植物生长调节剂3-吲哚乙酸的合成
浅谈吲哚乙酸对蔬菜生长的促进作用——评《现代植物生长调节剂技术手册》
中国瓜菜2021,34(2):104在蔬菜生长发育过程中,遗传因子、环境条件均会对其产生直接影响,除此之外植物生长激素的调节与控制也至关重要。
虽然植物生长激素含量少,但其可以打破植物休眠,促进种子萌发及块茎发芽,促进营养生长,提高植株的成花率,并能控制生长与分枝,防止植株徒长、倒伏,调节花芽分化,防止出现落花、落果等。
因此在蔬菜种植过程中合理应用植物生长调节剂可提高蔬菜产品质量及产量,从而提高种植效益。
吲哚乙酸(indole-3-acetic acid,indol-yl-3-acetic acid)是植物中普遍存在的内源生长素,又名生长素、茁长素或异生长素,属于吲哚类化合物,对植物的生长具有两重性,植物的不同部位对吲哚乙酸的敏感度不同,但研究表明,吲哚乙酸能够对植物的成长起到促进作用。
吲哚乙酸无法通过化学的方式进行合成。
《现代植物生长调节剂技术手册》对吲哚乙酸的生成和应用进行了详细的介绍。
《现代植物生长调节剂技术手册》是我国首部植物生长调节剂技术领域的大型工具性手册,该书作者汇集了近50位当前我国植物生长调节剂领域的一线专家学者的研究成果。
全书共分为十二章,详细介绍了我国植物生长调节剂的种类与应用概况,植物生长调节剂的登记、检测与安全的方法与策略,以及植物生长调节剂的加工技术与使用方法等;重点介绍了植物生长调节剂在大田作物、蔬菜、果树、观赏植物、林业以及特种植物上的应用技术要点、技术评价和注意事项等。
同时介绍了植物生长调节剂在植物组织培养上应用的技术要点,并分析了植物生长调节剂的发展趋势。
笔者结合书中所述和当下学术界的研究发现,国内外针对蔬菜植物种植的过程中利用吲哚乙酸对其进行刺激这项试验的研究均取得了有效的结果。
有研究人员针对吲哚乙酸是否能够对植物产生刺激的影响,采用了两组对照的实验方式,对8种不同类型的植物进行研究,发现吲哚乙酸对植物能够产生刺激,进而增加植物的生长速度。
虽然植物对吲哚乙酸的敏感位置不同,但可以结合不同植物所处的生长环境,产生不同的生长效果。
3吲哚乙酸结构式
3吲哚乙酸结构式3-Indoleacetic acid (3-IAA) 是一种植物生长素,也称为吲哚乙酸(IAA)。
它是由植物细胞中的吲哚-3-乙酸加氧酶 (IAAOX) 催化吲哚-3-乙酸的氧化形成的。
3-IAA 在植物内发挥重要的生理功能,如调节植物生长、维持植物体内的水和离子平衡等。
下面将详细介绍3-IAA 的结构式和其在植物生理中的作用。
吲哚乙酸的结构式如下所示:CH2CH2-C-COOHNH吲哚乙酸是一种具有芳香性的有机酸,它的分子中含有一个吲哚环和一个羧酸基团。
吲哚环是一个六元杂环,由五个碳原子和一个氮原子构成。
3-IAA的羧酸基团能够与其他化合物发生酯化、酰化和酰胺反应,并通过共价键与细胞膜上的受体结合,从而发挥生物活性。
3-IAA主要通过两种途径合成。
一种是通过吲哚-3-乙酸加氧酶催化吲哚-3-乙酸的氧化形成。
这种催化反应可在细胞质中或叶绿体中进行。
另一种合成途径是通过合成途径通过吲哚的硫酸盐进行还原,再经过脱酸步骤获得3-IAA。
3-IAA具有多种重要的生理功能。
首先,它能够调节植物的生长和发育,促使植物在各个生长阶段生长和分化。
它可以增强茎、根和芽的生长,促进分枝和花芽的形成。
其次,3-IAA参与植物的光周期调节和开花过程。
光周期调节是调控植物开花时间的重要机制,通过调控植物体内3-IAA浓度的变化,可以控制植物的开花时间和开花过程。
此外,3-IAA还能调控植物的果实发育和种子萌发,促进果实的形成和发育。
在植物响应生物和非生物胁迫方面,3-IAA也发挥着重要的作用。
例如,当植物受到外界环境的胁迫,如盐、干旱、病毒感染等,3-IAA的合成会受到调控。
在逆境条件下,3-IAA的产生会受到抑制,以帮助植物适应胁迫环境。
此外,3-IAA还参与植物对真菌和昆虫的抗性反应,通过合成特定的信号分子,植物能够防御对其有害的微生物和昆虫。
除了在植物内的生理功能外,3-IAA还在农业领域中具有重要的应用价值。
吲哚的合成ppt课件
醛/酮必须是RCOCH2R'类型的,R/R'为烷基、芳基或氢。若醛酮的羰基有两个 α-氢,则反应后一般得到两种产物的混合物。
苯肼中的亚氨基氮原子(>NH)在反应后转化为吲哚环中的氮,这一点已经得 到同位素示踪实验的证实。
盐酸、硫酸、多聚磷酸、对甲苯磺酸等质子酸及氯化锌、氯化铁、氯化铝、 三氟化硼等路易斯酸是反应最常用的酸催化剂。若要制取没有取代的吲哚,可以 用丙酮酸作酮,发生环化后生成2-吲哚甲酸,再经脱羧即可。
Reaction mechanism 首先是醛酮与苯肼在酸催化下缩合生成苯腙,苯腙不需分离立即在酸催化下异
4.Reissert吲哚合成
从邻硝基甲苯和草酸二乙酯合成吲哚及其衍生物。
用乙醇钾的反应效果较乙醇钠为好。 反应机理
首先邻硝基甲苯与草酸二乙酯反应生成邻硝基苯基丙酮酸乙酯,接下来用锌乙酸处理该产物,使之发生还原环化,得吲哚-2-羧酸。吲哚-2-羧酸还可脱羧产 生无取代的吲哚。
5.Bischler-Mohlau Indole Synthesis
吲哚的合成reactionmechanism首先是醛酮与苯肼在酸催化下缩合生成苯腙苯腙不需分离立即在酸催化下异构化为烯胺并发生一个33迁移反应生成二亚胺
第五讲 苯并五元杂环化合物的构建
苯与呋喃,噻吩,吡咯共用两个碳原子而成的苯并体系,成为苯并呋喃,苯 并噻吩,吲哚。
这三类化合物中,以吲哚环系比较重要,因此主要对吲哚环系进行一些介绍。 吲哚本身为线状结晶,具有极臭的气味,但在其稀薄时则有香味,可以当作香料用。 含吲哚环的生物碱广泛存在于植物中,如麦角碱,马钱子碱, 利血平等。植物生长 调节剂β-吲哚乙酸,哺乳动物及人脑中思维活动的重要物质5—羟基色胺,植物染 料靛蓝以及蛋白质组分的色氨酸都会有吲哚环。
常用植物生长促进剂及配制方法
常用植物生长促进剂1、吲哚乙酸(生长素)缩写:IAA 分子式:C10H9NO2主要生理作用:在一定浓度下能促进植物生长,超出浓度范围则起抑制作用。
能影响细胞分裂、细胞伸长和细胞分化,也影响营养器官和生殖器官的生长、成熟和衰老。
可促进雌花形成、单性结实、子房壁生长、细胞分裂、维管束分化、光合产物分配、叶片扩大、茎伸长、叶片脱落、形成层活动、伤口愈合、种子发芽,能促进顶端优势,提高坐果率和果实生长,促进根的形成。
也可抑制花朵脱落、侧枝生长、块根形成、叶片衰老。
2、赤霉素(赤霉酸应用最广)缩写:GA、GA3 分子式:C19H22O6主要生理作用:广泛分布于低等和高等植物中,在根、顶芽、幼叶及正在发芽的种子中合成。
促进细胞分裂、细胞伸长、叶片扩大,促进茎延长和侧枝生长,促进抽薹,促进雄花形成,打破休眠,促进种子发芽,促进单性结实、果实生长,提高植物结实率。
赤霉素亦可抑制果实成熟和侧芽休眠,抑制衰老,抑制植物块整形成,抑制生根。
3、乙烯分子式:C2H4主要生理作用:广泛存在于植物体中,许多果实释放乙烯,顶端含量最多。
主要作用:促进衰老,增加乳汁排泌,诱导开花,抑制性别。
4、激动素(动力精)缩写:KT、KN、KIN 分子式:C10H9N5O主要生理作用:为外源性细胞分裂素,能打破顶端优势,促进侧芽发育,增强蛋白质和成,防止叶绿素分解,抑制叶片衰老和保绿。
主要用于植物组织培养,促进细胞分裂和调节细胞分化,诱导胚状体和不定芽、侧芽形成,还显著改变其他激素的作用,调节胚乳细胞形成,明显增加粒重。
也可用延缓衰老和果蔬保鲜。
5、玉米素缩写:ZT、ZN、ZEA 分子式:C10H13N5O主要生理作用:广泛存在于植物各器官中,为植物内源性细胞分裂素。
主要作用是促进细胞分裂,延迟叶片衰老,促进侧芽发育。
6、吲哚丁酸缩写:IBA 分子式:C12H13NO2主要生理作用:为外源植物激素,促进侧枝生根,作用较强。
7、萘乙酸缩写:NAA 分子式:C12H10O2主要生理作用:分a型和b型,a型的活力比b型强。
植物生长调节剂
生长素类化合物在水中溶解性差。吲哚乙酸在水溶液中不稳定,在酸性介质中极不稳定,已被强光破坏,在植 物体内也易被吲哚乙酸氧化酶分解。而后来合成的吲哚丁酸(IBA)在光照下会慢慢分解,对酸稳定,也不易
被植物中的氧化酶分解,而是代谢为吲哚乙酸。萘乙酸难溶于水,结构稳定,耐贮存性高。
(三)生长素类的生理作用与应用
性的物质。
NHCH2
O
N1 6 5
234
N
7N
98
N H
激动素(Kinetin)
H
C H 2O H
C=C
NHCH2
CH3
N
N
NN H
玉米素(Zeatin)
(二)细胞分裂素类的结构与活性
