Prosess av sekundær metabolisme i planter

Prosess av sekundær metabolisme i planter!

Planter har ikke noen mekanisme for avhending av deres metabolske avfall. Disse avfallsproduktene akkumuleres i sine celler og fungerer ofte som utgangspunkt for mange transformasjonsprosesser.

Slike baner som produserer stoffer som ikke har betydning for opprettholdelsen av en hovedmetabolsk vei, utgjør det som har blitt kalt sekundær metabolisme.

Sekundær metabolisme fører til dannelsen av sekundære produkter. De sekundære metabolske veiene er genetisk og enzymatisk regulert. Sekundære produkter eller sekundære metabolitter inkluderer noen polysakkarider, mange antibiotika, steroider, karotenoider, alkaloider flavonoider etc.

Tre typer sekundære produkter utmerker seg med hensyn til metabolisk stabilitet:

(1) virkelig metabolisk inerte sluttprodukter,

(2) produkt hvis stabilitet gjelder en fysiologisk eller utviklingsstat og

(3) de med en kontinuerlig omsetning. I løpet av metabolismen av disse produktene dannes flere polymere produkter: for eksempel gummi, sporopolleniner, ligniner.

Dannelsen av disse stoffene katalyseres av fenoloksidaser og peroksidaser, og ganske ofte er cellevegget det foretrukne sted for dannelse av disse makromolekylene. Nedbrytning av sekundære produkter til primære metabolske substrater utføres av en gruppe enzymer som har lav substrat-spesifisitet, så som metylerende monoksygenaser og glukosidaser.

Mengden sekundære produkter varierer med plantens utviklingstilstand, sesong, klima og til og med tiden på dagen. Dette skyldes at sekundær metabolisme er påvirket av flere regulatoriske faktorer.

Betydningen av dannelsen av sekundære produkter ligger ikke så mye ved at de tjener som kildemateriale for regenerering av forbindelser som er nødvendige for primær metabolisme. Selv om det skjer, er bidraget så lite at det ikke har noen innvirkning på stoffskiftet som helhet.

Men dannelsen av sekundære produkter tillater videreføring av den primære metabolske hendelsen, ved fjerning av produkter av den berørte syntetiske banen fra reaksjonsstedet, og dette har langt større betydning.

Sekundære produkter: Økologisk betydning:

De sekundære produktene er av særlig betydning for opprettholdelsen av økologisk balanse. Den gjensidige innflytelsen mellom de bestanddelene i et økosystem er i stor grad spores til de sekundære produktene som genereres av komponentens arter av systemet.

De allelopatiske forhold mellom en plante og en annen er i en viss grad bestemt av arten av sekundærproduktene. For eksempel ville monoterpenene som ble utgitt fra bladene til Salvia teucophylla og Artemisia californica, gjøre jorda som absorberte de stoffene som ikke var egnet til generering av frøene til årlige planter.

Sekundære produkter: plante - dyr relasjoner:

Sekundære planteprodukter har en bestemmende innflytelse på plante - dyrrelasjoner. De tjener endene av predasjon, pollinering og frøspredning. Duft spiller en viktig rolle i å tiltrekke insekter som er opptatt av pollinering.

Stoffer involvert inkluderer monoterpener som limonene av sitrus og geraniol av roser; aminer som monoaminer av arum- og benzoesyrederivater som vanilje fra vanilje. Blomstens farge er uttrykket av pigmenter, som også er sekundære produkter.

For eksempel er den hvite fargen til viss blomst på grunn av tilstedeværelsen av flavoner som luteoliner; gule blomster er forårsaket av karotenoider, betaxanthiner og gule flavonoler, og de røde og fiolette farger er forårsaket av betacyaniner og anthocyaniner. Når moden, har frukter lyse farger og avgir karakteristiske lukt.

