„Phenylpropanoide“ – Versionsunterschied
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'''Phenylpropanoide''' ([[Griechische Sprache|griech.]]: Endung ''-ειδἠς'' (''-eides'') „ähnlich“) ist eine Stoffgruppe [[Naturstoff|natürlich vorkommender]] [[organische Verbindungen|organischer Verbindungen]], die in [[Pflanzen]] und [[Mikroorganismen]] aus der [[Aminosäure]] [[Phenylalanin]], mitunter auch aus [[Tyrosin]], synthetisiert werden. Diese beiden Aminosäuren enthalten als Grundstruktur einen [[Benzol]]ring mit einer C<sub>3</sub>-[[Seitenkette]], daher leitet sich der Name der Stoffgruppe von der einfachsten chemischen Verbindung mit diesem [[Strukturelement (Chemie)|Strukturelement]], dem [[n-Propylbenzol|Phenylpropan]] ab.<ref name="Heldt">{{Literatur |Autor=Hans Walter Heldt, Birgit Piechulla |Titel=Pflanzenbiochemie |Auflage=5. |Verlag=Springer Spektrum |Ort=Berlin, Heidelberg |Datum=2014 |ISBN=978-3-662-44397-2 |Seiten=416 ff}}</ref> |
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'''Phenylpropanoide''' ([[Griechische Sprache|griech.]]: Endung ''-ειδἠς'' (''-eides'') „ähnlich“) sind [[organische Verbindungen]], die sich vom [[n-Propylbenzol|Phenylpropan]] ableiten, einem typischen Kohlenstoffgrundgerüst, das aus einem [[Benzol]]ring und einer [[Seitenkette]] aus drei [[Kohlenstoff]]atomen aufgebaut ist. Sie tragen am Aromaten häufig sowohl [[Hydroxygruppe|Hydroxy]]- als auch [[Methoxygruppe]]n als [[Substituent]]en. Auch die Seitenkette wird sehr variiert. Es können sich dort C=C-Doppelbindungen befinden; oft ist das endständige Kohlenstoffatom zum [[Alkohole|Alkohol]], [[Aldehyd]] oder einer [[Carbonsäure]] oxidiert. Viele Phenylpropanoide sind [[Naturstoff]]e, die in Pflanzen und Mikroorganismen über den [[Shikimisäureweg|Shikimat-Biosyntheseweg]]<ref name="Pathway">[https://www.genome.jp/kegg/pathway/map/map00940.html ''Phenylpropanoid biosynthesis – Reference pathway'']</ref> mit [[Phenylalanin]] als Zwischenprodukt<ref>The Douglas Laboratory, Department of Botany, UNIVERSITY OF BRITISH COLUMBIA: {{Webarchiv | url=http://www.botany.ubc.ca/douglas/phenylpropanoid.htm | wayback=20070610122934 | text=Overview of Phenylpropanoid Metabolism}}.</ref> gebildet werden. Phenylpropanoide sind, neben den [[Terpene]]n, ein häufiger Bestandteil von [[ätherisches Öl|ätherischen Ölen]] und stellen die Mehrzahl der natürlich vorkommenden phenolischen [[Naturstoffe]] bzw. deren Vorstufe dar. Zu den bekannten Vertretern aus der Gruppe der Phenylpropanoide gehören: [[Anethol]], [[Apiol]], [[Zimtaldehyd]], [[Dillapiol]] und [[Estragol]]. |
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Der Benzolring ist häufig sowohl mit [[Hydroxygruppe|Hydroxy]]- als auch [[Methoxygruppe]]n [[Substituent|substituiert]] und die Seitenkette wird stark variiert. Sie kann C=C-[[Doppelbindung]]en enthalten und das endständige Kohlenstoffatom ist häufig zu einem [[Alkohole|Alkohol]], [[Aldehyd]] oder einer [[Carbonsäure]] oxidiert. |
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Pflanzen enthalten eine große Anzahl [[phenol]]ischer Substanzen wie [[Flavonoide]], [[Stilben#Stilbenderivate|Stilbene]], [[Tannine]], [[Lignane]] und [[Lignin]], die zu den Phenylpropanoiden zählen. Neben den [[Terpene]]n sind sie häufiger Bestandteil von [[ätherisches Öl|ätherischen Ölen]] und erfüllen Funktionen als [[Antibiotika]], natürliche [[Pestizide]], Lockmittel für [[Bestäuber]], Schutz gegen [[UV-Strahlung]] und vieles mehr.<ref name="Heldt" /> |
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Zu den bekannten Vertretern aus der Gruppe der Phenylpropanoide gehören [[Anethol]], [[Apiol]], [[Zimtaldehyd]], [[Dillapiol]] und [[Estragol]]. |
