Αδιάλυτα αποθεματικά θρεπτικά συστατικά του φυτικού κυττάρου. Κυτταρική οργανική ύλη: υδατάνθρακες, λιπίδια. Ένζυμα για διάσπαση των λιπιδίων

Οι βιολογικώς δραστικές ουσίες είναι χημικές ουσίες απαραίτητες για τη διατήρηση της ζωτικής δραστηριότητας των ζωντανών οργανισμών, που διαθέτουν υψηλή φυσιολογική δραστηριότητα σε χαμηλές συγκεντρώσεις σε σχέση με ορισμένες ομάδες ζωντανών οργανισμών ή των κυττάρων τους, κακοήθεις όγκους, επιλεκτικά καθυστερούν (ή επιταχύνουν) την ανάπτυξή τους ή καταστέλλουν πλήρως την ανάπτυξή τους.

Φυσικές βιολογικά δραστικές ουσίες σχηματίζονται κατά τη διάρκεια ζωής των ζωντανών οργανισμών. Μπορούν να σχηματιστούν κατά τη διάρκεια του μεταβολισμού, να απελευθερωθούν στο περιβάλλον (εξωγενές) ή να συσσωρευτούν μέσα στο σώμα (ενδογενές). Η αποτελεσματικότητα της σύνθεσης βιολογικά δραστικών ουσιών εξαρτάται από τα φυσιολογικά χαρακτηριστικά των ζωντανών οργανισμών, περιβαλλοντικούς παράγοντες.

Οι εξωγενείς φυσικές βιολογικά δραστικές ουσίες περιλαμβάνουν:

κολίνες - οργανικές ενώσεις που εκκρίνονται από ανώτερα φυτά μέσω του ριζικού συστήματος, προκαλώντας καταστολή των χαμηλότερων φυτών.

φυτοκτόνα - πτητικές οργανικές ενώσεις που απελευθερώνονται από ανώτερα φυτά στον ατμοσφαιρικό αέρα, προκαλώντας το θάνατο παθογόνων μικροοργανισμών.

αντιβιοτικά - οργανικές ουσίες - μεταβολικά απόβλητα μικροοργανισμών, που απελευθερώνονται στο περιβάλλον ή συσσωρεύονται μέσα στο κύτταρο, καταστέλλοντας ή αναστέλλοντας άλλους τύπους μικροοργανισμών.

marasmins - οργανικές ουσίες που εκκρίνονται από μικροοργανισμούς, προκαλώντας την καταστολή των χαμηλότερων φυτών.

Η επίδραση ορισμένων ζωντανών οργανισμών σε άλλους λόγω της παραγωγής βιολογικά δραστικών ουσιών ονομάζεται αλληλοπάθεια.

Οι μυκοτοξίνες είναι βιολογικά δραστικές ουσίες που παράγονται από μύκητες (του γένους Fusarium, Aspergillus κ.λπ.) κατά τη διαδικασία του μεταβολισμού, οι οποίες απελευθερώνονται στο σώμα των ανώτερων φυτών (δημητριακά) κατά τη διάρκεια της κοινής τους ανάπτυξης και προκαλούν ασθένεια του τελευταίου. Ο κίνδυνος των μυκοτοξινών σχετίζεται με τη σταθερότητά τους κατά την αποθήκευση, τη θερμική επεξεργασία, την ικανότητα γρήγορης εξάπλωσης σε όργανα και ιστούς του σώματος, προκαλώντας αναστολή της πρωτεϊνικής σύνθεσης, βλάβη στο καρδιαγγειακό σύστημα, κύτταρα μυελού των οστών και λεμφαδένες. Πολλές μυκοτοξίνες είναι καρκινογόνες.

Οι ενδογενείς βιολογικά δραστικές ουσίες περιλαμβάνουν: πρωτεΐνες, λίπη, υδατάνθρακες, αμινοξέα, βιταμίνες, ένζυμα, ορμόνες, βαφές.

Οι πρωτεΐνες είναι φυσικά πολυμερή των οποίων τα μόρια είναι κατασκευασμένα από υπολείμματα αμινοξέων. Από τη δομή τους, οι πρωτεΐνες χωρίζονται σε απλές και πολύπλοκες. Οι πρωτεΐνες (από τα ελληνικά πρωτάρια - η πρώτη, σημαντική) είναι απλές πρωτεΐνες. Αυτά περιλαμβάνουν αλβουμίνη, σφαιρίνες, γλουτεμίνες.

