Chất chuyển hóa chính tạo nên tế bào. Trao đổi chất sơ cấp và thứ cấp và các sản phẩm trao đổi chất. cây thủy tùng taxols
Một số chất chuyển hóa của tế bào được quan tâm như các sản phẩm lên men mục tiêu. Chúng được chia thành chính và phụ.
Chất chuyển hóa chính- Đây là những hợp chất có trọng lượng phân tử thấp (trọng lượng phân tử nhỏ hơn 1500 dalton) cần thiết cho sự phát triển của vi sinh vật. Một số trong số chúng là cơ sở xây dựng của các đại phân tử, một số khác tham gia vào quá trình tổng hợp coenzym. Trong số các chất chuyển hóa quan trọng nhất đối với công nghiệp là axit amin, axit hữu cơ, nucleotit, vitamin, v.v.
Quá trình sinh tổng hợp các chất chuyển hóa sơ cấp được thực hiện bởi các tác nhân sinh học khác nhau - vi sinh vật, tế bào thực vật và động vật. Trong trường hợp này, không chỉ sử dụng các sinh vật tự nhiên, mà còn sử dụng các chất đột biến thu được đặc biệt. Để đảm bảo nồng độ cao của sản phẩm ở giai đoạn lên men, cần phải tạo ra các nhà sản xuất chống lại các cơ chế điều chỉnh về mặt di truyền vốn có ở dạng tự nhiên của chúng. Ví dụ, cần loại bỏ sự tích tụ của một sản phẩm cuối gây ức chế hoặc ức chế một enzym quan trọng để thu được chất đích.
Sản xuất axit amin.
Sinh vật phụ sinh (vi sinh vật cần các yếu tố sinh trưởng để sinh sản) tạo ra nhiều axit amin và nucleotit trong quá trình lên men. Đối tượng phổ biến để tuyển chọn các nhà sản xuất axit amin là vi sinh vật thuộc các chi Vi khuẩn Brevibacterium, Corynebacterium, Micrococcus, Arthrobacter.
Trong số 20 loại axit amin tạo nên protein, có 8 loại axit amin không thể được tổng hợp trong cơ thể người (thiết yếu). Các axit amin này phải được cung cấp cho cơ thể con người bằng thức ăn. Trong số đó, methionine và lysine có tầm quan trọng đặc biệt. Methionine được sản xuất bằng cách tổng hợp hóa học, và hơn 80% lysine được tạo ra bằng quá trình sinh tổng hợp. Quá trình tổng hợp axit amin bằng phương pháp vi sinh rất có triển vọng, vì kết quả của quá trình này là thu được các đồng phân hoạt động sinh học (axit amin L), và trong quá trình tổng hợp hóa học, cả hai đồng phân đều thu được với số lượng bằng nhau. Vì chúng rất khó tách nên một nửa sản lượng là vô dụng về mặt sinh học.
Axit amin được sử dụng làm phụ gia thực phẩm, gia vị, chất điều vị, cũng như nguyên liệu trong ngành công nghiệp hóa chất, nước hoa và dược phẩm.
Việc phát triển một sơ đồ công nghệ để thu được một axit amin đơn lẻ dựa trên kiến thức về các cách thức và cơ chế điều chỉnh quá trình sinh tổng hợp của một axit amin cụ thể. Sự mất cân bằng cần thiết của quá trình trao đổi chất, đảm bảo sự tổng hợp quá mức của sản phẩm mục tiêu, đạt được bằng những thay đổi được kiểm soát chặt chẽ trong thành phần và điều kiện môi trường. Đối với việc nuôi cấy các chủng vi sinh vật trong sản xuất axit amin, cacbohydrat là nguồn cacbon có sẵn nhiều nhất - glucose, sucrose, fructose, maltose. Để giảm giá thành của môi trường dinh dưỡng, các nguyên liệu phụ được sử dụng: mật củ cải đường, váng sữa, dịch thủy phân tinh bột. Công nghệ của quy trình này đang được cải tiến theo hướng phát triển các môi trường dinh dưỡng tổng hợp rẻ tiền dựa trên axit axetic, metanol, etanol, n- quan tài.
Sản xuất axit hữu cơ.
