Mga pangunahing metabolite na bumubuo sa cell. Pangunahin at pangalawang metabolismo at mga produktong metabolic. taxols yew tree

Ang isang bilang ng mga cell metabolite ay interesado bilang mga target na produkto ng pagbuburo. Nahahati sila sa pangunahin at pangalawa.

Pangunahing metabolite- Ito ay mga compound na may mababang timbang na molekular (molecular weight na mas mababa sa 1500 daltons) na kinakailangan para sa paglaki ng mga microorganism. Ang ilan sa mga ito ay ang mga bloke ng gusali ng macromolecules, ang iba ay kasangkot sa synthesis ng mga coenzymes. Kabilang sa mga pinakamahalagang metabolite para sa industriya ay ang mga amino acid, organic acids, nucleotides, bitamina, atbp.

Ang biosynthesis ng mga pangunahing metabolite ay isinasagawa ng iba't ibang mga biological na ahente - mga microorganism, halaman at mga selula ng hayop. Sa kasong ito, hindi lamang mga natural na organismo ang ginagamit, kundi pati na rin ang mga espesyal na nakuha na mutant. Upang matiyak ang mataas na konsentrasyon ng produkto sa yugto ng pagbuburo, kinakailangan na lumikha ng mga producer na lumalaban sa mga mekanismo ng regulasyon na likas na likas sa kanilang likas na anyo. Halimbawa, kinakailangang alisin ang akumulasyon ng isang end product na pumipigil o pumipigil sa isang mahalagang enzyme upang makuha ang target na substance.

Produksyon ng mga amino acid.

Ang mga Auxotrophs (mga microorganism na nangangailangan ng growth factor upang magparami) ay gumagawa ng maraming amino acid at nucleotides sa panahon ng mga fermentation. Ang mga karaniwang bagay para sa pagpili ng mga gumagawa ng amino acid ay mga microorganism na kabilang sa genera Brevibacterium, Corynebacterium, Micrococcus, Arthrobacter.

Sa 20 amino acid na bumubuo sa mga protina, walo ang hindi ma-synthesize sa katawan ng tao (mahahalaga). Ang mga amino acid na ito ay dapat ibigay sa katawan ng tao ng pagkain. Kabilang sa mga ito, ang methionine at lysine ay partikular na kahalagahan. Ang methionine ay ginawa ng kemikal na synthesis, at higit sa 80% ng lysine ay ginawa ng biosynthesis. Ang microbiological synthesis ng mga amino acid ay nangangako, dahil bilang isang resulta ng prosesong ito, ang biologically active isomers (L-amino acids) ay nakuha, at sa panahon ng chemical synthesis, ang parehong isomer ay nakuha sa pantay na halaga. Dahil mahirap silang paghiwalayin, kalahati ng produksyon ay biologically useless.

Ang mga amino acid ay ginagamit bilang food additives, seasonings, flavor enhancers, gayundin ang raw materials sa kemikal, perfumery at pharmaceutical na industriya.

Ang pagbuo ng isang teknolohikal na pamamaraan para sa pagkuha ng isang solong amino acid ay batay sa kaalaman sa mga paraan at mekanismo ng regulasyon ng biosynthesis ng isang partikular na amino acid. Ang kinakailangang kawalan ng timbang ng metabolismo, na nagsisiguro sa labis na synthesis ng target na produkto, ay nakamit sa pamamagitan ng mahigpit na kinokontrol na mga pagbabago sa komposisyon at mga kondisyon sa kapaligiran. Para sa paglilinang ng mga strain ng microorganism sa paggawa ng mga amino acid, ang mga karbohidrat ay ang pinaka-magagamit bilang mga mapagkukunan ng carbon - glucose, sucrose, fructose, maltose. Upang mabawasan ang gastos ng nutrient medium, ginagamit ang pangalawang hilaw na materyales: beet molasses, milk whey, starch hydrolysates. Ang teknolohiya ng prosesong ito ay pinapabuti tungo sa pagbuo ng murang synthetic nutrient media batay sa acetic acid, methanol, ethanol, n-paraffin.

Produksyon ng mga organikong acid.

Sa kasalukuyan, ang isang bilang ng mga organikong acid ay na-synthesize ng mga biotechnological na pamamaraan sa isang pang-industriya na sukat. Sa mga ito, ang mga citric, gluconic, ketogluconic at itaconic acid ay nakukuha lamang sa pamamagitan ng microbiological method; gatas, salicylic at acetic - kapwa sa pamamagitan ng kemikal at microbiological na pamamaraan; malic - kemikal at enzymatically.