Οι πρωτεΐνες είναι σύνθετες πρωτεΐνες που, εκτός από τα μακρομόρια πρωτεΐνης, περιέχουν μόρια μη πρωτεϊνών. Αυτές περιλαμβάνουν νουκλεοπρωτεΐνες (εκτός από πρωτεΐνες, περιέχουν νουκλεϊκά οξέα), λιποπρωτεΐνες (εκτός από πρωτεΐνες, περιέχουν λιπίδια), φωσφολιπίδια (εκτός από πρωτεΐνες, περιέχουν φωσφορικό οξύ). Οι πρωτεΐνες παίζουν βασικό ρόλο στη ζωή των κυττάρων. Είναι απαραίτητα για το σχηματισμό κυττάρων, ιστών του σώματος, αποτελούν τη βάση των βιομεμβρανών, καθώς και για τη διατήρηση των ζωτικών λειτουργιών των ζωντανών οργανισμών. Οι πρωτεΐνες εκτελούν καταλυτικές (ένζυμα), ρυθμιστικές (ορμόνες), μεταφορά (αιμοσφαιρίνη, μυοσφαιρίνη), δομικές (κολλαγόνο, ινώδες), κινητήρες (μυοσίνη), προστατευτικές (ανοσοσφαιρίνη, ιντερφερόνη) που μειώνουν τον κίνδυνο μολυσματικών ή στρεσογόνων καταστάσεων, καθώς και εφεδρικές καταστάσεις (καζεΐνη, λευκωματίνη), βιοενέργειες. Με τη σειρά του, η βιολογική δραστικότητα των πρωτεϊνών σχετίζεται στενά με τη σύνθεση αμινοξέων. Οι πρωτεΐνες αποτελούνται από 20 αμινοξέα και δύο αμίδια (ασπαραγίνη, γλουταμίνη). Τα φυτά και οι περισσότεροι μικροοργανισμοί είναι σε θέση να συνθέσουν όλα τα συστατικά τους αμινοξέα από απλές ουσίες - διοξείδιο του άνθρακα, νερό και μεταλλικά άλατα. Ορισμένα αμινοξέα δεν μπορούν να συντεθούν στο σώμα των ζώων και των ανθρώπων και πρέπει να παρέχονται έτοιμα ως συστατικά τροφίμων. Αυτά τα οξέα ονομάζονται απαραίτητα. Αυτές περιλαμβάνουν: βαλίνη, λευκίνη, ισολευκίνη, λυσίνη, μεθειονίνη, θρεονίνη, τρυπτοφάνη, φαινυλαλανίνη. Η μακροχρόνια απουσία τουλάχιστον ενός απαραίτητου αμινοξέος στο σώμα οδηγεί σε σοβαρές ασθένειες ανθρώπων και ζώων. Όλα τα απαραίτητα αμινοξέα πρέπει να περιέχονται σε πρωτεΐνες σε ορισμένες αναλογίες που ικανοποιούν τις ανάγκες ενός δεδομένου οργανισμού. Εάν τουλάχιστον ένα αμινοξύ είναι ανεπαρκές, τότε τα άλλα αμινοξέα που είναι σε περίσσεια δεν χρησιμοποιούνται για σύνθεση πρωτεϊνών. Οι πρωτεΐνες με βέλτιστη περιεκτικότητα σε αμινοξέα θεωρούνται βιολογικά πλήρεις.

Η ποσότητα οποιουδήποτε αμινοξέος που λείπει από τον κανόνα εξισορροπείται με την προσθήκη "καθαρών" παρασκευασμάτων με ανεπαρκή αμινοξέα ή μάζας πρωτεΐνης που έχει υψηλότερη περιεκτικότητα σε αυτό το αμινοξύ σε σύγκριση με το πρότυπο. Στα φυτά, η συγκέντρωση πρωτεϊνικών ουσιών ποικίλλει ανάλογα με τις συνθήκες ανάπτυξης, το κλίμα, τον καιρό, τον τύπο του εδάφους, τη γεωργική τεχνολογία και άλλα. Πολλοί μικροοργανισμοί διακρίνονται από την υψηλή ένταση της πρωτεϊνικής σύνθεσης και οι πρωτεΐνες των μικροβιακών κυττάρων έχουν αυξημένη περιεκτικότητα σε βασικά αμινοξέα.

Οι βιταμίνες είναι οργανικές ουσίες χαμηλού μοριακού βάρους με υψηλή βιολογική δραστικότητα και δρουν ως βιορυθμιστές. Η βιολογική δραστικότητα των βιταμινών καθορίζεται από το γεγονός ότι, ως δραστικές ομάδες, αποτελούν μέρος των καταλυτικών κέντρων ενζύμων ή είναι φορείς λειτουργικών ομάδων.

Με την έλλειψη αυτών των ουσιών, η δραστικότητα των αντίστοιχων ενζύμων μειώνεται και, κατά συνέπεια, οι βιοχημικές διεργασίες που συμβαίνουν με τη συμμετοχή αυτών των ενζύμων εξασθενούν ή σταματούν εντελώς, γεγονός που οδηγεί σε σοβαρές ασθένειες. Οι ανθρώπινοι και ζωικοί οργανισμοί δεν είναι σε θέση να συνθέσουν βιταμίνες. Τα φυτά και οι μικροοργανισμοί, που συνθέτουν σχεδόν όλες τις βιταμίνες (με εξαίρεση το Β12), είναι η κύρια πηγή της πρόσληψής τους σε ανθρώπους και ζώα. Σχεδόν όλες οι βιταμίνες περιέχουν υδροξυλομάδα (-ΟΗ) ή καρβονυλομάδα (-C \u003d O). Διακρίνετε μεταξύ λιποδιαλυτών και υδατοδιαλυτών βιταμινών.

Τα λιπίδια είναι ένα σύνθετο μείγμα οργανικών ενώσεων με παρόμοιες φυσικοχημικές ιδιότητες που εμπλέκονται στην κατασκευή κυτταρικών μεμβρανών. Είναι ένα βασικό συστατικό του κυττάρου. Το κοινό χαρακτηριστικό τους είναι η παρουσία ριζών υδρογονανθράκων μακράς αλυσίδας και εστερικών ομάδων στο μόριο. Από τη χημική τους φύση, τα λίπη είναι εστέρες της γλυκερόλης και των λιπαρών οξέων, οι οποίοι διαφέρουν ως προς τη φύση των λιπαρών οξέων.