Hiện nay, một số axit hữu cơ được tổng hợp bằng phương pháp công nghệ sinh học ở quy mô công nghiệp. Trong số này, các axit xitric, gluconic, xetogluconic và itaconic chỉ thu được bằng phương pháp vi sinh; sữa, salicylic và acetic - cả bằng phương pháp hóa học và vi sinh; malic - về mặt hóa học và enzym.
Axit axetic là axit quan trọng nhất trong số tất cả các axit hữu cơ. Nó được sử dụng trong sản xuất nhiều hóa chất, bao gồm cao su, nhựa, sợi, thuốc diệt côn trùng và dược phẩm. Phương pháp vi sinh để sản xuất axit axetic bao gồm quá trình oxy hóa etanol thành axit axetic với sự tham gia của các chủng vi khuẩn Gluconobacter Và Acetobacter:
Axit xitric được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm, dược phẩm và mỹ phẩm, dùng để làm sạch kim loại. Nhà sản xuất axit xitric lớn nhất là Hoa Kỳ. Quá trình sản xuất axit xitric là quá trình vi sinh công nghiệp lâu đời nhất (1893). Để sản xuất nó, sử dụng việc nuôi cấy nấm Aspergillus niger, A. goii. Môi trường dinh dưỡng để nuôi trồng các nhà sản xuất axit xitric chứa các nguyên liệu thô carbohydrate rẻ tiền như một nguồn cacbon: mật đường, tinh bột, xi-rô glucose.
Axit lactic là axit đầu tiên trong số các axit hữu cơ, bắt đầu được sản xuất bằng cách lên men. Nó được sử dụng như một chất oxy hóa trong ngành công nghiệp thực phẩm, làm chất kết dính trong ngành dệt may và cả trong sản xuất chất dẻo. Về mặt vi sinh, axit lactic thu được từ quá trình lên men glucose Lactobacillus delbrueckii.
MỘT ĐỊNH NGHĨA
Theo quan điểm của quá trình sinh học, kháng sinh được coi là chất chuyển hóa thứ cấp. Các chất chuyển hóa thứ cấp là các sản phẩm tự nhiên có trọng lượng phân tử thấp 1) chỉ được tổng hợp bởi một số loại vi sinh vật nhất định; 2) không thực hiện bất kỳ chức năng rõ ràng nào trong quá trình tăng trưởng của tế bào và thường được hình thành sau khi ngừng tăng trưởng nuôi cấy; tế bào tổng hợp các chất này dễ mất khả năng tổng hợp do đột biến; 3) thường được tạo thành phức chất của các sản phẩm tương tự.
Các chất chuyển hóa sơ cấp là sản phẩm bình thường của quá trình trao đổi chất của tế bào, chẳng hạn như axit amin, nucleotide, coenzyme, v.v., cần thiết cho sự phát triển của tế bào.
B. MỐI QUAN HỆ GIỮA CHÍNH
VÀ PHƯƠNG PHÁP THỨ HAI
Nghiên cứu về sinh tổng hợp kháng sinh bao gồm việc thiết lập chuỗi phản ứng enzym trong đó một hoặc nhiều chất chuyển hóa chính (hoặc sản phẩm trung gian của quá trình sinh tổng hợp của chúng) được chuyển đổi thành kháng sinh. Cần phải nhớ rằng sự hình thành các chất chuyển hóa thứ cấp, đặc biệt là với số lượng lớn, đi kèm với những thay đổi đáng kể trong quá trình chuyển hóa sơ cấp của tế bào, vì trong trường hợp này tế bào phải tổng hợp nguyên liệu ban đầu, cung cấp năng lượng, ví dụ dưới dạng ATP và giảm coenzyme. Do đó, không có gì đáng ngạc nhiên khi các chủng tổng hợp kháng sinh được so sánh với các chủng không có khả năng tổng hợp chúng, người ta nhận thấy sự khác biệt đáng kể về nồng độ của các enzym không trực tiếp tham gia vào quá trình tổng hợp một loại kháng sinh nhất định.