Ang acetic acid ay ang pinakamahalaga sa lahat ng mga organikong acid. Ginagamit ito sa paggawa ng maraming kemikal, kabilang ang goma, plastik, hibla, pamatay-insekto, at mga parmasyutiko. Ang microbiological method para sa paggawa ng acetic acid ay binubuo sa oksihenasyon ng ethanol sa acetic acid na may partisipasyon ng bacteria strains. Gluconobacter At Acetobacter:

Ang citric acid ay malawakang ginagamit sa mga industriya ng pagkain, parmasyutiko at kosmetiko, na ginagamit sa paglilinis ng mga metal. Ang pinakamalaking producer ng citric acid ay ang USA. Ang produksyon ng citric acid ay ang pinakalumang pang-industriyang microbiological na proseso (1893). Para sa produksyon nito gamitin ang kultura ng fungus Aspergillus niger, A. wentii. Ang nutrient media para sa paglilinang ng mga producer ng citric acid ay naglalaman ng murang carbohydrate raw na materyales bilang pinagmumulan ng carbon: molasses, starch, glucose syrup.

Ang lactic acid ay ang una sa mga organikong acid, na nagsimulang gawin sa pamamagitan ng pagbuburo. Ginagamit ito bilang isang ahente ng oxidizing sa industriya ng pagkain, bilang isang mordant sa industriya ng tela, at gayundin sa paggawa ng mga plastik. Sa microbiologically, ang lactic acid ay nakuha mula sa pagbuburo ng glucose Lactobacillus delbrueckii.

A. KAHULUGAN

Mula sa pananaw ng biogenesis, ang mga antibiotic ay itinuturing na pangalawang metabolite. Ang mga pangalawang metabolite ay mababang molekular na timbang na natural na mga produkto na 1) na-synthesize lamang ng ilang uri ng microorganism; 2) hindi gumaganap ng anumang halatang pag-andar sa panahon ng paglaki ng cell at kadalasang nabuo pagkatapos ng pagtigil ng paglago ng kultura; ang mga cell na nag-synthesize ng mga sangkap na ito ay madaling mawalan ng kakayahang mag-synthesize bilang resulta ng mga mutasyon; 3) ay madalas na nabuo bilang mga kumplikado ng mga katulad na produkto.

Ang mga pangunahing metabolite ay ang mga normal na produkto ng metabolismo ng cell, tulad ng mga amino acid, nucleotides, coenzymes, atbp., na kinakailangan para sa paglaki ng cell.

B. UGNAYAN NG PANGUNAHING

AT PANGALAWANG METABOLISMO

Ang pag-aaral ng antibiotic biosynthesis ay binubuo sa pagtatatag ng pagkakasunud-sunod ng mga reaksyong enzymatic kung saan ang isa o higit pang pangunahing metabolites (o mga intermediate na produkto ng kanilang biosynthesis) ay na-convert sa isang antibiotic. Dapat alalahanin na ang pagbuo ng mga pangalawang metabolite, lalo na sa malalaking dami, ay sinamahan ng mga makabuluhang pagbabago sa pangunahing metabolismo ng cell, dahil sa kasong ito ang cell ay dapat synthesize ang panimulang materyal, magbigay ng enerhiya, halimbawa sa anyo ng ATP, at mga pinababang coenzymes. Hindi kataka-taka, samakatuwid, na kapag ang mga strain na nag-synthesize ng mga antibiotic ay inihambing sa mga strain na hindi kayang mag-synthesize ng mga ito, ang mga makabuluhang pagkakaiba ay makikita sa mga konsentrasyon ng mga enzyme na hindi direktang kasangkot sa synthesis ng isang ibinigay na antibiotic.

B. PANGUNAHING BIOSYNTHETIC PATHWAYS

Ang mga reaksyon ng enzymatic sa biosynthesis ng mga antibiotic ay hindi naiiba sa prinsipyo mula sa mga reaksyon kung saan nabuo ang mga pangunahing metabolite. Maaari silang ituring bilang isang pagkakaiba-iba

Ang mga reaksyon ng biosynthesis ng mga pangunahing metabolite, siyempre, na may ilang mga pagbubukod (halimbawa, mayroong mga antibiotic na naglalaman ng isang pangkat ng nitro - isang pangkat na gumagana na hindi kailanman nangyayari sa mga pangunahing metabolite at nabuo sa panahon ng tiyak na oksihenasyon ng mga amine).