Στα φυτά, τα λίπη συσσωρεύονται σε φρούτα και σπόρους, σε ζώα και ψάρια, συγκεντρώνονται σε υποδόριους λιπαρούς ιστούς, κοιλιακή κοιλότητα και ιστούς που περιβάλλουν πολλά σημαντικά όργανα (καρδιά, νεφρά), καθώς και σε εγκεφαλικούς και νευρικούς ιστούς. Η παρατεταμένη απουσία από έναν ζωντανό οργανισμό οδηγεί σε διαταραχή του κεντρικού νευρικού συστήματος, μειώνει την αντίσταση στις λοιμώξεις και μειώνει το προσδόκιμο ζωής. Για να εξαγάγετε τα λιπίδια, είναι απαραίτητο να καταστρέψετε τη σύνδεσή τους με πρωτεΐνες, υδατάνθρακες και άλλα συστατικά του κυττάρου. Όταν τα λιπίδια εξάγονται από φυσικές πρώτες ύλες, λαμβάνεται ένα μείγμα, το οποίο αποτελείται από λιπίδια και λιποδιαλυτές ουσίες (χρωστικές, βιταμίνες, στεροειδή).

Τα ένζυμα (Latin fermentum - sourdough) ή τα ένζυμα (ένζυμο - μαγιά) είναι πρωτεΐνες βιοκαταλύτες που επιταχύνουν το μεταβολισμό στα κύτταρα και έχουν μοριακό βάρος από 15.000 έως 1.000.000.

Διάκριση μεταξύ μονομερών (μονομερών) ενζύμων, που αποτελούνται μόνο από πρωτεΐνες (διπλωμένες πολυπεπτιδικές αλυσίδες), και δύο συστατικών, αποτελούμενα από πρωτεϊνικά μακρομόρια και μη πρωτεϊνικά μόρια. Η ενζυμική δραστικότητα προσδιορίζεται από τη δομή του πρωτεϊνικού τμήματος. Τα ένζυμα χρησιμοποιούνται σε διάφορους τομείς της ανθρώπινης δραστηριότητας ως βιολογικοί καταλύτες. Για πολύ καιρό, τα μανιτάρια ήταν ο κύριος προμηθευτής ενζύμων. Σήμερα, τα βακτηριακά ένζυμα χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο. Η συσσώρευση ενζύμων στα κύτταρα μπορεί να αυξηθεί 100-1000 φορές με γενετική ανταλλαγή και επιλογή θρεπτικών μέσων. Η καλλιέργεια παραγωγών ενζύμων είναι οικονομική μόνο όταν οι κύκλοι ζύμωσης είναι σύντομοι, τα θρεπτικά μέσα είναι σχετικά φθηνά και η ειδικότητα των ενδο- ή εξωκυτταρικών ενζυματικών πρωτεϊνών είναι υψηλή. Τα μικροβιακά ένζυμα χρησιμοποιούνται ως θεραπευτικοί παράγοντες σε κλινικές αναλύσεις, καθώς και ως πρόσθετο ζωοτροφών (0,1-1,5% της ξηρής μάζας των ζωοτροφών) για τη βελτίωση της αποτελεσματικότητας της χρήσης φυτικών ζωοτροφών (κόκκοι, ενσίρωση, τραχύτητα κ.λπ.) από ζώα αγροκτήματος. που περιέχει άπεπτες ουσίες: ίνες, λιγνίνη, ημικυτταρίνη. Έτσι, για παράδειγμα, στα μηρυκαστικά, οι ίνες χωνεύονται κατά 40-65%, οι φυτικές πρωτεΐνες κατά 60-80%, τα λιπίδια κατά 60-70%, το άμυλο και οι πολυφρουκτιδοσίδες κατά 70-80%. Επιπλέον, παρασκευάσματα ενζύμων χρησιμοποιούνται στην παρασκευή ζωοτροφών με τη μέθοδο σκλήρυνσης για επιτάχυνση της ζύμωσης γαλακτικού οξέος.

Τα λιπίδια είναι μια μεγάλη ομάδα φυσικών ουσιών που ποικίλλουν στη χημική δομή και τις φυσικοχημικές ιδιότητες. Υπάρχουν πολλές ερμηνείες της έννοιας των λιπιδίων και διάφορα σχήματα για την ταξινόμησή τους, με βάση τις ιδιότητες αυτών των ουσιών. Η γενική ιδιότητα των λιπιδικών ενώσεων είναι η ικανότητα διάλυσης σε αιθέρα, χλωροφόρμιο και άλλους οργανικούς διαλύτες (αλλά όχι σε νερό).

Από δομή, τα λιπίδια μπορούν να χωριστούν σε δύο μεγάλες ομάδες.

1. Απλά λιπίδια, ή ουδέτερα λίπη, που αντιπροσωπεύονται στους περισσότερους οργανισμούς από ακυλογλυκερόλες, δηλαδή εστέρες γλυκερόλης λιπαρών οξέων (τα ελεύθερα λιπαρά οξέα βρίσκονται στα κύτταρα μόνο ως δευτερεύον συστατικό). 2. Τα σύνθετα λιπίδια, τα οποία περιλαμβάνουν λιπίδια που περιέχουν φωσφορικό οξύ σε μονο- ή διεστερικό δεσμό, είναι φωσφολιπίδια, τα οποία περιλαμβάνουν γλυκεροφωσφολιπίδια και σφιγγολιπίδια. Τα σύνθετα λιπίδια περιλαμβάνουν ενώσεις που συνδέονται με γλυκοσιδικό δεσμό με ένα ή περισσότερα υπολείμματα μονοσακχαριτών, ή γλυκολιπίδια, καθώς και ενώσεις στεροειδούς και ισοπρενοειδούς φύσης, συμπεριλαμβανομένων καροτενοειδών.