B. CÁC ĐƯỜNG TIẾT KIỆM CHÍNH CỦA BIOSYNTHETIC
Các phản ứng enzym trong quá trình sinh tổng hợp kháng sinh về nguyên tắc không khác với các phản ứng trong đó các chất chuyển hóa chính được hình thành. Chúng có thể được coi là một biến thể
Tất nhiên, các phản ứng sinh tổng hợp các chất chuyển hóa chính, với một số ngoại lệ (ví dụ, có những kháng sinh chứa nhóm nitro - một nhóm chức năng không bao giờ xuất hiện trong chất chuyển hóa sơ cấp và được hình thành trong quá trình oxy hóa amin cụ thể).
Cơ chế sinh tổng hợp kháng sinh có thể được chia thành ba loại chính.
1. Thuốc kháng sinh có nguồn gốc từ một chất chuyển hóa chính duy nhất. Con đường sinh tổng hợp của chúng bao gồm một chuỗi các phản ứng làm thay đổi sản phẩm ban đầu giống như trong quá trình tổng hợp axit amin hoặc nucleotit.
2. Thuốc kháng sinh có nguồn gốc từ hai hoặc ba chất chuyển hóa sơ cấp khác nhau được biến đổi và cô đặc để tạo thành một phân tử phức tạp. Các trường hợp tương tự cũng được quan sát thấy trong quá trình chuyển hóa cơ bản trong quá trình tổng hợp các coenzyme nhất định, chẳng hạn như axit folic hoặc coenzyme A.
3. Thuốc kháng sinh có nguồn gốc từ sản phẩm trùng hợp của một số chất chuyển hóa tương tự với sự hình thành cấu trúc cơ bản có thể được biến đổi thêm trong các phản ứng enzym khác.
Kết quả của quá trình trùng hợp, bốn loại kháng sinh được hình thành: 1) kháng sinh polypeptit được hình thành bằng cách ngưng tụ các axit amin; 2) kháng sinh được hình thành từ các đơn vị axetat-propionat trong các phản ứng trùng hợp tương tự như phản ứng sinh tổng hợp axit béo; 3) kháng sinh terpenoid có nguồn gốc từ các đơn vị axetat trong quá trình tổng hợp các hợp chất isoprenoid; 4) Các kháng sinh aminoglycoside hình thành trong các phản ứng ngưng tụ tương tự như các phản ứng của quá trình sinh tổng hợp polysaccharide.
Những quá trình này tương tự như quá trình trùng hợp cung cấp sự hình thành của một số thành phần của màng và thành tế bào.
Cần phải nhấn mạnh rằng cấu trúc cơ bản thu được bằng phản ứng trùng hợp thường được sửa đổi thêm; nó thậm chí có thể được tham gia bởi các phân tử được tạo ra bởi các con đường sinh tổng hợp khác. Kháng sinh glycoside đặc biệt phổ biến - sản phẩm ngưng tụ của một hoặc nhiều loại đường với một phân tử được tổng hợp theo con đường 2.
D. TỔNG HỢP CÁC LOẠI KHÁNG SINH TRONG GIA ĐÌNH
Thông thường, các chủng vi sinh vật tổng hợp một số kháng sinh gần gũi về mặt hóa học và sinh học tạo thành một "gia đình" (phức hợp kháng sinh). Sự hình thành các "gia đình" không chỉ đặc trưng cho quá trình sinh tổng hợp
Kháng sinh, nhưng là đặc tính chung của quá trình trao đổi chất thứ cấp liên quan đến kích thước khá lớn của các sản phẩm trung gian.
1. Sinh tổng hợp chất chuyển hóa "chủ chốt" theo một trong những con đường được mô tả trong phần trước.
Rifamycin U
 |
|||
oxy hóa.
Cơm. 6.1. Một ví dụ về cây trao đổi chất: sinh tổng hợp rifamycin (xem phần giải thích ở văn bản; công thức cấu tạo của các hợp chất tương ứng được thể hiện trong Hình 6.17 và 6.23).
2. Biến đổi chất chuyển hóa quan trọng bằng cách sử dụng các phản ứng khá phổ biến, ví dụ, bằng cách oxy hóa nhóm metyl thành rượu và sau đó thành nhóm cacboxyl, khử liên kết đôi, dehydro hóa, metyl hóa, este hóa, v.v.
3. Cùng một chất chuyển hóa có thể là cơ chất của hai hay nhiều phản ứng này, dẫn đến hình thành hai hay nhiều sản phẩm khác nhau, từ đó có thể trải qua nhiều quá trình biến đổi khác nhau với sự tham gia của các enzim, sinh ra “cây trao đổi chất”.
