Органические кислоты алифатического ряда

Органические кислоты алифатического ряда в малых количествах присутствуют в цитоплазме и могут накапливаться в клеточном соке в свобод­ном состоянии, в виде солей и сложных эфиров. Органические кислоты делят на 2 группы: лету­чие и нелетучие.

Летучие кислоты перегоняются с паром и обла­дают запахом. К ним относятся муравьиная, ук­сусная, пропионовая, масляная и валериановая кислоты.

Муравьиная кислота найдена в малине, в ябло­ках, семенах фасоли, крапиве, хвое. В растениях она образуется при декарбоксилировании щавеле­вой кислоты. Муравьиная кислота принимает уча­стие в образовании пуриновых нуклеотидов и, воз­можно, в образовании хлорофилла в.

Уксусная кислота распространена в плодах, се­менах. Ее много, например, в яблоках, а в зерне пшеницы и кукурузы она составляет до 85% от общего содержания органических кислот. Уксусная кислота применяется в пищевой промышленности.

В виде ацетил-СоА уксусная кисло­та образуется при декарбоксилировании пировиноградной кислоты под действием пируватдегидрогеназы, а также при окислении жирных кислот и некоторых аминокислот (валин, лейцин). Ацетил-СоА может расщепляться до СО₂ и Н₂О в ЦТК, может поступать в глиоксилатный цикл и участво­вать в глюконеогенезе (в превращении жиров в уг­леводы). Из ацетил-СоА образуются также каротиноиды, стероиды, эфирные масла, смолы. При от­щеплении СоА получается свободная кислота.

Пропионовая кислота встречается в растениях в малых количествах и обычно образу­ется при β-окислении жирных кислот с нечетным числом углеродных атомов.

Масляная кислота встречается в растениях ред­ко и в малых количествах. Чаще обнаруживаются ее производные: β -гидроксимасляная, β-гидрокси-α-кетомасляная и ее изомер — изомасляная и др.

Валериановая кислота и ее изомер — изовалериановая встречаются у некоторых растений (валериана, гваюла).

Летучие органические кислоты в виде сложных эфиров содержатся в плодах. Эфиры обладают за­пахом и придают плодам определенный аромат:

Амилацетат Октилацетат Метилбутират Изоамилбутират Изоамиловый эфир изовалериановой кислоты

банан апельсин абрикос груша яблоко

 

Нелетучие органические кислоты по количеству карбоксильных групп делят на моно-, ди- и трикарбоновые.

Монокарбоновые кислоты. Глюконовая кислота. Глюконовая кис­лота образуется при окислении глюкозы и относится к группе альдоновых кислот. В растениях она встречается в малых ко­личествах, участвует в пентозофосфатном цикле, где из нее образуются пентозы. Глюконовая кислота и ее соли, особенно кальциевая, используются в медицине как детоксиканты и антиаллергические средства.

Гликолевая кислота встречается в растениях в небольшом количестве, играет важную роль в процессе фотодыхания.

Глиоксилевая кислота также находится в рас­тениях в небольших количествах, но участвует в важных метаболических процессах: в фотодыха­нии, в глиоксилатном цикле. Из глиоксилевой кислоты при переаминировании образуется глицин.

Пировиноградная кислота найдена во многих растениях, но она не накапливается, а играет боль­шую роль во многих процессах обмена. Она образуется при диссимиляции углеводов (гликолизе и связывает обмен углеводов с обменом белка и липидов. Из пирувата получается аминокислота аланин и ацетил-СоА. Кроме того, она является источником молочной и щавелевоуксус-ной кислот. Молочная кислота образуется при вос­становлении пировиноградиой кислоты под дей­ствием лактат-дегидрогеназы, а ЩУК — после фосфорилирования ее в ФЕП и карбоксилирования последнего.

Молочная кислота обнаружена во многих рас­тениях, но в заметных количествах содержится в листьях малины. Часто накапливается в растени­ях в анаэробных условиях. Много мо­лочной кислоты образуется при молоч­нокислом брожении в молочнокислых продуктах, в тесте, при брожении ово­щей. Образуется она при восстановле­нии пирувата. Применяется молочная кислота в текстильной и кожевенной промышленности при обработке тка­ней и кож в качестве протравы при крашении, в медицине как носитель микроэлементов, в пище­вой промышленности при изготовлении конфет, безалкогольных напитков и т. д.