Μέχρι τη δεκαετία του 1920, τα λιπίδια, ειδικά ουδέτερα, θεωρούνταν μόνο ως εφεδρικό υλικό που θα μπορούσε να αντικατασταθεί με άλλες ουσίες ίσης θερμιδικής αξίας χωρίς μεγάλη ζημιά στη ζωτική δραστηριότητα του οργανισμού. Η πρώτη απόδειξη ότι τα λιπίδια περιέχουν ενώσεις φυσιολογικά απαραίτητες για υψηλότερα ζώα αποκτήθηκε το 1926 από τους Ολλανδούς ερευνητές Ivans και Boer. Λίγο αργότερα βρέθηκε ότι αυτές οι ενώσεις είναι πολυακόρεστα λιπαρά οξέα (λινολεϊκό, λινολενικό και αραχιδονικό) - φυσιολογικά απαραίτητο για τους περισσότερους ζωντανούς οργανισμούς (βιταμίνη F).

Αργότερα βρέθηκε ότι στα κύτταρα των μικροοργανισμών τα λιπίδια εκτελούν μια ποικιλία βιολογικών λειτουργιών. Είναι μέρος τέτοιων κρίσιμων δομών όπως η κυτταρική μεμβράνη, τα μιτοχόνδρια, οι χλωροπλάστες και άλλα οργανίδια. Τα σύμπλοκα λιποπρωτεϊνών παίζουν σημαντικό ρόλο στις μεταβολικές διεργασίες. Συνδέονται σε μεγάλο βαθμό με την ενεργό μεταφορά διαφόρων ουσιών μέσω οριακών μεμβρανών και την κατανομή αυτών των ουσιών εντός του κυττάρου. Η σύνθεση των λιπιδίων συνδέεται σε μεγάλο βαθμό με τέτοιες ιδιότητες οργανισμών όπως θερμοανεκτικότητα και θερμοφιλικότητα, ψυχοφιλικότητα, αντοχή στα οξέα, μολυσματικότητα, αντίσταση στην ιονίζουσα ακτινοβολία και άλλα σημεία. Επιπλέον, τα λιπίδια μπορούν να λειτουργήσουν ως προϊόντα αποθήκευσης. Αυτά περιλαμβάνουν πολυ-σε-υδροξυβουτυρικό οξύ, που σχηματίζεται από πολλά βακτήρια, και ακυλογλυκερόλες, συγκεκριμένα τρικυλγλυκερόλη, που συσσωρεύονται σε μεγάλες ποσότητες από μερικές ζύμες και άλλους μύκητες.

Μια συστηματική μελέτη των λιπιδίων των μικροοργανισμών ξεκίνησε το 1878 μετά την έκθεση των Γερμανών ερευνητών Nageli και Loew σχετικά με το σχηματισμό σταγονιδίων λίπους σε ζυμομύκητες που αναπτύσσονται υπό συνθήκες άφθονης παροχής οξυγόνου. Η συνολική ποσότητα λιπιδίων στους μικροοργανισμούς κυμαίνεται συνήθως από 0,2 έως 10% της απολύτως ξηρής ύλης του κυττάρου. Ωστόσο, υπό συνθήκες ευνοϊκές για τη συσσώρευση αυτών των μεταβολικών προϊόντων, η περιεκτικότητα σε λιπίδια μπορεί να φτάσει το 60-70% της ξηράς ύλης. Μόνο ορισμένοι εκπρόσωποι μικροοργανισμών έχουν την ικανότητα μιας τέτοιας «υπερσύνθεσης» λιπιδίων. Από νηματώδεις μύκητες, σημαντικές ποσότητες λιπιδίων (40-70%) σχηματίζονται από εκπροσώπους των γενών PeniclUium, Rhizopus, Fusarium και ορισμένων άλλων. Η μαγιά συνθέτει περίπου την ίδια ποσότητα λιπιδίων - εκπροσώπους των γενών Cryptococcus, Rhodotorula, Lipomyces, Sporobolomyces. Μεταξύ των βακτηρίων, τα μυκοβακτήρια παρουσιάζουν ενδιαφέρον, μπορούν να συσσωρεύσουν έως και 40% των λιπιδίων. Σε έναν αριθμό βακτηρίων, η ποσότητα του πολυυδροξυβουτυρικού άλατος φτάνει το 60%, για παράδειγμα, στο είδος οξειδωτικού υδρογόνου Alcaligenes eutrophus. Υπό ορισμένες συνθήκες καλλιέργειας, έως και 60% ή περισσότερα λιπίδια συσσωρεύουν μερικά μικρομορφές αλγών.

Η μέγιστη περιεκτικότητα λιπιδίων σε ορισμένους μικροοργανισμούς

Η λιπιδική σύνθεση διαφόρων μικροοργανισμών είναι συχνά διαφορετική. Τα βακτήρια συνήθως έχουν πολλά φωσφολιπίδια. Τα μυκοβακτήρια περιέχουν σημαντικές ποσότητες κεριών, ενώ στην αρχαία, τα ουδέτερα λιπίδια αντιπροσωπεύονται από απλούς εστέρες ισοπροπυλογλυκερόλης, δηλαδή δεν περιέχουν λιπαρά οξέα, η παρουσία των οποίων είναι χαρακτηριστική άλλων οργανισμών. Τα λιπαρά οξέα στα ευβακτήρια περιέχουν συνήθως από 10 έως 20 άτομα άνθρακα (κυρίως 15-19). Μεταξύ αυτών είναι κορεσμένα οξέα με ευθεία αλυσίδα ατόμων άνθρακα, μονοακόρεστα με ευθεία αλυσίδα, με διακλαδισμένη αλυσίδα (ισο- και αντι-ισο-), με δακτύλιο κυκλοπροπανίου και υδροξυ οξέα. Ωστόσο, η συντριπτική πλειονότητα των βακτηρίων στερείται των πολυακόρεστων λιπαρών οξέων που είναι τυπικά των λιπιδίων στους ευκαρυωτικούς οργανισμούς.

