій.

Номер слайду 11

Рисунок 2 Рис. 2. Структура деяких токсичних і репелентних для комах речовин рослин:і — ціаногенні глікозиди: лінамарин (R1 = СН3, R2 = СН3), лотаустралін (R1 = СН3, R2 = С2 Н5);2 — 5-оцименон; 3 — ліналоол; 4а і 4б — піретрини; 5 — нікотин; 6 — анабазин; 7 — пелиторин;8 — спілантол (афінін); 9 — ехінацеїн (α-санцюол); 10 — анациклін; (Глю — глюкоза)

Номер слайду 12

У деяких видів тварин (велика рогата худоба, вівці) відбувається детоксикація ціаніду — його перетворення в тіоцианат ферментом роданезою: Сірка потрапляє з β-меркаптопірувата (HSCH2 COCO2 H), який перетворюється в піруват.

Номер слайду 13

У разі отруєння людини ціанідом їй внутрішньовенно вводять тіосульфат: Утворення HCN як захисного засобу відбувається не тільки в рослинах, а також у деяких тварин, наприклад, у багатоніжок (захист від мурашок) та деяких метеликів (з попереджувальним забарвленням).

Номер слайду 14

Нітрит також є токсичним для ряду організмів. У деяких рослин, зокрема родини Astagalus, нагромаджуються глюкозиди нітросполук, токсичні внаслідок утворення нітриту: Наведений вище глюкозид мізеротоксин впливає головним чином на велику рогату худобу, але у високій концентрації може вражати також нервову систему людини.

Номер слайду 15

Глюкозинолати (глюкозиди гірчичної олії) близькі за структурою до ціаногенних глікозидів, також токсичні для тварин, якщо містяться в рослинах у достатній кількості як, наприклад, у диких видів Brassica. Токсична дія цих сполук зумовлена як ізоціанатами, так і тіоціанатами, що утворюються за часткового перегрупування ізоціанатів:

Номер слайду 16

Ізобутилати ненасичених аліфатичних кислот також проявляють токсичну дію на тварин. Прикладом таких речовин є (рис. 2): пелиторин з коренів Anacyclus pyrethrum, спілантол (афінін) зі стебла Spilanthes oleracea і коренів Heliopsis longipes, ехінацеїн (α-санцюол) з коренів Echinacea angustifolia, плодів і коренів Zanthoxylum piperitum, анациклін з коренів Anacyclus pyrethrum.

Номер слайду 17

Одними з найтоксичніших речовин є алкалоїди, яких у рослинах із багатьох родин налічується понад 1000. Цей клас речовин охоплює ряд груп. До них належать похідні піридину та пі- перидину, прикладом яких може бути нікотин з Nicotiana spp. і анабазин з Anabasis aphylla та Nicotiana spp. коніїн з болиголова Conium maculatum (рис.3).

Номер слайду 18

Рис. 3. Структура деяких рослинних алкалоїдів:1 — коніїн; 2— атропін; 3 — соланін; 4 — стрихнін; 5 — енантетоксин; б — цикутоксин; 7 — гіперицин;8 — псорален; 9 — фалькаридіол; Глю — глюкоза; Гал — галактоза; Рам — рамноза. Рисунок 3

Номер слайду 19

Похідними піролідину та тропану є стахидрин, гігрин, кокаїн, гіосціамін, атропін (з беладони Atropa belladonna) та ін.: хіноліну та ізохіноліну — морфін, кодеїн (з опійного маку Papaver somniferum); тубокурарин, пелотин, норлауданозолін, барберин та ін.; індолу — стрихнін (зі Strychnos nux-vomica), хінамін (із хінного дерева Cinchona spp.), віндолін (з Vicia spp.), серпентин (з Rauvolfia serpentina), алкалоїди отрути кураре та ін.; пурину — кофеїн, теобромін тощо.

Номер слайду 20

Прикладами стероїдних алкалоїдів є соланін з картоплі, α-томатин з томатів та ін.; ациклічних алкалоїдних амінів — ефедрин, колхіцин і колхамін (із Colchicum spp.) тощо. З піролідинових алкалоїдів можуть синтезуватися феромони. Так, у метеликів-самців різних видів Danainae з цих речовин утворюються пірол-2 і пірол-3, які принаджують самок.

Номер слайду 21

Похідні імідазолу, наприклад пілокарпін з Pilocarpus pinnatifolius, використовується в медицині під час лікування глаукоми. Аконітові алкалоїди, наприклад метиліконітин, мають курареподібну активність.