Ang mga mekanismo para sa biosynthesis ng antibiotic ay maaaring nahahati sa tatlong pangunahing kategorya.

1. Mga antibiotic na nagmula sa iisang pangunahing metabolite. Ang landas ng kanilang biosynthesis ay binubuo ng isang sequence ng mga reaksyon na nagbabago sa paunang produkto sa parehong paraan tulad ng sa synthesis ng amino acids o nucleotides.

2. Mga antibiotic na nagmula sa dalawa o tatlong magkakaibang pangunahing metabolite na binago at pinalapot upang bumuo ng isang kumplikadong molekula. Ang mga katulad na kaso ay sinusunod sa pangunahing metabolismo sa panahon ng synthesis ng ilang mga coenzymes, tulad ng folic acid o coenzyme A.

3. Mga antibiotic na nagmumula sa mga produktong polymerization ng ilang kaparehong metabolite na may pagbuo ng isang pangunahing istraktura na maaaring higit pang mabago sa panahon ng iba pang mga reaksyong enzymatic.

Bilang resulta ng polymerization, apat na uri ng antibiotics ang nabuo: 1) polypeptide antibiotics na nabuo sa pamamagitan ng condensation ng amino acids; 2) mga antibiotic na nabuo mula sa mga yunit ng acetate-propionate sa mga reaksyon ng polymerization na katulad ng reaksyon ng fatty acid biosynthesis; 3) terpenoid antibiotics na nagmula sa acetate units sa synthesis ng isoprenoid compounds; 4) aminoglycoside antibiotic na nabuo sa mga reaksyon ng condensation na katulad ng mga reaksyon ng polysaccharide biosynthesis.

Ang mga prosesong ito ay katulad ng mga proseso ng polymerization na nagbibigay ng pagbuo ng ilang bahagi ng lamad at cell wall.

Dapat itong bigyang-diin na ang pangunahing istraktura na nakuha sa pamamagitan ng polimerisasyon ay karaniwang higit pang binago; maaari pa itong pagsamahin ng mga molekula na ginawa ng iba pang biosynthetic na mga landas. Pangkaraniwan ang mga glycoside antibiotic - mga produkto ng condensation ng isa o higit pang mga sugar na may molecule na na-synthesize sa path 2.

D. SYNTHESIS NG MGA PAMILYA NG ANTIBIOTICS

Kadalasan ang mga strain ng microorganism ay nag-synthesize ng ilang chemically at biologically close na antibiotic na bumubuo sa isang "pamilya" (antibiotic complex). Ang pagbuo ng "mga pamilya" ay katangian hindi lamang para sa biosynthesis

Antibiotics, ngunit ito ay isang karaniwang pag-aari ng pangalawang metabolismo na nauugnay sa isang medyo malaking "laki ng mga intermediate na produkto. Ang biosynthesis ng mga complex ng mga kaugnay na compound ay isinasagawa sa kurso ng mga sumusunod na metabolic pathways.

1. Biosynthesis ng isang "key" na metabolite sa isa sa mga pathway na inilarawan sa nakaraang seksyon.

Rifamycin U

oksido.

kanin. 6.1. Isang halimbawa ng isang metabolic tree: ang biosynthesis ng rifamycin (tingnan ang teksto para sa paliwanag; ang mga pormula ng istruktura ng kaukulang mga compound ay ipinapakita sa Mga Figure 6.17 at 6.23).

2. Pagbabago ng isang pangunahing metabolite gamit ang medyo karaniwang mga reaksyon, halimbawa, sa pamamagitan ng pag-oxidize ng isang methyl group sa isang alkohol at pagkatapos ay sa isang carboxyl group, pagbabawas ng double bonds, dehydrogenation, methylation, esterification, atbp.

3. Ang parehong metabolite ay maaaring maging substrate ng dalawa o higit pa sa mga reaksyong ito, na humahantong sa pagbuo ng dalawa o higit pang magkakaibang mga produkto, na kung saan ay maaaring sumailalim sa iba't ibang mga pagbabagong may partisipasyon ng mga enzymes, na nagdudulot ng isang "metabolic tree".