玉米素发现后,科学家陆续分离出了其它天然的细胞分裂素。这些天然的CTK具有相似的结构,都是N-6-取代 氨基腺嘌呤,不同CTK之间的差异在于腺嘌呤6位、9位上和2位上取代基的不同。其中游离态是主要的活性形 式,常见的有玉米素、二氢玉米素(dihydrozeatin,DHZ)和异戊烯基腺嘌呤(isopentenyl adenine)。玉米 素侧链有一个不对称的不饱和键,因此有顺式和反式两种构型。天然玉米素都是反式的,但是顺式玉米素也表 现细胞分裂素活性。多数植物中以反式玉米素为主,兼有少量的二氢玉米素和异戊烯基腺嘌呤。
植物生长调节剂(Plant growth regulators,简写为PGR)是人工合成的、具有植物激素活性的一类有机物质, 它们在较低的浓度下即可对植物的生长发育表现出促进或抑制作用。
植物生长调节剂的研究及其在生产上的应用,是近代植物生理学及农业科学的重大进展之一。
1928年荷兰植物学家温特(P. W. Went)发现植物体内存在着生长活性物质,1934年柯格尔(F.Kogl)和哈根一 史密特(A.T.Haagen-Smit)、1939年西曼(K.V.Thimann)分别从人尿和根霉菌培养基中提取出吲哚乙酸(IAA),后不 久又人工合成了吲哚丁酸(IBA)和萘乙酸(NAA)。
植物生长调节剂配制及应用
植物生长调理剂的配制和应用植物生长调理剂在园艺作物生产上已获得宽泛应用。
它用量小,速度快,效益高,残毒少,拥有广阔的开发应用远景,是我国现代农业最具潜力的领域之一。
经过认识植物生长调理剂的种类、生理作用和作用体制,要修业会并掌握常用植物生长调理剂的配制方法和应用领域,为园艺生产效劳。
〔一〕植物生长调理剂的观点植物生长调理剂〔plantgrowthregulator〕是指经过化学合成和微生物发酵等方式研究并生产出的一些与天然植物激素有近似生理和生物学效应的化学物质。
为便于差异,天然植物激素称为植物内源激素〔plantendogenoushormones〕,植物生长调理剂那么称为外源激素〔plantexogenoushormones〕。
二者在化学构造上能够同样,也可能有很大不一样,可是其生理和生物学效应基真同样。
有些植物生长调理剂自己就是植物激素。
〔二〕植物生长调理剂的种类当前公认的植物激素有生长素、赤霉素、乙烯、细胞分裂素和零落酸五大类。
油菜素内酯、多胺、水杨酸和茉莉酸等也拥有激生性质,故有人将其区分为九大类。
而植物生长调理剂的种类仅在园艺作物上应用的就达40种以上。
如植物生长促使剂类有赤霉素、萘乙酸、吲哚乙酸、吲哚丁酸、2,4-D,防落素、6-苄基胺基嘌呤、冲动素、乙烯利、油菜素内酯、三十烷醇、ABT增产灵、西维因等;植物生长克制剂类有零落酸、青鲜素、三碘苯甲酸等;植物生长延缓剂类有多效唑、矮壮素、烯效唑等。
〔三〕植物生长调理剂的作用机理1.活化基因表达,改变细胞壁特征使之松散来引诱细胞生长;引诱酶活性,促使或克制核酸和蛋白质形成;改变某些代谢门路,促使或克制细胞分裂和伸长;引诱抗病基因表达。
2.促使细胞伸长、分裂和分化,促使茎的生长;促使发根和不定根的形成;引诱花芽形成,促使坐果的果实肥大,促使愈伤组织分化;促使顶端优势,克制侧芽生长。
3.打破休眠,促使抽芽;克制横向生长,促使纵向生长,促使花芽形成;引诱单性结实。
植物生长调节剂用法大全
植物生长调节剂用法大全1.吲哚乙酸、吲哚丁酸快浸法:配制l000mg/L高浓度溶液放于底盆内,药液深度为3~100px,然后将一小捆一小捆的插条直立于容器内,浸5秒后取出晾干即可扦插于苗床中。
此法操作简便,设备少,同一溶液可重复使用,用药量少,速度快。
慢浸法:将吲哚乙酸配制成浓度为25mg/L (易生根的品种)~200mg/L(不易生根品种)溶液,再将插条基部浸入药液中8~12h后取出扦插。
此法浸蘸时间长,大批量插条点需较多的容器,用药量大。
蘸粉法:取lg吲哚乙酸,用适量95%酒精或60度烧酒溶解,然后再与1000g滑石粉充分棍合,酒精挥发后即成1000mg/L 的吲哚乙酸粉剂。
扦插时先将插条基部用水浸湿,再在准备好的吲哚乙酸粉剂中蘸一蘸,抖去过多的粉末,插入苗床中。
萘乙酸选择品种优良、生长健壮、芽跟饱满、无病虫的一年生杖条,将插条基部2~75px处浸于萘乙酸50~100mg/L药液中8~12h,取出后埋于潮湿沙中促根,可促进生根,又会抑制插条芽过早萌发,从而缩短插条萌芽与新根产生的时间差,提高扦插成活率。
注意,萘乙酸可与吲哚乙酸混合使用提高促根效果。
ABT生根粉使用50mg/L浓度药液浸泡4~8h,可促进生根。
2.丁酰肼使用丁酰肼可使葡萄生长枝节间缩短,叶色加深,叶片小而厚,叶绿素增加。
丁酰肼控制葡萄新梢生长不如矮壮素强烈,同时,抑梢效应的产生时间也较迟缓。
据试验,对玫瑰香葡萄用丁酰肼200mg/L处理效果较好,对巨峰、康可等葡萄则要提高到2000~3000mg/L。
喷施丁酰肼的时间要比矮壮素早7~10d,喷施浓度则在2000~3000mg/L,根据葡萄品种确定喷施浓度。
注意事项:使用丁酰肼时,要对当地品种作好试验后再推广;巨峰用丁酰肼4000mg/L处理未发生药害。
在葡萄新梢生长6~7片叶时,以1000mg/L~2000mg/L丁酰肼喷1次,可抑制新枝生长,提高产量。
也可与赤霉素混用,提高无核果的比例,增加果实硬度,减少运输过程中的破损率。
植物生理学试题集与题解
第七章细胞信号转导三、名词解释1.信号转导:主要研究植物感受、传导环境刺激的分子途径及其在植物发育过程中调控基因的表达和生理生化反应。
2.受体:受体是存在于细胞表面或亚细胞组分中的天然分子,可特异地识别并结合化学信号物质——配体,并在细胞内放大、传递信号,启动一系列生化反应,最终导致特定的细胞反应。
四、是非题(对的打“√”,错的打“×”)(True or false)1、土壤干旱时,植物根尖合成ABA引起保卫细胞内的胞质钙离子等一系列信号转导,其中ABA是第二信使。
()2、植物细胞中不具有G 蛋白连接受体。
()3、G 蛋白具有放大信号作用。
()4、受刺激后胞质的钙离子浓度会出现短暂的、明显的下降。
()5、少数植物具有双信使系统。
()6、钙调素是一种不耐热的球蛋白。
()7、蛋白质的可逆磷酸化是生物体内一种普遍的翻译后修饰方式。
()8、植物细胞壁中的CaM促进细胞增殖、花粉管萌发和细胞长壁。
()1、×2、×3、√4、×5、√6、×7、√8、√六、填空题(Put the best word in the blanks)1、信号传导的过程包括___信号分子与细胞表面受体结合___、__跨膜信号转换_____、____胞内信号转导网络的信号传递______和生理生化变化等 4 个步骤。
2、__信号____是信息的物质体现形式和物理过程。
3、土壤干旱时,植物根尖合成ABA,引起保卫细胞内的胞质钙离子等一系列信号转导,其中_干旱__是信号转导过程的初级信使。
4、膜信号转换通过______细胞表面受体______与____配体_____结合实现。
5、蛋白由__a _、__B __、__r _三种亚基组成。
6、白质磷酸化与脱磷酸化分别由________蛋白激酶____和_____蛋白磷酸酶______催化完成。
7、据胞外结构区的不同,将类受体蛋白激酶分为3 类:1)_ S 受体激酶___,2)___ 富含亮氨酸受体激酶___,3)___类表皮生长因子受体激酶_____。
第六章 植物生长物质习题答案
第六章植物生长物质一、名词解释1.植物生长物质:是一些调节植物生长发育的物质。
包括植物激素和植物生长调节剂。
2. 植物激素:指一些在植物体内合成,并从产生之处运送到别处,对生长发育起显著作用的微量有机物。
3.植物生长调节剂:指一些具有植物激素活性的人工合成的物质。
4.极性运输:只能从植物形态学的上端向下端运输,而不能倒过来运输。
5.激素受体:是能与激素特异结合,并引起特殊生理效应的物质。
6.燕麦试法:是用琼胶收集燕麦胚芽鞘尖端的物质进行生长素含量的生物测定方法。
具体作法是将几个切下的胚芽鞘尖放在琼胶块上,然后将琼胶切成许多小块,入在黑暗中生长的胚芽鞘茎的一侧,胚芽鞘则会受琼胶中所含的生长素的影响而发生弯曲。
在一定范围内,生长素浓度与燕麦去尖胚芽鞘的弯曲度成正比。
7.燕麦单位:使燕麦胚芽鞘弯曲10o C(22-23o C和92%的相对湿度下)2立方毫琼脂小块中的生长素含量。
8.三重反应:乙烯可抑制黄化豌豆幼苗上胚轴的伸长生长;促进其加粗生长;地上部分失去负向地性生长(偏上生长)。
9.靶细胞:与激素结合并呈现激素效应部位的细胞。
大麦糊粉层细胞就是GA作用的靶细胞。
