AXIT INDOLEACETIC: CẤU TRÚC, ĐẶC TÍNH, SẢN XUẤT, SỬ DỤNG - HÓA HỌC - 2026

Các axit indoleacetic là một hợp chất hữu cơ với các công thức phân tử C ₈ H ₆ NCH ₂ COOH. Nó là một axit monocarboxylic có vai trò quan trọng như một hormone tăng trưởng thực vật, đó là lý do tại sao nó thuộc nhóm phytohormone được gọi là auxin.

Nó còn được gọi là axit 3-indoleacetic và axit indole-3-acetic. Nó là auxin quan trọng nhất trong thực vật. Nó xuất hiện ở những phần này ở những phần có sự phát triển, chẳng hạn như chồi, lá đang phát triển non và cơ quan sinh sản.

Axit indoleacetic có trong chồi đang phát triển. Tác giả: Julio César García. Nguồn: Pixabay.

Ngoài thực vật, một số vi sinh vật cũng sinh tổng hợp nó, đặc biệt là những vi sinh vật được gọi là "chất thúc đẩy tăng trưởng". Nói chung, những vi khuẩn này được tìm thấy trong tầng sinh quyển hoặc khu vực tiếp giáp với rễ cây, giúp chúng sinh trưởng và phân nhánh.

Quá trình sinh tổng hợp axit indoleacetic xảy ra theo một số cách, đặc biệt nhất là tryptophan, một axit amin có trong thực vật.

Ở những người bị bệnh thận mãn tính, sự hiện diện của hàm lượng cao axit indoleacetic có thể gây tổn thương hệ tim mạch và chứng mất trí nhớ. Nhiều cách khác nhau để sử dụng nấm và vi khuẩn sản xuất axit indoleacetic đang được nghiên cứu để thúc đẩy cây trồng theo hướng thân thiện với môi trường.

Kết cấu

Axit indoleacetic có một vòng benzen trong cấu trúc phân tử của nó và gắn với nó là một vòng pyrrole ở vị trí 3 trong đó một nhóm –CH ₂ –COOH được gắn vào .

Cấu trúc của phân tử axit 3-indoleaxetic. Không có tác giả đọc được bằng máy được cung cấp. Ayacop giả định (dựa trên yêu cầu bản quyền). . Nguồn: Wikipedia Commons.

Danh pháp

- Axit indoleacetic

- Axit indole-3-axetic

- Axit 3-indoleacetic

- Axit indolylacetic

- Axit skatole-ω-cacboxylic

Tính chất

Tình trạng thể chất

Vảy rắn không màu đến trắng

Trọng lượng phân tử

175,18 g / mol

Độ nóng chảy

168,5 ºC

Độ hòa tan

Rất ít hòa tan trong nước lạnh: 1,5 g / L

Hòa tan trong rượu etylic, axeton và ete etylic. Không hòa tan trong cloroform.

Vị trí trong tự nhiên

Axit indoleacetic là phytohormone hoặc auxin quan trọng nhất của thực vật, chúng tạo ra nó chủ yếu ở những nơi cây phát triển.

Sự nảy mầm của hạt, một quá trình mà axit indoleacetic can thiệp. Tác giả: Markéta Machová. Nguồn: Pixabay.

Cách phổ biến mà thực vật dự trữ axit indoleacetic là liên hợp hoặc liên kết thuận nghịch với một số axit amin, peptit và đường.

Nó có thể được vận chuyển chủ động từ tế bào này sang tế bào khác hoặc thụ động bằng cách đi theo nhựa cây trong một khoảng cách dài.

Ngoài việc sản xuất ở thực vật, một số loại vi sinh vật cũng tổng hợp nó. Trong số các loài vi khuẩn đó có Azospirillum, Alcaligenes, Acinetobacter, Bacillus, Bradyrhizobium, Erwinia, Flavobacterium, Pseudomonas và Rhizobium.

Hầu hết các vi khuẩn và nấm kích thích thực vật, bao gồm cả những loài cộng sinh với chúng, tạo ra axit indoleacetic. Những vi sinh vật này được cho là "chất thúc đẩy tăng trưởng".

Axit indoleacetic được sinh tổng hợp bởi vi khuẩn hoặc nấm liên quan đến thực vật trong sinh quyển đóng một vai trò quan trọng trong sự phát triển của rễ.

Rễ phân nhánh của cây. Axit indoleacetic được tạo ra bởi vi khuẩn và nấm có mặt trong khu vực tiếp giáp với chúng hoặc sinh quyển can thiệp vào sự phát triển của nó. Rasbak tại Wikipedia tiếng Hà Lan. Nguồn: Wikipedia Commons.

Tuy nhiên, vi sinh không cần axit indoleacetic cho các quá trình sinh lý của chúng.

Lời giải thích là khi cây phát triển, chúng giải phóng nhiều hợp chất hòa tan trong nước như đường, axit hữu cơ và axit amin, được vận chuyển đến rễ.

Bằng cách này, vi khuẩn rhizobacteria có được nguồn cung cấp nguyên liệu dồi dào được sử dụng để sản xuất các chất chuyển hóa như axit indoleacetic, sau đó được cây sử dụng.