4. Cùng một chất chuyển hóa có thể được hình thành theo hai (hoặc nhiều) cách khác nhau, trong đó chỉ
thứ tự của các phản ứng enzym, làm phát sinh "mạng lưới trao đổi chất".
Các khái niệm khá đặc biệt về cây trao đổi chất và mạng lưới trao đổi chất có thể được giải thích bằng các ví dụ sau: cơ chế sinh học của họ rifamycin (cây) và erythromycins (mạng lưới). Chất chuyển hóa đầu tiên trong quá trình sinh học của họ rifamycin là protorifamycin I (Hình 6.1), có thể được coi là chất chuyển hóa chính. Theo thứ tự
Các phản ứng, thứ tự chưa được biết rõ, protorifamycin I được chuyển đổi thành rifamycin W và rifamycin S, hoàn thành một phần của quá trình tổng hợp bằng một con đường duy nhất ("thân cây"). Rifamycin S là điểm khởi đầu cho sự phân nhánh của một số con đường thay thế: sự ngưng tụ với một đoạn cacbon hai làm phát sinh rifamycin O và raphimycins L và B. Sau đó, do quá trình oxy hóa chuỗi anza, biến thành rifamycin Y. Sự phân cắt của đoạn một carbon trong quá trình oxy hóa rifamycin S dẫn đến sự hình thành rifamycin G, và do kết quả của các phản ứng chưa biết, rifamycin S được chuyển đổi thành cái gọi là phức hợp rifamycin (rifamycins A, C, D và E). Quá trình oxy hóa nhóm metyl ở C-30 tạo ra rifamycin R.
Chất chuyển hóa chính của họ erythromycin là erythronolide B (Er.B), được chuyển thành erythromycinA (chất chuyển hóa phức tạp nhất) thông qua bốn phản ứng sau (Hình 6.2): 1) glycosyl hóa ở vị trí 3 n
những ngưng tụ với mycarosis (Mic.) (phản ứng I); 2) chuyển mycarose thành cladinose (clad.) Do quá trình metyl hóa (phản ứng II); 3) chuyển đổi erythronolide B thành erythronolide A (Er.A) do quá trình hydroxyl hóa ở vị trí 12 (phản ứng III); 4) ngưng tụ với deosamine (Des.) Ở vị trí 5 (phản ứng IV).
Vì thứ tự của bốn phản ứng này có thể khác nhau, nên có thể có các con đường trao đổi chất khác nhau, và chúng kết hợp với nhau tạo thành mạng lưới trao đổi chất được thể hiện trong Hình. 6.2. Cần lưu ý rằng cũng có những đường dẫn là sự kết hợp của một cây và một mạng.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC PHẨM QUỐC GIA CHUYÊN NGÀNH "CÔNG NGHỆ SINH HỌC"
KỶ LUẬT "TỔNG HỢP VI SINH VẬT VÀ VI SINH" KHOA SINH HỌC
CÁC QUÁ TRÌNH BIỂU DIỄN TRONG VI SINH VẬT.
SƠ LƯỢC VỀ CÁC KIM LOẠI CHÍNH: AMINO ACIDS, NUCLEOTIDES, CARBOHYDRATES, FATTY ACIDS.
CÁC QUÁ TRÌNH BIỂU DIỄN TRONG VI SINH VẬT
BIỂU HIỆN VỀ AMINO ACIDS
CÔNG NGHIỆP HẤP THỤ AXIT AMINO
SƠ LƯỢC VỀ NUCLEOTIDES
CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT NUCLEOTIDES
SƠ LƯỢC VỀ AXIT BÉO, CARBOHYDRATES, ĐƯỜNG
CÁC QUÁ TRÌNH BIỂU DIỄN TRONG VI SINH VẬT
SỰ TRAO ĐỔI CHẤT
GLUCOSE *
HÌNH 1 - SƠ ĐỒ CHUNG VỀ CÁC CÁCH KHẮC PHỤC VẬT LIỆU TẾ BÀO
TỪ GLUCOSE
AMPHIBOLISM CATABOLISM
PENTOSOPHOSPHATES |
||
PHOSPHOENOLPYRUVATE |
||
MONOMERS |
POLYMERS |
|
Axit amin |
||
ACETYL COA |
vitamin |
Polysaccharid |
Sugarphosphates |
||
Axit béo |
||
OXALOACETATE |
Nucleotides |
Hạt nhân |
2-OXOGLUTARATE
CÁC QUY TRÌNH BIỂU DIỄN
Tại VI SINH VẬT
TRONG quá trình phát triển của vi sinh vật trên đường gluco trong điều kiện hiếu khí khoảng 50%
glucozơ bị oxi hóa thành CO2 để tạo năng lượng. 50% glucose còn lại được chuyển thành vật chất tế bào. Đối với sự biến đổi này, hầu hết ATP được tạo thành trong quá trình oxy hóa chất nền đã được sử dụng.
