Antrinio metabolizmo procesas augaluose
Antrinio metabolizmo procesas augaluose!
Augalai neturi jokio jų metabolinių atliekų šalinimo mechanizmo. Šie atliekų produktai kaupiasi jų ląstelėse ir dažnai yra daugelio transformacijos procesų pradžios taškai.
Tokie keliai, gaminantys medžiagas, neturinčias reikšmės pagrindinio metabolizmo kelio palaikymui, yra tai, kas vadinama antriniu metabolizmu.
Antrinis metabolizmas lemia antrinių produktų susidarymą. Antriniai metaboliniai keliai yra genetiškai ir fermentiškai reguliuojami. Antriniai produktai arba antriniai metabolitai apima keletą polisacharidų, daug antibiotikų, steroidų, karotinoidų, alkaloidų flavonoidų ir kt.
Pagal metabolizmo stabilumą išskiriami trys antrinių produktų tipai:
(1) iš tikrųjų metaboliškai inertiniai galutiniai produktai,
2) produktas, kurio stabilumas susijęs su fiziologine arba vystymosi būsena ir. \ T
(3) tiems, kurių apyvarta yra nuolatinė. Vykstant šių produktų metabolizmui susidaro keletas polimerinių produktų: pavyzdžiui, guma, sporopolleninai, ligninai.
Šių medžiagų susidarymą katalizuoja fenoloksidazės ir peroksidazės ir gana dažnai ląstelių sienelė yra tinkamiausia šių makromolekulių susidarymo vieta. Antrinių produktų skilimą į pirminius metabolinius substratus vykdo fermentų grupė, turinti mažą substrato specifiškumą, pvz., Metilinant monoksigenazes ir gliukozidazes.
Antrinių produktų kiekiai skiriasi priklausomai nuo augalo būklės, sezono, klimato ir net dienos. Taip yra todėl, kad antrinis metabolizmas priklauso nuo kelių reguliavimo veiksnių.
Antrinių produktų susidarymo svarba yra ne tiek, kad jie tarnauja kaip pirminės medžiagos, reikalingos pirminiam metabolizmui, regeneracijai. Net jei taip atsitiktų, įnašas yra toks mažas, kad jis neturi įtakos viso medžiagų apykaitai.
Tačiau antrinių produktų susidarymas leidžia išlaikyti pirminį metabolinį įvykį, pašalinant atitinkamo sintetinio kelio produktus nuo reakcijos vietos ir tai yra daug didesnė reikšmė.
Antriniai produktai: ekologinė reikšmė:
Antriniai produktai yra ypač svarbūs išlaikant ekologinę pusiausvyrą. Abipusė ekosistemos narių tarpusavio įtaka dažniausiai atsekama su antriniais produktais, kuriuos sukuria sistemos komponentų rūšys.
Alelopatiniai santykiai tarp vieno augalo ir kito yra tam tikru mastu nulemti antrinių produktų pobūdį. Pavyzdžiui, iš Salvia teucophylla ir Artemisia californica lapų išleistų monoterpenų dirvožemis, kuris absorbuoja šias medžiagas, netinkamas metinių augalų sėklų gamybai.
Antriniai produktai: santykiai su augalais ir gyvūnais:
Antriniai augaliniai produktai turi lemiamą įtaką santykiams su gyvūnais. Jie tarnauja taršos, apdulkinimo ir sėklų sklaidos galams. Kvapas vaidina svarbų vaidmenį pritraukiant vabzdžius, susijusius su apdulkinimu.
Susijusios medžiagos yra monoterpenai, tokie kaip citrusinių vaisių limonenas ir rožių geraniolis; aminai, tokie kaip Arum monoaminai ir benzenkarboksirūgšties dariniai, pvz., vanilino vanilinas. Gėlių spalva yra pigmentų, kurie taip pat yra antriniai produktai, išraiška.
Pavyzdžiui, kai kurių gėlių baltos spalvos yra dėl flavonų, pvz., Liuteolinų, buvimo; geltonos gėlės atsiranda dėl karotinoidų, betaksantinų ir geltonųjų flavonolių, o raudonos ir violetinės spalvos sukelia betacianinai ir antocianinai. Suaugę vaisiai turi ryškių spalvų paltus ir išskiria būdingus kvapus.
Abu jie vaidina svarbų vaidmenį pritraukiant gyvūnus ir paukščius bei galimą vaisių ir sėklų sklaidą. Spalva ir kvapas kilę iš antrinių produktų. Daugelis augalinių produktų turi skonį ir skonį, kuriuos lemia antriniai produktai. Tai atlieka svarbų vaidmenį pritraukiant ar atstumiant žolėlius.