4. Ang parehong metabolite ay maaaring mabuo sa dalawa (o higit pa) magkaibang paraan, kung saan lamang
ang pagkakasunud-sunod ng mga reaksyong enzymatic, na nagbubunga ng "metabolic network".

Ang medyo kakaibang mga konsepto ng metabolic tree at metabolic network ay maaaring ipaliwanag sa pamamagitan ng mga sumusunod na halimbawa: ang biogenesis ng rifamycin family (puno) at erythromycins (network). Ang unang metabolite sa biogenesis ng pamilya rifamycin ay protorifamycin I (Larawan 6.1), na maaaring ituring bilang isang pangunahing metabolite. Sa pagkakasunod-sunod

reaksyon, ang pagkakasunud-sunod ng kung saan ay hindi alam, protorifamycin I ay na-convert sa rifamycin W at rifamycin S, pagkumpleto ng bahagi ng synthesis gamit ang isang solong pathway ("trunk" ng puno). Ang Rifamycin S ay ang panimulang punto para sa pagsasanga ng ilang alternatibong mga daanan: ang paghalay na may dalawang-carbon na fragment ay nagdudulot ng rifamycin O at raphimycins L at B. Ang huli, bilang resulta ng oksihenasyon ng anza chain, ay nagiging rifamycin Y. Ang cleavage ng one-carbon fragment sa panahon ng oksihenasyon ng rifamycin S ay humahantong sa pagbuo ng rifamycin G , at bilang resulta ng hindi kilalang mga reaksyon, ang rifamycin S ay na-convert sa tinatawag na rifamycin complex (rifamycins A, C, D at E) . Ang oksihenasyon ng methyl group sa C-30 ay nagbibigay ng rifamycin R.

Ang pangunahing metabolite ng pamilyang erythromycin ay ang erythronolide B (Er.B), na na-convert sa erythromycinA (ang pinaka kumplikadong metabolite) sa pamamagitan ng sumusunod na apat na reaksyon (Larawan 6.2): ​​​​1) glycosylation sa posisyon 3 n

ang mga condensation na may mycarosis (Mic.) (reaksyon I); 2) pagbabago ng mycarose sa cladinose (clad.) bilang resulta ng methylation (reaksyon II); 3) conversion ng erythronolide B sa erythronolide A (Er.A) bilang resulta ng hydroxylation sa posisyon 12 (reaksyon III); 4) condensation na may deosamine (Des.) sa posisyon 5 (reaksyon IV).

Dahil ang pagkakasunud-sunod ng apat na reaksyon na ito ay maaaring mag-iba, ang iba't ibang mga metabolic pathway ay posible, at pinagsama-sama ang mga ito ay bumubuo ng metabolic network na ipinapakita sa Fig. 6.2. Dapat tandaan na mayroon ding mga landas na kumbinasyon ng isang puno at isang network.

NATIONAL PHARMACEUTICAL UNIVERSITY SPECIALTY "BIOTECHNOLOGY"

DISIPLINA "GENERAL MICROBIOLOGY AND VIROLOGY" DEPARTMENT OF BIOTECHNOLOGY

MGA PROSESO NG BIOSYNTHETIC SA MICROORGANISMS.

BIOSYNTHESIS NG MGA PANGUNAHING METABOLITES: AMINO ACIDS, NUCLEOTIDES, CARBOHYDRATES, FATTY ACIDS.

MGA PROSESO NG BIOSYNTHETIC SA MICROORGANISMS

BIOSYNTHESIS NG AMINO ACID

INDUSTRIYONG PAGKAKAMIT NG AMINO ACID

BIOSYNTHESIS NG NUCLEOTIDES

INDUSTRIAL NA PAGKAKAKITA NG NUCLEOTIDES

BIOSYNTHESIS NG FATTY ACIDS, CARBOHYDRATES, SUGAR

MGA PROSESO NG BIOSYNTHETIC SA MICROORGANISMS

METABOLISMO

GLUCOSE*

FIGURE 1 - PANGKALAHATANG SKEMA NG MGA PARAAN NG CELL MATERIAL BIOSYNTHESIS

MULA sa GLUCOSE

AMPHIBOLISM CATABOLISM

	PENTOSOPHOSPHATES
PHOSPHOENOLPYRUVATE
	MGA MONOMER	MGA POLYMER
	Mga amino acid
ACETYL COA	bitamina	Mga polysaccharides
	Mga Sugarphosphate
	Fatty acid
OXALOACETATE	Nucleotides	Nucleic

