पौधों में द्वितीयक चयापचय की प्रक्रिया
पौधों में माध्यमिक चयापचय की प्रक्रिया!
पौधों के पास अपने चयापचय कचरे के निपटान के लिए कोई तंत्र नहीं है। ये अपशिष्ट उत्पाद अपनी कोशिकाओं में जमा होते हैं और अक्सर कई परिवर्तनकारी प्रक्रियाओं के लिए शुरुआती बिंदु के रूप में काम करते हैं।
इस तरह के रास्ते, मुख्य चयापचय पथ के रखरखाव के लिए कोई महत्व नहीं रखते हैं, जो कि द्वितीयक चयापचय कहलाते हैं।
माध्यमिक चयापचय माध्यमिक उत्पादों के गठन की ओर जाता है। द्वितीयक चयापचय पथ आनुवंशिक रूप से और एंजाइमेटिक रूप से विनियमित होते हैं। माध्यमिक उत्पादों या माध्यमिक चयापचयों में कुछ पॉलीसेकेराइड, कई एंटीबायोटिक्स, स्टेरॉयड, कैरोटेनॉइड, अल्कलॉइड फ्लेवोनोइड्स आदि शामिल हैं।
चयापचय स्थिरता के संबंध में तीन प्रकार के माध्यमिक उत्पाद प्रतिष्ठित हैं:
(1) वास्तव में चयापचय निष्क्रिय उत्पादों,
(2) उत्पाद जिसकी स्थिरता एक शारीरिक या विकासात्मक स्थिति और से संबंधित है
(3) निरंतर टर्नओवर वाले। इन उत्पादों के चयापचय के क्रम में, कई बहुलक उत्पाद बनते हैं: उदाहरण के लिए, रबर, स्पोरोपोलीन, लिग्निन।
इन पदार्थों का निर्माण फेनोलॉक्सिडेस और पेरोक्सीडेस द्वारा उत्प्रेरित होता है और अक्सर, कोशिका दीवार इन मैक्रोमोलेक्यूल्स के गठन की पसंदीदा साइट है। प्राथमिक चयापचय सब्सट्रेटों के लिए माध्यमिक उत्पादों का ह्रास एंजाइमों के एक समूह द्वारा प्रभावित होता है, जिसमें कम सब्सट्रेट विशिष्टता होती है जैसे कि मेथाइलेटिंग मोनोऑक्साइड और ग्लूकोसिडेस।
द्वितीयक उत्पादों की मात्रा पौधे के विकास की स्थिति, मौसम, जलवायु और यहां तक कि दिन के समय के साथ भिन्न होती है। ऐसा इसलिए है क्योंकि माध्यमिक चयापचय कई नियामक कारकों के प्रभाव के अधीन है।
माध्यमिक उत्पादों के गठन का महत्व इतना नहीं है कि वे प्राथमिक चयापचय के लिए आवश्यक यौगिकों के पुनर्जनन के लिए स्रोत सामग्री के रूप में काम करते हैं। यदि ऐसा होता है, तो भी योगदान इतना मामूली होता है कि इसका चयापचय पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता है।
लेकिन माध्यमिक उत्पादों का निर्माण साइट के प्रतिक्रिया से संबंधित सिंथेटिक मार्ग के उत्पादों को हटाने के माध्यम से प्राथमिक चयापचय घटना की निरंतरता की अनुमति देता है, और यह कहीं अधिक महत्वपूर्ण है।
माध्यमिक उत्पाद: पारिस्थितिक महत्व:
पारिस्थितिक संतुलन के रखरखाव में द्वितीयक उत्पादों का विशेष महत्व है। एक पारिस्थितिकी तंत्र के घटक सदस्यों के बीच आपसी प्रभाव प्रणाली के घटक प्रजातियों द्वारा उत्पन्न माध्यमिक उत्पादों के लिए काफी हद तक पता लगाने योग्य है।
एक पौधे और दूसरे के बीच उप-संबंध संबंध कुछ हद तक माध्यमिक उत्पादों की प्रकृति द्वारा निर्धारित होते हैं। उदाहरण के लिए, साल्विया ट्युकोफिला और आर्टेमिसिया कैलिफोर्निका की पत्तियों से निकलने वाले मोनोट्रैप्स मिट्टी बनाते हैं जो उन पौधों को अवशोषित करते हैं जो वार्षिक पौधों के बीज की पीढ़ी के लिए अनुपयुक्त होते हैं।
माध्यमिक उत्पाद: संयंत्र - पशु संबंध:
द्वितीयक पादप उत्पादों का पादप - पशु संबंधों पर एक निर्धारक प्रभाव पड़ता है। वे भविष्यवाणी, परागण और बीज फैलाव के सिरों की सेवा करते हैं। परागण से संबंधित कीड़ों को आकर्षित करने में खुशबू महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है।
इसमें शामिल पदार्थों में मोनोटेरपेन जैसे लिट्रेसिन और गुलाब के गेरानियोल शामिल हैं; अरुण और बेंजोइक एसिड डेरिवेटिव जैसे वैनिला के वैनिलिन जैसे अमीनों की तरह अमाइन। फूल का रंग पिगमेंट की अभिव्यक्ति है, जो द्वितीयक उत्पाद भी हैं।
उदाहरण के लिए, कुछ फूलों का सफेद रंग ल्यूटोलिन जैसे फ्लेवोन की उपस्थिति के कारण होता है; पीले फूल कैरोटीनॉयड, बीटैक्थिन और पीले फ्लेवोनोल्स के कारण होते हैं और लाल और बैंगनी रंग बेटासिनिन और एंथोसायनिन के कारण होते हैं। जब पके होते हैं, तो फलों में चमकीले रंग के कोट होते हैं और चारित्रिक गंध होते हैं।
दोनों जानवरों और पक्षियों को आकर्षित करने और फल और बीज के अंतिम फैलाव में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। रंग और गंध द्वितीयक उत्पादों में उत्पन्न होते हैं। कई पौधों के उत्पादों में उनका स्वाद और तालु होता है जो माध्यमिक उत्पादों की उपस्थिति से निर्धारित होता है। यह जड़ी-बूटियों को आकर्षित करने या फिर से तैयार करने में एक भूमिका निभाता है।
माध्यमिक उत्पाद: रोग प्रतिरोध और घटना:
माध्यमिक उत्पाद माइक्रोबियल संक्रमण के खिलाफ उच्च पौधों की सामान्य रक्षा प्रणाली का एक हिस्सा बनाते हैं। इसके विपरीत, परजीवी माध्यमिक उत्पाद बनाते हैं जो मेजबान संयंत्र के प्रतिरोध को खत्म करने में मदद करते हैं।
आदमी के संबंध में माध्यमिक उत्पाद:
खाद्य पदार्थों और पेय पदार्थों का स्वाद, स्वाद, रंग और तालमेल माध्यमिक उत्पादों की रासायनिक प्रकृति के कारण है। कई दवाएं जो मनुष्य उपयोग करता है, वे पौधों में द्वितीयक चयापचय के उत्पाद हैं।
उदाहरण के लिए, डी। सोरबिटल मधुमेह रोगियों द्वारा उपयोग की जाने वाली एक चीनी शराब है; reserpine, एक एंटी-हाइपरसेंसिटिव दवा, strychnine जो केंद्रीय उत्तेजक और कुनैन के रूप में कार्य करता है जो एक मलेरिया-रोधी दवा है, सभी Indole डेरिवेटिव हैं। हैनिश और मारिजुआना जैसे नशीले पदार्थ कैनबिस सैटिवा से मोनोटेरेपेन हैं।
कॉफी, चाय, कोको के पेय में कैफीन, थियोब्रोमाइन और थियोफिलाइन, सभी प्यूरीन होते हैं। तंबाकू से निकोटीन और एरेका केचू से एरेसिडीन निकोटिनोक एसिड डेरिवेटिव हैं। धतूरा और अत्रोपा जैसे सोलनेसेस पौधों का औषध मूल्य स्कैप्टामाइन और उनमें मौजूद अन्य एल्कालोइड्स की उपस्थिति के कारण है।
माध्यमिक उत्पादों की एक बड़ी विविधता औद्योगिक कच्चे माल के रूप में काम करती है। पेंट उद्योग में कार्यरत अलसी का तेल, लुब्रिकेंट और साबुन के निर्माण में इस्तेमाल होने वाला अरंडी का तेल, पॉलिश और वार्निश बनाने में इस्तेमाल होने वाले वैक्स, इंसुलेटिंग मटीरियल्स स्टॉपर्स और फिल्टर के उत्पादन में इस्तेमाल होने वाले कॉर्क का एक घटक साबरिन सभी फैटी एसिड डेरिवेटिव है।
चमड़े के उद्योग में एक महत्वपूर्ण अनुप्रयोग है टैनिन पॉलीफेनोल्स हैं। रबड़ फिकस इलास्टिका, हेविया ब्रासिलिएन्सिस आदि द्वारा निर्मित एक पॉलीटेप्रेन है। परफ्यूमरी, कॉस्मेटिक्स और सॉल्वैंट्स की तैयारी में बड़े पैमाने पर इस्तेमाल होने वाले आवश्यक तेल टेरपेनोइड्स हैं।