Begge spiller en betydelig rolle i å tiltrekke seg dyr og fugler og eventuelt spredning av frukt og frø. Farge og lukt kommer fra sekundære produkter. Mange planteprodukter har sin smak og smaklighet bestemt av tilstedeværelsen av sekundære produkter. Dette spiller en rolle i å tiltrekke eller frastøte plantelevende dyr.

Sekundære produkter: Sykdomsbestandighet og forekomst:

Sekundære produkter utgjør en del av det generelle forsvarssystemet for høyere planter mot mikrobielle infeksjoner. Omvendt danner parasittene sekundære produkter som bidrar til å overvinne motstanden til vertsanlegget.

Sekundære produkter i forhold til Mann:

Smak, smak, farge og smak av mat og drikke skyldes den sekundære produktens kjemiske natur. Mange av stoffene som man bruker, er også produkter av sekundær metabolisme i planter.

For eksempel er D. Sorbital en sukkeralkohol som brukes av diabetikere; reserpin, et anti-hypersensitivt stoff, strychnin som tjener som sentralstimulerende middel og kinin, som er et anti-malarielt legemiddel, er alle indolderivater. Narkotika som hasj og marihuana er monoterpener fra Cannabis sativa.

Drikkevarer av kaffe, te, kakao inneholder koffein, teobromin og teofyllin, alle puriner. Nikotin fra tobak og iscaidin fra Areca catechu er nikotinocsyre derivater. Legemiddelverdien til Solanaceous planter som Datura og Atropa skyldes tilstedeværelsen av skopolamin og andre alkaloider i dem.

Et stort utvalg av sekundære produkter tjener som industrielt råmateriale. Linolje som brukes i malingsindustrien, ricinusolje som brukes til fremstilling av smøremidler og såper, voks som brukes til å lage polering og lakk, suberin en bestanddel av kork som brukes til produksjon av isolasjonsmaterialer, stopper og filtre, er alle fettsyrederivater.

Tanniner som har en viktig anvendelse i lærindustrien er polyphenoler. Gummi er en polyterpene produsert av Ficus elastica, Hevea brasiliensis, etc. De essensielle oljer som er mye brukt i parfyme, kosmetikk og preparater av løsemidler er terpenoider.

Mekanisme for stomatisk bevegelse:

Stomata fungerer som turgor-opererte ventiler fordi deres åpnings- og lukkebevegelser styres av turgorendringer av vaktsceller. Når vekkcellene svulmer opp på grunn av økt turgor, oppstår det en pore mellom dem. Med tap av turgor blir stomatporene lukket. Stomata åpner vanligvis om dagen og lukker om natten med noen få unntak.

De viktige faktorene som regulerer stomatalåpningen er lys, høy pH eller redusert CO 2 og tilgjengelighet av vann. De motsatte faktorene regulerer stomatal lukking, dvs. mørke, lav pH eller høy CO 2 og dehydrering. Det er tre hovedteorier om mekanismen for stomatale bevegelser:

1. Hypotesen om vaktholdig fotosyntese (Schwendener, 1881):

Vaktceller inneholder kloroplaster. Kloroplastene utfører i løpet av dagen fotosyntese og produserer sukker. Sukker øker osmotisk konsentrasjon av vaktsceller. Det forårsaker absorpsjon av vann fra nærliggende epidermale celler. De turgid vaktcellene bøyes utadvendt, danner en pore i mellom. Imidlertid synes fotosyntetisk aktivitet av vaktcellekloroplaster å være ubetydelig.

2. Klassisk stivelsehydrolyseteori:

Hovedtrekkene i teorien ble stavet ut av Sayre (1923). Den ble endret av Steward (1964). Vaktcellene inneholder stivelse. Ved lavt karbondioksidkonsentrasjon (om morgenen oppnådd gjennom fotosyntese av mesofyll og vaktsceller), øker beskyttelsescellens pH. Det stimulerer enzymfosforylase. Fosforylase omdanner stivelse til glukose 1-fosfat. Sistnevnte er endret til glukose 6-fosfat som gjennomgår hydrolyse for å produsere glukose og fosforsyre.

