Bitkilerde Sekonder Metabolizma Süreci
Bitkilerde Sekonder Metabolizma Süreci!
Bitkiler, metabolik atıklarının bertarafı için herhangi bir mekanizmaya sahip değildir. Bu atık ürünler hücrelerinde birikir ve çoğu dönüşüm işleminde başlangıç noktaları olarak hizmet eder.
Bir ana metabolik yolun korunmasında önemsiz maddeler üreten bu yollar, ikincil metabolizma olarak adlandırılan şeyi oluşturur.
Sekonder metabolizma sekonder ürünlerin oluşumuna yol açar. İkincil metabolik yollar, genetik ve enzimatik olarak düzenlenir. Sekonder ürünler veya sekonder metabolitler, bazı polisakaritler, birçok antibiyotik, steroid, karotenoid, alkaloit flavonoidler, vb. İçerir.
Metabolik stabilite açısından üç çeşit ikincil ürün ayırt edilir:
(1) gerçekten metabolik olarak atıl son ürünler,
(2) stabilitesi fizyolojik veya gelişimsel bir durumla ilgili olan ve
(3) sürekli cirolu olanlar. Bu ürünlerin metabolizması sırasında, birkaç polimerik ürün oluşur: örneğin, kauçuk, sporopolleninler, ligninler.
Bu maddelerin oluşumu fenoloksidazlar ve peroksidazlar tarafından katalize edilir ve sıklıkla hücre duvarı bu makromoleküllerin oluşumunda tercih edilen bölgedir. Sekonder ürünlerin primer metabolik substratlara indirgenmesi, metilleyen monoksijenazlar ve glukozidazlar gibi düşük substrat spesifikliğine sahip bir grup enzim tarafından gerçekleştirilir.
İkincil ürünlerin miktarları bitkinin gelişim durumuna, mevsimine, iklimine ve hatta günün saatlerine göre değişir. Bunun nedeni ikincil metabolizmanın çeşitli düzenleyici faktörlerin etkisine maruz kalmasıdır.
İkincil ürünlerin oluşumunun önemi, birincil metabolizma için ihtiyaç duyulan bileşiklerin rejenerasyonu için kaynak materyal olarak işlev görmeleri bakımından çok fazla değildir. Olsa bile, katkı o kadar azdır ki, bir bütün olarak metabolizma üzerinde bir etkisi yoktur.
Ancak, ikincil ürünlerin oluşumu, söz konusu sentetik yolun ürünlerinin reaksiyon bölgesinden çıkarılması yoluyla birincil metabolik olayın devam etmesine izin verir ve bu çok daha büyük bir öneme sahiptir.
İkincil ürünler: Ekolojik önem:
Ekolojik dengenin korunmasında ikincil ürünler özel bir öneme sahiptir. Bir ekosistemin kurucu üyeleri arasındaki karşılıklı etki, sistemin bileşen türlerinin ürettiği ikincil ürünler ile büyük ölçüde izlenebilir.
Bir bitki ile diğeri arasındaki allelopatik ilişkiler, bir dereceye kadar ikincil ürünlerin niteliği ile belirlenir. Örneğin, Salvia teucophylla ve Artemisia californica'nın yapraklarından salınan monoterpenler, bu bitkileri emen toprağı yıllık bitki tohumlarının üretimi için uygun hale getirecektir.
Sekonder ürünler: Bitki - hayvan ilişkileri:
Sekonder bitkisel ürünler, bitki-hayvan ilişkileri üzerinde belirleyici etkiye sahiptir. Avlanma, tozlaşma ve tohumların dağılmasının uçlarına hizmet ederler. Koklama, tozlaşma ile ilgili böcekleri çekmede önemli bir rol oynar.
İlgili maddeler, turunçgillerin limonenleri ve güllerin geraniolleri gibi monoterpenleri; Arum'un monoaminleri ve Vanilya'nın vanilini gibi benzoik asit türevleri gibi aminler. Çiçeğin rengi, aynı zamanda ikincil ürünler olan pigmentlerin ifadesidir.
Örneğin, bazı çiçeğin beyaz rengi, luteolinler gibi flavonların varlığından; sarı çiçekler karotenoidler, betaksantinler ve sarı flavonoller ve kırmızı ve mor renklere betakiyaninler ve antosiyaninler neden olur. Meyveler olgunlaştığında parlak renkli paltolara sahiptir ve kendine has kokuleri yayar.
Her ikisi de, hayvanların ve kuşların çekilmesinde ve sonuçta meyve ve tohumun dağılmasında önemli rol oynar. Renk ve koku, ikincil ürünlerde ortaya çıkar. Birçok bitkisel ürün, ikincil ürünlerin varlığı ile belirlenen lezzet ve lezzet özelliklerine sahiptir. Bu, otçulları çekmede veya kovmada rol oynar.
