ACIDUL GIBERELLIC: CARACTERISTICI, SINTEZĂ, FUNCȚII - CHIMIE - 2025

Acidul giberelic este un hormon de plante a tuturor plantelor endogenă vasculare ( de mai sus). Este responsabil pentru reglarea creșterii și dezvoltării tuturor organelor legumelor.

Acidul giberellic, aparținând grupului de hormoni vegetali cunoscuți sub numele de „giberereline”. A fost al doilea compus chimic clasificat ca hormon vegetal (substanță care favorizează creșterea) și, împreună, gibererelinele sunt unul dintre cele mai studiate fitohormone din zona fiziologiei plantelor.

Structura chimică a acidului giberellic (Sursa: creată de Minutemen folosind BKchem 0.12 prin Wikimedia Commons)

Gibererelinele (sau acizii gibererelici) au fost izolate pentru prima dată în 1926 de savantul japonez Eiichi Kurosawa din ciuperca Gibberella fujikuroi. G. fujikuroi este agentul patogen responsabil de boala „plantă mută”, care determină alungirea excesivă a tulpinilor la plantele de orez.

Cu toate acestea, abia la începutul anilor '50 a fost elucidată structura chimică a acidului gereblic. La scurt timp, au fost identificați mulți compuși cu o structură similară, precizând că sunt produse endogene ale organismelor vegetale.

Acidul giberellic are efecte multiple asupra metabolismului plantelor, un exemplu dintre acestea fiind prelungirea tulpinilor, dezvoltarea înfloririi și activarea răspunsurilor de asimilare a nutrienților în semințe.

În prezent, mai mult de 136 de compuși „asemănători giberinei” au fost clasificați, fie endogeni în plante, obținuți din microorganisme exogene, fie produși sintetic într-un laborator.

caracteristici

În aproape toate manualele, acidul giberellic sau gereberelina este prescurtat la literele GA, A3 sau Gas, iar termenii „acid gibererelic” și „gibererein” sunt adesea folosiți fără distincție.

Acidul giberellic, în forma sa GA1, are formula moleculară C19H22O6 și este distribuit universal în toate organismele regnului vegetal. Această formă de hormon este activă la toate plantele și participă la reglarea creșterii.

În mod chimic, acizii giberelici au coloana vertebrală formată din 19 până la 20 de atomi de carbon. Sunt compuși alcătuiți dintr-o familie de acizi tetraciclici diterpene, iar inelul care alcătuiește structura centrală a acestui compus este ent-biberelan.

Acidul giberellic este sintetizat în multe părți diferite ale plantei. Cu toate acestea, s-a descoperit că în embrionul semințelor și în țesuturile meristematice acestea sunt produse într-o cantitate mult mai mare decât în ​​alte organe.

Mai mult de 100 dintre compușii clasificați ca giberelline nu au efecte ca fitohormone în sine, dar sunt precursori biosintetici ai compușilor activi. Alții, pe de altă parte, sunt metaboliți secundari care sunt inactivați de o anumită cale metabolică celulară.

O caracteristică comună a acizilor giberelici hormonali activi este prezența unei grupe hidroxil la atomul lor de carbon în poziția 3β, pe lângă o grupare carboxilă la carbonul 6 și o y-lactonă între atomii de carbon 4 și 10.

Sinteză

Calea de sinteză a acidului giberellic împărtășește multe etape cu sinteza celorlalți compuși terpenoizi din plante și chiar s-au găsit pași împărtășiți cu calea de producție a terpenoidelor la animale.

Celulele vegetale au două căi metabolice diferite pentru a iniția biosinteza gibererelinei: calea mevalonatului (în citosol) și calea fosfatului de metileryritritol (în plastide).

În primele etape ale ambelor rute, se sintetizează geranilgeranil pirofosfat, care acționează ca un schelet precursor pentru producerea de diterpene de giberellină.

Calea care contribuie cel mai mult la formarea giberelinelor apare în plastide, prin calea fosfatului de metileryritritol. Contribuția căii citosolice a mevalonatului nu este la fel de semnificativă ca cea a plastidelor.

