Διερεύνηση της ύπαρξης συστατικών δομής ορθο-δι-φαινόλης στα κυτταρικά τοιχώματα και της συμμετοχής τους σε διεστερικά σύμπλοκα με το βορικό οξύ

Abstract

Η παρουσία του βορίου, με τη μορφή του βορικού οξέος, στα κυτταρικά τοιχώματα είναι δεδομένη όπως επίσης και ο σχηματισμός διεστερικών συμπλόκων με τοιχωματικά κατάλοιπα του πηκτινικού κλάσματος. Ωστόσο, πέρα από την παραπάνω ιδιότητα το βορικό οξύ, θεωρητικά, μπορεί να σχηματίσει διεστερικούς δεσμούς με φαινολικά συστατικά, με κατάλληλη δομή, που εντοπίζονται στο κυτταρικό τοίχωμα. Στην παρούσα εργασία επιχειρήθηκε να τεκμηριωθεί πειραματικά η ορθότητα της παραπάνω υπόθεσης. Πιο συγκεκριμένα έγινε παρασκευαστική απομόνωση και φασματοσκοπική μελέτη των συστατικών που απελευθερώνονται μετά από υδρόλυση με το 3-νιτρο-φαινυλο-βορονικό οξύ. Επίσης έγινε μελέτη της απόσπασης των συστατικών του κυτταρικού τοιχώματος με διαφορετικές συνθήκες επώασης με σκοπό τη διερεύνηση της φύσης των δεσμών των συστατικών αυτών με τα πολυμερή του κυτταρικού τοιχώματος. Ειδικότερα μελετήθηκε η σύσταση των υδρολυμάτων του κυτταρικού τοιχώματος μετά από υδρόλυση με 3-νιτρο-φαινυλο-βορονικό οξύ και μετά από υδρόλυση με NaOH. Επίσης μελετήθηκε η επίδραση της τιμής του pH του μέσου επώασης στη σύσταση του υδρολύματος μετά από επώαση με 3-νιτρο-φαινυλο-βορονικό οξύ. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα, τα υπό μελέτη συστατικά μπορούν να απελευθερωθούν μετά από το χειρισμό με 3-νιτρο-φαινυλο-βορονικό οξύ ενώ ο χειρισμός με NaOH δεν τα απελευθερώνει. Επίσης, αυξανομένης της τιμής του pH του μέσου επώασης αυξάνεται και η συγκέντρωση ενός από τα υπό μελέτη συστατικά αλλά και του βορικού οξέος που απελευθερώνεται. Τέλος η παρασκευαστική απομόνωση και φασματική ταυτοποίηση των υπό μελέτη συστατικών έδειξε ότι παρουσιάζουν χαρακτηριστικά φάσματα απορρόφησης φαινολικών συστατικών στην περιοχή του υπεριώδους. Επίσης τα φάσματα υπερύθρου έδειξαν την παρουσία αρωματικού δακτυλίου υποκατεστημένου με υδροξυλομάδες καθώς και την παρουσία αμινομάδας. Συμπερασματικά, τα υπό μελέτη συστατικά προσδένονται στο κυττατρικό τοίχωμα μεσω διεστερικών συμπλόκων με το βορικό οξύ. Δεδομένο που ενισχύεται από την εξειδικευμένη απομόνωσή τους με 3-νιτρο-φαινυλο-βορονικό οξύ και όχι με NaOH. Επίσης με αύξηση της τιμής του pH έχουμε αύξηση της σταθεράς σχηματισμού του 3-νιτρο- φαινυλο-βορονικού οξέος και των υπό μελέτη συστατικών. Σημαντική είναι τέλος η διαφαινόμενη ύπαρξη στοιχειομετρικής σχέσης μεταξύ βορικού οξεός και ενός εκ των δύο συστατικών που απελευθερώνονται στο διάλυμα επώασης.

The presence of boron in cell walls and the formation of diesteric complexes with cell wall components of the pectin fraction is definitely a fact. Although beyond this capability boric acid may form diesteric bonds with cell wall phenolics that have proper structure. The current work aimed to check this theoretical hypothesis experimentally. Particularly, quantitative isolation of the components in question, took place, and identification of their spectral properties. The components were extracted using 3-nitrophyl-boronic acid (3-NBA). Also it has been examined the way that experimental conditions affect the extraction in order to estimate the nature of the bonds between the components in question and cell wall. Moreover it has been examined the composition of cell wall hydrolysates after treatment with 3-nitro-phenyl-boronic acid and treatment with NaOH. Hydrolysate composition after 3-NBA treatment in different pH values has also been examined. According to the results taken, components in question can be isolated with 3-NBA treatment contrary to NaOH treatment. Regarding the pH value, the higher the pH, the higher the concentration of boric acid and one of the components in question is detected. Finally quantitative isolation and spectral analysis of the components in question showed absorbance in UV range that describes phenolic structure. Also IR spectra indicate presence of aromatic ring substituted with hydroxyl moieties and presence of amino group. In conclusion the components in question bind cell wall components through diesteric complexes with boric acid. This conclusion strengthens by the fact of restricted isolation of the components in question only with 3-NBA and not with NaOH. Also the higher the pH, the higher the binding constant between 3-NBA and components in question. Important is finally possible existence of stoichiometric relationship between boric acid and one of the two components in question.