Транс (е), цис (z)- гексадиен –10, 12- ол –1

Предельная действующая концентрация его 10^-12мкг/мл.

Половой феромон мухи цеце – разветвленный углеводород (С₃₅) строения: СН3 СН3

С12Н25 – СН – (СН2)9 –СН – С12Н25

3,23 – диметилпентатриоконтан.

Половой феромон жука – щелкуна (фарнезицетат) строения:

СН ₃ СН ₃ СН ₃

СН₃– С = СН – СН₂– СН₃– С = СН – СН₂– СН₂– С = СН – СН₂– О

СН ₃ – С = О

Е,Е, - изомер.

Половой феромон жука – щелкуна Кубанского (геранилбутират) структуры:

СН ₃ СН ₃ СН ₃

СН₃ – С = СН – СН ₂ – СН ₂ – С = СН – СН ₂ – СН ₂ – С = СН – СН ₂ – О

С ₃Н₇– С = О

Е,Е, изомер.

Часто феромоном является не одно вещество, а смесь нескольких, иногда это смесь из 6-8 веществ. Причем, активность (чистота действия) феромона сильно зависит от соотношения компонентов смеси (от основного до минорного). Существенную роль для активности непредельного соединения, составляющего феромон, является строгое требование к геометрической изомерии цис – (Z), транс – (Е). Для феромонов сложной структуры существенную роль играет стереохимия молекулы (R – и S – стереоизомеры).

Феромоны тревоги – органические вещества, вызывающие ответную реакцию особи на сигнал феромона.

Ответная реакция поведенческого характера, связанная с функцией сохранения вида, например, особь укрывается от опасности, меняет положение к добычи пищи, размножения и т.п. Пространственно распространяется также как и половые феромоны. Наиболее характерны для общественных насекомых (муравьи, пчелы, тли). Специфичность феромонов тревоги ниже, чем половых.

У некоторых видов муравьев феромоном тревоги служит смесь: гексен-2 –аля:

СН₃ – СН₂СН₂ –СН = СНСНО

и гераниаля:

СН3 СН3 О

СН3 – С = СН – СН2 – СН2 – С = СН – СН ₂ –СН ₂ –С = СН- С -Н

Причем эти феромоны воздействуют на другие члены сообщества муравьев, а те также его выделяют, что вызывает всеобщее беспокойство (тревогу) всех членов популяции.

Когда пчела жалит противника (врага), то с ядом пчелы попадает равномассовая смесь изоамиловых эфиров пропионовой и масляных кислот. Запах этой смеси вызывает ответную реакцию у других пчел и они также начинают жалить врага. Встречаются случаи, когда феромоны тревоги одновременно несут и защитную функцию: примером может служить метилциклогептан, найденный в анальных железах муравьев Acteco.

Агрегационные феромоны (феромоны скопления) органические вещества, вызывающие ответную реакцию поведенческого характера связанную с объединением в пространстве большого числа особей (концентрирование общественное). Имеют функцию, направленную на сохранение вида.

Интересно, что у некоторых водорослей обнаружен стероид – антеридол. Последний являясь гормональным стероидом регулирует развитие половых признаков женских и мужских гамет.

Феромоны следа – органические вещества, вызывающие ответную реакцию особи, направленную на рациональный (экономный) способ добычи пищи в пространстве. Например, у муравья – листореза таким феромоном служит метиловый эфир 4-метилпиррол-2-карбоновой кислоты:

А у термитов – капроновая кислота: CH ₃(CH ₂) ₄-COOH.

Чувствительность феромонов следа близка к чувствительности половых феромонов. Феромонами следа муравьев могут воспользоваться и хищники (например, некоторыми жуками, поедающими муравьев).

Феромоны – маркеры (метки) – органические вещества, вызывающие ответную реакцию поведенческого характера особи, направленную на маркировку обследованной территории с целью добычи пищи и эффективного существования особей. Благодаря маркировке увеличивается эффективность поиска жертв и сокращается затрачиваемое на это время.

