19. Механизм гербицидной активности глюфосината (фосфинотрицина), способы его получения. Токсичность и побочные эффекты для теплокровных.

При изучении антибиотиков, продуцируемых актиномицетами Streptomyces viridochromogenes, был выделен трипептид SF-1293:

В его состав входит фосфорорганическая аминокислота, которой впервые выделившие её исследователи дали название фосфинотрицин, и две молекулы аланина. Антибиотик SF‑1293, микробиологическое производство которого налажено в Японии, используется в качестве гербицида под названием биалафос, а в ФРГ выпускается аммонийная соль D,L-фосфинотрицина под торговой маркой БАСТА, при этом действующее вещество этого гербицида решили называть глюфосинатом аммония. Совершенно очевидно, что биологическая активность этой аминокислоты основана на её структурном подобии глютаминовой кислоте. Одна из функций глютаминовой кислоты в живой природе состоит в связывании свободного аммиака в глютамин, которое идёт в присутствии АТФ при катализе глютаминсинтетазой. Именно этот процесс блокируется фосфинатным аналогом глютаминовой кислоты, поскольку получение амида по фосфинатной группе, в отличие от карбоксилатной, не может идти при участии АТФ в связи со спецификой энергетики РО-связей. Поражение растений гербицидными составами с фосфинотрицином идёт очень быстро и поэтому объяснить фитотоксичность глюфосината только недостатком глютамина для построения белков нельзя. Вероятнее всего здесь участвуют ещё и процессы светового дыхания, в результате которого образуется гликолевая кислота. Её ассимиляция идёт через глиоксиловую кислоту, превращающуюся в глицин с участием глютамина. Возможно, также, что вызванное блокировкой глютаминсинтетазы повышение концентрации аммиака приводит к росту значения рН в тилакоидах и к остановке фотосинтеза, что в свою очередь приводит к образованию активных форм кислорода. Поэтому блокировка биосинтеза глютамина вызывает нечто подобное фотодинамическому поражению растений. Несмотря на то, что блокируемая глюфосинатом глютаминсинтетаза участвует и в метаболизме теплокровных, для человека это вещество малотоксично. Однако более тщательные исследования токсикологических характеристик глюфосината аммония показали, что он репротоксичен, это означает, что его поступление в организм вызывает у подопытных животных (крыс) преждевременные роды, внутриутробную смерть и выкидыши. Японские исследования обнаружили, что глюфосинат вызывает задержки в развитии и деятельности головного мозга человека. Также доказана его токсичность для бабочек и других полезных насекомых, моллюсков, личинок устриц, некоторых пресноводных рыб. Установлено, что он подавляет активность полезных почвенных бактерий и грибов. В соответствии с этим в 2009 году гербицид БАСТА был запрещен к использованию в странах Евросоюза. Тем не менее, в 2012 году в Италии было принято решение о продлении срока использования гербицидных составов с глюфосинатом аммония до 2017 года.

**Токсическое действие фосфинотрицина объясняют двумя факторами. Фосфинотрицин является структурным аналогом глутаминовой кислоты, в котором более удалённая от аминогруппы карбоксильная группировка заменена на фосфинатный фрагмент. Поэтому, во-первых, идёт нарушение связывания свободного аммиака в клетках растений, поскольку глутаминовая кислота участвует в этом процессе, превращаясь в глутамин. Этот процесс протекает при участии АТФ в присутствии глутаминсинтетазы. Фосфинотрицин блокирует глутаминсинтетазу, а его фосфитная группа не в состоянии образовать амид в связи со спецификой РО энергетики связи. Нарушается выработка глутамина и белков с его содержанием. Во-вторых, нарушается световое дыхание, в котором образуется гликолевая кислота. Её ассимиляция идёт через глиоксиловую кислоту, которая превращается в глицин при участии глутамина. Предполагается также, что накопление аммиака в клетках останавливает фотосинтез, что влечёт образование свободных форм кислорода.

Для теплокровных глюфосинат нетоксичен, но проявляет репротоксические свойства, то есть влечёт выкидыши, внутренние кровотечения, преждевременные роды. Доказано его влияние на задержки в развитии и деятельности головного мозга.