نمای ساختمان و خانواده ها

دانلود پایان نامه

کوتین جزء ساختاری کوتیکول گیاهان عالی را تشکیل می دهد. حتی گیاهان عالی که در زیر آب زندگی میکنند مانند چمن دریا، زئوسترا مارینا دارای کوتین هستند که از همان نوع مونومرهایی که در گیاهان خشکی یافت می شود تشکیل شده است. شواهدی وجود دارد که نشان می دهد کوتیکول در گیاهان پست از قبیل خزه، lycopods، سرخس و liverworts وجود دارد. پوستک متشکل از یک لایه بیرونی موم، یک لایه ضخیم میانی از کوتین موم اندود (پوستک واقعی) و یک لایه زیرین ساخته شده از کوتین و موم مخلوط با مواد پکتینی، سلولزی و کربوهیدراتهای دیواره اسکلتی است. پژوهشهای اخیر پیشنهاد مینماید که پوستک علاوه بر کوتین دارای نوع دومی از لیپیدی چرب نیز هست که از هیدروکربنهای بلند زنجیر به نام کوتان ساخته شده است [7].
شکل ‏21 ترسیم نمای ساختمان پوستک گیاه A) مرحله گستردگی کامل برگ B) تصویری با میکروسکوپ الکترونی از پوستک برگ بزرگنمایی 51000 برابر [8]
کوتین یک ماکرومولکول، پلیمری و متشکل از تعدادی زیادی از اسیدهای چرب بلند زنجیر است که به وسیله پیوندهای استری به یکدیگر متصل شده و یک شبکه سه بعدی سخت را به وجود میآورند. کوتین از اسیدهای چرب 16و 18با گروههای هیدروکسیل یا اپوکسید اشباع شده در وسط یا انتهایی مقابل کربوکسیلیک اسید ساخته شده است [9, 10].
اسیدهای چرب کوتین معمولا n-c16 و n-c18 هستند و شامل یک تا سه گروه هیدروکسیل هستند(شکل 2-2). کوتین گیاهان عالی از ترکیبات پلی استری هیدروکسی و اپوکسی اسیدچرب تشکیل شده که عمدتا توسط باندهای استری پیوند یافته اند.
‏22 مولکول کوتین و مونومرهایی که از هیدرولیز آن بدست می آید [11]
بررسی ساختارهای کوتیکولی نشان میدهد که کوتین حاوی لایه ای است که به دیواره سلول های اپیدرمی با یک لایهpectinaceous glue متصل شده است (شکل 2-3). با این حال این یک تصویر کلی ساده است و در واقع مرزهای بین دیواره سلولی ،پکتین و لایه ی کوتین همیشه به طور واضح تعریف نشده زیرا که معمولا در نزدیکی مرزها اختلاط وجود دارد. لایه کوتیکولی به وسیله میکروسکوپ بیشتر در اندام های گیاهی متمایز مشخص می شود(شکل 2-4). کوتین نه تنها در تمام سطوح بخش های هوایی گیاهان از جمله ساقه، دمبرگ، برگ، قطعات گل، میوه و برخی از پوشش های بذر یافت می شود بلکه در بخش های داخلی مانند کیسه آب مرکبات نیز وجود دارد. ضخامت پلیمر در میان گونه ها واندام ها ی یک گیاه متفاوت است.
شکل ‏23 نمایش شماتیکی از کوتیکول [12]
شکل ‏24 a) ساختمان غیر مشخص و بینظم کوتیکول با میکروسکوپ الکترونی b) برآمدگیهای کوتین میوه گوجهفرنگی با میکروسکوپ الکترونی [12]
در برگ گیاهان عالی، ضخامت کوتین بین 5/0 تا 14میکرو متر با 20 تا 600 میکروگرم کوتین در هر cm2 از سطح برگ میباشد. در برخی از میوه ها کوتیکول به خوبی توسعه یافته، محتوای کوتین ممکن است به1.5 میلی گرم درهر cm2 برسد. در گیاهان پست تر معمولا کوتیکول بسیار نازک است (1/0 میکرو متر).
بررسی میکروسکوپ الکترونی از منطقه کوتیکولی نشان می دهد که لایه حاوی کوتین بیشتر بی شکل است. در این ماتریس، تیغه و fibrillae ممکن است یافت شود و در صورت امکان ساختار سیستم anastomosing را تشکیل می دهند. با توجه به وجود چنین ویژگی ها و فراساختمان کوتیکولی به شش گروه دسته بندی شده است.اهمیت بیولوژیکی مانند ظواهر متمایز مشخص نیست، اما ساختار anastomosing و مشبک ممکن است در حمل و نقل مواد از طریق کوتیکول نقش داشته باشد.
جداسازی کوتین
با شکستن pectinaceous که کوتیکول را به لایه اپیدرمی متصل می کند توسط آنزیم ها و یا مواد شیمیایی ،لایه کوتیکولی را ازاد می کند. شایع ترین روش مورد استفاده درمان با اگزالات آمونیوم / اسید اگزالیک و یا انزیم pectindegrading می باشد. لایه کوتیکولی که آزاد شده است می تواند به صورت فیزیکی از هم جدا شود و در تیمار با انزیم هیدرولیز کننده کربوهیدرات، کربوهیدرات اضافی حذف شود.
دپلیمریزاسیون کوتین
کوتین را می توان با دپلیمریزاسیون باندهای استری تجزیه نمود و بسته به روش تجزیه آنها مونومرهای کوتین یا مشتقات آنها آزاد میشود. این پلی استر را همچنین می توان با آنزیمهایی که هیدرولیزباندهای استری را کاتالیز می کند دپلیمریزه و تجزیه نمود.