Феромоны – маркеры напоминают во многом феромоны следа, но используются хищными насекомыми для метки границ территории обитания. Важной разновидностью феромонов метки являются так называемые детерренты овипозиции (метка яиц либо субстрата куда яйца сложены) позволяет избежать повторной кладки и будущей перенаселенности особями одного вида.

Полифункциональные феромоны – органические вещества, вызывающие ответную реакцию поведенческого характера со множеством функций, характерные другим феромонам (половым, следа и т.д.). Это самые сложные феромоны. Например, земляной шмель выделяет мандибулярными железами смесь веществ, которые одновременно являются и половыми феромонами и маркерами. Наиболее характерным примером такого рода феромонов является «царское вещество» матки пчел: 9-кето-2-транс-деценовая кислота:

CH3-C-(CH2)5-CH=CH-COOH

//

О Е-изомер

Это вещество выполняет следующие функции: а) привлекает рабочих пчел к матке; б) подавляет развитие яичников у рабочих пчел; в) подавляет стремление рабочих пчел строить новые маточные ячейки (соты); г) привлекает самцов к матке. Очень важны следующие особенности многих феромонов беспозвоночных: а) они часто построены на основе растительных предшественников, попадают в организм с пищей и требуют биохимических модификаций; б) могут быть целиком взяты из растительной пищи без какой-либо синтетической модификации.

Практическое использование полученных синтетическим путем феромонов беспозвоночных в первую очередь относится к насекомым – фитофагам, вредящим урожаю. Эта область наиболее разработана, а основные способы использования феромонов для регулирования численности насекомых нижеследующее:

1. нарушение спаривания, когда феромоны вводятся в атмосферу так, что нарушается коммуникация между полами и последующее спаривание, а дополнительная обработка инсектицидами уже вообще не требуется.

2. Массовый отлов в ловушки при использовании большого числа ловушек, снижающих численность насекомых – вредителей.

3. Мониторинг популяций насекомых с помощью сигнальных ловушек для последующего уничтожения вредителей химсредствами в пик их максимального развития.

Так сотрудниками ВНИИХСЗР в айвовом, абрикосовом, грушевом и яблоневым садах проведена защита с помощью «оценола» – смеси цис-8-додеценилацетата, транс-2-додеценилацетата и додеканола (0,93/0,07/10). Эта смесь давала стойкий эффект дезориентации для целого ряда видов плодожорок-восточной, сливовой, яблоневой и грушевой, что обеспечило 100%-ный эффект дезориентации насекомых в течение 2-х месяцев и позволило полностью избежать обработки классическими инсектицидами.

Интересный способ применения феромонов предложен Стебельбахером с сотр. В 1983г. для борьбы с бабочками двух видов Heliothis zea, H. Verescens (ущерб от них в США превышает 1 млрд. долларов ежегодно) применили смесь (z)-9-тетрадеценаля и (z)-11-гексадецен-1-ола. Это привело к нарушению химической коммуникаци насекомых и ошибочному спариванию с самками другого вида. В конечном итоге обе популяции насекомых погибают, ибо их половые органы морфологически несовместимы.

Хороший эффект дает совместно с инсектицидами использование половых аттрактантов и феромонов тревоги. Последующие увеличивают локомоторную активность насекомых (например, тлей), что обеспечивает увеличение контакта с инсектицидом. В итоге стерилизация пространства от насекомых обеспечивается при гораздо меньших дозах инсектицида.

В целом же феромоны и их аналоги являются очень важным и перспективным средством, позволяющим если не полностью исключить, то резко снизить расход пестицидов и сделать заметные шаги на пути экологизации сельскохозяйственного производства.