METABOLITES
VI SINH VẬT
Các chất trao đổi chất được hình thành ở các giai đoạn phát triển khác nhau của vi sinh vật.
Trong giai đoạn tăng trưởng logarit, các chất chuyển hóa sơ cấp (protein, axit amin, v.v.) được hình thành.
Trong pha trễ và pha tĩnh, các chất chuyển hóa thứ cấp được hình thành, là các hợp chất có hoạt tính sinh học. Chúng bao gồm các loại thuốc kháng sinh khác nhau, chất ức chế enzym, v.v.
METABOLITES
VI SINH VẬT
Chất chuyển hóa chính- đây là những hợp chất có trọng lượng phân tử thấp (trọng lượng phân tử dưới 1500 dalton) cần thiết cho sự phát triển của vi sinh vật; một số trong số chúng là cơ sở xây dựng của các đại phân tử, một số khác tham gia vào quá trình tổng hợp coenzyme. Axit amin, axit hữu cơ, nucleotide purine và primidine, vitamin, v.v., có thể được phân biệt trong số các chất chuyển hóa quan trọng nhất đối với ngành công nghiệp.
Chất chuyển hóa thứ cấp- Đây là những hợp chất có trọng lượng phân tử thấp được hình thành ở giai đoạn phát triển sau của quá trình nuôi cấy, không cần thiết cho sự phát triển của vi sinh vật. Theo cấu trúc hóa học, các chất chuyển hóa thứ cấp thuộc các nhóm hợp chất khác nhau. Chúng bao gồm kháng sinh, ancaloit, kích thích tố tăng trưởng thực vật, chất độc và sắc tố.
Vi sinh vật - nhà sản xuất các chất chuyển hóa sơ cấp và thứ cấp được sử dụng trong công nghiệp. Các chủng ban đầu cho các quy trình công nghiệp là các sinh vật tự nhiên và các nền văn hóa có rối loạn điều hòa tổng hợp các chất chuyển hóa này, vì các tế bào vi sinh vật bình thường không tạo ra 7 chất chuyển hóa sơ cấp dư thừa.
Câu hỏi:
1. Trao đổi chất. Trao đổi chất sơ cấp và thứ cấp.
2. Đặc điểm của quá trình trao đổi chất ở tế bào.
3. Tế bào như một hệ thống nhiệt động mở. Các loại công việc trong phòng giam. hợp chất macroergic.
4. Enzyme: cấu trúc (nhóm tuyến tiền liệt, coenzyme) và chức năng. Phân loại enzyme
5. Chất trao đổi thứ cấp, phân loại, vai trò đối với đời sống thực vật, đối với con người. Hình thành các sắc tố, chất độc, chất thơm do vi sinh vật (nấm, vi khuẩn).
1. Sự trao đổi chất (sự trao đổi chất) - tổng số của tất cả các phản ứng hóa học diễn ra trong tế bào.
Chất chuyển hóa - sản phẩm của quá trình trao đổi chất.
Về sự hình thành các hormone trong tế bào (ethylene, ức chế sự tổng hợp IAA);
Ức chế sự hình thành thân rễ và sự kéo dài của tế bào;
Chúng là độc tố phytotoxin (có tác dụng kháng khuẩn);
Với sự giúp đỡ của họ, cây này có thể tác động lên cây khác,
Tanin làm tăng khả năng chống nhiễm nấm của cây.
Được sử dụng trong y học để khử trùng, thuốc (axit salicylic), trong công nghiệp làm thuốc nhuộm.