Glukose øker osmotisk konsentrasjon av vaktsceller. På grunn av det absorberer vekkcellene vann fra nabo-celler, svulmer opp og lager en pore i mellom dem. Kveldenes lukning av stomata skyldes økt innhold av karbondioksid (på grunn av stopp av fotosyntese) av blad. Det reduserer pH på vaktsceller og gir fosforylering av glukose. I nærvær av fosforylase blir glukose 1-fosfat omdannet til stivelse.

Som et resultat faller osmotisk konsentrasjon av vaktsceller. De mister vann til tilstøtende epidermale celler. Med tap av turgiditet krymper vekkcellene og lukker porene i mellom dem.

Innvendinger, (i) Glukose finnes ikke i vaktsceller ved stomatalåpning, (ii) Stivels Sugar-endringer er kjemisk sakte, mens åpning og lukning av stomata er ganske rask. (iii) Det kan ikke forklares store endringer i pH i vaktsceller på grunnlag av karbondioksidkonsentrasjon. (iv) Løk og noen av slektningene har ikke stivelse eller tilhørende polysakkarid som kan hydrolyseres til nivået av glukose, (v) Blått lys har vist seg å være mer effektivt enn andre bølgelengder for åpning av stomata. Det samme kan ikke forklares ved stivelsehydrolyseteori, (vi) Hydrolys av stivelsesteori kan ikke stå for høy stigning i osmotisk trykk funnet i vaktsceller.

3. Malate eller K + ionpumpehypotesen (Modern Theory):

Hovedtrekkene i teorien ble fremsatt av Levitt (1974). I følge denne teorien kan vaktcellenes pH stige på grunn av aktiv H + opptak av vaktcellekloroplaster eller mitokondrier, C02 assimilering av mesofyll og vaktsceller. En økning i pH forårsaker hydrolyse av stivelse til å danne organiske syrer, spesielt fosfonolpyruvat. Stivelse Hexose Fosfat -> Fosforsyre-syre -> Phosphoenol Pyruvat.

Fosfoenolpyruvat kan også dannes av pyruvinsyre i luftveiene. Ved hjelp av PEP-karboksylase (PEP-tilfelle) kombineres det med tilgjengelig CO 2 for å produsere oksalsyre som blir forandret til eplesyre. Malinsyre dissosieres til H + og malat.

H + ioner passerer ut av vaktcellene i bytte mot K + ioner. Noen K + ioner (ledsaget av CI - ioner) absorberes også aktivt fra tilstøtende epidermale celler ved hjelp av cAMP, ATP og cytokininer. Vaktceller opprettholder sin elektroneutralitet ved å balansere K + med malat og CI - .

I kombinert tilstand passerer de inn i de små vakuolene og øker beskyttelsescellens osmotiske konsentrasjon. Som et resultat absorberer vekkceller vann fra de nærliggende epidermale cellene gjennom endosmos, svulmer opp og skaper en pore i mellom dem.

Under stomatal lukking diffuserer H + -jonene ut av vaktcellens kloroplaster. Det reduserer pH i vaktcellens cytoplasma. Eventuelt malat tilstede i cytoplasma kombinerer med H + for å danne eplesyre. Overskudd av eple syre hemmer sin egen biosyntese.

Høy CO 2 konsentrasjon har også en lignende effekt. Uutfordret appelsinsyre fremmer lekkasje av ioner (Jackson og Taylon, 1970). Som et resultat disses K + ioner fra malat og går ut av vaktcellene. Formasjon av abcisinsyre (som under tørke eller middag) fremmer også reversering av H + K + pumpe og øker tilgjengeligheten av H + inne i vaktcellens cytoplasma.

Tap av K + ioner reduserer osmotisk konsentrasjon av vaktsceller sammenlignet med tilstøtende epidermale celler. Dette forårsaker eksosmosis og dermed turgiditeten av vaktscellene minker. Den lukker porene mellom vaktsceller. Samtidig metaboliseres de organiske syrer for å produsere stivelse.