Ce zici de pirofosfat de geranilgeranil?

La sinteza acidului giberellic, din pirofosfat de geranilgeranil, participă trei tipuri diferite de enzime: terpene sintaze (ciclaze), monooxigeneze citocrom P450 și dioxigenaze dependente de 2-oxoglutarat.

Monooxigenazele citocromului P450 sunt printre cele mai importante în timpul procesului de sinteză.

Enzimele ent -copalil difosfat sintaza și ent-caurene sintaza catalizează transformarea fosfatului de metilitritol în ent-kauren. În cele din urmă, citocromul P450 monooxigenaza din plastide oxidează ent -kaurenul, transformându-l în giberellină.

Calea metabolică de sinteză a giberellinei la plantele superioare este foarte bine conservată, cu toate acestea, metabolismul ulterior al acestor compuși variază mult între specii diferite și chiar între țesuturile aceleiași plante.

Caracteristici

Acidul gereblic este implicat în procese fiziologice multiple la plante, în special în aspecte legate de creștere.

Unele experimente de inginerie genetică bazate pe proiectarea de mutanți genetici în care genele care codifică acidul gibererelic sunt „șterse” au făcut posibil să se determine că absența acestei fitohormone are ca rezultat plantele pitice, jumătate din dimensiunea plantelor normale.

Efectul absenței acidului gereblic în plantele de orz (Sursa: CSIRO prin Wikimedia Commons)

De asemenea, experimentele de aceeași natură arată că mutanții pentru acidul gereblic prezintă întârzieri în dezvoltarea vegetativă și reproductivă (dezvoltarea florilor). Mai mult, deși motivul nu a fost determinat cu certitudine, în țesuturile plantelor mutante a fost observată o cantitate mai mică de ARN-uri de mesagerie.

Gibererelinele participă, de asemenea, la controlul fotoperiodic al alungirii tulpinilor, lucru demonstrat prin aplicarea exogenă a gibererelinelor și inducerea fotoperioanelor.

Întrucât giberellina este legată de activarea mobilizării și degradării substanțelor de rezervă conținute în semințe, una dintre cele mai frecvente funcții citate în bibliografie este participarea sa la promovarea germinării semințelor multor specii de plante. .

Acidul giberellic este de asemenea implicat în alte funcții, cum ar fi scurtarea ciclului celular, extensibilitatea, flexibilitatea și inserarea microtubulilor în peretele celular al celulelor plantelor.

Aplicații în industrie

Gibererelinele sunt exploatate pe scară largă în industrie, în special în ceea ce privește agronomia.

Aplicarea sa exogenă este o practică obișnuită pentru a obține randamente mai bune din diferite culturi de interes comercial. Este util în special pentru plantele cu cantități mari de frunze și este cunoscut că contribuie la îmbunătățirea absorbției și asimilării de nutrienți.

Referințe

1. Taiz, L., Zeiger, E., Møller, IM, & Murphy, A. (2015). Fiziologia și dezvoltarea plantelor.
2. Pessarakli, M. (2014). Manual de fiziologie a plantelor și culturilor. CRC Press.
3. Azcón-Bieto, J., & Talón, M. (2000). Fundamentele fiziologiei plantelor (nr. 581.1). McGraw-Hill Interamericana.
4. Buchanan, BB, Gruissem, W., & Jones, RL (Eds.). (2015). Biochimia și biologia moleculară a plantelor. John Wiley & Sons.
5. Lemon, J., Clarke, G., & Wallace, A. (2017). Este aplicarea acidului giberellic un instrument util pentru creșterea producției de ovăz ?. În „Făcând mai mult cu mai puțin”, Proceedings of the 18th Australian Agronomy Conference 2017, Ballarat, Victoria, Australia, 24-28 septembrie 2017 (pp. 1-4). Societatea australiană de agronomie Inc.
6. BRIAN, PW (1958). Acid giberellic: un nou hormon vegetal care controlează creșterea și înflorirea. Journal of the Royal Society of Arts, 106 (5022), 425-441.