10.生长抑制剂:这类物质主要作用于顶端分生组织区,干扰顶端细胞分裂,引起茎伸长的停顿和顶端优势破坏。
其作用不能被赤霉素所恢复。
11.生长延缓剂:抑制节间伸长而不破坏顶芽的化合物。
其作用可被GA所恢复。
12.钙调素(又称钙调节蛋白):是广泛存在于所有真核生物中的一类钙依赖牲的具有调节细胞内多种重要酶活性和细胞功能的小分子量的耐热的球状蛋白(简称CaM)。
二、写出下列符号的中文名称1.ABA--脱落酸 2.ACC—1-氨基环丙烷-1-羧酸 3.AOA--氨基氧乙酸----二甲基氨基琥珀酰胺酸4.AVG--氨基乙氧基乙烯基甘氨酸 5.B96.6-BA----6-苄基腺嘌呤或6-苄基氨基嘌呤 7.BR----油菜素内酯8.cAMP----环腺苷酸 9.CaM----钙调素 10.CCC----氯化氯代胆碱(矮壮素) 11.CTK-细胞分裂素 12.CEPA--2-氯乙基膦酸(乙烯利) 13.2,4-D----2,4-二氯苯氧乙酸 14.Eth----乙烯 15.GA----赤霉酸316.MACC----1-丙二酰基ACC 17.MJ--茉莉酸甲酯 18.NAA--萘乙酸19.PA----多胺 20.ZT--玉米素 21.SAM--硫腺苷蛋氨酸 22.2,4,5-T--2,4,5-三氯苯氧乙酸 23.TIBA--2,3,5-三碘苯甲酸 24.PP--氯丁唑(多333效唑) 25.MH----马来酰肼(青鲜素)三、填空题1.生长素赤霉素细胞分裂素脱落酸乙烯2.达尔文温特3.吲哚乙酸苯乙酸 4-氯-3-吲哚乙酸4.光氧化和酶氧化5.色氨酸甲瓦龙酸(甲羟戊酸)甲瓦龙酸和蛋氨酸(甲硫氨酸)6.芽根7.韧皮部木质部8.赤霉素细胞分裂素脱落酸生长素和乙烯赤霉素乙烯赤霉素乙烯生长素细胞分裂素9.嘌呤10.IAA易被光氧化而破坏11.三碘苯甲酸12.根尖13.抑制14.促进15.大于4.116.赤霉素17.赤霉素脱落陵18.生长抑制剂生长延缓剂19.赤霉素20.精氨酸赖氨酸蛋氨酸四、选择题1.B 2.C 3.C 4.B、C 5.C 6.A 7.C 8.B 9.C 10.A 11.A12.B五、是非判断与改正1.(√) 2.(⨯)转录水平 3.(√) 4.(√) 5.(⨯)α-淀粉酶 6.(√)7.(√)8.(⨯)活性增强,生成乙烯多 9.(⨯)雌花形成 10.(⨯)增加脯氨酸11.(√)12.(⨯)关闭 13.(⨯)效果差 14.(⨯)效果差 15.(√) 16.(⨯)阻碍生长素17.(√) 18.(⨯)可以防止徒长,提高抗寒性 19.(⨯)抑制20.(⨯)虽然生长素…,但酸生长学说还不足以阐明…六、问答题1.试述生长素、赤霉素促进生长的作用机理。
在我国取得登记并在有效期内的植物生长调节剂
在我国取得登记并在有效期内的植物生长调节剂一、激素为植物生长调节剂(世界六大类激素):1、生长素IAA(合成代表物质有α-吲哚乙酸、吲哚丁酸):生长素有多方面的生理效应,这与其浓度有关。
低浓度时可以促进生长,高浓度时则会抑制生长,甚至使植物死亡,这种抑制作用与其能否诱导乙烯的形成有关。
生长素的生理效应表现在两个层次上。
在细胞水平上,生长素可刺激形成层细胞分裂;刺激枝的细胞伸长、抑制根细胞生长;促进木质部、韧皮部细胞分化,促进插条发根、调节愈伤组织的形态建成。
在器官和整株水平上,生长素从幼苗到果实成熟都起作用。
生长素控制幼苗中胚轴伸长的可逆性红光抑制;当吲哚乙酸转移至枝条下侧即产生枝条的向地性;当吲哚乙酸转移至枝条的背光侧即产生枝条的向光性;吲哚乙酸造成顶端优势;延缓叶片衰老;施于叶片的生长素抑制脱落,而施于离层近轴端的生长素促进脱落;生长素促进开花,诱导单性果实的发育,延迟果实成熟。
2、赤霉素GA3(合成代表物质有赤霉酸A3、A4、A7):广泛分布于被子、裸子、蕨类植物、褐藻、绿藻、真菌和细菌中,多存在于生长旺盛部分,如茎端、嫩叶、根尖和果实种子。
最突出的作用是刺激茎的伸长,明显增加植物高度而不改变茎间的数目,保花保果3、细胞分裂素CTK(合成代表物质有糠氨基嘌呤、羟烯腺嘌呤、烯腺嘌呤、苄基氨基嘌呤):诱导细胞分裂,调节其分化,促进芽的萌动,提高成花率,促进果实发育,延迟植物的衰老。
4、脱落酸ABA(目前无合成代表物质):脱落酸(Abscisic Acid,缩写为ABA)是植物六大天然生长调节剂之一。
生产上采用灰葡萄孢霉菌工业发酵生产天然脱落酸,纯度较高,生物活性较高,还没有合成的代表物质。
是一种抑制生长的植物激素,因能促使叶子脱落而得名。
可能广泛分布于高等植物。
除促使叶子脱落外尚有其他作用,如使芽进入休眠状态、促使马铃薯形成块茎等。
对细胞的延长也有抑制作用。
5、乙烯ETH:(合成代表物质为乙烯利):乙烯是一种气体激素,高等植物各器官都能产生乙烯,但不同组织、器官和发育时期产生的量不同,其作用主要有:促进果实成熟;促进叶、花、果等器官脱n 落;改变植物生长习性;促进开花和雌花分化;诱导次生物质分泌;打破种子和芽的休眠等。
植物生长调节剂
生长促进剂1吲哚乙酸(IAA)化学名称:氮茚基乙酸理化性状:微溶于冷水、苯、氯仿,易溶于热水、乙醇、乙醚、丙酮和乙酸乙酯,其钠盐和钾盐易溶于水。
IAA见光后迅速被氧化,活性降低,应放在棕色瓶中贮藏或瓶外用黑纸遮光。
生理作用:抑制离层的形成;防止植物衰老;维持顶端优势;促进单性结实;促进细胞的伸长和弯曲,引起植物向光性生长。
主要用途:促进扦插生根;形成无籽果实;促进营养生长与生殖,防止落花落果,提高产量;促进种子萌发;组织培养中,诱导愈伤组织和根的形成等。
2吲哚丁酸(IBA)化学名称:吲哚-3-丁酸理化性状:不溶于水、氯仿,能溶于醇、酮和丙酮。
IBA具有生长素的活性,但它被吸收后不易在体内运输,往往停留在所施部位。
与IAA相比,IBA不易被光分解,比较稳定。
与NAA相比,IBA安全,不易伤害枝条。
与2,4-D相比,IBA不易传导,因此使用较安全。
生理作用:同IAA。
主要用途:同IAA,但对促进插条生根效果优于IAA,诱导的不定根多而细长。
IBA与NAA混合使用效果更好。
3萘乙酸(NAA)化学名称:1-萘基乙酸理化性状;不溶于冷水,微溶于热水,易溶于乙醇、乙醚、丙酮、醋酸和氯仿,在一般有机溶剂中表现稳定。
遇光变色,应避光贮放在避光处。
生理作用:与IAA有相同的作用特点和生理功能。
可经叶片/数值的嫩表皮以及种子进入到植株体内,随营养流输导到全株起作用的部位。
能加强植株的新陈代谢和光合作用,促进细胞分裂与扩大,刺激生长。
主要用途:提高抗逆性;诱导形成不定根,促进插枝生根;促进开花,改变雌雄花比率;防止落花,增加坐果率;疏花疏果;促进早熟和增产等。
4防落素(PCPA)化学名称:对氯苯氧乙酸其他名称:促生灵、番茄灵理化性状:不溶于冷水,能溶于乙醇、丙酮和酯等有机溶剂及热水。
生理作用:与IAA有相同的作用特点。
喷洒防落素时,要注意避开幼芽和嫩叶,防止药害。
主要用途:防止落花落果;加速幼果发育;形成无籽果实等。
3-吲哚丁酸与HSA_的相互作用及其对HSA_结构的影响
收稿日期:2022-11-10ꎮ基金项目:国家自然科学基金面上项目(22078143)ꎻ江西省自然科学基金重点项目(20212ACB205010)ꎻ食品科学与技术国家重点实验室课题(SKLF-ZZB-202136㊁SKLF-ZZA-201912)ꎮ作者简介:张国文(1966 )ꎬ男ꎬ教授ꎬ博士ꎬ博士生导师ꎬ研究方向为食品化学与分析ꎮE ̄mail:gwzhang@ncu.edu.cnꎮ张国文ꎬ张丹ꎬ吴健妹.3-吲哚丁酸与HSA的相互作用及其对HSA结构的影响[J].