Process av sekundär metabolism i växter
Process av sekundär metabolism i växter!
Växterna har inte någon mekanism för bortskaffande av deras metaboliska avfall. Dessa avfallsprodukter ackumuleras i sina celler och tjänar ofta som utgångspunkter för många transformationsprocesser.
Sådana vägar, som producerar substanser som inte har någon betydelse för upprätthållandet av en huvudmetabolisk väg, utgör vad som har kommit att kallas sekundär metabolism.
Sekundär metabolism leder till bildandet av sekundära produkter. De sekundära metaboliska vägarna är genetiskt och enzymatiskt reglerade. Sekundära produkter eller sekundära metaboliter inkluderar vissa polysackarider, många antibiotika, steroider, karotenoider, alkaloider flavonoider etc.
Tre typer av sekundära produkter är kända med avseende på metabolisk stabilitet:
(1) verkligen metaboliskt inerta slutprodukter,
(2) produkt vars stabilitet avser en fysiologisk eller utvecklingsstat och
(3) de med kontinuerlig omsättning. I samband med metabolism av dessa produkter bildas flera polymera produkter: till exempel gummi, sporopolleniner, ligniner.
Bildningen av dessa substanser katalyseras av fenoloxidaser och peroxidaser och ganska ofta är cellväggen det föredragna stället för bildning av dessa makromolekyler. Nedbrytning av sekundära produkter till primära metaboliska substrat utförs av en grupp av enzymer som har låg substratspecifikaitet, såsom metylering av monoxygenaser och glukosidaser.
Mängderna sekundära produkter varierar med växtens utvecklingsstatus, årstid, klimat och till och med tiden på dagen. Detta beror på att sekundär metabolism påverkas av flera regleringsfaktorer.
Betydelsen av bildandet av sekundära produkter ligger inte så mycket, eftersom de tjänar som källmaterial för regenerering av föreningar som behövs för primärmetabolism. Även om det händer är bidraget så litet att det inte har någon inverkan på ämnesomsättningen som helhet.
Men bildandet av sekundära produkter möjliggör fortsättning av den primära metaboliska händelsen genom att produkter av den berörda syntetiska vägen avlägsnas från reaktionsstället och detta är av betydligt större betydelse.
Sekundära produkter: Ekologisk betydelse:
De sekundära produkterna är av särskild betydelse för upprätthållandet av ekologisk balans. Det ömsesidiga inflytandet mellan beståndsdelarna i ett ekosystem är i stor utsträckning spårbart för de sekundära produkter som genereras av systemets komponenter.
De allelopatiska relationerna mellan en växt och en annan bestäms i viss utsträckning av de sekundära produkternas natur. Till exempel skulle monoterpenerna som släpptes från löv av Salvia teucophylla och Artemisia californica göra jorden som absorberade dessa ämnen olämpliga för genereringen av fröna av årliga växter.
Sekundära produkter: Växt- och djurrelationer:
Sekundära växtprodukter har ett bestämmande inflytande på växt- och djurrelationer. De tjänar slutet av predation, pollinering och fröspridning. Doft spelar en viktig roll för att locka insekterna som berörs av pollinering.
Ämnen som är involverade inkluderar monoterpener såsom limonen av citrus och geraniol av rosor; aminer som monoaminerna av arum- och bensoesyraderivat såsom vanillin av vanilj. Blommans färg är uttrycket av pigment, som också är sekundära produkter.
Till exempel är den vita färgen av viss blomma på grund av närvaron av flavoner såsom luteoliner; gula blommor orsakas av karotenoider, betaxanthiner och gula flavonoler och de röda och violetta färgerna orsakas av betacyaniner och anthocyaniner. När de är mogna har frukterna ljusa kulor och avger karaktäristiska lukt.
Båda spelar en betydande roll för att locka djur och fåglar och eventuell spridning av frukt och frö. Färgen och lukten härstammar i sekundära produkter. Många växtprodukter har sin smak och smaklighet bestämd av närvaron av sekundära produkter. Detta spelar en roll för att locka eller avvisa växtätare.
Sekundära produkter: Sjukdomsresistens och incidens:
Sekundära produkter utgör en del av det allmänna försvaret av högre växter mot mikrobiella infektioner. Omvänt bildar parasiterna sekundära produkter som hjälper till att övervinna resistens hos värdväxten.
Sekundära produkter i förhållande till Man:
Smak, smak, färg och smaklighet hos mat och dryck beror på den sekundära produktens kemiska natur. Många av de droger som man använder är också produkter av sekundär metabolism i växter.
För t.ex. D. Sorbital är en sockeralkohol som används av diabetiker; reserpin, ett anti-hypersensitivt läkemedel, strychnin som tjänar som en central stimulant och kinin som är ett anti-malariellt läkemedel är alla indolderivat. Narkotika som hasj och marijuana är monoterpener från cannabis sativa.
Dryckerna av kaffe, te, kakao innehåller koffein, teobromin och teofyllin, alla puriner. Nikotin från tobak och arecaidin från Areca catechu är nikotinocsyraderivat. Drogvärdet av Solanaceous växterna som Datura och Atropa beror på förekomst av skopolamin och andra alkaloider i dem.
En stor mängd sekundära produkter fungerar som industriellt råmaterial. Linfröolja som används i färgindustrin, ricinolja som används vid tillverkning av smörjmedel och tvål, vaxer som används vid polering och lack, suberin som utgörs av kork som används vid tillverkning av isoleringsmaterialproppar och filter är alla fettsyraderivat.
Tanniner som har en viktig tillämpning inom läderindustrin är polyphenoler. Gummi är en polyterpen som tillverkas av Ficus elastica, Hevea brasiliensis etc. De eteriska oljorna som används extensivt i parfym, kosmetika och preparat av lösningsmedel är terpenoider.