İkincil ürünler: Hastalık direnci ve görülme sıklığı:
İkincil ürünler, mikrobik enfeksiyonlara karşı yüksek bitkilerin genel savunma sisteminin bir parçasını oluşturur. Buna karşılık parazitler, konukçu bitkinin direncinin üstesinden gelmede yardımcı olan ikincil ürünler oluşturur.
Man ile ilgili ikincil ürünler:
Yiyecek ve içeceklerin tadı, tadı, rengi ve lezzeti ikincil ürünlerin kimyasal yapısından kaynaklanmaktadır. İnsanın kullandığı ilaçların çoğu, bitkilerde ikincil metabolizmanın ürünleridir.
Örneğin, D. Sorbital, şeker hastaları tarafından kullanılan bir şeker alkoldür; reserpin, anti-aşırı duyarlı bir ilaç, merkezi bir uyarıcı olarak işlev gören strychnine ve anti-malarial bir ilaç olan kinin hepsi İndol türevleridir. Haşhaş ve esrar gibi narkotikler, Cannabis sativa'dan monoterpenlerdir.
Kahve, çay, kakao içecekleri kafein, teobromin ve teofilin, hepsi pürin içerir. Tütünden nikotin ve Areca catechu'dan arecaidin, nikotinok asit türevleridir. Datura ve Atropa gibi Solanaceous bitkilerin ilaç değeri, skopolamin ve diğer alkaloitlerin varlığından kaynaklanmaktadır.
Çok çeşitli ikincil ürünler endüstriyel hammadde görevi görür. Boya endüstrisinde kullanılan keten tohumu yağı, kayganlaştırıcı ve sabun üretiminde kullanılan hint yağı, cila ve vernik yapımında kullanılan mumlar, yalıtım malzemelerinin üretiminde kullanılan mantarın bir bileşeni olan suberin tıpa ve filtrelerin tümü yağ asidi türevleridir.
Deri endüstrisinde önemli bir uygulaması olan tanenler polifenollerdir. Kauçuk, Ficus elastica, Hevea brasiliensis, vb. Tarafından üretilen bir polyesterdir. Parfümeri, kozmetik ve solvent preparatlarında yaygın olarak kullanılan esans yağları terpenoidlerdir.
Stoma Hareketinin Mekanizması:
Stoma, turgorlu valfler olarak işlev görür, çünkü açılış ve kapanış hareketleri, koruyucu hücrelerin turgor değişimleri tarafından yönetilir. Ne zaman, koruyucu hücreler artan turgor nedeniyle şişer, aralarında bir gözenek oluşturulur. Turgor kaybıyla stoma gözenekleri kapanır. Stomalar genellikle gündüz açıktır ve gece boyunca birkaç istisna dışında kapanır.
Stoma açıklığını düzenleyen önemli faktörler ışık, yüksek pH veya düşük CO2 ve su mevcudiyetidir. Karşıt faktörler, stoma kapanmasını, yani karanlık, düşük pH veya yüksek CO2 ve dehidrasyona neden olur. Stoma hareketlerinin mekanizması hakkında üç ana teori vardır:
1. Guard Hücre Fotosentezinin Hipotezi (Schwendener, 1881):
Koruma hücreleri kloroplast içerir. Gün boyunca kloroplastlar fotosentez yapar ve şeker üretir. Şeker, koruyucu hücrelerin ozmotik konsantrasyonunu arttırır. Yakındaki epidermal hücrelerden su emilimine neden olur. Turgid koruyucu hücreler dışa doğru bükülerek aralarında bir gözenek oluşturur. Bununla birlikte, koruyucu hücre kloroplastlarının fotosentetik aktivitesi ihmal edilebilir görünmektedir.
2. Klasik Nişasta Hidroliz Teorisi:
Teorinin temel özellikleri Sayre (1923) tarafından yazılmıştır. Steward (1964) tarafından değiştirildi. Koruyucu hücreler nişasta içerir. Düşük karbondioksit konsantrasyonunda (sabahları mezofil ve koruyucu hücreler tarafından fotosentez yoluyla elde edilir), koruyucu hücrelerin pH'ı yükselir. Enzim fosforilazını uyarır. Fosforilaz, nişastayı glikoz 1-fosfata dönüştürür. Sonuncusu, glukoz ve fosforik asit üretmek için hidrolize giren glukoz 6-fosfat olarak değiştirilir.