Τα λιπαρά οξέα των μυκοβακτηρίων και οι σχετικές μορφές είναι πιο σύνθετα από εκείνα άλλων βακτηρίων. Εκτός από τα συνηθισμένα λιπαρά οξέα, τα μυκοβακτήρια, τα κορινεβακτήρια και τα νοκαρδία περιέχουν στη σύνθεση λιπιδίων ιδιόμορφα μυκολικά οξέα που χαρακτηρίζουν μόνο αυτούς τους μικροοργανισμούς, τα οποία είναι υψηλού μοριακού βάρους β-υδροξυ οξέα με μακρά αλειφατική αλυσίδα στη θέση-b.

Τα λιπαρά οξέα με δακτύλιο κυκλοπροπανίου είναι ευρέως διαδεδομένα σε gram-θετικά και gram-αρνητικά ευβακτήρια (βακίλια, κλωστρίδια, στρεπτόκοκκους, εντεροβακτήρια και βρουκέλλα).

Οι ακτινομύκητες και οι βάκιλοι χαρακτηρίζονται από υψηλή περιεκτικότητα σε διακλαδισμένα λιπαρά οξέα, η ποσότητα των οποίων φτάνει το 80% των συνολικών λιπαρών οξέων.

Η σύνθεση λιπαρών οξέων των λιπιδίων νηματοειδών μυκήτων είναι από πολλές απόψεις ταυτόσημη με τη σύνθεση φυτικών ελαίων. Από αυτήν την άποψη, τα μυκητιακά λιπίδια μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε διάφορους τομείς της εθνικής οικονομίας (γεωργία, βιομηχανία χρωμάτων και βερνικιών, παραγωγή φαρμάκων). Τα τελευταία χρόνια, μεταξύ των νηματοειδών μυκήτων, έχουν ανακαλυφθεί πολύ δραστικοί παραγωγοί αραχιδονικού οξέος και έχει αναπτυχθεί μια μέθοδος για τη μετατροπή του σε ορισμένες προσταγλανδίνες (βιολογικά δραστικές ουσίες, που είναι παράγωγα πολυακόρεστων λιπαρών οξέων, το μόριο των οποίων περιέχει 20 άτομα άνθρακα).

Από τη ζύμη, η πιο μελετημένη είναι η σύνθεση λιπιδίων σε εκπροσώπους των γενών Candida, Saccharomyces, Rhodotorula, Cryptococcus. Λιπαρά οξέα από C4 έως C26 βρέθηκαν σε σακχαρομύκητες. Σε αερόβιες και αναερόβιες καλλιέργειες Saccharomyces, η σύνθεση λιπαρών οξέων είναι σημαντικά διαφορετική. Τα λιπαρά οξέα μακράς αλυσίδας (C22, C24, C26) είναι πιο συνηθισμένα στη ζύμη του γένους Rhodotorula από ό, τι στα Lipotnyces και Cryptococcus. Η σύνθεση των λιπαρών οξέων στα λιπίδια φυκών είναι παρόμοια με αυτήν των διαφόρων φυτών.

Μαζί με τα ενδοκυτταρικά, ορισμένοι τύποι ζυμομύκητα και νηματοειδείς μύκητες έχουν την ικανότητα να σχηματίζουν εξωκυτταρικά λιπίδια. Υπάρχουν περιγραφές διαφόρων μορφών λιπιδίων που βρίσκονται στο περιβάλλον. Σε καλλιέργειες Pullularia, Rhodotorula και Hansenula, τα εξωκυτταρικά λιπίδια εμφανίζονται ως σταγονίδια διαφόρων διαμέτρων. Όταν η ζύμη Candida bogoriensis αναπτύσσεται με τη βαθιά μέθοδο, τα εξωκυτταρικά λιπίδια βρίσκονται με τη μορφή σταγονιδίων διαφόρων διαμέτρων και με τη μορφή μακρών λευκών κρυστάλλων. Μελέτες της χημικής σύνθεσης των εξωκυτταρικών λιπιδίων έδειξαν ότι τέσσερις κύριοι τύποι αυτών των ενώσεων απεκκρίνονται από τη μαγιά:

1) εστέρες πολυολών λιπαρών οξέων, στους οποίους κορεσμένα, ακόρεστα και υδροξυοξέα συνδέονται με εστερικούς δεσμούς με C5 και C6 πολυόλες.

2) σφιγγολιπίδια (τετραακετυλο C18-φυτοφωσφοσίνη κ.λπ.).

3) σοφωροσίδες υδροξυ οξέος.

4) υποκατεστημένα οξέα, για παράδειγμα ερυθρο-8, 9, 13-τριακετο-ξιδοκοσανοϊκό οξύ.