2-OXOGLUTARATE

MGA PROSESO NG BIOSYNTHETIC

Sa MICROORGANISMS

SA ang proseso ng paglaki ng mga microorganism sa glucose sa ilalim ng aerobic na kondisyon ay halos 50%

ang glucose ay na-oxidize sa CO2 para sa enerhiya. Ang natitirang 50% ng glucose ay na-convert sa cellular material. Ito ay para sa pagbabagong ito na ang karamihan sa ATP na nabuo sa panahon ng oksihenasyon ng substrate ay ginugol.

METABOLITES

MICROORGANISMS

Ang mga metabolite ay nabuo sa iba't ibang yugto ng paglaki ng microbial.

Sa yugto ng paglago ng logarithmic, ang mga pangunahing metabolite (mga protina, amino acid, atbp.) ay nabuo.

Sa lag phase at sa nakatigil na yugto, ang mga pangalawang metabolite ay nabuo, na mga biologically active compound. Kabilang dito ang iba't ibang antibiotics, enzyme inhibitors, atbp.

METABOLITES

MICROORGANISMS

Pangunahing metabolite- ang mga ito ay mababang molekular na timbang na mga compound (molecular weight na mas mababa sa 1500 daltons) na kinakailangan para sa paglaki ng mga microbes; ang ilan sa mga ito ay ang mga bloke ng gusali ng macromolecules, ang iba ay kasangkot sa synthesis ng mga coenzymes. Amino acids, organic acids, purine at primidine nucleotides, bitamina, atbp, ay maaaring makilala sa mga pinakamahalagang metabolites para sa industriya.

Mga pangalawang metabolite- Ang mga ito ay mababang molekular na timbang na mga compound na nabuo sa mga huling yugto ng pag-unlad ng kultura, na hindi kinakailangan para sa paglaki ng mga microorganism. Sa pamamagitan ng istrukturang kemikal, ang mga pangalawang metabolite ay nabibilang sa iba't ibang grupo ng mga compound. Kabilang dito ang mga antibiotic, alkaloid, mga hormone sa paglaki ng halaman, mga lason, at mga pigment.

Mga mikroorganismo - ang mga gumagawa ng pangunahin at pangalawang metabolite ay ginagamit sa industriya. Ang mga paunang strain para sa mga prosesong pang-industriya ay mga natural na organismo at kultura na may dysregulation ng synthesis ng mga metabolite na ito, dahil ang mga ordinaryong microbial cell ay hindi gumagawa ng 7 labis na pangunahing metabolites.

Mga Tanong:

1. Metabolismo. Pangunahin at pangalawang metabolismo.

2. Mga tampok ng cellular metabolism.

3. Cell bilang isang bukas na thermodynamic system. Mga uri ng trabaho sa cell. mga macroergic compound.

4. Enzymes: istraktura (prostatic group, coenzymes) at mga function. Pag-uuri ng enzyme

5. Pangalawang metabolites, pag-uuri, papel sa buhay ng halaman, paggamit ng tao. Ang pagbuo ng mga pigment, lason, mabangong sangkap ng mga mikroorganismo (fungi, bakterya).

1. Metabolismo (metabolismo) - ang kabuuan ng lahat ng mga reaksiyong kemikal na nagaganap sa selula.

Metabolites - mga produkto ng metabolismo.

Sa pagbuo ng mga hormone sa mga cell (ethylene, pagbawalan ang synthesis ng IAA);

Pigilan ang rhizogenesis at pagpapahaba ng cell;

Ang mga ito ay phytotoxins (may antimicrobial effect);

Sa kanilang tulong, ang isang halaman ay maaaring kumilos sa isa pa,

Ang mga tannin ay nagpapataas ng paglaban ng mga puno sa mga impeksyon sa fungal.

Ay ginamit sa gamot para sa isterilisasyon, mga gamot (salicylic acid), sa industriya bilang mga tina.

5.2. alkaloid - heterocyclic compound na naglalaman ng isa o higit pang nitrogen atoms sa molekula. Mga 10,000 alkaloid ang kilala. Ang mga ito ay matatagpuan sa 20% ng mga halaman, pinaka-karaniwan sa mga angiosperms (namumulaklak) na mga halaman. Sa bryophytes at ferns, bihira ang mga alkaloid.