南昌大学学报(工科版)ꎬ2023ꎬ45(1):1-8.ZHANGGWꎬZHANGDꎬWUJM.Interactionof3-indolebutyricacidwithhumanserumalbuminanditseffectonthestructureofHSA[J].JournalofNanchangUniversity(Engineering&Technology)ꎬ2023ꎬ45(1):1-8.3-吲哚丁酸与HSA的相互作用及其对HSA结构的影响张国文ꎬ张丹ꎬ吴健妹(南昌大学食品科学与技术国家重点实验室ꎬ江西南昌330047)㊀㊀摘要:采用紫外光谱㊁荧光光谱和圆二色光谱方法联合分子对接和分子动力学模拟技术研究了3-吲哚丁酸(IBA)与人血清白蛋白(HSA)的相互作用ꎬ探究了两者相互作用对HSA结构的影响ꎮ结果表明ꎬIBA能够与HSA结合形成复合物ꎬ增加反应体系的荧光强度ꎬ氢键和范德华力为IBA与HSA结合的主要驱动力ꎬ其结合常数在103数量级ꎮ位点竞争实验和分子对接表明ꎬIBA结合在HSA亚域ⅡA的SiteⅠ位点ꎬ并通过范德华力与氨基酸残基Ser192㊁Tyr150㊁Glu196㊁Ala291㊁His288和Glu292发生相互作用ꎬ且与Arg257和Glu153形成氢键ꎮIBA的结合使得HSA的多肽链收缩ꎬ巯基含量减少ꎬα-螺旋含量增加和β-折叠含量降低ꎮ分子动力学模拟进一步表明ꎬIBA与HSA结合使得HSA的表面疏水性下降ꎬ极性增加ꎬ分子结构刚性程度减弱ꎮ这些发现为从分子水平上认识IBA与HSA的作用机制及IBA的潜在毒性提供理论基础ꎮ关键词:3-吲哚丁酸ꎻ人血清白蛋白ꎻ相互作用ꎻ分子模拟中图分类号:O657.3㊀㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀㊀文章编号:1006-0456(2023)01-0001-08Interactionof3-indolebutyricacidwithhumanserumalbuminanditseffectonthestructureofHSAZHANGGuowenꎬZHANGDanꎬWUJianmei(StateKeyLaboratoryofFoodScienceandTechnologyꎬNanchangUniversityꎬNanchang330047ꎬChina)Abstract:Theinteractionbetween3-indolebutyricacid(IBA)andhumanserumalbumin(HSA)wasinvesti ̄gatedbymultispectralmethodscombinedwithmoleculardockingandmoleculardynamicstechniquesꎬandtheeffectonHSAstructurewasalsoexplored.TheresultsshowedthatIBAcouldformacomplexwithHSAtocauseanin ̄creaseinthefluorescenceintensityofthereactionsystemꎬhydrogenbondsandvanderWaalsforcewerethemaindrivingforcesforthebindingofIBAwithHSAꎬandthebindingconstantwas103orderofmagnitude.Thesitecom ̄petitionexperimentsandmoleculardockingindicatedthatIBAmainlyboundtotheSiteⅠofsubdomainⅡAinHSAꎬandinteractedwiththeaminoacidresiduesSer192ꎬTyr150ꎬGlu196ꎬAla291ꎬHis288andGlu292throughvanderWaalsforceꎬandformedhydrogenbondswithArg257andGlu153.IBAbindingtoHSAresultedinthecontrac ̄tionofpolypeptidechainofHSAwithdecreaseofsulfhydrylgroupcontentꎬandincreaseofα-helixcontentandde ̄creaseofβ-sheetcontent.MoleculardynamicssimulationfurtherclarifiedthatthebindingofIBAandHSAledtodecreaseofsurfacehydrophobicityofHSAandincreaseofpolarityꎬandweakeningtherigidityofmolecularstruc ̄ture.ThesefindingsmayprovidethetheoreticalbasisforunderstandingtheinteractonmechanismofIBAwithHSAandthepotentialtoxicityofIBAatthemolecularlevel.KeyWords:3-indolebutyricacidꎻhumanserumalbuminꎻinteractionꎻmolecularsimulation第45卷第1期2023年3月㊀㊀㊀㊀㊀㊀南昌大学学报(工科版)JournalofNanchangUniversity(Engineering&Technology)Vol.45No.1Mar.2023㊀㊀㊀植物生长调节剂是一种具有调节植物细胞分裂㊁组织分化㊁促进植株生长发育的化学物质ꎮ3-吲哚丁酸(3-indolebutyricacidꎬIBA)属于常见的吲哚类植物生长调节剂ꎬ能够促进植物的细胞分裂和组织分化ꎬ诱导植物根源体生成促进生根ꎬ进而调节农作物生长发育进程[1-2]ꎮIBA价格低廉ꎬ具有专一性和长效性等特点ꎬ在农作物种植和生产过程中得到了广泛应用ꎮIBA可经农作物的根㊁茎和叶等组织吸收ꎬ且不易被吲哚乙酸氧化酶降解ꎬ因此其生物活性可持续时间较久[3]ꎮIBA作为人工合成的化学物质ꎬ也会对环境造成一定的污染ꎬ主要通过饮水㊁食物摄入等方式进入机体ꎬ与体内的生物分子结合ꎬ并诱导其结构或功能发生改变ꎬ进而产生毒害作用ꎮTopalca等[4]报道ꎬIBA可能通过影响大鼠各种组织的抗氧化防御系统ꎬ对大鼠表现出神经毒性和免疫毒性作用[5]ꎮIBA还会提高大鼠血清酶水平ꎬ特别是提高乳酸脱氢酶和肌酸磷酸激酶水平ꎬ进而产生氧化应激[6]ꎮ人血清白蛋白(humanserumalbuminꎬHSA)是血清的主要成分ꎬ供应约80%的血液的渗透压ꎬ由585个氨基酸残基组成ꎬ相对分子量为66.5KDa[7]ꎮHSA共有3个同源结构域ꎬ分别是Ⅰ(残基1~195)㊁Ⅱ(残基196~383)和Ⅲ(残基384~585)ꎬ每个结构域通过二硫桥交联形成亚结构域(subdomainA和B)ꎮ外源性化合物与HSA的结合不仅可以影响HSA的生物活性ꎬ也可能改变HSA的构象和空间结构ꎬ干扰蛋白质和体内其他内源性激素之间的正常结合ꎬ进一步导致机体产生各种代谢反应ꎮ因此ꎬ研究有毒有害化合物与HSA之间的相互作用ꎬ有助于理解该化合物在体内的贮运㊁分布和代谢ꎬ为评价小分子化合物的毒性机理提供理论依据ꎮ景顺杰等[8]利用荧光光谱法测定植物生长调节剂6-苄氨基嘌呤与牛血清白蛋白的相互作用ꎬ发现6-苄氨基嘌呤通过静态猝灭机制使牛血清白蛋白的荧光强度降低ꎮ为了理解2种新型植物生长调节剂多效唑和烯效唑的生物效应机理ꎬ李志芹[9]研究了多效唑和烯效唑与HSA的相互作用ꎬ发现多效唑通过疏水作用和氢键与HSA结合并诱导HSA的α-螺旋结构降低和微环境改变ꎬ而烯效唑由于空间位阻大不易与HSA发生相互作用ꎮ尽管已经有一些关于植物生长调节剂潜在毒理学效应和环境风险评估的报道[10]ꎬ但在生理酸度条件(pH7.4)下对植物生长调节剂与HSA相互作用机制进行深入系统的研究甚少ꎮ本文通过多种光谱学方法联合计算机技术ꎬ研究IBA与HSA的结合特性及IBA对HSA构象的影响ꎬ探索两者之间的结合位点㊁结合模式以及结合过程中HSA结构稳定性和氨基酸残基的灵活性ꎬ为深入阐明IBA的毒性机理提供理论基础ꎮ1㊀实验部分1.1㊀仪器与试剂F-7000型荧光光度计(日本日立公司)ꎬUV-2450型紫外可见分光光度计(日本岛津公司)ꎬMOS450型圆二色谱仪(法国Bio-Logic公司)ꎬMilliporeSimplicity超纯水机(法国密理博公司)ꎮIBA(纯度ȡ99%ꎬSigma-Aldrich公司)储备液的浓度为4.92mmol L-1ꎻHSA(纯度>98%ꎬ美国Sigma公司)ꎬ用pH7.4的Tris-HCl缓冲溶液配制成浓度为2.1μmol L-1标准溶液ꎻ其他试剂均为分析纯ꎮ1.2㊀实验方法1.2.1㊀紫外-可见吸收光谱实验固定比色皿中HSA溶液浓度为2.1μmol L-1ꎬ不断滴加一定体积的IBA溶液ꎬ测定混合物和相同浓度下游离IBA溶液在250~325nm的波长范围内的紫外光谱ꎮ所有光谱数据均扣除缓冲背景空白ꎬ并利用差减法[(IBA+HSA)-IBA]获得HSA与IBA相互作用前后的变化光谱ꎮ1.2.2㊀荧光滴定实验固定HSA溶液的浓度(2.1μmol L-1)ꎬ滴加一定体积的IBA溶液ꎬ混合均匀后静置5minꎬ在激发波长为295nmꎬ激发和发射狭缝宽度为2.5nmꎬ分别扫描反应体系在298㊁304和310K温度下300~500nm波长λ范围内的荧光发射光谱ꎮ为消除IBA紫外吸收引起的 内滤效应 