Οι τριακυλογλυκερόλες δεν βρίσκονται στη σύνθεση των εξωκυτταρικών λιπιδίων. Η συγκριτική μελέτη των επιπλέον και ενδοκυτταρικών λιπιδίων της Rhodotorula glutinis έδειξε σημαντικές διαφορές στη σύνθεση των λιπαρών οξέων τους. Στα ενδοκυτταρικά λιπίδια, μόνο έξι οργανικά οξέα ταυτοποιήθηκαν (το κύριο είναι ελαϊκό). Επιπλέον, τα κορεσμένα οξέα C19, C20, υδροξυ-στεατικά και υδροξυαρακουϊκά απουσίαζαν στα ενδοκυτταρικά λιπίδια. Τα δύο τελευταία μαζί αντιπροσωπεύουν περισσότερο από το 50% όλων των λιπαρών οξέων στα εξωκυτταρικά λιπίδια.

Παρατηρείται αντίστροφη σχέση μεταξύ της σύνθεσης εξωκυτταρικών λιπιδίων και πολυσακχαριτών. Σε θερμοκρασία καλλιέργειας κάτω από το βέλτιστο σε R. igtutinis, υπάρχει απότομη αναστολή της σύνθεσης εξωκυτταρικών λιπιδίων και σημαντικές ποσότητες εξωπολυσακχαριτών συσσωρεύονται στο μέσο. Το ίδιο φαινόμενο παρατηρείται υπό συνθήκες χαμηλού pH.

Πολλά πειράματα έχουν δείξει ότι τα λιπίδια ζύμης και τα προϊόντα επεξεργασίας τους μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε διάφορους τομείς της εθνικής οικονομίας: στις βιομηχανίες κλωστοϋφαντουργικών προϊόντων, κεραμικών, δέρματος, μεταλλουργίας (ελασματοποιημένο φύλλο χάλυβα, σύρματα, κονσερβοποιία). Τα λιπίδια ζύμης μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή καουτσούκ, καουτσούκ, φαρμακευτικών προϊόντων, καλλυντικών, σαπουνιού, ξηραντικών ελαίων, σε διαδικασίες επίπλευσης μεταλλεύματος κ.λπ. Τέλος, όπως έχουν δείξει πειράματα, τα λιπίδια ζύμης μπορούν να βρουν μεγάλη χρήση στη διατροφή ζώων και πουλερικών. Σε αυτήν την περίπτωση, η διαδικασία εξαγωγής τους από κύτταρα αποκλείεται από το σχήμα παραγωγής λιπιδίων - η βιομάζα μικροοργανισμών πλούσιων σε λιπαρά χρησιμοποιείται για σκοπούς διατροφής.

Μετά τον Δεύτερο Παγκόσμιο Πόλεμο, μια σημαντική δουλειά αποσκοπούσε στην εύρεση της πιθανότητας λήψης μικροβιακών λιπιδίων για τρόφιμα. Ο Σουηδός ερευνητής Lundin έχει δείξει ότι το λίπος μαγιάς (Rhodotocula gracilis), πλούσιο σε φυσιολογικά απαραίτητα λιπαρά οξέα, μπορεί να χρησιμοποιηθεί με επιτυχία εκτός από τεχνικές και διατροφικές ανάγκες. Μια δίαιτα 25 g λιπαρή μαγιά μπορεί να παρέχει στο ανθρώπινο σώμα 10 g λιπιδίων, 6 g πρωτεΐνης και πολλές άλλες βασικές ουσίες, που ικανοποιεί το 20% της ημερήσιας απαίτησης για αυτές τις ενώσεις.

Η παραγωγή μικροβιακών λιπαρών για τρόφιμα έχει ήδη πραγματοποιηθεί στη Γερμανία κατά τη διάρκεια του Πρώτου Παγκοσμίου Πολέμου. Η μελάσα ή άλλα υποστρώματα που περιέχουν ζάχαρη χρησιμοποιήθηκαν ως θρεπτικό μέσο · ο μύκητας ζυμομύκητα Endomycopsls vemails χρησίμευσε ως παραγωγός. Η τροφή που χρησιμοποιήθηκε ήταν μια βιομάζα πλούσια σε λίπος, από την οποία έγινε γνωστή μια πάστα ως Evernal ή Miceta.

Συνδυάζοντας θρεπτικά μέσα, καθώς και επιλέγοντας τον παραγωγό και τις προϋποθέσεις για την καλλιέργειά του, είναι δυνατόν να ληφθούν λιπίδια που πληρούν τις απαιτήσεις σύνθεσης διαφόρων βιομηχανιών και γεωργίας. Για παράδειγμα, όταν ταΐζετε πτηνά, προτιμάτε τα λιπίδια που περιέχουν έως και 65-70% ακόρεστα λιπαρά οξέα. Μικροβιακά λιπίδια που περιέχουν σημαντική ποσότητα λιπαρών οξέων με δύο διπλούς δεσμούς μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παρασκευή βερνικιών και χρωμάτων, καθώς και για την παρασκευή φαρμάκων που βοηθούν στην πρόληψη της αθηροσκλήρωσης και της θρόμβωσης. Τα λιπίδια με κυριαρχία των κορεσμένων λιπαρών οξέων μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή τεχνικών λιπαντικών. Στις πρώτες περιπτώσεις, αυτές οι απαιτήσεις πληρούνται από τα λιπίδια νηματώδους μύκητα και τη ζύμη Lipomyces lipoferus, και στη δεύτερη, τα λιπίδια του Candida humicola αναπτύσσονται σε υδρόλυση ξύλου.