Stomatal Movement का तंत्र:
स्टोमेटा टर्ज-संचालित वाल्वों के रूप में कार्य करता है क्योंकि उनके उद्घाटन और समापन आंदोलन गार्ड कोशिकाओं के परिवर्तन से नियंत्रित होते हैं। जब भी, बढ़ी हुई टगर के कारण गार्ड कोशिकाएँ सूज जाती हैं, उनके बीच एक छिद्र बन जाता है। टर्गर के नुकसान के साथ पेट के छिद्र बंद हो जाते हैं। आमतौर पर स्टोमेटा दिन के दौरान खुलता है और रात के दौरान कुछ अपवादों के साथ बंद होता है।
पेट के उद्घाटन को नियंत्रित करने वाले महत्वपूर्ण कारक हल्के, उच्च पीएच या कम सीओ 2 और पानी की उपलब्धता हैं। विपरीत कारक स्टोमेटल क्लोजर, अर्थात, अंधेरा, कम पीएच या उच्च सीओ 2 और निर्जलीकरण को नियंत्रित करते हैं। रंध्र संबंधी आंदोलनों के तंत्र के बारे में तीन मुख्य सिद्धांत हैं:
1. गार्ड सेल प्रकाश संश्लेषण की परिकल्पना (श्वेनडेनर, 1881):
गार्ड कोशिकाओं में क्लोरोप्लास्ट होते हैं। दिन के दौरान क्लोरोप्लास्ट प्रकाश संश्लेषण करते हैं और चीनी का उत्पादन करते हैं। चीनी गार्ड कोशिकाओं के आसमाटिक सांद्रता को बढ़ाती है। यह पास के एपिडर्मल कोशिकाओं से पानी के अवशोषण का कारण बनता है। टर्गिड गार्ड कोशिकाएं बाहर की ओर झुकती हैं, बीच में छिद्र बनाती हैं। हालांकि, गार्ड सेल क्लोरोप्लास्ट की प्रकाश संश्लेषक गतिविधि नगण्य लगती है।
2. शास्त्रीय स्टार्च हाइड्रोलिसिस सिद्धांत:
सिद्धांत की मुख्य विशेषताओं को सरे (1923) द्वारा वर्तनी दी गई थी। इसे स्टीवर्ड (1964) द्वारा संशोधित किया गया था। रक्षक कोशिकाओं में स्टार्च होता है। कम कार्बन डाइऑक्साइड सांद्रता में (सुबह मेसोफिल और गार्ड कोशिकाओं द्वारा प्रकाश संश्लेषण के माध्यम से प्राप्त), गार्ड कोशिकाओं का पीएच बढ़ जाता है। यह एंजाइम फॉस्फोराइलेज को उत्तेजित करता है। फॉस्फोरिलस स्टार्च को ग्लूकोज 1-फॉस्फेट में परिवर्तित करता है। उत्तरार्द्ध को ग्लूकोज 6-फॉस्फेट में बदल दिया जाता है, जो ग्लूकोज और फॉस्फोरिक एसिड का उत्पादन करने के लिए हाइड्रोलिसिस से गुजरता है।
ग्लूकोज गार्ड कोशिकाओं के आसमाटिक सांद्रता को बढ़ाता है। इसके कारण, गार्ड कोशिकाएं पड़ोसी कोशिकाओं से पानी को अवशोषित करती हैं, प्रफुल्लित होती हैं और उनके बीच एक छिद्र बनाती हैं। स्टोमेटा के शाम को बंद होने से पत्ती की कार्बन डाइऑक्साइड सामग्री (प्रकाश संश्लेषण के रुकने के कारण) में वृद्धि होती है। यह गार्ड कोशिकाओं के पीएच को कम करता है और ग्लूकोज के फॉस्फोराइलेशन को लाता है। फॉस्फोरिलस की उपस्थिति में, ग्लूकोज 1-फॉस्फेट को स्टार्च में बदल दिया जाता है।
नतीजतन, गार्ड कोशिकाओं की आसमाटिक सांद्रता गिरती है। वे आसन्न एपिडर्मल कोशिकाओं को पानी खो देते हैं। टर्गिडिटी के नुकसान के साथ, गार्ड कोशिकाएं सिकुड़ जाती हैं और उनके बीच में छिद्र बंद हो जाते हैं।