ꎬIBA的荧光数据利用下面的公式进行校正[11]:Fc=Fme(Aex+Aem)/2(1)式中:Fc和Fm分别为IBA校正后和实验测定的荧光值ꎻAex和Aem分别代表IBA在295nm激发波长处和对应的发射波长处的吸光度ꎮ1.2.3㊀位点竞争实验布洛芬㊁华法林钠和洋地黄毒苷常作为位点探针[12]用来分析IBA在HSA上的结合位点ꎮ固定IBA的浓度为6.3μmol L-1ꎬHSA与IBA的浓度比为1 3ꎬ用涡旋混合器混合均匀ꎬ在室温((25ʃ2)ħ)下孵育15minꎬ向体系内连续滴加位点探针溶液ꎬ其余参数设置与1.2.2节相同ꎬ计算不同位点探针对HSA-IBA体系荧光强度的猝灭百分率ꎮ2 南昌大学学报(工科版)2023年㊀1.2.4㊀巯基含量的测定称取一定量的5ꎬ5ᶄ-二硫代二硝基苯甲酸(DT ̄NB)溶于Tris-Gly缓冲溶液(pH8.0)ꎬ配成质量浓度为4mg mL-1的Ellman试剂缓冲液ꎬ将样液与尿素溶液(8mol L-1)和Ellman试剂混匀后在25ħ下孵育1hꎬ测量不同体系样品在412nm处的紫外吸光值[13]ꎬ扣除缓冲液和试剂空白之后ꎬ用下述公式计算巯基在每克蛋白中的质量摩尔浓度bSHꎬ单位为μmol g-1[14]:bSH=73.53ˑA412ˑDCprotein(2)式中:A412表示体系样品在412nm处的吸光度ꎻCprotein代表HSA的质量浓度ꎬ单位为mg mL-1ꎻD表示HSA的稀释倍数ꎮ1.2.5㊀圆二色谱测定配制游离HSA(2.0μmol L-1)和不同摩尔比的IBA-HSA混合体系ꎬ在氮气存在条件下ꎬ测定体系190~250nm波长范围下的CD光谱ꎬ扣除Tris-HCl缓冲介质空白ꎮ利用Dichroweb在线程序(ht ̄tp://dichroweb.cryst.Bbk.Au.uk/html/process.shtml)计算IBA与HSA结合前后HSA二级结构不同组分的含量[15]ꎮ1.2.6㊀分子对接IBA与HSA的分子对接由DiscoveryStudio3.5软件和LibDock算法模拟完成ꎮHSA(PDBID:1AO6)的三维模型和IBA的晶体结构分别从蛋白质数据库(http://www.rcsb.org/)和PubChem数据库获取ꎮ对接之前ꎬ删除HSA中的水分子ꎬ加入附着氢原子ꎬ修改电荷数ꎬ设置合适的运行空间ꎮ模拟结果中LibDock得分最高的构象作为IBA与HSA的最佳结合构象ꎮ1.2.7㊀分子动力学模拟IBA-HSA复合物的MD模拟由GROMACS4.5.6软件和AMBER99SB力场完成ꎮ首先除去HSA中的溶剂ꎬ通过Acpype服务器中得到IBA的拓扑文件ꎮ使用正十二面体作为溶剂盒对复合物进行溶剂化ꎬ设置复合物与其边缘距离为1nmꎬ添加Na+或Cl-中和配合物电荷ꎬ优化系统能量消除原子间碰撞ꎬNVT平衡束缚配体ꎬ60ns进行NPT平衡ꎬ得到平衡几何图形ꎮMD模拟结束后ꎬ提取模拟后的轨迹文件以获得相关参数如:均方根偏差(RMSD)㊁旋转半径(Rg)㊁均方根波动(RMSF)和溶剂可及表面积(SASA)ꎮ2㊀结果与讨论2.1㊀紫外吸收光谱分析图1显示加入或不加入IBA蛋白质的紫外吸收光谱ꎬ图中λ为波长ꎬA为吸光度ꎮHSA在278nm处有一个特征吸收峰ꎬ其形成主要归因于HSA中含有苯杂环的Trp残基发生πңπ∗跃迁[16]ꎮ随着IBA的加入ꎬHSA的特征吸收峰强度不断增加并保持原始峰形ꎬ表明IBA与HSA相互作用形成IBA-HSA复合物ꎮTayyab等[17]在研究抗癌药物波那替尼与HSA相互作用也报道了类似的实验结果ꎬ波那替尼的加入使HSA的紫外吸收峰强度增强ꎬ两者结合形成复合物ꎮ3002752503251.401.050.700.35AIBAkaλ/nmc(HSA)=2.1μmol L-1ꎮ图1㊀IBA与HSA相互作用的紫外吸收光谱Fig.1㊀UVabsorptionspectraoftheinteractionbetweenHSAandIBA2.2㊀荧光光谱分析当激发波长为295nm时ꎬHSA在348nm处有一强的荧光发射峰ꎬ此时IBA的荧光强度可以忽略不计ꎮ随着IBA浓度的增加ꎬ体系中nңπ∗跃迁的能量增大导致HSA的荧光值(F)逐渐增强(图2)ꎬ表明IBA与HSA之间存在相互作用ꎬ这种现象在辣椒素与β-乳球蛋白的结合中也被报道[18]ꎮ可以用荧光增强效应方程分析298㊁304和310K温度下的荧光数据以获得其结合常数(Ka)[19]:1F-F0=1ΔFmax+1Ka[Q]1ΔFmax(3)式中:ΔFmax=Fɕ-F0ꎬ其中F0代表未加入IBA时HSA的初始荧光强度ꎬFɕ代表IBA与HSA结合饱和状态下的荧光强度ꎻF为加入IBA后HSA的荧光强度ꎻ[Q]为IBA溶液的浓度ꎻKa为IBA与HSA的结合常数ꎮ3第1期㊀㊀㊀㊀㊀张国文等:3-吲哚丁酸与HSA的相互作用及其对HSA结构的影响4504003005007506004503001500F111350λ/nm㊀㊀c(HSA)=2.1μmol L-1ꎬ曲线1ң11中ꎬ加入的IBA浓度分别为0㊁0.61㊁1.23㊁1.85㊁2.46㊁3.08㊁3.69㊁4.31㊁4.92㊁5.53㊁6.15μmol L-1ꎮ图2㊀IBA存在下HSA的荧光光谱变化Fig.2㊀ChangesinfluorescencespectraofHSAinthepresenceofIBA通过公式计算得到不同温度下HSA和IBA相互作用的Ka值(图3)ꎮ由表1可知ꎬ在298㊁304㊁310KIBA与HSA之间的Ka值分别为9.48ˑ103㊁4.16ˑ103㊁1.64ˑ103L mol-1ꎬKa值随温度的升高逐渐降低ꎬ表明温度升高不利于IBA与HSA的结合ꎮ2.3㊀热力学分析通过IBA与HSA结合反应的焓变(ΔHӨ)㊁熵变(ΔSӨ)和吉布斯自由能变(ΔGӨ)ꎬ推断IBA-HSA复合物形成过程的主要作用力类型ꎮ利用van'tHoff和Gibbs-Helmholtz关系式计算上述热力学参数ꎮlgKa=-ΔHy /(2.303RT)+ΔSy /(2.303R)(4)ΔGy =ΔHy -TΔSy(5)式中:R是气体常数(8.314J mol-1 K-1)ꎬT为反应体系的温度ꎮRoss等[20]总结了蛋白质和小分子物质结合过程中的主要驱动力类型判定关系ꎬ即:ΔHӨ>0ꎬΔSӨ>0ꎬ驱动力为疏水作用力ꎻΔHӨ<0ꎬΔSӨ<0ꎬ驱动力为氢键和范德华力ꎮ表1显示ΔGӨ<0ꎬ表明IBA与HSA结合是自发进行ꎻΔHӨ<0和ΔSӨ<0ꎬ表明氢键和范德华力是稳定IBA-HSA复合物的主要作用力ꎮ7.08.55.50.0300.0230.0160.0090.0021/(F -F 0)2.51.04.0298K 304K 310K[Q]-1/(104mol L-1)图3㊀IBA在不同温度条件下对HSA荧光增强作用双倒数图Fig.3㊀DoublereciprocalplotsofIBAenhancingHSAfluorescenceatdifferenttemperatureconditions表1㊀不同温度下IBA与HSA相互作用的结合常数和热力学参数Tab.1㊀BindingconstantsandthermodynamicparametersoftheinteractionbetweenIBAandHSAatdifferenttemperaturesT/KKa/(103L mol-1)RaΔHӨ/(kJ mol-1)ΔGӨ/(kJ mol-1)ΔSӨ/(J mol-1 K-1)2989.480.9985-22.753044.160.9960-111.90-20.95-299.173101.640.9932-19.16㊀㊀㊀㊀㊀注:Ra为Ka的相关系数ꎮ2.4㊀位点竞争测定一些药物可作为位点探针用于确定配体在HSA上结合位点ꎬ如华法林㊁布洛芬和洋地黄毒苷可分别作为HSA的SiteⅠ(亚结构域ⅡA)㊁SiteⅡ(亚结构域ⅢA)和SiteⅢ(亚结构域ⅠB)的位点探针[21]ꎮ利用上述3种探针通过竞争实验确定IBA在HSA上的结合位点ꎮ根据以下公式计算竞争率:I=F2F1ˑ100%(6)式中:F1为IBA-HSA复合物的荧光强度ꎬF2代表滴加不同浓度位点探针溶液后体系的荧光强度ꎮ图4为不同位点探针对IBA-HSA复合物的荧光猝灭百分比ꎮ加入华法林钠后ꎬIBA-HSA体系的竞争率显著降低ꎬ而另2种探针(布洛芬和洋地黄毒苷)对体系的竞争率影响不明显ꎬ表明华法林与结合在SiteⅠ位点的IBA发生竞争ꎬ将IBA置换出来ꎬ而布洛芬和洋地黄毒苷不与IBA竞争ꎬ证明IBA结合在HSA的SiteⅠ(亚结构域ⅡA)ꎮ2.5㊀IBA对HSA巯基的影响巯基(SH)基团可形成分子内二硫键而维持蛋白质空间构象ꎬ影响HSA聚集和表面性质[22]ꎮSH基团通常隐藏在疏水空腔中ꎬ当蛋白质与小分子结4 南昌大学学报(工科版)2023年㊀812610090807060(F 2·F 