Дикарбоновые кислоты. Щавелевая кислота очень широко распростра­нена в растениях как в свободном состоянии, так и в виде солей. Особенно часто в кле­точном соке растений накапливается щавелевокислый кальций. Он выпада­ет в виде кристаллов и их сростков (рафиды, друзы). Их можно видеть в стеб­лях и листьях суккулентов, бегонии, щавеля.

Малоновая кислота найдена в листьях злаков, бобовых, в плодах лимона, в цветках георгин. Свя­занная с СоА малоновая кислота участвует в син­тезе жирных кислот.

Янтарная кислота обнаружена в плодах красной смородины, черешни, крыжовника, винограда, в яб­локах, в незрелых вишнях. Янтарная кислота в ЦТК последовательно превращается в фумаровую, щавелевоуксусную и яблочную кислоты. Кроме того, она является продуктом глиоксилатного цикла.

Фумаровая кислота в заметных количествах найдена в немногих растениях (мак, хохлатка), а также в лишайниках и грибах. Присоединяя ам­миак, фумаровая кислота образует аспарагиновую кислоту.

Щавелевоуксусная кислота очень активна в ме­таболизме растений и поэтому не накапливается. Она участвует в реакциях ЦТК, глиоксилатного цикла, в фотосинтезе С₄- и САМ-растений. При переаминировании образует аспарагиновую кислоту.

Яблочная кислота широко распространена в ра­стениях, особенно в плодах косточковых культур — рябине, барбарисе, кизиле, в яблоках, а также в помидорах. Особенно много яблочной кислоты в плодах барбариса (до 6%), в листьях табака и ма­хорки (до 6,5%), в мясистых органах суккулентов (до 8-10%). Отсутствует она в плодах цитрусовых и клюквы. Образуется яблочная кислота в ЦТК, глиоксилатном цикле из ЩУК и при фотосинтезе у С₄- и САМ-растений. Она обладает приятным вкусом и жаждоутоляющим свойством и исполь­зуется при изготовлении безалкогольных напитков и кондитерских изделий.

Винная кислота встречается обычно у растений южных широт. Ее много в плодах винограда. У дру­гих растений ее очень мало или совсем нет. При изготовлении и выдержке виноградных вин обра­зуются отходы в виде осадка. Это винный камень, который представляет собой монокалиевую соль винной кислоты — кремортартрат. Винная кисло­та и винный камень применяются при изготовле­нии фруктовых вод, химических разрыхлителей теста, протравы тканей и красок, в медицине. Ка­лий-натриевая соль винной кислоты (сегнетова соль) используется в радиотехнической промышленности и при количественном определении сахаров. Пути участия винной кислоты в метаболиз­ме растений пока не изучены.

Трикарбоновые кислоты. Лимонная кислота распространена в растениях. В плодах смородины, малины, земляники лимон­ная кислота преобладает над яблочной. Особенно много лимонной кислоты в плодах цитрусовых (до 9%), в листьях махорки (до 7-8%). В промыш­ленных масштабах лимонную кислоту получают из культуральной жидкости плесневого гриба Aspergiilus niger. Лимонная кислота применяется в пи­щевой промышленности, а ее натриевая соль — в качестве консерванта крови.

цис-Аконитовая кислота впервые была полу­чена из листьев аконита. Встречается она в не­больших количествах во многих растениях (лис­тья злаков).

Изолимонная кислота в значительных количе­ствах содержится у некоторых рстений. У сукку­лентов ее содержание может доходить до 18%, а в плодах ежевики она составляет 2/3 всех органи­ческих кислот.

 

Роль органических кислот в растении.1. Органическим кислотам принадлежит важ­ное место в процессе фотосинтеза, особенно у С₄-, САМ-растений, а также в процессе фотодыхания.

2. Велика роль органических кислот в дыхании растений (гликолиз, ЦТК, ПФЦ) и других процес­сах обмена углеводов (глюконеогенез).

3. Велика роль органических кислот в обмене липидов (образование жирных кислот, стероидов, каротиноидов).

4. Многие органические кислоты являются ис­точником аминокислот (ЩУК, фумаровая и др.).

5. Органические кислоты связывают обмен уг­леводов с обменом белков и липидов в растении.

6. Органические кислоты участвуют в синтезе терпенов и терпеноидов (эфирные масла, смолы, АБК, гиббереллины и др.).

7. Органические кислоты обусловливают низ­кое значение рН клеточного сока, а у «кислых» растений участвуют в механизме обезвреживания аммиака.