Antriniai produktai: atsparumas ligoms ir susirgimai:
Antriniai produktai sudaro bendrųjų aukštųjų augalų apsaugos nuo mikrobinių infekcijų sistemą. Priešingai, parazitai sudaro antrinius produktus, padedančius įveikti augalų augalų atsparumą.
Antriniai produktai, susiję su žmogumi:
Maisto produktų ir gėrimų skonis, skonis, spalva ir skonis yra dėl cheminių antrinių produktų pobūdžio. Daugelis narkotikų, kuriuos vartoja ir žmonės, yra augalų antrinio metabolizmo produktai.
Pavyzdžiui, D. Sorbital yra cukrinis alkoholis, vartojamas diabetikams; rezerpinas, anti-padidėjęs jautrumas, strychinas, kuris yra centrinis stimuliatorius ir chininas, kuris yra vaistas nuo malarijos, yra visi Indolo dariniai. Narkotikai, tokie kaip hašišas ir marihuana, yra monoterpenai iš Cannabis sativa.
Kavos, arbatos, kakavos gėrimai turi kofeino, teobromino ir teofilino, visų purinų. Nikotinas iš tabako ir arecaidino iš Areca katechu yra nikotino rūgšties dariniai. Solanaceous augalų, tokių kaip Datura ir Atropa, narkotikų vertė priklauso nuo to, kad juose yra skopolamino ir kitų alkaloidų.
Daugelis antrinių produktų yra pramoninės žaliavos. Lino sėmenų aliejus, naudojamas dažų pramonėje, ricinos aliejus, naudojamas tepalų ir muilų gamyboje, vaškai, naudojami poliravimui ir lakams gaminti, suberin - kamštienos sudedamoji dalis, naudojama gaminant izoliacines medžiagas ir filtrai yra visi riebalų rūgščių dariniai.
Taninai, kurie yra svarbūs odos pramonėje, yra polifenoliai. Guma - tai „Ficus elastica“, „Hevea brasiliensis“ pagamintas polietilenas. Kvepalų, kosmetikos ir tirpiklių preparatuose plačiai naudojami eteriniai aliejai yra terpenoidai.
Stomatinio judėjimo mechanizmas:
Stomata veikia kaip vožtuvo valdomi vožtuvai, nes jų atidarymo ir uždarymo judėjimą reguliuoja apsauginių ląstelių pokyčiai. Kai apsauginės ląstelės išauga dėl padidėjusio turgoro, tarp jų atsiranda porų. Praradus turgorių, stomatinės poros yra uždarytos. Stomata paprastai atvira dienos metu ir naktį uždaroma keletu išimčių.
Svarbūs veiksniai, lemiantys dantų atidarymą, yra lengvi, aukšti pH arba sumažėję CO 2 ir vandens prieinamumas. Priešingieji veiksniai reguliuoja stomatinį uždarymą, t. Y. Tamsą, žemą pH arba didelį CO 2 ir dehidrataciją. Yra trys pagrindinės teorijos apie dantų judėjimo mechanizmą:
1. Apsaugos ląstelių fotosintezės hipotezė (Schwendener, 1881):
Apsaugos ląstelėse yra chloroplastų. Per dieną chloroplastai atlieka fotosintezę ir gamina cukrų. Cukrus padidina apsauginių ląstelių osmotinę koncentraciją. Jis sukelia vandens absorbciją iš netoliese esančių epidermio ląstelių. Didelio stiprumo apsauginės ląstelės išlenktos išoriškai, o tarp jų - poros. Tačiau apsauginių ląstelių chloroplastų fotosintezės aktyvumas atrodo nereikšmingas.
2. Klasikinė krakmolo hidrolizės teorija:
Pagrindinius teorijos bruožus išdėstė Sayre (1923). Jį pakeitė Steward (1964). Apsaugos ląstelėse yra krakmolo. Esant mažai anglies dioksido koncentracijai (ryte pasiekta fotosintezė, atliekama mezofilo ir apsauginių ląstelių), padidėja apsauginių ląstelių pH. Jis stimuliuoja fermentą fosforilazę. Fosforilazė krakmolą paverčia gliukozės 1-fosfatu. Pastarasis pakeistas į gliukozės 6-fosfatą, kuris atlieka hidrolizę, kad gautų gliukozę ir fosforo rūgštį.