Ang mga alkaloid ay na-synthesize mula sa mga amino acid: ornithine, tyrosine, lysine, tryptophan, phenylalanine, histidine, atranilic acid.

Nag-iipon sila sa aktibong lumalagong mga tisyu, sa mga selula ng epidermis at hypodermis, sa lining ng mga vascular bundle, sa mga lactifer. Maaari silang maipon hindi sa mga cell kung saan sila nabuo, ngunit sa iba pa. Halimbawa, ang nikotina ay nabuo sa mga ugat at naiipon sa mga dahon. Karaniwan ang kanilang konsentrasyon ay ikasampu o daan-daang porsyento, ngunit ang cinchona ay naglalaman ng 15 - 20% na alkaloid. Ang iba't ibang halaman ay maaaring maglaman ng iba't ibang mga alkaloid. Ang mga alkaloid ay matatagpuan sa mga dahon, balat, ugat, kahoy.

Mga pag-andar alkaloid:

regulate plant growth (IAC), protektahan ang mga halaman mula sa pagkain ng mga hayop.

Ay ginamit alkaloid

bilang mga gamot: codeine (para sa ubo), morphine (pangpawala ng sakit), caffeine (para sa mga sakit sa nerbiyos at cardiovascular), quinine (para sa malaria). Ang atropine, pilocarpine, strychnine, ephedrine ay nakakalason, ngunit sa maliliit na dosis maaari silang magamit bilang mga gamot .;

nikotina, anabazine ay ginagamit upang labanan ang mga insekto.

5.3. Isoprenoids (terpenoids) - mga compound na binubuo ng ilang isoprene units (С5Н8 - isoprene) at may pangkalahatang formula (С5Н8) n. Dahil sa karagdagang mga grupo (radicals), ang mga isoprenoid ay maaaring magkaroon ng isang bilang ng mga carbon atom sa molekula at hindi isang multiple ng 5. Kasama sa mga terpenes hindi lamang ang mga hydrocarbon, kundi pati na rin ang mga compound na may mga grupo ng alkohol, aldehyde, keto, lactone at acid.

Polyterpenes - goma, gutta.

Ang mga terpenoid ay gibberellic acid (gibberellins), abscisic acid, cytokinins. Hindi sila natutunaw sa tubig. Ang mga ito ay matatagpuan sa mga chloroplast, sa mga lamad.

Ang mga carotenoid ay may kulay mula dilaw hanggang pula-lila, nabuo mula sa lycopene, at natutunaw sa taba.

Kasama ang isoprene

sa komposisyon ng langis ng mga karayom, cones, bulaklak, prutas, kahoy;

resins, latex, mahahalagang langis.

Mga function:

Protektahan ang mga halaman mula sa bakterya, insekto at hayop; ang ilan sa kanila ay kasangkot sa pagsasara ng mga sugat at pagprotekta laban sa mga insekto.

Kabilang dito ang mga hormone (cytokinins, gibberellins, abscisic acid, brassinosteroids);

Ang mga carotenoid ay kasangkot sa light phase ng photosynthesis, pagpasok sa SSC, at pinoprotektahan ang chlorophyll mula sa photooxidation;

Ang mga steroid ay bahagi ng mga lamad, nakakaapekto sa kanilang pagkamatagusin.

gamitin bilang mga gamot (camphor, menthol, cardiac glycosides), bitamina A. Ang mga ito ang pangunahing bahagi ng mahahalagang langis, kaya ginagamit ang mga ito sa pabango, na nilalaman sa mga repellents. Kasama sa goma. Ang Geraniol alcohol ay bahagi ng rose oil, bay leaf oil, orange flower oil, jasmine oil, eucalyptus oil).

5.4. Synthesis ng pangalawang metabolites

nailalarawan sa pamamagitan ng ilang mga tampok:

1) ang kanilang mga precursor ay isang maliit na bilang ng mga pangunahing metabolite. Halimbawa, para sa synthesis ng alkaloids, 8 (?) amino acids ang kailangan, para sa synthesis ng phenols - phenylalanine o tyrosine, para sa synthesis ng isoprenoids - mevalonic acid;

2) maraming mga pangalawang metabolite ang na-synthesize sa iba't ibang paraan;

3) ang mga espesyal na enzyme ay kasangkot sa synthesis.