Glikoz, koruma hücrelerinin ozmotik konsantrasyonunu arttırır. Bundan dolayı, koruma hücreleri komşu hücrelerden suyu emer, şişer ve aralarında bir gözenek oluşturur. Stomanın akşam kapanması, yapraktaki (fotosentezin durması nedeniyle) artan karbondioksit içeriğiyle sağlanır. Koruyucu hücrelerin pH'ını azaltır ve glukozun fosforilasyonunu sağlar. Fosforilaz mevcudiyetinde, glukoz 1-fosfat nişasta haline getirilir.
Sonuç olarak, koruma hücrelerinin ozmotik konsantrasyonu düşer. Bitişik epidermal hücrelere su kaybederler. Hassasiyet kaybıyla, koruma hücreleri küçülür ve aralarındaki boşluğu kapatır.
İtirazlar, (i) Stomatal açılma anında koruyucu hücrelerde glukoz bulunmaz, (ii) Nişasta Şekeri değişiklikleri, stomanın açılması ve kapanması oldukça kimyasal olarak yavaşlar. (iii) Koruyucu hücrelerin pH'ındaki geniş değişiklikler, karbondioksit konsantrasyonuna dayanarak açıklanamaz. (iv) Soğan ve bazı akrabaları, glukoz seviyesine hidrolize edilebilen nişasta veya ilgili polisakarit içermez, (v) Mavi ışığın stomanın açılması için diğer dalga boylarından daha etkili olduğu bulunmuştur. Aynı durum nişasta hidroliz teorisi ile açıklanamaz, (vi) Nişasta teorisinin hidrolizi, koruyucu hücrelerde bulunan ozmotik basınçta yüksek bir artışa neden olamaz.
3. Malate veya K + İyon Pompa Hipotezi (Modern Teori):
Teorinin temel özellikleri Levitt (1974) tarafından ortaya atılmıştır. Bu teoriye göre, koruyucu hücrenin pH'ı, koruyucu hücre kloroplastları veya mitokondri, C02'nin mezofil ve koruyucu hücreler tarafından asimilasyonu yoluyla aktif H + alımına bağlı olarak yükselebilir. PH'daki bir artış, nişastanın hidrolizinin organik asitler, özellikle fosfoenol piruvat oluşturmasına neden olur. Nişasta Heksozat Fosfat -> Fosfolliserik Asit -> Fosfonenol Piruvat.
Fosfoenol piruvat ayrıca solunum yolunun piruvik asitiyle de oluşturulabilir. PEP karboksilaz (PEP çantası) yardımıyla, malik aside dönüşen oksalik asit üretmek için mevcut CO2 ile birleşir. Malik asit H + ve malat içinde ayrışır.
H + iyonları, K + iyonları karşılığında koruyucu hücrelerden dışarı çıkar. Bazı K + iyonları (CI iyonları eşliğinde) cAMP, ATP ve sitokininlerin yardımıyla bitişik epidermal hücrelerden aktif olarak emilirler. Koruma hücreleri, K + ' yı malat ve CI - ile dengeleyerek elektronotektifliğini korurlar.
Birleşik durumda küçük vakumlara geçerler ve koruyucu hücrelerin ozmotik konsantrasyonunu arttırırlar. Sonuç olarak, koruyucu hücreler endosmosis yoluyla yakındaki epidermal hücrelerden suyu emer, şişer ve aralarında bir gözenek oluşturur.
Stoma kapanması sırasında H + iyonları koruyucu hücre kloroplastlarından yayılır. Koruyucu hücre sitoplazmasının pH değerini düşürür. Sitoplazmada bulunan herhangi bir malat, malik asit oluşturmak için H + ile birleşir. Malik asidin fazlası kendi biyosentezini inhibe eder.
Yüksek CO2 konsantrasyonunun da benzer bir etkisi vardır. Ayrışmayan malik asit, iyonların sızmasını arttırır (Jackson ve Taylon, 1970). Sonuç olarak K + iyonları malattan ayrışır ve koruyucu hücrelerin dışına çıkar. Abcisik asidin oluşumu (kuraklık sırasında veya öğlen gibi) ayrıca H + K + pompasının tersine çevrilmesini destekler ve koruyucu hücre sitoplazmasında H + varlığını arttırır.
K + iyonlarının kaybı, bitişik epidermal hücrelere kıyasla koruma hücrelerinin ozmotik konsantrasyonunu azaltır. Bu, eksozmosise neden olur ve böylelikle koruyucu hücrelerin keskinliği azalır. Koruma hücreleri arasındaki gözeneği kapatır. Eş zamanlı olarak organik asitler, nişasta üretmek için metabolize edilir.