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Phenylpropanoide sind eine sehr häufig vorkommende Klasse [[Sekundäre Pflanzenstoffe|sekundärer Pflanzenstoffe]], welche die Hauptmenge der natürlich vorkommenden |
Phenylpropanoide sind eine sehr häufig vorkommende Klasse [[Sekundäre Pflanzenstoffe|sekundärer Pflanzenstoffe]], welche die Hauptmenge der natürlich vorkommenden Phenole und Aromaten darstellt bzw. deren biosynthetische Vorstufe sind. Das strukturelle Spektrum ist sehr breit gefächert und sie erfüllen vielfältige biologische Aufgaben.<ref>D. Strack: In: P.M. Dey, J.B. Harborne, editors. Plant Biochemistry; Academic Press San Diego California, USA 1997. p 387–416.</ref><ref>G. Richter: In Stoffwechselphysiologie der Pflanzen. 6th ed.: Thieme Verlag, Stuttgart 1998, Chapter 8, Phenole; S. 365–390.</ref> |
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Als Beispiel für die biologische Funktion wären die Flavonoide zu nennen, die für viele Arten als Blüten[[farbstoffe]] einen Schutz gegen ultraviolette Strahlung bieten.<ref>L.G. Landry, C.C.S. Chapple, R. Last: ''Arabidopsis Mutants Lacking Phenolic Sunscreens Exhibit Enhanced Ultraviolet-B Injury and Oxidative Damage.''; ''[[Plant Physiol]]'', '''1995''', ''109'', S. 1159–1166; [[doi:10.1104/pp.109.4.1159]].</ref> Relevant ist auch das Biopolymer Lignin, welches dem pflanzlichen Gewebe Stabilität gibt.<ref>C.F. Douglas: Phenylpropanoid metabolism and lignin biosynthesis: from weeds to trees. ''[[Trends Plant Sci]]'', '''1996''',''1'', S. 171–178; [[doi:10.1016/1360-1385(96)10019-4]].</ref> |
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== Zimtsäuren == |
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Version vom 9. März 2023, 20:57 Uhr
Phenylpropanoide (griech.: Endung -ειδἠς (-eides) „ähnlich“) ist eine Stoffgruppe natürlich vorkommender organischer Verbindungen, die in Pflanzen und Mikroorganismen aus der Aminosäure Phenylalanin, mitunter auch aus Tyrosin, synthetisiert werden. Diese beiden Aminosäuren enthalten als Grundstruktur einen Benzolring mit einer C3-Seitenkette, daher leitet sich der Name der Stoffgruppe von der einfachsten chemischen Verbindung mit diesem Strukturelement, dem Phenylpropan ab.[1]
Der Benzolring ist häufig sowohl mit Hydroxy- als auch Methoxygruppen substituiert und die Seitenkette wird stark variiert. Sie kann C=C-Doppelbindungen enthalten und das endständige Kohlenstoffatom ist häufig zu einem Alkohol, Aldehyd oder einer Carbonsäure oxidiert.
Pflanzen enthalten eine große Anzahl phenolischer Substanzen wie Flavonoide, Stilbene, Tannine, Lignane und Lignin, die zu den Phenylpropanoiden zählen. Neben den Terpenen sind sie häufiger Bestandteil von ätherischen Ölen und erfüllen Funktionen als Antibiotika, natürliche Pestizide, Lockmittel für Bestäuber, Schutz gegen UV-Strahlung und vieles mehr.[1]
Zu den bekannten Vertretern aus der Gruppe der Phenylpropanoide gehören Anethol, Apiol, Zimtaldehyd, Dillapiol und Estragol.
Vorkommen
Phenylpropanoide sind eine sehr häufig vorkommende Klasse sekundärer Pflanzenstoffe, welche die Hauptmenge der natürlich vorkommenden Phenole und Aromaten darstellt bzw. deren biosynthetische Vorstufe sind. Das strukturelle Spektrum ist sehr breit gefächert und sie erfüllen vielfältige biologische Aufgaben.[2][3]
Als Beispiel für die biologische Funktion wären die Flavonoide zu nennen, die für viele Arten als Blütenfarbstoffe einen Schutz gegen ultraviolette Strahlung bieten.[4] Relevant ist auch das Biopolymer Lignin, welches dem pflanzlichen Gewebe Stabilität gibt.[5]
Zimtsäuren
Ein zentrales Zwischenprodukt der meisten Phenylpropanoide stellen die Zimtsäure oder verschiedene Hydroxy- bzw. Methoxyzimtsäuren dar. In vielen Pflanzen stellen sie jedoch in Form von Konjugaten ein Endprodukt dar.[6] Das Vorkommen bestimmter Verbindungen ist dabei häufig auf eine bestimmte Anzahl Arten begrenzt.