1-1)/%20410洋地黄毒苷华法林布洛芬[Probe]/[HSA]c(IBA)=6.3μmol L-1ꎬc(HSA)=2.1μmol L-1ꎮ图4㊀不同位点探针对IBA-HSA复合物的荧光猝灭率Fig.4㊀FluorescencequenchingrateofIBA-HSAbythecompetitorsatdifferentsites合后其表面疏水性和伸展性会发生变化ꎬ可能会使蛋白质分子内的二硫键遭到破坏ꎬ埋藏的SH基团被暴露ꎬ游离巯基含量增加ꎻ或者小分子的结合使蛋白质的结构收缩ꎬ导致游离SH含量减少[23]ꎮ图5为不同浓度下IBA对HSA的SH含量影响曲线ꎮ当溶液中IBA的浓度不断增加ꎬHSA中游离SH含量逐渐减少ꎬIBA的加入使每克HSA中巯基的含量从3.14μmol g-1下降到1.51μmol g-1ꎮ游离SH含量的降低可能是因为IBA存在下ꎬ使得HSA构象发生改变ꎬ多肽链收缩ꎬ巯基被包埋在疏水空腔中ꎮ81063.53.02.52.01.51.0b S H /(μm o l ·g -1)24IBA-HSA[Q]/(μmol L-1)图5㊀不同浓度的IBA对HSA巯基含量的影响Fig.5㊀EffectofdifferentconcentrationsofIBAontheSHcontentofHSA2.6㊀CD光谱分析当蛋白质与小分子物质结合后ꎬ会影响蛋白质的二级结构ꎬCD光谱法是检测蛋白质二级结构变化敏捷㊁有效的方法ꎮ在200~250nm波长范围内ꎬHSA(线a)在212nm和223nm处显示α-螺旋结构的特征峰(图6)[24]ꎮ2个负峰的强度和位置随着IBA浓度的逐渐增大并没有明显变化ꎬ且IBA-HSA复合物的CD谱带形状与HSA基本相同ꎬ表明IBA2502402300.0150-0.015-0.030-0.045-0.060-0.075C D /(°)210200220da0:12:14:18:1[IBA]:[HSA]λ/nm[IBA] [HSA]=0 1㊁2 1㊁4 1㊁8 1ꎻc(HSA)=2.1μmol L-1ꎮ图6㊀不同浓度比IBA-HSA复合物体系的CD光谱Fig.6㊀CDspectraofIBA-HSAcomplexsystemwithdifferentconcentrationratios与HSA结合后α-螺旋的含量仍然在HSA的二级结构中占主导地位[25]ꎮ与游离的HSA相比(表2)ꎬ复合物随着[IBA] [HSA]浓度比的增加ꎬα-螺旋和无规卷曲含量逐渐增加ꎬ而β-折叠和β-转角的含量降低ꎬ表明IBA诱导了HSA的二级结构发生轻微改变ꎬ复合物体系HSA的α-螺旋含量增加ꎬ可能是由于IBA与HSA相互作用形成氢键ꎬ使得HSA结构紧缩ꎮ表2㊀不同IBA与HSA浓度比对应的HSA的二级结构含量Tab.2㊀SecondarystructurecontentsofHSAatdifferentmolarratiosofIBAtoHSA单位:%[IBA] [HSA]α-螺旋β-折叠β-转角无规卷曲0 153.78ʃ0.259.56ʃ0.6321.79ʃ0.3714.86ʃ0.282 154.78ʃ0.478.62ʃ0.3321.70ʃ0.3314.90ʃ0.294 155.52ʃ0.287.68ʃ0.2521.72ʃ0.4215.08ʃ0.168 157.57ʃ0.215.77ʃ0.5121.56ʃ0.1115.10ʃ0.272.7㊀IBA与HSA的分子对接图7(a)直观展示了IBA与HSA结合后的分子构象ꎮ可以发现IBA结合在HSA亚结构域ⅡA的疏水空腔SiteⅠ位点ꎬ这与荧光位点竞争实验结果一致ꎮIBA通过范德华力与氨基酸残基Ser192㊁Tyr150㊁Glu196㊁Ala291㊁His288和Glu292相互作用ꎬ并且与Arg257和Glu153残基形成2个氢键ꎬ其键长分别为0.204㊁0.218nm(图7(d))ꎬ佐证了上述荧光实验分析结果:IBA与HSA形成复合物主要作用力为氢键和范德华力ꎮ2.8㊀MD模拟结果分析分子动力学模拟通常用于分析一段时间内的生物分子的构象变化和稳定性ꎬ以补充和验证分子对接结果ꎬ通过分子动力学模拟可以进一步评估IBA-HSA复合物的结构和性质[26]ꎮRMSD可以用于分析5 第1期㊀㊀㊀㊀㊀张国文等:3-吲哚丁酸与HSA的相互作用及其对HSA结构的影响IBA(a)能量最小原则获得IBA与HSA结合的最佳姿势IBA(b)IBA与HSA结合的三维结构IBA(c)IBA结合到HSA的最佳位置pi-cation pi-alkylvan der Waalsconventional hydrogen bondinteractions(d)IBA与HSA结合的平面结构图7㊀IBA与HSA分子对接结果Fig.7㊀ResultsofmoleculardockingbetweenIBAandHSAIBA-HSA复合物在模拟体系中结构的稳定性ꎬRMSF反映IBA对HSA结构灵活性和残基柔性的影响ꎬRMSF的值越大表明氨基酸残基的灵活性越高ꎻRg用于量化蛋白质结构的致密性ꎬ而SASA可用来评估HSA溶剂利用范德华力与溶剂相互作用的表面积及表面疏水性[27]ꎮ图8(a)显示了游离HSA和HSA-IBA的动力学轨迹随时间的变化情况ꎮ游离的HSA和HSA-IBA复合物在40ns左右达到相对稳定的构象ꎬ游离HSA的RMSD值大于加入IBA后形成复合物的RMSD值ꎬ表明结合IBA后影响了HSA结构的自由度ꎬ可能是二者相互作用形成氢键使HSA的构象更加稳定[28]ꎮIBA的存在使Rg值增加(图8(b))ꎬ表明HSA与IBA结合后其结构的致密性发生变化ꎬ分子结构刚性程度减弱[29]ꎮIBA与HSA结合增加了HSA的溶剂可及表面积(图8(c))ꎬ说明IBA的加入导致蛋白质表面疏水性下降ꎮIBA-HSA复合物体系的RMSF值总体上比游离HSA更大(图8(d))ꎬ表明结合IBA后在一程度上增强了HSA氨基酸残基的灵活性ꎮ4060300.600.450.300.15R M S D /n m10020HSAHSA-IBA50t/ns(a)RMSD4060302.92.82.72.62.5 2.4R g /n m 10020HSAHSA-IBA50t/ns(b)Rg406030S A S A /n m 210020HSAHSA-IBA50350325300275250t/ns(c)SASA6 南昌大学学报(工科版)2023年㊀400600300R M S F /n m 100200HSAHSA-IBA5000.80.60.40.2氨基酸序列(d)RMSF图8㊀游离HSA和IBA-HSA复合物的分子动力学模拟结果Fig.8㊀MoleculardynamicssimulationresultsoffreeHSAandIBA-HSAcomplexes3㊀结论㊀㊀IBA通过氢键和范德华力与HSA结合形成复合物ꎬ且温度升高不利于IBA-HSA复合物的稳定ꎮIBA结合在HSA亚域ⅡA的SiteⅠ位点ꎬ与附近的氨基酸残基Tyr150㊁Glu153㊁Ser192㊁Glu196㊁Arg257㊁His288㊁Ala291㊁Glu292发生相互作用ꎬ其中与Glu153和Arg257之间形成氢键ꎮIBA的结合作用导致HSA的游离SH含量降低ꎬα-螺旋和无规卷曲含量增加ꎬβ-折叠和β-转角含量降低ꎬ表面疏水性下降ꎬ氨基酸残基的灵活性部分增加ꎮIBA-HSA复合物的结构变紧缩且稳定性增加可能是IBA在人体内的产生危害作用的部分原因ꎬ这为进一步研究IBA在体内的转运㊁代谢过程及其毒理机制提供了理论支持ꎮ参考文献:[1]㊀LUDWIG ̄MÜLLERJ.Indole-3-butyricacidinplantgrowthanddevelopment[J].PlantGrowthRegulationꎬ2000ꎬ32(2):219-230.[2]SAINISꎬSHARMAIꎬKAURNꎬetal.Auxin:amasterregulatorinplantrootdevelopment[J].PlantCellRe ̄portsꎬ2013ꎬ32(6):741-757.[3]LISWꎬZENGXYꎬLENGYꎬetal.Indole-3-butyricacidmediatesantioxidativedefensesystemstopromoteadventitiousrootinginmungbeanseedlingsundercadmi ̄umanddroughtstresses[J].EcotoxicologyandEnviron 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植物生长调节剂