5.2. ancaloit - Hợp chất dị vòng có chứa một hay nhiều nguyên tử nitơ trong phân tử. Khoảng 10.000 ancaloit được biết đến. Chúng được tìm thấy trong 20% thực vật, phổ biến nhất ở thực vật hạt kín (có hoa). Trong bryophytes và dương xỉ, rất hiếm ancaloit.
Alkaloid được tổng hợp từ các axit amin: ornithin, tyrosin, lysin, tryptophan, phenylalanin, histidin, axit atranilic.
Chúng tích tụ trong các mô đang phát triển tích cực, trong các tế bào của biểu bì và hạ bì, trong lớp niêm mạc của các bó mạch, trong các lớp sơn dầu. Chúng có thể tích tụ không phải trong những tế bào nơi chúng được hình thành, mà ở những tế bào khác. Ví dụ, nicotine được hình thành trong rễ và tích tụ trong lá. Thông thường nồng độ của chúng là một phần mười hoặc một phần trăm phần trăm, nhưng cây canhkina chứa 15 - 20% ancaloit. Các loại cây khác nhau có thể chứa các ancaloit khác nhau. Ancaloit có trong lá, vỏ cây, rễ cây, gỗ.
Chức năng ancaloit:
điều hòa sự phát triển của thực vật (IAC), bảo vệ thực vật khỏi bị động vật ăn thịt.
Được sử dụng ancaloit
như các loại thuốc: codein (trị ho), morphin (giảm đau), caffein (chữa bệnh thần kinh và tim mạch), quinin (trị sốt rét). Atropine, pilocarpine, strychnine, ephedrine đều có độc, nhưng với liều lượng nhỏ chúng có thể được dùng làm thuốc chữa bệnh.
nicotin, anabazine dùng để chống côn trùng.
5.3. Isoprenoids (terpenoit) - hợp chất bao gồm một số đơn vị isopren (С5Н8 - isopren) và có công thức chung là (С5Н8) n. Do các nhóm bổ sung (gốc), isoprenoit có thể có một số nguyên tử cacbon trong phân tử chứ không phải bội số của 5. Terpen không chỉ bao gồm hydrocacbon mà còn bao gồm các hợp chất với rượu, aldehyde, keto, lacton và nhóm axit.
Polyterpenes - cao su, gutta.
Terpenoit là axit gibberellic (gibberellins), axit abscisic, cytokinin. Chúng không hòa tan trong nước. Chúng được tìm thấy trong lục lạp, trong màng.
Carotenoid có màu từ vàng đến tím đỏ, được hình thành từ lycopene và hòa tan trong chất béo.
Isoprenes được bao gồm
trong thành phần dầu của cây kim, quả nón, hoa, quả, gỗ;
nhựa, mủ, tinh dầu.
Chức năng:
Bảo vệ thực vật khỏi vi khuẩn, côn trùng và động vật; một số có liên quan đến việc đóng vết thương và bảo vệ khỏi côn trùng.
Chúng bao gồm các kích thích tố (cytokinin, gibberellins, axit abscisic, brassinosteroid);
Carotenoid tham gia vào pha sáng của quá trình quang hợp, đi vào SSC, và bảo vệ chất diệp lục khỏi quá trình quang oxy hóa;
Sterol là một phần của màng, ảnh hưởng đến tính thấm của chúng.
sử dụng làm thuốc (long não, tinh dầu bạc hà, glycosid trợ tim), vitamin A. Chúng là thành phần chính của tinh dầu nên được dùng làm nước hoa, chứa trong chất đuổi. Bao gồm trong cao su. Geraniol alcohol là một phần của dầu hoa hồng, dầu lá nguyệt quế, dầu hoa cam, dầu hoa nhài, dầu bạch đàn).
5.4. Tổng hợp các chất chuyển hóa thứ cấp
được đặc trưng bởi một số tính năng:
1) tiền chất của chúng là một số lượng nhỏ các chất chuyển hóa sơ cấp. Ví dụ, để tổng hợp ancaloit, cần 8 (?) Axit amin, để tổng hợp phenol - phenylalanin hoặc tyrosin, để tổng hợp isoprenoit - axit mevalonic;
2) nhiều chất chuyển hóa thứ cấp được tổng hợp theo những cách khác nhau;
3) các enzym đặc biệt tham gia vào quá trình tổng hợp.