Die Zimtsäuren werden biosynthetisch aus Phenylalanin mit Hilfe des Enzyms Phenylalanin-Ammoniak-Lyase (PAL) hergestellt. Eine Reihe von enzymatischen Hydroxylierungen und Methylierungen führt dann zu den Zimtsäurederivaten wie p-Cumarsäure, Kaffeesäure, Ferulasäure, 5-Hydroxyferulasäure und 4-Hydroxy-3,5-dimethoxyzimtsäure. Die Ester dieser Zimtsäuren sind flüchtige Verbindungen mit herbem oder blumigem Duft und dienen dem Anlocken von bestäubenden Insekten. Ein Beispiel hierfür ist der Zimtsäureethylester.
Zimtaldehyde und Monolignole
Die Reduktion der Carbonsäure-Gruppe in den Zimtsäuren führt zunächst zu den korrespondierenden Aldehyden wie Zimtaldehyd. Durch einen weiteren Reduktionschritt wird dann der entsprechende Alkohol wie Cumarylalkohol oder Coniferylalkohol hergestellt, welche Monolignole genannt werden. Diese Monolignole können zu Ligninen oder Suberinen polymerisieren, die als Zellwände von Pflanzen von Bedeutung sind.
Die Phenylpropene wie Eugenol, Safrol, Myristicin, Elemicin, Estragol sind Derivate der Monolignole und sind Bestandteile von ätherischen Ölen.
Cumarine und Flavonoide
Die Hydroxylierung von Zimtsäure durch das Enzym Zimtsäure-4-Hydroxylase ergibt die p-Cumarsäure, die durch eine weitere Hydroxylierung in 2-Stellung und anschließende Cyclisierung Umbelliferon ergibt.
Flavonoide werden ebenfalls über die p-Cumarsäure hergestellt. Mit Hilfe der Chalkonsynthase reagiert das Cumaryl-CoA mit drei Molekülen Malonyl-CoA zum Chalkon. Eine Isomerase überführt dieses dann in Flavanon, aus welchem alle Flavonoide biosynthetisiert werden.
Stilbenoide
Stilbenoide wie etwa Resveratrol sind hydroxylierte Derivate von Stilben. Sie werden gebildet durch eine alternative Cyclisierung von Zimtsäure-CoA oder Cumaryl-CoA.
Lignane
Dimere Phenylpropanoide werden als Lignane oder Neolignane bezeichnet. Lignane sind dabei über das β-Atom der Propylseitenkette dimerisiert (z. B. im Podophyllotoxin), Neolignane über zwei andere Atome, z. B. über ein Atom der Propylkette sowie ein Atom des Aromaten (3,8′-Verknüpfung) oder über zwei Aromatenatome (z. B. 3,3′-Verknüpfung, z. B. im Honokiol).
Literatur
- G. Michal (Hrsg.): Biochemical Pathways – Biochemie-Atlas, 1. Auflage, Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg Berlin 1999, ISBN 3-86025-239-9.
- Peter Nuhn: Naturstoffchemie: Mikrobielle, pflanzliche und tierische Naturstoffe, 2., neubearb. u. erw. A., Hirzel Verlag, Stuttgart 1997.
Einzelnachweise
- ↑ a b Hans Walter Heldt, Birgit Piechulla: Pflanzenbiochemie. 5. Auflage. Springer Spektrum, Berlin, Heidelberg 2014, ISBN 978-3-662-44397-2, S. 416 ff.
- ↑ D. Strack: In: P.M. Dey, J.B. Harborne, editors. Plant Biochemistry; Academic Press San Diego California, USA 1997. p 387–416.
- ↑ G. Richter: In Stoffwechselphysiologie der Pflanzen. 6th ed.: Thieme Verlag, Stuttgart 1998, Chapter 8, Phenole; S. 365–390.
- ↑ L.G. Landry, C.C.S. Chapple, R. Last: Arabidopsis Mutants Lacking Phenolic Sunscreens Exhibit Enhanced Ultraviolet-B Injury and Oxidative Damage.; Plant Physiol, 1995, 109, S. 1159–1166; doi:10.1104/pp.109.4.1159.
- ↑ C.F. Douglas: Phenylpropanoid metabolism and lignin biosynthesis: from weeds to trees. Trends Plant Sci, 1996,1, S. 171–178; doi:10.1016/1360-1385(96)10019-4.
- ↑ D. Strack, H.P. Mock: In P.M. Dey, J.B. Harborne, editors. Volume 9, methods in plant biochemistry: enzymes of secondary metabolism; Academic Press, San Diego California, USA 1993, S. 45–97.