Gliukozė padidina apsauginių ląstelių osmotinę koncentraciją. Dėl to apsauginės ląstelės absorbuoja vandenį iš kaimyninių ląstelių, iština ir sukuria poras tarp jų. Vakaro uždarymą lemia padidėjęs lapų anglies dioksido kiekis (dėl fotosintezės sustabdymo). Jis sumažina apsauginių ląstelių pH ir sukelia gliukozės fosforilinimą. Esant fosforilazei, gliukozės 1-fosfatas pakeičiamas krakmolu.
Dėl to sumažėja apsauginių ląstelių osmosinė koncentracija. Jie praranda vandenį gretimose epidermio ląstelėse. Praradus sustingimą, apsauginės ląstelės susitraukia ir užsidaro tarp jų.
Prieštaravimai, (i) gliukozė apsauginėse ląstelėse stomatinės angos atidarymo metu nerasta, ii) krakmolo cukraus pokyčiai yra chemiškai lėtai, o atidarymo ir uždarymo stomata yra gana greita. (iii) Platus apsauginių ląstelių pH pokyčių negalima paaiškinti dėl anglies dioksido koncentracijos. (iv) Svogūnai ir kai kurie jo giminaičiai neturi krakmolo ar susijusio polisacharido, kuris gali būti hidrolizuojamas iki gliukozės lygio; v) nustatyta, kad mėlynoji šviesa yra veiksmingesnė už kitus bangos ilgius, kad būtų galima atidaryti stomatas. Tas pats negalima paaiškinti krakmolo hidrolizės teorija, (vi) krakmolo teorijos hidrolizė negali užtikrinti didelio osmosinio slėgio padidėjimo, esančio apsauginėse ląstelėse.
3. Malato arba K + jonų siurblio hipotezė (moderni teorija):
Pagrindinius teorijos bruožus pateikė Levitt (1974). Pagal šią teoriją apsauginės ląstelės pH gali padidėti dėl aktyvaus H + įsisavinimo apsauginių ląstelių chloroplastų arba mitochondrijų, C02 asimiliacijos mezofilo ir apsauginių ląstelių. PH padidėjimas sukelia krakmolo hidrolizę, kad susidarytų organinės rūgštys, ypač fosfinolio piruvatas. Krakmolo heksozės fosfatas -> Fosflikolio rūgštis -> Fosfinolio piruvatas.
Fosfinolio piruvatą taip pat gali sudaryti pirvino rūgštis kvėpavimo taku. Naudojant PEP karboksilazę (PEP atvejis), jis sujungia su turimu CO 2, kad gautų oksalo rūgštį, kuri tampa obuolių rūgštimi. Obuolių rūgštis disocijuoja į H + ir malatą.
H + jonai išeina iš apsauginių ląstelių mainais į K + jonus. Kai kurie K + jonai (kartu su CI - jonais) taip pat aktyviai absorbuojami iš gretimų epidermio ląstelių, naudojant cAMP, ATP ir citokininus. Apsaugos ląstelės palaiko savo elektroneutralumą, balansuodamos K + su malatu ir CI - .
Kombinuotoje būsenoje jie patenka į mažas vakuoles ir didina apsauginių ląstelių osmotinę koncentraciją. Kaip rezultatas, apsauginės ląstelės absorbuoja vandenį iš netoliese esančių epidermio ląstelių per endosmosą, išpūstą ir tarp jų sudaro poras.
Dantų uždarymo metu H + jonai išsklaidomi iš apsauginių ląstelių chloroplastų. Jis sumažina apsauginės ląstelės citoplazmos pH. Bet koks citoplazmoje esantis malatas jungiasi su H + ir sudaro obuolių rūgštį. Obuolių rūgšties perteklius slopina savo biosintezę.
Panašiai veikia ir didelė CO 2 koncentracija. Nepaskirstytas obuolių rūgštis skatina jonų nutekėjimą (Jackson ir Taylon, 1970). Dėl to K + jonai išsiskiria nuo malato ir išeina iš apsauginių ląstelių. Abcisinės rūgšties susidarymas (kaip sausros ar vidurdienio) taip pat skatina H + K + siurblio apsisukimą ir padidina H + prieinamumą apsaugos ląstelių citoplazmoje.
K + jonų praradimas sumažina apsauginių ląstelių osmotinę koncentraciją, palyginti su gretimomis epidermio ląstelėmis. Tai sukelia eksosmosą, todėl apsauginių ląstelių susikaupimas mažėja. Jis uždaro porą tarp apsauginių ląstelių. Tuo pačiu metu organinės rūgštys metabolizuojamos, kad susidarytų krakmolas.