دپلیمریزاسیون شیمیایی
از آنجا که کوتین عمدتا پلی استر است، با برش باندهای استری می توان مونومرها را آزاد نمود. روشهای معمول مورد استفاده عبارتند ازهیدرولیز قلیایی، تبادل استری با متانول حاوی boron trifluoride یا سدیم متوکسید، برش کاهشی با LiAlH4 یا LiAlD4 در تتراهیدروفوران و یا با تری متیل لیزیل یدید در حلال های آلی. عملکرد این روش یا مشتقات آنها در این روش براساس روش دپلیمرازیسیون است.
کوتین می تواند شامل گروه های functional از قبیل اپوکسیدها و آلدئیدها باشد که به روش دپلیمرازیسیون پایدار نیستند در طول دپلیمریزاسیون چنین گروه های عملکردی ممکن است به مشتقاتی تبدیل شوند که برای شناسایی گروه های عملکردی پلیمر ممکن است مفید باشد. به عنوان مثال، در طول depolymerization کاهشی با LiAlD4، اپوکسید و آلدهید ومشتقات D-labeled تولید میشود. پس از آن طیف سنجی جرمی می تواند به راحتی این مارکر را در تولیدات کاهشی ردیابی کند و در نتیجه اپوکسی یا oxo در پلیمر اولیه شناسایی میشود.
دپلیمریزاسیون آنزیمی
از آنجایی که اکثر مونومرها توسط پیوندهای به هم می چسبند، استراز ها می توانند این پلیمر را بشکنند. لیپاز پانکراس می تواند کوتین را تجزیه کرده، در نتیجه الیگومرها و مونومرها آزاد می شوند. مدارک و شواهد ارائه شده نشان داده است که نمک های صفراوی آنزیم را در سطح پلیمر نامحلول تثبیت میکند. همچنین تعامل سطح پلیمر با سیستم lipase±colipase±bile salt مشابه با مشاهدات با تریگلیسرید است. در میکروارگانیسم هایی مانند قارچ و باکتری ترکیب پلی استر هیدرولازی لیپازی و کوتیناز یک پلی استر خاص تکامل یافته است. اولین کوتینازی که تخلیص و شناسایی شد کوتیناز قارچی بود. این آنزیم نشان داد که الیگومرها و مونومرها را آزاد می کند. پس از عملکرد کوتیناز ترجیحا استر الکل اولیه رها می شود و الیگومر انزیمی جدا شده برای مطالعات ساختاری مناسب است که دارای اتصالات متقاطع با باندهای استر الکل های ثانویه است.
مونومرهای تشکیل دهنده کوتین
مونومرهایی که به وسیله ی روش دپلیمریزاسیون شیمیایی تولید میشوند را می توان به وسیله ی کروماتوگرافی (TLC ) در ژل سلیکا جداسازی نمود و دستههای مختلف (بسته به نوع و پلاریته انها) مانند هیدروکسی- دی هیدروکسی – تری هیدروکسی و مشتقات اسید های چرب را از هم تفکیک نمود. انتخاب سیستم های حلال بسته به روش های دپلیمریزاسیون که استفاده می شود متفاوت است. باندهای جدا شده توسط TLC پس از ساخت مشتقات مناسب از آنها وارد سیستم (gas-liquid chromatography/mass spectrometry(GC/MS میگردند.
شکست هیدروژنولیتیک با LiAlD4 تولید مونومر را کاهش می دهد که می تواند قبل ازGC/MS تری متیل سیلیته شود.
اگر از یک روش هیدرولیتیک استفاده شود هر دو گروه کربوکسیل و گروه هیدروکسیل نیاز دارند که مشتق شوند. هرچند که تری متیل سیلاسیون مشتقات گروه های کربوکسیل و هیدروکسیل ، مشتقات trimethylsilyl (TMSi) از متیل استرها گروههای جدا شده را بهتر تشخیص می دهد. با این حال طیف سنجی جرمی برای شناسایی مطمئن از ساختار مونومر لازم است. از این رو GC/MS یک روش انتخابی برای تعیین ساختار و ترکیب مونومرها میباشد. معمولا مخلوط مونومر بدست امده توسط یکی از روش های دپلیمریزاسیون می تواند مشتق شود و به طور مستقیم توسط ترکیبGC/MS مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرد.
نتایج بدست امده از تجزیه و تحلیل انجام شده روی کوتین بسیاری از گیاهان نشان داده که این پلی استر گیاهی عمدتا از مونومرهای خانواده های c16 و c18 تشکیل شده است. اجزا اصلی و رایج از خانوادهc16 از مونومرها hydroxyhexadecanoic acid -16 و dihydroxyhexadecanoic acid16 و10 است. این دی هیدروکسی اسید معمولا جز غالب است و معمولا مخلوطی از ایزومرهای موقعیتی با طول متوسط زنجیره وجود دارد. در برخی موارد مشتقات دیگر C-16 می تواند قابل توجه یا عمده ترین جزء باشد. برای مثال-oxo-C16 acid 10-hydroxy-16 در کوتین مرکبات و oxo-9-16 یا acid 10-hydroxy-C16در برگ های بسیار جوان یا شاخه های جنینی باقلا (Vicia faba ) از اجزای اصلی تشکیل دهنده کوتین میباشد. در برخی موارد (به ویژه گیاهان پست) مونومر c16 از قبیل hexadecanetriol 1,8,16- که یکی از اجزاء مهم است.