Биогенез и биологические функции дубильных веществ в растениях

Начальные этапы биосинтеза в растениях этих соединений, относящихся к веществам вторичного биосинтеза, одинаковы с теми, которые проходят все фенольные соединения, в том числе производные галловой кислоты и производных катехина.

После этого за счёт реакций конденсации между молекулами катехинов или лейкоцианидинов может происходить образование дубильных веществ конденсированной группы. За счёт образования сложных эфиров между, вначале образовавщихся в растениях, молекулами глюкозы и фенолкарбоновых кислот (галловой, гексаоксидифеновой) можно представить биосинтез гидролизуемых дубильных веществ.

Образование конденсированных дубильных веществ в растении может идти двумя путями.

1. По Фрейденбергу оно сопровождается разрывом пиранового кольца катехинов и С₂ атом соединяется С-С связью с С₆¹ или С₈ атомом другой молекулы.

2. По Хатуэю Д.Е. образование конденсированных дубильных веществ идет за счет ферментативной окислительной конденсации молекул "голова к хвосту" (кольцо А к кольцу В) или "хвост к хвосту" (кольцо В к кольцу В).

Вначале идет образование о-хинонов, а затем их полимеризация:

"голова к хвосту":

"хвост к хвосту"

Однако не всё так однозначно. На сегодняшний день существуют несколько гипотез в отношении деталей процесса биосинтеза дубильных веществ. Одна из которых предполагает, что эти вещества образовываются в ходе фотосинтеза, другая, что эти вещества являются продуктами распада веществ белкового происхождения и углеводов.

Однозначной точки зрения не существует и в отношении функциональной обусловленности наличия дубильных веществ в растениях. Считается, что эти вещества играют роль запасных продуктов или защищающих растения от болезней, вредителей, гниения и вредных факторов внешней среды или конечных продуктов биосинтеза.

Несмотря на то, что окончательного решения этого вопроса пока не найдено, считается, что дубильные вещества в растениях выполняют разносторонние биологические функции, участвуя в окислительно-восстановительных процессах растительного организма.

Среди учёных, занимавшихся изучением дубильных веществ, особое место занимают российские физиологи растений академики А.Л. Курсанов и М.Н. Запромётов.

Распространение и локализация дубильных веществ в растительном мире

Дубильные вещества - одна из наиболее распространенных среди низших и высших растениях групп природных соединений. Они присутствуют в папоротниках, мхах, голосеменных, однодольных растениях. Наиболее распространены дубильные вещества в представителях двудольных, где они накапливаются в максимальном количестве. Вместе с этим, на сегодняшний день, пока отсутствуют доказательства наличия этих веществ в растениях семейств Brassicaceae, Papaveraceae и Apiaceae.

О днако, наивысшая концентрация дубильных веществ (до 50-70%) отмечается в патологических образованиях – галлах (Gallae). Галлы развиваются в результате поражения органов растений, чаще всего листьев, насекомыми: орехотворкой Cynips; тлёй Schechtendalia chinensis, насекомым Aphis pistaca. В фармации используют галлы, образующиеся на листьях некоторых растений (дуб лузитанский в Турции Gallae turcicae, сумах полуокрыленный в Китае Gallae chinensis, фисташка обыкновенная Gallae pistaciae (бузгунча).

С читается, что насекомые откладывают в молодые листочки растения яички, которые проходят цикл своего развития (личинка куколка насекомое) внутри образующегося на листе нароста. Развившиеся насекомое через проделанное отверстие в стенке улетает, а собранные и высушенные галлы всегда имеют небольшое отверстие. Бывают галлы и с неразвившимися или погибшими насекомыми, в этом случае поверхность галлов- "чернильных орешков" цельная.

Наиболее богаты дубильными веществами растения следующих семейств: Розоцветные, Гречишные, Буковые (Fagaceae), Сумаховые (Anacardiaceae), Бобовые.

Дубильные вещества накапливаются в разных органах растений. В древесных растениях в коре стеблей и плодах, в травянистых растениях в подземных органах и листьях. Чаще всего они накапливаются в коре стволов, корнях и корневищах, стеблях и листьях (у травянистых растений), а также в оболочке плодов.

Содержание дубильных веществ в растении колеблется в зависимости от фазы вегетации. Наибольшее содержание дубильных веществ наблюдается в травянистых растениях в фазу бутонизации - начала цветения (в том числе и в корнях).

Фаза вегетации и возраст растения влияют на качественный состав дубильных веществ в сырье, на соотношение гидролизуемых и конденсированных дубильных веществ. Разделение растений и сырья, на содержащие гидролизуемые дубильные вещества и конденсируемые танины, носит весьма условный характер, т.к. лишь в очень немногих растениях накапливаются дубильные вещества одной группы.

В растении дубильные вещества находятся в растворенном состоянии и локализованы преимущественно в вакуолях паренхимных клеток (за исключением флобафенов). Установлено, что в листьях чая и коре граната имеются специализированные ткани, состоящие из специфических по форме и размерам клеток, -идиобласты, в которых отлагаются дубильные вещества.