Mekanism för dental rörelse:
Stomata fungerar som turgorstyrda ventiler eftersom deras öppnings- och stängningsrörelse styrs av turgorändringar av skyddscellerna. När vaktcellerna sväller upp på grund av ökad turgor, skapas en pore mellan dem. Med förlusten av turgor stängs stomatporerna. Stomata är vanligtvis öppen under dagen och stänger under natten med några undantag.
De viktiga faktorerna som styr matsöppningen är ljusa, höga pH-värden eller reducerad CO2 och tillgången på vatten. De motsatta faktorerna reglerar stomatal stängning, nämligen mörkret, lågt pH eller högt CO 2 och uttorkning. Det finns tre huvudteorier om mekanismen för stomatala rörelser:
1. Hypotes av Guard Cell Photosynthesis (Schwendener, 1881):
Vaktceller innehåller kloroplaster. Under dagen utförs kloroplasterna fotosyntes och producerar socker. Socker ökar osmotisk koncentration av skyddsceller. Det orsakar absorption av vatten från närliggande epidermala celler. De turgidskyddscellerna böjer utåtrikta, skapa en pore däremellan. Men fotosyntetisk aktivitet hos vaktcellkloroplaster verkar vara försumbar.
2. Klassisk stärkelsehydrolyseteori:
Huvuddragen i teorin stavades ut av Sayre (1923). Det modifierades av Steward (1964). Vaktcellerna innehåller stärkelse. Vid låg koldioxidkoncentration (på morgonen uppnådd genom fotosyntes av mesofyll och skyddsceller) stiger vätskecellens pH. Det stimulerar enzymfosforylas. Fosforylas omvandlar stärkelse till glukos 1-fosfat. Den senare ändras till glukos 6-fosfat som genomgår hydrolys för att framställa glukos och fosforsyra.
Glukos ökar osmotisk koncentration av skyddsceller. På grund av det absorberar vaktcellerna vatten från närliggande celler, sväller upp och skapar en pore mellan dem. Kvällstängning av stomata orsakas av ökat koldioxidinnehåll (på grund av fotosyntesstopp) av blad. Det minskar pH av skyddsceller och medför fosforylering av glukos. I närvaro av fosforylas ändras glukos 1-fosfat till stärkelse.
Som ett resultat faller osmotisk koncentration av skyddsceller. De förlorar vatten till intilliggande epidermala celler. Med förlusten av turgiditet krymper skyddscellerna och stänger porerna mellan dem.
Invändningar, (i) Glukos återfinns inte i skyddsceller vid tidpunkten för stomatalöppningen, (ii) Stärkelsockersändringar är kemiskt långsamma medan öppning och stängning av stomata är ganska snabba. (iii) Breda förändringar i skyddskretsens pH-värde kan inte förklaras på grundval av koldioxidkoncentration. (iv) Lök och några av släktingarna har inte stärkelse eller besläktade polysackarider som kan hydrolyseras till nivån av glukos. (v) Blått ljus har visat sig vara effektivare än andra våglängder för öppning av stomata. Detsamma kan inte förklaras av stärkelsehydrolysteori, vi) Hydrolys av stärkelseorientering kan inte stå för hög ökning av osmotiskt tryck som finns i skyddsceller.
3. Malate- eller K + -pumphypotesen (Modern Theory):
Huvuddragen i teorin framlades av Levitt (1974). Enligt denna teori kan vaktcellens pH stiga på grund av aktiv H + upptagning genom att skydda cellkloroplaster eller mitokondrier, C02 assimilering av mesofyll och skyddsceller. En ökning i pH orsakar hydrolys av stärkelse för att bilda organiska syror, speciellt fosfoenolpyruvat. Stärkelsehexosfosfat -> fosfoglycerinsyra -> fosforolpyruvat.
Fosforolpyruvat kan även bildas av pyruvsyra i andningsvägarna. Med hjälp av PEP-karboxylas (PEP-fall) kombineras det med tillgänglig CO 2 för att producera oxalsyra som blir förvandlad till äppelsyra. Malinsyra dissocierar till H + och malat.
H + joner passerar ut ur skyddscellerna i utbyte mot K + joner. Vissa K + joner (åtföljda av CI-joner) absorberas också aktivt från intilliggande epidermala celler med hjälp av cAMP, ATP och cytokininer. Bevakningsceller upprätthåller sin elektronutralitet genom att balansera K + med malat och CI - .
I det kombinerade tillståndet passerar de in i de små vakuolerna och ökar skyddscellernas osmotiska koncentration. Som ett resultat absorberar vätskeceller vatten från de närliggande epidermiska cellerna genom endosmos, sväller upp och skapar en pore mellan dem.
Vid stomatilslutning diffunderar H + -jonerna ut ur skyddscellens kloroplaster. Det minskar pH hos vaktcellscytoplasman. Vilken malat som helst närvarande i cytoplasman kombineras med H + för att bilda äppelsyra. Överskott av äppelsyra hämmar sin egen biosyntes.
Hög CO 2 -koncentration har också en liknande effekt. Oförbunden äppelsyra främjar läckage av joner (Jackson och Taylon, 1970). Som ett resultat dissocierar K + joner från malat och går ut ur vaktscellerna. Bildning av abcisinsyra (som under torka eller middag) främjar också reversering av H + K + -pumpen och ökar tillgängligheten av H + inuti vaktcellens cytoplasma.
Förlust av K + joner minskar osmotisk koncentration av skyddsceller jämfört med intilliggande epidermala celler. Detta orsakar exosmos och därmed turgiditeten hos skyddscellerna minskar. Det stänger porerna mellan skyddscellerna. Samtidigt metaboliseras de organiska syrorna för att ge stärkelse.