关于促进坐果、膨果的几个配方促进果实坐果、膨大、增加产量,历来是调节剂的主要应用之一。
自我国开始在植物调节剂的研究以来,这类应用一直占有着相当大的比例。
从番茄、茄子的防止落花,苹果的防止采前落果,促进葡萄果粒膨大而后到应用抑制剂促进结实率,我们先后应用了吲哚乙酸、2,4 -D、萘乙酸、赤霉素、细胞分裂素、比久等抑制剂来促进坐果、膨果,而达到增产、改善品质的目的。
但单独使用某一药剂时,往往提高坐果的同时,产生空洞果、裂果、果梗变硬等副作用,达不到提高品质的要求,就需要两种或两种以上的植物生长调节剂混用,但复配产品要经过科学的试验,其复配有效成份及含量均要经过严格的筛选,否则欲速则不达,甚至产生副作用,下面就一些此类常用的复配制剂介绍一下。
(1)复硝酚钠+a-禁乙酸钠其制剂一般为水剂或可溶粉剂,由高纯度 a 一萘乙酸钠与复硝酚钠复配而成,市场上常见的为2.85%水剂(1.8: 1.05),这两种成份可以相互增效,拓宽药效,降低使用浓度,既具有复硝酚钠赋活剂的效果,又具有 a -萘乙酸钠生根、膨果的效果,是一种广谱性植物生长调节剂,由于其制剂的速效性,保花保果性能优良,已成为一个较为广泛的植物生长调节剂品种。
(2)赤霉素(GA4+7) + 6-BA其制剂一般为乳油、可溶液剂或涂抹剂。
市场产品有 3.6%、3.8%乳油,3.6%液剂,2.7%膏剂。
它可经由植物的茎、叶、花吸收,再传到到分生组织活跃的部位,促进坐果,促进苹果五棱突起,并有增重效果。
此混剂已在元帅系的红星、新红星、短枝红星、红富士和青香蕉苹果上应用,一般是盛花期对花喷一次,隔15-20天再对幼果喷一次。
此外,还可在猕猴桃、葡萄、香蕉等果树上应用。
(3)氯化胆碱+萘乙酸(钠)其制剂一般为可溶粉剂或水剂。
市场产品有25%水剂,主要应用于马铃薯、甘薯、萝卜、洋葱、人参等块根块茎类作物。
此配方为促控剂类型,通过抑制C3植物的光呼吸,提高光合作用效率、促进有机质的运输,并将光合产物尽可能输送到块根块茎中去,增加块根块茎的产量。
高中生物选择性必修1章末过关检测(5) 植物生命活动的调节(含答案详解)
高中生物选择性必修1(新教材)章末过关检测(五) 植物生命活动的调节(时间:90分钟分值:100分)一、选择题:本题共20小题,每小题2分,共40分。
每小题只有一个选项符合题目要求。
1.为了探究生长素的作用,将去尖端的玉米胚芽鞘切段随机分成两组,实验组胚芽鞘上端一侧放置含有适宜浓度IAA的琼脂块,对照组胚芽鞘上端同侧放置不含IAA的琼脂块,两组胚芽鞘下端的琼脂块均不含IAA。
两组胚芽鞘在同样条件下,在黑暗中放置一段时间后,对照组胚芽鞘无弯曲生长,实验组胚芽鞘发生弯曲生长,如图所示。
根据实验结果判断,下列叙述正确的是()A.胚芽鞘b侧的IAA含量与b′侧的相等B.胚芽鞘b侧与胚芽鞘c侧的IAA含量不同C.胚芽鞘b′侧细胞能运输IAA而c′侧细胞不能D.琼脂块d′从a′中获得的IAA量小于a′的输出量解析:选D。
根据题意可知,琼脂块a中不含IAA,所以胚芽鞘b侧与胚芽鞘c侧均不含IAA,琼脂块a′中含有IAA,所以胚芽鞘b′侧含IAA,A、B项错误。
胚芽鞘细胞均能运输IAA,C项错误。
2.(2021·吉林长春高二期末)下图是燕麦胚芽鞘尖端在不同的光照条件下,经过一定时间后,定量测定琼脂块中生长素的含量,就测定结果进行分析,下列叙述正确的是()A.光照抑制生长素的合成B.光照引起生长素向下运输C.单侧光引起生长素由向光侧向背光侧运输D.光照促进生长素的合成解析:选C。
比较题图3和题图4,光照条件下和黑暗条件下,胚芽鞘尖端产生和向下运输的生长素含量几乎一样,A、B、D错误;比较题图1和题图2,两组琼脂块中的生长素总含量大体相同,但没有玻璃隔板的胚芽鞘尖端向光侧生长素含量比背光侧少,说明单侧光引起生长素由向光侧向背光侧运输,C正确。
3.为了验证“发育中的种子能产生生长素并促进果实发育”,研究人员利用某异花传粉的高等植物进行对照实验,甲组植物正常受粉后套袋处理,乙组植物在开花前进行套袋处理,实验结果如右图所示。
植物生理学设计性实验
植物生理学设计性实验生长素和细胞分裂素诱导植物不定根发生作用的比较---以IAA和6-BA为例的研究一、实验目的1.了解植物激素的生理作用;2.开展植物生长素和细胞分裂素对植物不定根发生作用的研究;3.学习植物材料的培养方法;4.比较IAA和6-BA对于植物不定根发生的作用;5.培养实验者的实验设计和协作能力。
二、实验原理植物生长物质是一些调节植物生长发育的物质。
可分为两类:植物激素和植物生长调节剂。
植物激素:在植物体内合成,并从产生之处运送到别处,对生长发育产生显著作用的微量(<1μmol/L)有机物。
植物生长调节剂:具有植物激素活性的人工合成物质。
类型:生长素、细胞分裂素、赤霉素、ABA、乙烯等(一)生长素的生理效应促进作用:促进黄瓜、南瓜雌花增加,单性结实,子房壁生长,细胞分裂,维管束分化,光合产物分配、叶片扩大,茎伸长,偏上性生长,乙烯产生,叶片脱落,形成层性活,伤口愈合,不定根形成,种子发芽,侧根形成,根瘤形成,种子和果实生长,坐果,顶端优势。
抑制作用:抑制花朵脱落、侧枝生长,块根形成,叶片衰老(二)细胞分裂素生理作用促进作用:促进细胞分裂,细胞膨大,地上部分化,侧芽生长,叶片扩大,叶绿体发育,养分移动,气孔张开,伤口愈合,种子萌发,形成层活动,根瘤形成果实生长,某些植物坐果。
抑制作用:抑制不定根形成和侧根形成,延缓叶片衰老应用:果蔬保鲜,组织培养,提高坐果。
IAA是Indole-3-acetic acid的简称,化学名称为为吲哚乙酸,生物学名称为生长素,是一种天然植物激素。
6-BA是人工合成的细胞分裂素,的主要作用是促进芽的形成,也可以诱导愈伤组织发生。
三、实验材料与试剂1.材料:长出第一片三出复叶的绿豆幼苗若干;2.试剂:IAA母液、6-BA母液,一般为0.5-1.0mg/L;3.仪器及器材:植物培养箱、200ml容量瓶、烧杯或一次性饮水杯、保鲜膜、自封塑料袋、滴管、移液管;四、实验步骤1、选取生长状况基本一致的三出复叶的绿豆幼苗120株,在子叶下方2-3cm处切去根部,再用蒸馏水仔细冲洗幼苗叶片后置于蒸馏水中备用; 2、据表1、2配置营养储备液和1/4完全培养液; 3、配置激素母液(0.5-1mg/L );(生长素类物质先用少量95%酒精助溶,再用水定容;细胞分裂素类物质先用0.5mol/LNAOH 溶液助溶,再用水定容); 4、用1/4完全营养液配置不同浓度的激素:IAA (1、0.1、0.01、0.001、0.0001、0.00001mg/L );6-BA (1、0.1、0.01、0.001、0.0001、0.00001mg/L ),各200mL 。
植物生长调节剂是指人工合成的具有与植物激素类似的生理效应的化学物质
植物生长调节剂是指人工合成的具有与植物激素类似的生理效应的化学物质。
人工合成的植物生长调节剂比天然植物激素有更高的活性。
因而已在生产上广泛应用植物生长调节剂种类繁多。
昆虫生长调节剂是一种以昆虫特有的生长发育系统为攻击目标的新型特异性杀虫剂植物生长调节剂是人工合成的能够调节植物生长发育的激素类化学物质,按其功能可分为五类:①生长素类。
吲哚乙酸(IAA)、吲哚丙酸(IPA)、萘乙酸(NAA)、2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)、增产灵(4-碘苯氧基乙酸)、防落素(4-氯苯氧乙酸)等。
②赤霉素类。
九二O(GA3)等。
③细胞分裂类。
玉米素(ZT)、激动素(KT)、腺瞟呤(6-BA)等。
④催熟剂类。
乙烯、乙烯利等。
⑤生长抑制剂类。
脱落酸(ABA)、矮壮素(CCC)、青鲜素(MH)、三碘苯甲酸(TIBA)、多效唑(PP333)、比久(B9)等。
一、植物生长调节剂的种类:性质和作用目前人工生产的植物生长调节剂种类很多,按其性质和作用可分为以下几类。
(-)天然激素类似物:(1)生长素类似物;(2)赤霉素类;(3)细胞分裂素类;(4)脱落酸;(5)乙烯及乙烯释放剂。
(二)激素传导的抑制剂:这类物质能阻碍内源激素的运输,使激素在局部积累,从而对植株的生长发育及形态形成产生影响。
包括三碘苯甲酸和整形素。
(三)激素的桔抗物:这类化合物在化学结构上与天然激素类似,进入植株后可与植物激素竞争结合点,从而削弱植物激素的生理作用,影响植物生长发育。
(四)生长延缓剂:能抑制植物顶端下部区域(亚顶端分生组织区)的细胞分裂与伸长,使植物节间缩短,植株变矮,但叶子大小和数目、节的多少和顶端优势相对不受影响。
1、矮壮素与矮健素:使植株变矮壮,株型紧凑,防止徒长和倒伏等。