आक्षेप, (i) रंध्र खोलने के समय गार्ड कोशिकाओं में ग्लूकोज नहीं पाया जाता है, (ii) स्टार्च में स्टार्च शुगर परिवर्तन रासायनिक रूप से धीमा होता है, जबकि रंध्र खुलते और बंद होते हैं। (iii) गार्ड कोशिकाओं के pH में व्यापक परिवर्तन कार्बन डाइऑक्साइड सांद्रता के आधार पर स्पष्ट नहीं किए जा सकते हैं। (iv) प्याज और इसके कुछ रिश्तेदारों के पास स्टार्च या संबंधित पॉलीसेकेराइड नहीं होते हैं जो ग्लूकोज के स्तर तक हाइड्रोलाइज हो सकते हैं, (v) रंध्र के खुलने के लिए नीली रोशनी अन्य तरंग दैर्ध्य की तुलना में अधिक प्रभावी पाई गई है। स्टार्च हाइड्रोलिसिस सिद्धांत द्वारा समझाया नहीं जा सकता है, (vi) स्टार्च सिद्धांत के हाइड्रोलिसिस गार्ड कोशिकाओं में पाए गए आसमाटिक दबाव में उच्च वृद्धि के लिए जिम्मेदार नहीं हो सकते हैं।
3. Malate या K + आयन पंप परिकल्पना (आधुनिक सिद्धांत):
सिद्धांत की मुख्य विशेषताओं को लेविट (1974) द्वारा आगे रखा गया था। इस सिद्धांत के अनुसार, गार्ड सेल क्लोरोप्लास्ट या माइटोकॉन्ड्रिया द्वारा सक्रिय एच + तेज, मेसोफिल और गार्ड कोशिकाओं द्वारा C0 2 आत्मसात के कारण गार्ड सेल का पीएच बढ़ सकता है। पीएच में वृद्धि से स्टार्च के हाइड्रोलिसिस के कारण कार्बनिक अम्ल होते हैं, विशेष रूप से फॉस्फेनोल पाइरूवेट। स्टार्च हेक्सोज फॉस्फेट -> फॉस्फोग्लिसरिक एसिड -> फॉस्फोनोल पाइरूवेट।
श्वसन मार्ग के पाइरुविक एसिड से फॉस्फेनॉल पाइरूवेट भी बन सकता है। पीईपी कार्बोक्सिलेज (पीईपी केस) की मदद से, यह उपलब्ध सीओ 2 के साथ मिलकर ऑक्सालिक एसिड का उत्पादन करता है जो मैलिक एसिड में बदल जाता है। मैलिक एसिड एच + और मैलेट में अलग हो जाता है।
एच + आयन K + आयनों के बदले गार्ड कोशिकाओं से बाहर निकलते हैं। कुछ के + आयनों (सीआई - आयनों के साथ) भी सीएमपी, एटीपी और साइटोकिनिन की मदद से आसन्न एपिडर्मल कोशिकाओं से सक्रिय रूप से अवशोषित होते हैं। गार्ड कोशिकाएँ Kate + को malate और CI के साथ संतुलित करके अपनी इलेक्ट्रोन्यूट्रलिटी बनाए रखती हैं - ।
संयुक्त राज्य में वे छोटे रिक्तिका में गुजरते हैं और गार्ड कोशिकाओं के आसमाटिक एकाग्रता में वृद्धि करते हैं। नतीजतन, गार्ड कोशिकाएं एंडोस्मोसिस के माध्यम से आस-पास के एपिडर्मल कोशिकाओं से पानी को अवशोषित करती हैं, प्रफुल्लित होती हैं और उनके बीच एक छिद्र बनाती हैं।
रंध्र बंद होने के दौरान, H + आयन गार्ड सेल क्लोरोप्लास्ट से बाहर फैल जाते हैं। यह गार्ड सेल कोशिका द्रव्य के पीएच को कम करता है। साइटोप्लाज्म में मौजूद कोई भी मैलेट एच + के साथ मिलकर मैलिक एसिड बनाता है। मैलिक एसिड की अधिकता उसके स्वयं के बायोसिंथेसिस को रोकती है।
उच्च सीओ 2 एकाग्रता का भी समान प्रभाव पड़ता है। अंडरसाइज्ड मैलिक एसिड आयनों के रिसाव को बढ़ावा देता है (जैक्सन और टायलॉन, 1970)। परिणामस्वरूप K + आयन माल्ट से अलग हो जाते हैं और गार्ड कोशिकाओं से बाहर निकल जाते हैं। एब्सिसिक एसिड का गठन (सूखे या दोपहर के दौरान) एच + के + पंप के उलट होने को भी बढ़ावा देता है और गार्ड सेल साइटोप्लाज्म के अंदर एच + की उपलब्धता को बढ़ाता है।
K + आयनों की हानि आसन्न एपिडर्मल कोशिकाओं की तुलना में गार्ड कोशिकाओं के आसमाटिक सांद्रता को कम करती है। यह एक्सोस्मोसिस का कारण बनता है और इसलिए गार्ड कोशिकाओं की कठोरता कम हो जाती है। यह गार्ड कोशिकाओं के बीच छिद्र को बंद कर देता है। इसके साथ ही स्टार्च के उत्पादन के लिए कार्बनिक अम्लों का उपापचय किया जाता है।