Συνοψίζοντας τα παραπάνω, θα πρέπει να σημειωθεί ότι η σύνθεση των λιπιδίων (και ως εκ τούτου η περιοχή της πιθανής χρήσης τους) οφείλεται σε μεγάλο βαθμό στη συστηματική θέση του παραγωγού οργανισμού. Ταυτόχρονα, ο λόγος των μεμονωμένων συστατικών στη σύνθεση των λιπιδίων καθορίζεται από τις ιδιαιτερότητες των χρησιμοποιούμενων πρώτων υλών και τις φυσικοχημικές συνθήκες καλλιέργειας. Αυτές οι κανονικότητες της λιπιδογένεσης είναι πολύ σημαντικές για την οργάνωση της βιομηχανικής παραγωγής μικροβιακού λίπους, καθώς υπό συγκεκριμένες συνθήκες καθιστούν δυνατή την απόκτηση ενός προϊόντος μιας αυστηρά καθορισμένης σύνθεσης και ιδιοτήτων. Αυτή η ελεγχόμενη μικροβιακή σύνθεση μπορεί να ικανοποιήσει τις απαιτήσεις για λιπίδια από διάφορους τομείς της εθνικής οικονομίας.

Τα θρεπτικά συστατικά περιλαμβάνουν υδατάνθρακες, πρωτεΐνες και λίπη.

Υδατάνθρακες (γλυκόζη, σακχαρόζη, ινουλίνη, άμυλο) (Εικ. 181, 182). Γλυκόζη С 6 Н 12 О 6 - προϊόν φωτοσύνθεσης Το άμυλο είναι προϊόν πολυμερισμού γλυκόζης. Μόρια αμύλου (C6H 12 O6) n ανιχνεύουμε ιστοχημικά στους χλωροπλάστες ενός πράσινου φυτού αφομοίωσης. Αυτό είναι το κύριο άμυλο. Σε κονδύλους και άλλα φυτικά όργανα, ήδη βρίσκουμε το άμυλο με τη μορφή σχηματισμένων εγκλεισμάτων - κόκκους αμύλου (δευτερογενές άμυλο). Η μετατροπή των διαλυτών υδατανθράκων σε άμυλο δεν πραγματοποιείται αμέσως. Κατά τη μετακίνηση κατά μήκος των σωλήνων κόσκινου σε υπόγειους κόνδυλους, έχει χρόνο να μετατραπεί σε άμυλο και να επιστρέψει αρκετές φορές στο δρόμο. Το άμυλο σχηματίζεται σε όλα τα φυτά με πλαστίδια. Μόνο καφέ φύκια δεν σχηματίζουν άμυλο. Οι χλωροφύλλοι οργανισμοί, τα βακτήρια, οι μύκητες, αντί του αμύλου, σχηματίζουν γλυκογόνο - έναν πολυσακχαρίτη με τον ίδιο τύπο, αλλά στο κύτταρο βρίσκεται σε υγρή κολλοειδή κατάσταση. Οι κόκκοι αμύλου σχηματίζονται από άμυλο στο κυτταρόπλασμα του κυττάρου.

Οι κόκκοι αμύλου σχηματίζονται στο κυτόπλασμα από άμυλο.

Κόκκοι αμύλου Διάκριση με μορφή: απλό, περίπλοκο και ημι-σύνθετο (Εικ. 182). Τις περισσότερες φορές, υπάρχουν απλοί κόκκοι που αναδύονται και σχηματίζονται ένα προς ένα στο στρώμα των πλαστιδίων - σε λευκοπλάστες, που ονομάζονται αμυλοπλάστες λόγω της συσσώρευσης αμύλου. Το σχήμα του κόκκου αμύλου εξαρτάται από τον τύπο της ελασματοποίησης. Το τελευταίο μπορεί να είναι ομόκεντρο και εκκεντρικό. Είναι δύσκολο να γίνει διάκριση μεταξύ σύνθετων κόκκων (για παράδειγμα, κόκκων βρώμης), καθώς τα όρια μεταξύ των σύνθετων απλών κόκκων τους δεν είναι πάντα σαφώς καθορισμένα. Η παρουσία στρωμάτων προκαλείται από ρυθμικές αλλαγές στις συνθήκες ανάπτυξης του κόκκου αμύλου. Είναι μια εναλλαγή στρωμάτων, λίγο πολύ πλούσια σε νερό. Τα σκούρα στρώματα του κόκκου αμύλου είναι πλουσιότερα σε νερό. Η επίστρωση οφείλεται επίσης στην εναλλαγή ημέρας και νύχτας.

Είναι πιθανές περιπτώσεις σχηματισμού εξωπλαστικού αμύλου, όταν το άμυλο με τη μορφή μικρών κόκκων εμφανίζεται απευθείας στο κυτόπλασμα. Κατατίθενται πιο συχνά σε υπόγεια όργανα και σπόρους. Το μέγεθος των κόκκων αμύλου ποικίλλει πολύ. Οι πατάτες έχουν 5-145 μικρά, συνήθως 70-100 μικρά. Το μικρότερο σε δημητριακά - σε καλαμπόκι 10-18 μικρά, σε ρύζι 4,5-6 μικρά). Το σχήμα και το μέγεθός τους είναι ένα καλό διαγνωστικό σημάδι.