2、多效唑:又名控长灵,属三唑类化合物,对人畜低毒。
多效唑能延缓作物的纵向生长,促进横向生长,增加分枝、分蘖,使植物矮化紧凑,茎杆粗壮,叶色加深,抗寒。
3、烯效唑:其结构与多效唑类似,但活性比多效唑高10倍以上,适用于农作物、蔬菜、观赏植物、果树、草坪等,具有矮化植株,谷类作物抗倒伏,促进花芽形成,提高作物产量等作用。
《化学化工信息及网络资源的检索与应用》课后题答案
《化学化工信息及网络资源的检索与应用》课后题答案综合练习题练习一1.问:了解本单位图书馆、资料室有关化学化工信息印刷版的馆藏和开架排列情况及借阅手续。
2.问:了解我们图书馆和资料室的网络数据库数据。
3.问:通过在线实践搜索化学和化学信息网站。
练习二1.问:化学信息的载体是什么?答:化学信息载体包括声波、光波、电波传递信息的无形载体,比如磁盘、缩微照相,网络和以实物形态记录为特征,纸张、胶卷、胶片、磁带、磁盘传递和贮存信息的有形载体,比如书籍等。
2.问:什么是更完整的化学信息摘录?答:1)科学的选用化学信息的检索方法,比如直检法、引文法、工具法、顺查法、倒查法、抽查法等。
2)根据化学信息的检索步骤:① 分析研究主题,明确检索范围和要求;② 选择搜索系统和搜索工具,确定搜索标记;③ 确定搜索方式和方法;④ 寻找文献线索;⑤ 搜索并获取原始文献。
3)选择下列的搜集方法:①选购;②索取与交流;③现场搜集;④委托搜集;⑤复制;⑥算机的联机订购。
4)在文献筛选和筛选方面,我们应遵循以下原则:① 可靠性判断;(2)先进的判断;③ 适用性判断。
5)查阅化学化工文献过程中应该注意下列事项:①记录要完全;②充分利用现有条件;③交叉补充;④原文转换;⑤阅读时重点突出。
最后,我们再对文献进行加工和整理。
3.Q:通过参考书或在线搜索回答以下问题?(1)闪点是什么意思?(2)喹啉(quinoline)分别在水、乙醇、乙醚中的溶解度有什么?(3)食用香兰素(vanillin)规格是什么?(4)雷式盐(rochellesalt)的化学成分是什么?(5)聚四氟乙烯的TG和TM(提示:polymerhandbook)(6)丙烯腈-甲基丙烯腈的单体竞聚率(提示:《polymerhandbook》)(7)ki和nai在丙酮中的溶解度(提示:《handbookofchemistryandphysics》)答:1)在规定条件下加热样品。
当样品达到一定温度时,样品的蒸汽和周围的空气的混合气,一旦与火焰接触,即发生闪燃现象,叫闪燃,发生闪燃时试样的最低温度,称为闪点。
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植物生长调节剂3-吲哚乙酸的合成
一、实验目标
1.掌握利用Fe/HCl 体系将-NO2氧化成-NH2的方法; 2.掌握减压蒸馏中真空泵的使用方法; 3.初步掌握利用氮气置换空气的操作方法; 4.初步掌握压热釜的操作方法。
二、产品特性与用途 3-吲哚乙酸的英文名称:3-Indoleacetic acid ,化学式:C10H9NO2,相对分子质量:175.19。
本品为无色结晶,见光后迅速氧化成红色而活性降低,应放在棕色瓶中贮藏。
熔点167~169℃,微溶于水、甲苯,易溶于乙酸乙酯。
在酸性介质中不稳定,在无机酸作用下能迅速失去活性。
其水溶液也不稳定,但其钠、钾盐比游离酸稳定。
通常以粉剂或可湿性粉剂使用。
市售3-吲哚乙酸为人工合成产品,其LD50 = 150 mg / kg (小白鼠腹腔注射)。
3-吲哚乙酸可以经茎、叶和根系被植物吸收。
它对植物生长有刺激作用,可影响细胞分裂、细胞伸长和细胞分化,也影响营养器官和生殖器官的生长、成熟和衰老,可促进植物生根,提高产量,是一种植物生根调节剂。
当用于插枝生根的木本植物、草本植物时,可以加速根的形成;当用于处理甜菜种子时,可提高块茎产量与含糖率,也可以促进胡萝卜的生长。
吲哚乙酸由于见光容易分解,在植物体内容易被吲哚乙酸氧化酶分解,并且价格较贵,所以在生产上应用受到限制,主要用于组织培养,诱导愈伤组织和根的形成。
三、实验原理
1.邻甲苯胺的合成
2.N-甲酰基邻甲苯胺的合成
3.吲哚的合成
4.3-吲哚乙酸的合成
CH 3NO 2Fe
H -Cl CH
3NH
2CH 3NH 2
HCOOH CH 3
NHCHO
H -OH
CH 3NHCHO ( t - C H ) OK
N
H CH 3NH 2
四、主要仪器与药品 1.主要仪器
气阱、真空泵、1L 压热釜、电加热套、电动搅拌器、水蒸气蒸馏装置及减压抽滤装置等。
2.主要药品
30g 铁粉、2.5mL
盐酸、27g 邻硝基甲苯、
428g 邻甲苯胺、201.5 g 90%甲酸、100mL 石蜡油、300mL 叔丁醇、14.5g 金属钾、34g N-甲酰基邻甲苯胺、10g 无水硫酸钠、90g 85%氢氧化钾、117g 吲哚、120g 70%羟基乙酸水溶液及氮气、碳酸钠、食盐、苯、氢氧化钾、锌粉、乙醚、5%稀盐酸及5%碳酸钠溶液等。
五、实验内容与操作步骤 1.邻甲苯胺的合成
将30g 铁粉、225mL 水和2.5mL 盐酸加入四口瓶中,加热至70℃,搅拌并让其酸蚀1~2h 。
其目的是把铁粉溶解在稀盐酸中,以便生成具有氧化性的Fe2+。
搅拌下每次少量、分多次加入27g (0.2 mol )邻硝基甲苯,维持温度为80~90℃。
邻硝基甲苯加完后,升温至95℃,产物应完全溶于稀盐酸。
将还原反应物用碳酸钠中和,进行水蒸气蒸馏。
将馏出液移入分液漏斗中,加入食盐振荡使食盐完全溶解。
用苯萃取4次,每次用量50mL 。
苯的萃取液用片状氢氧化钾干燥。
蒸出苯以后,向残余物中加入少量锌粉进行蒸馏,其目的是利用锌粉的还原性,防止邻甲苯胺被空气氧化。
收集198~200℃的馏分即为邻甲苯胺,约得17.5g 。
还原反应结束后烧瓶内壁留下一层黑色金属氧化膜,很难洗去。
用稀盐酸加热回流2h 左右即可洗净。
称量产品,计算收率。
2.N-甲酰基邻甲苯胺的合成
将21.4g (0.2 mol )邻甲苯胺和10.1g (0.21 mol )90%甲酸混合物加入四口瓶中,加热至出现回流,保温3h ,放置过夜。
真空蒸馏,收集沸点为173~175℃(3322Pa )的馏分,得到浅黄色N-甲酰基邻甲苯胺约20g ,熔点55~58℃。
称量,计算收率。
3.吲哚的合成
在1L 的三口瓶上装上回流冷凝器和氮气通入管。
冷疑器的上口接通至两个由500mL 吸滤瓶连接而成的气阱,其中第一个是空的,第二个盛有100mL 石蜡油,第二个吸滤瓶的进气管稍稍伸入石蜡液面下。
在三口瓶中放入300mL 叔丁醇,用氮气赶尽空气。
分批加入14.5g (0.375 mol )金属钾,加热至全部溶解。
加入34g (0.25 mol )N-甲酰基邻甲苯胺,并使之溶解。
取下回流冷凝器,改为蒸馏装置。
用一个吸滤瓶作为接收瓶,并接至前面操作中使用过的气阱,以隔绝空气。
蒸馏出过量的醇。
剩余物加热至350~360℃,保持20~30min ,在氮气氛中冷却。
加入150mL 水使剩余物分解。
用水蒸气蒸馏,蒸出吲哚。
馏出物用乙醚提取,加入冷的5%稀盐酸,振荡使邻甲苯胺盐化。
倾出水层,用5%稀碳酸钠溶液洗涤。
再倾去水层,用10g 无水硫酸钠干燥。
用水浴蒸馏除去乙醚。
之后减压蒸馏,收集沸点为142~144℃(3588Pa )的馏分,得淡黄色吲哚约11.5g ,熔点52~53℃。
称量,计算收率。
4.3-吲哚乙酸的合成
在1L 压热釜中加入90g (1.37mol )85%氢氧化钾和117g (1mol )吲哚,加入120g (1.1 mol )70%羟基乙酸水溶液,密闭压热釜,用氮气置换空气。
在250℃下反应22h 。
然后降温至50℃,打开釜盖,加入333mL 水后加热到100℃保持30min 以溶解粗吲哚乙酸钾盐,之后冷却至室温。
把反应液倒出,用水洗涤高压釜,并加水调至体积为1000mL 。
然后
N
H HOCH 2COOH
N
H
CH 2COOK
H -OH
KOH
N
H CH 2COOK
H -Cl
N
H CH 2COOH
用200mL乙醚萃取吲哚,回收待用。
水相钾盐用浓盐酸酸化,蒸发部分水,冷却至10℃结晶,过滤。
收集得到的晶体,冷水洗涤,干燥,得到浅黄色吲哚乙酸粗品,熔点约163~165℃。
用热水溶解,加入活性炭脱色后,进行重结晶操作,得到几乎无色的针状物,即为产品,熔点164~166℃(分解),产品放于棕色瓶中贮藏。
称量产品,计算收率。
六、实验记录与数据处理
1.实验记录表
2.数据记录表
七、安全与环保
邻甲苯胺、N-甲酰基邻甲苯胺等药品具有一定毒性,实验产生的废水应经处理后集中排放。