Có thể suy ra, đây là một ví dụ về quan hệ đối tác để hỗ trợ lẫn nhau.

Chức năng ở thực vật

Axit indoleacetic có liên quan đến các khía cạnh khác nhau của sự tăng trưởng và phát triển của thực vật, từ hình thành phôi đến phát triển hoa.

Nó cần thiết cho nhiều quá trình, chẳng hạn như nảy mầm hạt, phát triển phôi, bắt đầu và phát triển rễ, hình thành và rụng lá, quang dưỡng, địa dưỡng, phát triển quả, v.v.

Phát triển hoa, một quá trình mà axit indoleacetic can thiệp. Tác giả: Bruno Glätsch. Nguồn: Pixabay.

Điều chỉnh sự kéo dài và phân chia tế bào, cũng như sự biệt hóa của chúng.

Tăng tốc độ phát triển của xylem và rễ. Nó giúp cải thiện chiều dài của rễ bằng cách tăng số lượng nhánh của nó, các lông rễ và rễ bên giúp lấy chất dinh dưỡng từ môi trường xung quanh.

Nó tích tụ trong phần cơ bản của rễ tạo ra lực hấp dẫn hoặc địa hướng của chúng, do đó bắt đầu độ cong của rễ xuống dưới. Ở một số loài, nó kích thích sự hình thành rễ ngẫu nhiên từ thân hoặc lá.

Nó tích tụ tại nơi mà lá sẽ bắt nguồn, kiểm soát vị trí của nó trên cây. Hàm lượng axit indoleacetic cao sẽ kích thích sự kéo dài ở chồi và quá trình quang dưỡng của chúng. Quy định sự mở rộng của lá và sự phân hóa mạch máu.

Các lá mới đang trong quá trình phát triển, được kiểm soát bởi axit indoleacetic. Nguồn: Pixabay.

Cùng với các cytokinin, nó kích thích sự tăng sinh của các tế bào trong vùng cambial. Góp phần phân biệt các mô mạch: xylem và phloem. Nó có ảnh hưởng đến đường kính của thân cây.

Hạt chín giải phóng axit indoleacetic tích tụ trong phần bao quanh vỏ quả. Khi nồng độ axit indoleacetic giảm ở nơi đó, sự tách rời của quả được tạo ra.

Sinh tổng hợp

Axit indoleacetic được sinh tổng hợp trong các cơ quan đang phân chia tích cực của thực vật, chẳng hạn như chồi, ngọn rễ, mô phân sinh, mô mạch, lá đang phát triển non, chồi cuối và cơ quan sinh sản.

Nó được tổng hợp bởi thực vật và vi sinh vật thông qua một số con đường liên quan với nhau. Có những con đường phụ thuộc vào tryptophan (một axit amin có trong thực vật) và những con đường khác không phụ thuộc vào nó.

Một trong những quá trình sinh tổng hợp bắt đầu từ tryptophan được mô tả dưới đây.

Tryptophan, thông qua enzym aminotransferase, mất một nhóm amin và được chuyển thành axit indole-3-pyruvic.

Sau đó mất một carboxyl và indole-3-acetaldehyde được hình thành nhờ vào enzyme pyruvate decarboxylase.

Cuối cùng, indole-3-acetaldehyde bị oxy hóa bởi enzyme aldehyde-oxidase để thu được axit indole-3-acetic.

Một trong những hình thức sinh tổng hợp axit indoleacetic bởi vi khuẩn rhizobacteria. Tác giả: Marilú Stea.

Hiện diện trong cơ thể con người

Axit indoleacetic trong cơ thể con người đến từ quá trình chuyển hóa tryptophan (một axit amin có trong các loại thực phẩm khác nhau).

Axit indoleacetic tăng cao ở những bệnh nhân bị bệnh gan và những người bị bệnh thận mãn tính.

Trong trường hợp bệnh thận mãn tính, nồng độ cao của axit indoleacetic trong huyết thanh có tương quan với các biến cố tim mạch và tỷ lệ tử vong, hóa ra là những yếu tố dự báo đáng kể về chúng.

Người ta ước tính rằng nó hoạt động như một chất thúc đẩy stress oxy hóa, viêm, xơ vữa động mạch và rối loạn chức năng nội mô với tác dụng tăng đông máu.

Nồng độ cao của axit indoleacetic trong huyết thanh của những bệnh nhân được chạy thận nhân tạo cũng có liên quan đến việc giảm chức năng nhận thức.

Thu được

Có một số cách để lấy nó trong phòng thí nghiệm, ví dụ từ indole hoặc từ axit glutamic.

Sử dụng tiềm năng trong nông nghiệp

Các chiến lược mới đang được nghiên cứu cho phép sử dụng axit indoleacetic để tăng năng suất cây trồng với tác động tối thiểu đến môi trường tự nhiên, tránh tác động môi trường của phân bón hóa học và thuốc trừ sâu.

Bằng nấm

Một số nhà nghiên cứu đã phân lập được một số loại nấm nội sinh có liên quan đến cây thuốc từ môi trường khô cằn.