Феромоны позвоночных

Образование специфических пахучих веществ в специализированных железах позвоночных- явление широко распространенное. Эти железы располагаются рядом с половыми и их секреция связана с половой активностью, однако они выполняют сразу несколько функций, которые нельзя четко разграничить. Это, например, привлечение особей противоположного пола, распознование особей своего вида, маркировка территории и т.п. Такие пахучие вещества это сложные смеси органических соединений, скорее «духи», чем феромоны в вышеуказанном смысле этого слова. Чаще всего дело сводится к усваиванию характерного запаха самки в рецептивный период.

Строение феромонов млекопитающих весьма сложное. Обычно, это циклические или разветвленные соединения, поддерживающие различные функции, но чаще это соединения содержащие кетонную группу. Например, мускон, цибетон и экзальтон, структуру которых можно выразить так:

(СН2)6 – СН – СН3 (СН2)7 СН2 – (СН2)5

СН2 СН2 СН С = О С = О

(СН2)5 С СН2 – (СН2)5

СН – (СН2)7

О

мускон цибетон экзальтон

Они были выделены из мускусных желез самок кабарги и мускусной крысы, а так же у мускусной утки и даже у аллигаторов. У американской антилопы феромон выделяемый заушной железой представляет смесь валериановой, изовалериановой кислот и их эфиров. В вагинальных выделениях обезьян и женщин обнаружена смесь летучих кислот: уксусной, пропионовой, масляной, изомасляной и изовалериановой, которые обусловливают и бактерицидный эффект, и активный запах, и побуждение самцов.

Установлено строение веществ, выделяемых самцами домашней свиньи и вызывающих половое возбуждение у самок. Это смесь стероидов: один имеет в стериновой части малекулы гидроксильную группу, а другой родственный ему кетон. Последний из этих веществ был обнаружен в поте мужчин с аналогичной функцией.

Весьма интересна группа пахнущих веществ феромонной природы – флеменов, вызывающих флемен – характерную реакцию самцов на мочу самок. Например, (у грызунов) самки мышей с мочой выделяют вещества, воздействующие на половое созревание и репродуктивную активность других самок. Обычно флемены грызунов это олигомерные пептиды.

В целом у высших животных связь нос-обонятельная луковица – гипотоламус – половые органы установлена и прослеживается достаточно четко.

Феромоны водорослей и низших грибов.

Феромоны встречаются не только у высокоорганизованных существ, но и у водорослей и низших грибов.

Для водорослей характерно выделение сложного стероида-антеридиола женскими гаметами для движения к ним мужских гамет (хемотаксис). Половое размножение некоторых видов низших грибов регулируется смесью триспоровых кислот терпеноидной структуры.

Т Е М А 7.

Антибиотики

Предисловие

Антибиотики (супрессоры) – вещества, синтезируемые некоторыми грибами и микроорганизмами, способные в очень малых концентрациях препятствовать развитию других видов микроорганизмов. Если следовать такому определению, то антибиотики можно рассматривать как вещества с ярко выраженными аллелохимическими свойствами. Само название происходит от латинского anti- против иbios- жизнь.

С современных позиций антибиотики продукты жизнедеятельности или их модификации, обладающие высокой физиологической активно-стью по отношению к определенным группам микроорганизмов: виру-сам, бактериям, актиномицетам, грибам, водорослям или к злокаче-ственным опухолям, избирательно задерживая их рост или полностью подавляя развитие.

Применяя нетрадиционные методы выделения из природных источников продуцентов антибиотических свойств изолированных микроорганизмов, ученые продолжают получать все новые антибиотики с ценными для практики свойствами. Иллюстрацией этого могут служить новые антибиотики, обладающие антиметаболитными свойствами.

Большой размах в последнее время получили исследования по химической модификации естественно образуемых антибиотиков. Это дает возможность иметь ценные в практическом отношении полусинтетические препараты антибиотиков.

Серьезной проблемой, связанной с широким применением антибиотических веществ в медицине, в сельском хозяйстве и некоторых других отраслях народного хозяйства является резистентность (быстрое привыкание) микроорганизмов к этим биологически активным соединениям. Проблеме резистентности за истекший период также уделялось большое внимание исследователей.