Geum.ru

Лекция Вторичные метаболиты (конспект)

Вид материалаЛекция
Подобный материал:
Лекция

Вторичные метаболиты

(конспект)

Вторичные метаболиты синтезируются в клетках высших растений, водорослей, грибов, бактерий. В результате селекции способность культурных растений синтезировать вторичные метаболиты снизилась.

Признаки вторичных метаболитов:

- низкая молекулярная масса;

- у разных растений могут синтезироваться различные вторичные метаболиты, они имеют биологическую активность;

- синтезируются из небольшого набора исходных соединений.

- функционируют на организменном уровне, а не только на клеточном

Вывод: необходимо учитывать все признаки, а также функции вторичных метаболитов.

Известно 45 000 вторичных метаболитов. За их синтез отвечает 15 – 25% генов.

1. По химической классификации, вторичные метаболиты делят на несколько групп, главные из которых: фенольные соединения, алкалоиды, изопреноиды.

1.1.Фенольные соединения – вещества ароматической природы, содержащие один или более гидроксильных групп у бензольного кольца. Вещества с одной гидроксильной группой называются фенолами, с двумя и большим числом гидроксильных групп – полифенолами. Фенольные соединения могут содержать в молекуле 1 - 2 бензольных кольца или много.

Фенольные соединения встречаются у всех растений, но они различны у растений разных видов. Известно 8 000 фенолов.

Представители: антоцианы, таннины, фитоалексины, лигнин, кофейная, коричная кислоты, кумарин.

Фенолы находятся в вакуолях, пластидах, в лепестках цветков, в плодах, в клеточных стенках.

Функции фенолов:

- участвуют в транспорте электронов при фотосинтезе и дыхании (пластохинон, убихинон),

- влияют на окраску растений (антоцианы в листьях, корнеплодах, цветках); привлекают насекомых и птиц, опыляющих цветки или переносящих семена;

- влияют на дифференцировку клеток,

- на образование в клетках гормонов (этилена, подавляют синтез ИУК);

- тормозят ризогенез и растяжение клеток;

- являются фитотоксинами (оказывают антимикробное действие);

- с их помощью одно растение может действовать на другое,

- дубильные вещества повышают устойчивость деревьев к грибным поражениям.

Используются в медицине для стерилизации, лекарства (салициловая кислота), в промышленности как красители.

1.2. Алкалоиды – гетероциклические соединения, содержащие в молекуле один или несколько атомов азота.

Известно около 10 000 алкалоидов. Они найдены у 20% растений, наиболее распространены среди цветковых растений.

Представители: никотин, анабазин, эфедрин, морфин.

Они накапливаются в активно растущих тканях, в клетках эпидермы и гиподермы, в обкладках проводящих пучков, в млечниках. Могут накапливаться не в тех клетках, где образуются. Алкалоиды находятся в листьях, коре, корнях, древесине. Разные растения могут содержать различные алкалоиды.

Функции алкалоидов:

регулируют рост растений (ИУК, кофейная и коричная кислоты), защищают растения от поедания животными.

Используются алкалоиды в качестве лекарств, для борьбы с насекомыми.

1.3. Изопреноиды (терпеноиды) – соединения, составленные из нескольких изопреновых единиц (С5Н8 – изопрен) и имеющие общую формулу (С5Н8)n. Благодаря дополнительным группам (радикалам) изопреноиды могут иметь число атомов углерода в молекуле и некратное 5. К терпенам относятся не только углеводороды, но и соединения со спиртовыми, альдегидными, кето-, лактон- и кислотными группами. Политерпены – каучук, гутта.

Представители: гибберелловая, абсцизовая кислоты, цитокинины, каротиноиды.

Находятся в хлоропластах, в мембранах; входят в состав масла хвои, шишек, цветков, плодов, древесины;

смол, латекса, эфирных масел.

Функции:

- защищают растения от бактерий, насекомых, животных;

- являются гормонами (цитокинины, гиббереллины, абсцизовая кислота, брассиностероиды);

- каротиноиды участвуют в световой фазе фотосинтеза, защищают хлорофилл от фотоокисления;

- стеролы входят в состав мембран, влияют на их проницаемость.

Используют в медицине как лекарства (камфора, ментол, сердечные гликозиды витамин А), в парфюмерии.

2. Особенностями синтеза вторичных метаболитов:

1) предшественниками для их синтеза служит небольшое количество первичных метаболитов;

2) многие вторичные метаболиты синтезируются разными путями;

3) в синтезе участвуют специальные ферменты.

Синтезируются в цитозоле, эндоплазматическом ретикулуме, хлоропластах.

3. Локализация вторичных метаболитов

Накапливаются в вакуолях (алкалоиды, фенолы, беталаины, цианогенные гликозиды, глюкозинолаты), в периплазматическом пространстве (фенолы). Изопреноиды после синтеза выходят из клетки.

Вторичные метаболиты редко распространены в тканях равномерно. Часто они накапливаются в идиобластах, млечниках, специальных каналах и ходах.

Места синтеза и локализации часто разделены.

Вторичные метаболиты выделяются во внешнюю среду с помощью выделительных тканей (железистых клеток, железистых волосков – трихом).

Для алкалоидов выделение нехарактерно.

Синтез и накопление в тканях вторичных метаболитов зависит главным образом от вида растения, иногда от этапа онтогенеза или возраста, от внешних условий. Распределение в тканях зависит от вида растения.

4. Главные функции вторичных метаболитов:

- участвуют в фотосинтезе,

- запасающая (азот),

- защищают от биопатогенов, животных,

- регулируют рост, движения.

- обеспечивая окраску цветков и плодов, способствуют размножению растений и распространению семян,

- останавливают прорастание семян конкурирующих видов,