Các chất chuyển hóa thứ cấp được tổng hợp trong tế bào, lưới nội chất, lục lạp.
5.5. Nội địa hóa các chất chuyển hóa thứ cấp
Chúng tích tụ trong không bào (alkaloid, phenol, betalain, cyanogenic glycoside, glucosinolate), trong không gian quanh chất (phenol). Isoprenoids thoát ra khỏi tế bào sau khi tổng hợp.
Các chất chuyển hóa thứ cấp hiếm khi được phân bố đều trong các mô. Thường chúng tích tụ trong nguyên bào idioblasts, tế bào lactic, các kênh và đoạn đặc biệt.
Idioblasts (từ tiếng Hy Lạp. Idiosđặc biệt) - tế bào đơn lẻ thuộc mô bài tiết và khác với tế bào lân cận về hình dạng, cấu trúc. Chúng được tìm thấy trong biểu bì của thân hoặc lá (chỉ ở biểu bì?).
Các trang web tổng hợp và bản địa hóa thường được tách biệt. Ví dụ, nicotin được tổng hợp trong rễ và dự trữ trong lá.
Các chất chuyển hóa thứ cấp được thải ra môi trường bên ngoài với sự trợ giúp của các mô bài tiết (tế bào tuyến, lông tuyến - trichomes).
Đối với các alkaloid, sự phân lập là không đặc trưng.
Sự tổng hợp và tích lũy các chất chuyển hóa thứ cấp trong mô phụ thuộc chủ yếu vào loài thực vật, đôi khi phụ thuộc vào giai đoạn hình thành hoặc tuổi già, và các điều kiện bên ngoài. Sự phân bố trong các mô phụ thuộc vào loại thực vật.
5.6. Chức năng của các chất chuyển hóa thứ cấp
Trong quá trình phát hiện ra các chất chuyển hóa thứ cấp, đã có nhiều ý kiến khác nhau về tầm quan trọng của chúng đối với đời sống thực vật. Chúng được coi là không cần thiết, chất thải, (sự tổng hợp của chúng) là ngõ cụt của quá trình trao đổi chất, các sản phẩm giải độc của các chất chuyển hóa sơ cấp độc hại, chẳng hạn như các axit amin tự do.
Nhiều người đã được biết đến chức năng các hợp chất này, ví dụ, bảo quản, bảo vệ. Alkaloid là chất cung cấp nitơ cho tế bào, các hợp chất phenol có thể là chất nền hô hấp. Các chất chuyển hóa thứ cấp bảo vệ thực vật khỏi tác nhân gây bệnh sinh học. Tinh dầu, là một hỗn hợp của các chất chuyển hóa thứ cấp, có đặc tính kháng khuẩn và kháng nấm. Một số chất chuyển hóa thứ cấp, bị phân hủy trong quá trình thủy phân, tạo thành chất độc - axit hydrocyanic, coumarin. Chất chuyển hóa thứ cấp là phytoalexin, chất được hình thành để phản ứng với nhiễm trùng và tham gia vào các phản ứng quá mẫn.
Anthocyanins, carotenoid, betalain, cung cấp màu sắc của hoa và quả, thúc đẩy quá trình sinh sản của thực vật và phát tán hạt giống.
Các chất trao đổi chất thứ cấp ngăn chặn sự nảy mầm của hạt của các loài cạnh tranh.
Văn học:
1. Mercer E. Giới thiệu về hóa sinh thực vật. T. 2. - M. "Mir", 1986.
2. (biên tập). Sinh lý thực vật. - M. "Học viện", 2005. S. 588 - 619.
3. Harborn J. Giới thiệu về Hóa sinh Môi trường. - M. "Mir", 1985.
4. L. Hóa sinh của thực vật. - M. "Trường cao đẳng", 1986. S. 312 - 358.
5. , -VÀ. Sinh lý cây thân gỗ. - M. "Công nghiệp rừng", 1974. 421 tr.