Ang mga pangalawang metabolite ay na-synthesize sa cytosol, endoplasmic reticulum, chloroplasts.

5.5. Lokalisasyon ng pangalawang metabolites

Naiipon sila sa mga vacuoles (alkaloids, phenols, betalains, cyanogenic glycosides, glucosinolates), sa periplasmic space (phenols). Ang mga isoprenoid ay lumabas sa cell pagkatapos ng synthesis.

Ang mga pangalawang metabolite ay bihirang pantay na ipinamamahagi sa mga tisyu. Kadalasan ay nag-iipon sila sa mga idioblast, lactic cell, mga espesyal na channel at mga sipi.

Mga idioblast (mula sa Greek. Mga idios kakaiba) - mga solong selula na kabilang sa mga excretory tissue at naiiba sa mga kalapit na selula sa hugis, istraktura. Ang mga ito ay matatagpuan sa epidermis ng mga tangkay o dahon (lamang sa epidermis?).

Ang mga site ng synthesis at localization ay madalas na pinaghihiwalay. Halimbawa, ang nikotina ay na-synthesize sa mga ugat at nakaimbak sa mga dahon.

Ang mga pangalawang metabolite ay inilabas sa panlabas na kapaligiran sa tulong ng mga excretory tissues (glandular cells, glandular hairs - trichomes).

Para sa mga alkaloid, ang paghihiwalay ay hindi karaniwan.

Ang synthesis at akumulasyon ng mga pangalawang metabolite sa mga tisyu ay higit sa lahat ay nakasalalay sa mga species ng halaman, kung minsan sa yugto ng ontogenesis o edad, at sa mga panlabas na kondisyon. Ang pamamahagi sa mga tisyu ay depende sa uri ng halaman.

5.6. Mga pag-andar ng pangalawang metabolite

Sa panahon ng pagtuklas ng mga pangalawang metabolite, mayroong iba't ibang mga opinyon tungkol sa kanilang kahalagahan sa buhay ng halaman. Itinuring silang hindi kailangan, basura, (ang kanilang synthesis) isang patay na dulo ng metabolismo, mga produkto ng detoxification ng mga lason na pangunahing metabolite, tulad ng mga libreng amino acid.

Marami na ang kilala mga function ang mga compound na ito, halimbawa, imbakan, proteksiyon. Ang mga alkaloid ay isang supply ng nitrogen para sa mga cell, ang mga phenolic compound ay maaaring maging isang substrate sa paghinga. Pinoprotektahan ng mga pangalawang metabolite ang mga halaman mula sa mga biopathogens. Ang mga mahahalagang langis, na pinaghalong mga pangalawang metabolite, ay may mga katangian ng antimicrobial at antifungal. Ang ilang mga pangalawang metabolite, nabubulok sa panahon ng hydrolysis, ay bumubuo ng lason - hydrocyanic acid, coumarin. Ang mga pangalawang metabolite ay phytoalexins, mga sangkap na nabuo bilang tugon sa impeksyon at kasangkot sa mga reaksyon ng hypersensitivity.

Ang mga anthocyanin, carotenoids, betalains, na nagbibigay ng kulay ng mga bulaklak at prutas, ay nagtataguyod ng pagpaparami ng halaman at pagpapakalat ng buto.

Ang mga pangalawang metabolite ay humihinto sa pagtubo ng binhi ng mga nakikipagkumpitensyang species.

Panitikan:

1. Mercer E. Panimula sa biochemistry ng halaman. T. 2. - M. "Mir", 1986.

2. (ed.). Physiology ng mga halaman. - M. "Academy", 2005. S. 588 - 619.

3. Harborn J. Isang Panimula sa Environmental Biochemistry. - M. "Mir", 1985.

4. L. Biochemistry ng mga halaman. - M. "Higher School", 1986. S. 312 - 358.

5. , -AT. Physiology ng makahoy na mga halaman. - M. "Industriya ng Kagubatan", 1974. 421 p.

