essenzielle Aminosäure
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Fops und Dims: Graminizide Selektivität • ACCase-Hemmer (FOPs und DIMs) selektiv für Gräser, keine Wirkung auf Dicots • Wenn Einsatz in Getreide, muss Antidot zugegeben werden • Nur das R-Racemat ist aktiv, Reinigung bewirkt Halbierung der Aufwandsmenge • Dicots enthalten in Clp procaryontische ACCase aus mehreren Untereinheiten, im Cytosol eucaryontische ACCase. • Monocots haben eucaryontische ACCase in Clp und Cytosol, keine prokaryontische ! • Verlust in der Evolution, Import des Gens in Clp Wenn man 2 unterschiedliche Gene hat… Biosynthese verzweigtkettiger Aminosäuren Sulfonylharnstoffe wirken auf Menschen • Wirksame Diabetes-Medikamente seit 1955, wirken auf Protonenpumpen • Zufällige Entdeckng der herbiziden Wirkung auf ALS • Wirkungsmechanismen sind unterschiedlich • Zellkulturstudien: essenzielle Aminosäuren werden bereitgestellt Eine essenzielle Aminosäure (lebensnotwendige Aminosäure) ist eine Aminosäure, die ein Organismus benötigt, aber nicht selbst aus elementaren Bestandteilen aufbauen kann. Wenn diese Aminosäuren nicht Bestandteil der Nahrung sind, kann der Organismus auf Dauer nicht überleben. Jeder Organismus hat eigene Anforderungen; autotrophe Organismen sind in der Regel fähig, alle ihre Aminosäuren selbst aufzubauen. Für den Menschen gelten Isoleucin, Leucin, Lysin, Methionin, Phenylalanin, Threonin, Tryptophan und Valin als essenzielle Aminosäuren. Arginin und Histidin sind für Heranwachsende oder während der Genesung essenziell. Aminosäuren Nagetiere bemerken es innerhalb von 20 min, wenn ihnen essenzielle Aminosäuren fehlen (Science 307, 1776fff) ALS Inhibitor Sulfonylharnstoffe: herbizide Wirkung auf Pflanzen • Beeinflussen nicht die Samenkeimung • 1. Tag: Wachstumsstillstand, Hemmung der DNA-Synthese • 2. Tag: Absterben terminaler Vegetationskegel • 1 Woche: Anthocyanverfärbung, Nekrosen • Absterben nach 1-3 Wochen (lösl-Pool der AS) • Rüben reagieren noch auf geringste Spuren z.B. 0,1 g/ha Chlorsulfuron Chlorsulfuron Wirkstoffe Imidazolinone Sind auch ALS inhibitoren Wirkmechanismen am Enzym • What are Sulfonylurea Herbicides? • Sulfonylureas are a family of environmentally compatible herbicides that were discovered by DuPont Crop Protection in 1975 and first commercialized for wheat and barley crops in 1982. They have now been developed and commercialized worldwide in all major agronomic crops and for many specialty uses (e.g., rangeland/ pasture, forestry, vegetation management). • In 1989, there were 375 patents issued to 27 agrochemical companies covering tens of millions suspected biologically active structural variations (Brown, 1990). • Sulfonylureas represent a major advance in global crop protection technology and have revolutionized weed control by introducing a unique mode of action. • Specifically, these compounds interfere with a key enzyme required for weed cell growth — acetolactate synthase. • Furthermore, sulfonylureas are compatible with the global trend toward postemergence weed control and integrated pest management. Nachbaurisiko – Sulfonylharnstoffe Sulfonylharnstoffe und Herbizide mit dem gleichen Wirkungsmechanismus (ALS-Inhibitoren) zeichnen sich durch ein hohes Wirkungspotential bei extrem geringen Wirkstoffaufwand (z.B. 6 g/10.000 m²) aus. Häufig besitzen die verschiedenen Wirkstoffe eine Wirkung gegen dikotyle und monokotyle Unkräuter. Während es einzelne Wirkstoffe mit vorwiegender Wirkung gegen zweikeimblättrige Unkräuter gibt (z.B. Amidosulfuron, Prosulfuron, Tribenuron, Tritosulfuron), besitzen Wirkstoffe zur Ungrasbekämpfung immer auch eine Unkrautwirkung. Ähnlich verhält es sich mit der Wirkstoffaufnahme. Während es zwar Sulfonylharnstoffe mit einem hohen Wirkungsweg über die Blattaufnahme gibt, ist dennoch immer eine Wirkstoffaufnahme über die Wurzeln, d.h. eine Bodenwirkung, möglich. Die geringe Aufwandsmenge kann problematisch werden: Nachbaurisiko Vorsicht: Nachfrucht ! Zuckerrüben-Toxizität Metabolismus von Sulfonylharnstoffen Resistente ALS Sulfonylharnstoffe Metabolische Resistenz: der Transport der entgifteten Wirkstoffe wird erhöht Zentrale Rolle des Chloroplasten • Alle pflanzlichen AS erhalten ihren Stickstoff (Amino-) aus dem Glutamat im Chlp-Stroma (Glutamin-Synthase und Glutamat Synthase) • Arg, Pro aus Glutamat • Asp ist Startpunkt für Met, Thr, Lys und verzweigtkettige AS • Aromatische AS Trp, Phe, Tyr aus Erythrose-4phosphat • His aus Ribose 5-phosphat Essenzielle Aminosäuren • Pflanzen in der Lage die AS Histidin, Isoleucin, Leucin, Lysin, Methionin, Threonin, Tryptophan, Phenylalanin und Valin zu synthetisieren • Inhibitorstudien mit Mikroorganismen führten zu neuen Produkten in den 70ern • Aber: immer noch fehlen Infos über Subzelluläre Lokalisation, Regulation und Entwicklungssteuerung: Herbizide zuerst als Modellsubstanzen in der Forschung