Номер слайду 22

Прикладом токсичних білків є лектини, які інгібують синтез білка рибосомами. Із насіння Abrus precatorius виділено арбин, летальна доза якого для людини становить 0,5 мг. Інший білковий токсин — ріцин з Ricinus communis. У насінні сої (Glycine max) та інших рослин виявлено білки, які інгібують протеази. У насінні бобових знайдено також інші білки-токсини, зокрема фітогемаглютинини, які викликають коагуляцію еритроцитів крові. Прикладом токсичних пептидів може слугувати вискотоксин з омели білої Viscum album. Glycine max

Номер слайду 23

Токсини рослин, які не містять нітрогену. Рослинні безнітрогенні токсини становлять велику групу та належать до різних класів хімічних речовин: глікозиди, сапоніни, терпеноїди, хінони, флавоноїди, піретрини, поліацетилени та ін. Деякі з них наведено в табл. 2, а структурні формули — на рис. 4.

Номер слайду 24

Таблиця 2{5940675 A-B579-460 E-94 D1-54222 C63 F5 DA}Клас речовин. Приклади. Токсичність. Серцеві глікозиди. Уабаїн (строфантин G) у Strophanthus gratus. Для ссавців. Сапоніни. Медикагенова кислота в листі Medicago sativa. Для комах, риб, молюсків, амфібій. Флавоноїди. Ротенон у коренях Derris. Для комах, риб, ссавців. Хінони. Гіперицин у листі Hypericum perfoliatum. Для ссавців. Поліацетилени. Цикутоксин у коренях Cicuta virosa. Енантоксин у коренях Oenanthe crocata. Для ссавців. Сисквитерновілактони. Хеленалін у Helenium sp. Для молюсківІридоїдніглікозиди. Олеуропеїн у Olea europaea. Для молюсків

Номер слайду 25

Рисунок 4 Структура деяких рослинних токсинів для тварин, які не містять нітрогену:1 — муїкагенова кислота; 2 — афлатоксин В1 — ротенон

Номер слайду 26

Прикладом неглікозидних токсинів може бути монофлуороцтова кислота CH2 FCO2 H із Dichapetalum cymosum. Ця сполука здатна включатися в цикл трикарбонових кислот і метаболізуватися до флуорцитринової кислоти. Фермент аконітаза сприймає цю сполуку замість цитринової кислоти, у результаті чого цикл трикарбонових кислот порушується.

Номер слайду 27

Для детоксикації токсинів і виведення з організму тварини у водорозчинній формі утворених кон’югатів існує система ферментів. На першій стадії (фаза 1, рис. 5) такі ферменти, найважливішими з яких є монооксидази, локалізовані в мікросомах печінки, перетворюють токсин у метаболіт, здатний утворювати кон’югати, в основному з цукрами та аніанітом сульфату. Рисунок 5. Схема процесів детоксикації токсинів у тварин

Номер слайду 28

На другій стадії детоксикації (фаза 2, рис. 5) відбувається кон’югація з метаболітом фази 1 або безпосередньо з токсином, якщо він здатний до кон’югації з утворенням водорозчинних сполук. Ферменти фази 2 — це, як правило, трансферази. У ссавців та інших хребетних найчастіше утворюються глюкуроніди або прості етери сульфату. Рисунок 5. Схема процесів детоксикації токсинів у тварин

Номер слайду 29

В організмі рослиноїдних комах можуть нагромаджуватися рослинні токсини (зокрема, алкалоїди), які не ушкоджують організм комах, але захищають їх від тварин. Для процесів детоксикації рослинних токсинів в організмі тварин характерна висока внутрішньовидова мінливість. Так, наприклад, бензойна кислота з організму ссавців, земноводних, риб і комах виводиться у вигляді кон’югату з гліцином, з організму птахів і плазунів — з орнітином, а павукоподібних і багатоніжок — з аргініном. Процес детоксика- ції може змінюватися також на рівні популяції в межах одного виду.

Номер слайду 30

Дякую за увагу

pptx
Пов’язані теми
Хімія, Інші матеріали
Додано
30 вересня 2020
Переглядів
881
Оцінка розробки
Відгуки відсутні
Безкоштовний сертифікат
про публікацію авторської розробки
Щоб отримати, додайте розробку

Додати розробку