Họ phát hiện ra rằng những loại nấm này ưa thích sự nảy mầm của những hạt giống hoang dã và đột biến, và sau một số phân tích nhất định, người ta đã suy ra rằng sinh tổng hợp axit indoleacetic được tạo ra bởi những loại nấm đó là nguyên nhân tạo ra hiệu quả có lợi.

Điều này có nghĩa là nhờ có axit indoleacetic mà những loại nấm nội sinh này tạo ra, ứng dụng của chúng có thể tạo ra những lợi ích to lớn cho cây trồng phát triển ở những vùng đất xa xôi.

Thông qua vi khuẩn biến đổi gen

Các nhà khoa học khác đã tìm ra một cơ chế thao tác di truyền hỗ trợ quá trình tổng hợp axit indoleacetic bởi một loại vi khuẩn rhizobacteria, đây thường không phải là chất thúc đẩy sự phát triển của thực vật.

Việc thực hiện cơ chế này đã khiến những vi khuẩn này tổng hợp axit indoleacetic theo cách tự điều chỉnh. Và việc cấy vi khuẩn rhizobacteria này vào rễ cây Arabidopsis thaliana đã cải thiện sự phát triển của rễ.

Bằng các hợp chất liên hợp với axit indoleacetic

Người ta đã có thể tổng hợp một hợp chất được liên hợp hoặc hình thành bởi sự kết hợp của axit indoleacetic và carbendazim (một chất diệt nấm), khi được cấy vào rễ của cây con họ đậu, thể hiện cả đặc tính diệt nấm và tác dụng thúc đẩy sự sinh trưởng và phát triển của cây. Hợp chất này vẫn cần được nghiên cứu sâu hơn.

Người giới thiệu

1. Chandra, S. và cộng sự. (2018). Tối ưu hóa việc sản xuất axit axetic tự nhiên bằng vi khuẩn phân lập từ tầng sinh quyển Stevia rebaudiana và các tác động của nó đối với sự phát triển của cây trồng. Tạp chí Kỹ thuật Di truyền và Công nghệ Sinh học 16 (2018) 581-586. Được khôi phục từ sciricalirect.com.
2. Thư viện Y khoa Quốc gia Hoa Kỳ. (2019). Axit indole-3-Acetic. Đã khôi phục từ: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
3. Rosenberg, E. (2017). Sự đóng góp của vi khuẩn đối với sức khỏe của con người, động vật và thực vật. Trong đó là trong DNA của bạn. Được khôi phục từ sciricalirect.com.
4. Le Bris, M. (2017). Hormones trong tăng trưởng và phát triển. Trong Mô-đun Tham khảo trong Khoa học Đời sống. Được khôi phục từ sciricalirect.com.
5. Estelle, M. (2001) Nội tiết tố thực vật. Trong Encyclopedia of Genetics. Được khôi phục từ sciricalirect.com.
6. Dou, L. và cộng sự. (2015). Tác dụng lên tim mạch của axit axetic Indole-3 hòa tan urê. J. Am. Soc. Nephrol. 2015 tháng 4; 26 (4): 876-887. Đã khôi phục từ ncbi.nlm.nih.gov.
7. Khan, AL và cộng sự. (2017). Endophytes từ cây thuốc và tiềm năng của chúng để sản xuất axit axetic indole, cải thiện sự nảy mầm của hạt và giảm thiểu stress oxy hóa. J Zhejiang Univ Sci B. 2017 tháng 2; 18 (2): 125-137. Đã khôi phục từ ncbi.nlm.nih.gov.
8. Koul, V. và cộng sự. (2014). Phạm vi ảnh hưởng của axit axetic indole và oxit nitric ở vi khuẩn. J. Microbiol cơ bản. 2014, 54, 1-11. Đã khôi phục từ ncbi.nlm.nih.gov.
9. Lin, Y.-T. et al. (2019). Axit acetic indole-3 làm tăng nguy cơ suy giảm chức năng nhận thức ở những bệnh nhân đang chạy thận nhân tạo. NeuroToxicology, Tập 73, tháng 7 năm 2019, Trang 85-91. Được khôi phục từ sciricalirect.com.
10. Zuñiga, A. và cộng sự. (2018). Một thiết bị được thiết kế để sản xuất axit indoleacetic dưới các tín hiệu cảm biến đại biểu cho phép Cupriavidus pinatubonensis JMP134 kích thích sự phát triển của cây trồng. ACS Sinh học tổng hợp 2018, 7, 6, 1519-1527. Đã khôi phục từ pubs.acs.org.
11. Yang, J. và cộng sự. (2019). Tổng hợp và hoạt tính sinh học của indoleacetic acid-carbendazim và tác dụng của nó trên Cylindrocladium parasiticum. Hóa sinh và sinh lý thuốc trừ sâu 158 (2019) 128-134. Đã khôi phục từ ncbi.nlm.nih.gov.
12. Aguilar-Piedras, JJ và cộng sự. (2008). Sản xuất axit indole-3-acetic trong Azospirillum. Rev Latinoam Microbiol 2008; 50 (1-2): 29-37. Được khôi phục từ bashanfoundation.org.