6. L. Biochemistry ng mga halaman. - M. VS. 1986. 502 p.

text_fields

text_fields

arrow_pataas

Sa pamamagitan ng metabolismo, o metabolismo, ang ibig sabihin isang hanay ng mga reaksiyong kemikal sa katawan na nagbibigay dito ng mga sangkap upang bumuo ng katawan at enerhiya upang mapanatili ang buhay.

pangunahing metabolismo

Ang bahagi ng mga reaksyon ay lumalabas na magkapareho para sa lahat ng nabubuhay na organismo (pagbuo at cleavage ng mga nucleic acid, protina at peptides, pati na rin ang karamihan sa mga carbohydrate, ilang mga carboxylic acid, atbp.) at tinatawag na pangunahing metabolismo, o pangunahing metabolismo.

pangalawang metabolismo

Bilang karagdagan sa mga pangunahing reaksyon ng pagpapalitan, mayroon isang makabuluhang bilang ng mga metabolic pathway na humahantong sa pagbuo ng mga compound na katangian lamang ng ilang, minsan napakakaunting mga grupo ng mga organismo. Ang mga reaksyong ito, ayon kay I. Chapek (1921) at K. Pah (1940), ay pinagsama ng termino pangalawang metabolismo, o pangalawa palitan, at ang mga produkto ay tinatawag mga produkto ng pangalawang metabolismo, o pangalawang koneksyon(kung minsan, na hindi ganap na totoo, pangalawang metabolites). Gayunpaman, dapat itong bigyang-diin na ang mga pagkakaiba sa pagitan ng pangunahin at pangalawang metabolismo ay hindi masyadong matalim.

Mga pangalawang koneksyon ay pangunahing nabuo sa mga vegetatively inactive na grupo ng mga nabubuhay na organismo - mga halaman at fungi, pati na rin ang maraming prokaryotes. Sa mga hayop, ang mga produkto ng pangalawang metabolismo ay medyo bihira at kadalasang nagmumula sa labas kasama ng mga pagkaing halaman. Ang papel ng mga produkto ng pangalawang metabolismo at ang mga dahilan para sa kanilang hitsura sa isang partikular na grupo ay iba. Sa pinaka-pangkalahatang anyo, sila ay itinalaga ng isang adaptive na papel at, sa isang malawak na kahulugan, mga katangian ng proteksyon.

Ang mabilis na pag-unlad ng kimika ng mga natural na compound sa nakalipas na apat na dekada, na nauugnay sa paglikha ng mga high-resolution na analytical tool, ay humantong sa katotohanan na ang mundo ng "mga pangalawang compound" ay lumawak nang malaki. Halimbawa, ang bilang ng mga alkaloid na kilala ngayon ay papalapit sa 5,000 (ayon sa ilang mga mapagkukunan - 10,000), phenolic compound - hanggang 10,000, at ang mga bilang na ito ay lumalaki hindi lamang bawat taon, kundi pati na rin bawat buwan.

Ang anumang herbal na hilaw na materyal ay palaging naglalaman ng isang kumplikadong hanay ng mga pangunahin at pangalawang compound, na, tulad ng nabanggit sa itaas, ay tumutukoy sa maramihang katangian ng pagkilos ng mga halamang panggamot. Gayunpaman, ang papel ng pareho sa modernong phytotherapy ay iba pa rin. Medyo kakaunting mga bagay ng halaman ang kilala, ang paggamit nito sa gamot ay pangunahing tinutukoy ng pagkakaroon ng mga pangunahing compound sa kanila. Gayunpaman, sa hinaharap, ang kanilang papel sa medisina at ang kanilang paggamit bilang mga mapagkukunan para sa pagkuha ng mga bagong immunomodulating agent ay hindi maaaring iwanan.

Inilapat ang mga produkto ng pangalawang palitan sa modernong medisina ay mas karaniwan at mas malawak. Ito ay dahil sa isang nasasalat at madalas na napakaliwanag na pharmacological effect. Nabuo sa batayan ng mga pangunahing compound, maaari silang maipon alinman sa purong anyo o sumailalim sa glycosylation sa panahon ng mga reaksyon ng palitan, i.e. ay nakakabit sa isang molekula ng asukal. Bilang resulta ng glycosylation, nabuo ang mga molekula - heterosides, na naiiba sa mga di-glycosylated pangalawang compound, bilang isang panuntunan, sa mas mahusay na solubility, na nagpapadali sa kanilang pakikilahok sa mga metabolic na reaksyon at may malaking biological na kahalagahan sa ganitong kahulugan. Ang mga glycosylated form ng anumang pangalawang compound ay tinatawag mga glycoside.