6. L. Hóa sinh của thực vật. - M. VS. Năm 1986. 502 tr.
Trường văn bản
Trường văn bản
arrow_upward
Bởi sự trao đổi chất, hay sự trao đổi chất, có nghĩa là một tập hợp các phản ứng hóa học trong cơ thể cung cấp cho nó các chất để xây dựng cơ thể và năng lượng để duy trì sự sống.
trao đổi chất sơ cấp
Một phần của các phản ứng hóa ra giống nhau đối với tất cả các sinh vật sống (sự hình thành và phân cắt của axit nucleic, protein và peptit, cũng như hầu hết cacbohydrat, một số axit cacboxylic, v.v.) và được gọi là chuyển hóa sơ cấp, hoặc chuyển hóa sơ cấp.
trao đổi chất thứ cấp
Ngoài các phản ứng trao đổi sơ cấp, có một số lượng đáng kể các con đường trao đổi chất dẫn đến sự hình thành các hợp chất chỉ đặc trưng cho một số nhóm sinh vật, đôi khi rất ít. Những phản ứng này, theo I. Chapek (1921) và K. Pah (1940), được kết hợp bởi thuật ngữ trao đổi chất thứ cấp, hoặc thứ hai đổi và các sản phẩm được gọi là sản phẩm của quá trình trao đổi chất thứ cấp, hoặc kết nối thứ cấp(đôi khi, điều này không hoàn toàn đúng, là chất chuyển hóa thứ cấp). Tuy nhiên, cần nhấn mạnh rằng sự khác biệt giữa chuyển hóa sơ cấp và thứ cấp không rõ ràng lắm.
Kết nối phụđược hình thành chủ yếu ở các nhóm sinh vật sống không hoạt động thực vật - thực vật và nấm, cũng như nhiều sinh vật nhân sơ. Ở động vật, các sản phẩm của quá trình trao đổi chất thứ cấp tương đối hiếm và thường đến từ bên ngoài cùng với thức ăn thực vật. Vai trò của các sản phẩm của quá trình trao đổi chất thứ cấp và lý do xuất hiện của chúng trong một nhóm cụ thể là khác nhau. Ở dạng tổng quát nhất, chúng được chỉ định một vai trò thích nghi và theo nghĩa rộng là các đặc tính bảo vệ.
Sự phát triển nhanh chóng của hóa học các hợp chất tự nhiên trong bốn thập kỷ qua, cùng với việc tạo ra các công cụ phân tích có độ phân giải cao, đã dẫn đến thực tế là thế giới của các "hợp chất thứ cấp" đã mở rộng đáng kể. Ví dụ, số lượng ancaloit được biết đến ngày nay là 5.000 (theo một số nguồn - 10.000), các hợp chất phenolic - lên 10.000, và những con số này đang tăng lên không chỉ hàng năm mà còn hàng tháng.
Bất kỳ nguyên liệu thực vật nào luôn chứa một tập hợp phức tạp các hợp chất chính và phụ, như đã đề cập ở trên, xác định tính chất đa dạng của hoạt động của cây thuốc. Tuy nhiên, vai trò của cả hai trong liệu pháp thực vật hiện đại vẫn khác nhau. Tương đối ít đối tượng thực vật được biết đến, việc sử dụng chúng trong y học chủ yếu được xác định bởi sự hiện diện của các hợp chất chính trong chúng. Tuy nhiên, trong tương lai, không thể loại trừ vai trò của chúng trong y học và việc sử dụng chúng làm nguồn thu nhận các tác nhân điều hòa miễn dịch mới.
Sản phẩm trao đổi thứ cấp được áp dụng trong y học hiện đại là phổ biến hơn nhiều và rộng hơn. Điều này là do một tác dụng dược lý hữu hình và thường rất sáng sủa. Được hình thành trên cơ sở các hợp chất chính, chúng có thể tích lũy ở dạng tinh khiết hoặc trải qua quá trình glycosyl hóa trong các phản ứng trao đổi, tức là được gắn vào một phân tử đường. Kết quả của quá trình glycosyl hóa, các phân tử được hình thành - heterosides Theo quy luật, khác với các hợp chất thứ cấp không được glycosyl hóa, ở khả năng hòa tan tốt hơn, tạo điều kiện thuận lợi cho chúng tham gia vào các phản ứng chuyển hóa và có tầm quan trọng sinh học lớn theo nghĩa này. Các dạng glycosyl hóa của bất kỳ hợp chất thứ cấp nào được gọi là glicozit.