Ο κόκκος αμύλου δεν είναι ομοιόμορφος. Αποτελείται από αμυλόζη (Μ \u003d 3200-160000, 200-98 μόρια γλυκόζης, έχει μικροκρυσταλλική δομή - είναι μια διαφανής λευκή σκόνη, εύκολα διαλυτή στο νερό) και αμυλοπηκτίνη, η οποία διογκώνεται σε ζεστό νερό και σχηματίζει μια πάστα. Αυτά τα συστατικά μέρη του κόκκου αμύλου φαίνονται καθαρά υπό την επίδραση του διαλύματος Lugol στους κόκκους αμύλου. Σε ένα αλκαλικό διάλυμα, ο πυρήνας του κόκκου αμύλου (αμυλόζη) θα γίνει έντονα μπλε και το τμήμα της αμυλοπηκτίνης, που απελευθερώνεται από τον πυρήνα, θα γίνει κόκκινο-βιολετί. Η αμυλοπηκτίνη σε κόκκους αμύλου είναι 75-85%, αμυλόζη 15-25%. Ορυκτές ουσίες βρίσκονται επίσης σε κόκκους αμύλου: κάλιο, νάτριο, ασβέστιο, πυρίτιο, θείο και φωσφόρος. Ο φωσφόρος είναι ιδιαίτερα άφθονος στην αμυλοπηκτίνη.

Το άμυλο είναι αδιάλυτο στο νερό, το αλκοόλ και άλλους οργανικούς διαλύτες. Σε ζεστό νερό διογκώνεται και σχηματίζει πάστα και με παρατεταμένο βρασμό με αραιωμένα οξέα υδρολύεται για να σχηματίσει γλυκόζη. Η υδρόλυση του αμύλου πραγματοποιήθηκε για πρώτη φορά από τον Ρώσο επιστήμονα K.S. Kirchhoff. το 1811 πραγματοποιήθηκε για πρώτη φορά τεχνητή σύνθεση αμυλόζης το 1939, αμυλοπηκτίνη το 1945.

Πρωτεΐνη - βιοπολυμερή, τα μονομερή των οποίων είναι αμινοξέα. Υποδιαιρούνται σε συνταγματικές πρωτεΐνες, πρωτεΐνες, σύνθετες πρωτεΐνες - πρωτεΐνες του κυτοπλάσματος, πυρήνες και πρωτεΐνες αποθήκευσης - πρωτεΐνες ή απλές πρωτεΐνες.

Οι πρωτεΐνες αποθήκευσης μπορεί να είναι άμορφες ή κρυσταλλικές. Οι τελευταίοι ονομάζονται κρυσταλλοειδή λόγω της ικανότητάς τους να διογκώνονται στο νερό. Οι πρωτεΐνες αποθήκευσης στα κύτταρα παρουσιάζονται με τη μορφή απλών και πολύπλοκων αλουρόνη κόκκοι (Εικ. 182 - 184) και σχηματίζονται στη θέση των μικρών κενοτόπων στο κυτταρόπλασμα, όταν στεγνώσουν. Εμπλουτισμένο σε διαλυτές ουσίες και απώλεια νερού, το περιεχόμενο του κενού στερεοποιείται, μετατρέπεται σε κόκκο αλουρόνης. Εάν ο κόκκος δεν έχει έντονη δομή, ονομάζεται απλός κόκκος αλουρόνης. Οι κόκκοι αλευρόνης που περιέχουν κρυσταλλοειδή και σφαιρίδια (κόκκοι αλουρόνης σε σπόρους καστοριού) μεταξύ των άμορφων πρωτεϊνών ονομάζονται σύμπλοκο.

Τα κρυσταλλοειδή, σε αντίθεση με τους πραγματικούς κρυστάλλους, είναι ικανά να διογκωθούν στο νερό. Τα σφαιροειδή - άχρωμα γυαλιστερά στρογγυλεμένα σώματα είναι άμορφα και αποτελούνται από άλατα ασβεστίου και μαγνησίου εξαφωσφορικού οξέος ινοσιτόλης. Αυτό το διπλό αλάτι ονομάζεται φυτίνη. Τις περισσότερες φορές, οι κόκκοι αλουρόνης εντοπίζονται στους σπόρους δημητριακών και οσπρίων που χρησιμοποιούνται για τροφή και ως χορτονομές.

Λίπη (λιπίδια) είναι εστέρες γλυκερόλης και κορεσμένων και ακόρεστων οξέων με υψηλότερα λιπαρά μονοβασικά. Τα κορεσμένα κορεσμένα λιπαρά οξέα, στεατικά, παλμιτικά με γλυκερίνη δίνουν στερεά λίπη και ακόρεστα ακόρεστα (ελαϊκό, λινολενικό, λινελαϊκό) - υγρά λίπη. Τις περισσότερες φορές αποθηκεύονται σε σπόρους. Είναι μέρος του σύνθετου μείγματος που είναι το κυτόπλασμα. Βρίσκονται επίσης σε πλαστίδες. Διανέμεται στο κυτόπλασμα με τη μορφή μικρών σταγόνων διαφόρων μεγεθών. Σχηματίζεται ένα λεπτό γαλάκτωμα με το κυτόπλασμα (Εικ. 185). Εκτός από τους σπόρους, τα λίπη αποθηκεύονται μερικές φορές σε υπόγεια όργανα, για παράδειγμα, σε ριζώματα (μαύρη φτέρη, chufa κ.λπ.).

Τα λίπη έχουν υψηλή περιεκτικότητα σε θερμίδες, 1 g λίπους δίνει 9,3 kcal όταν καίγεται και 1 g αμύλου - 2 kcal. Έτσι, με μικρότερο όγκο και βάρος, επιτυγχάνεται μεγαλύτερη ενεργειακή παροχή των κυττάρων σπόρων που αποθηκεύουν λίπη. Τα φυτικά λίπη είναι ένα πολύτιμο φαρμακευτικό προϊόν. Το θεραπευτικό αποτέλεσμα οφείλεται στην παρουσία ακόρεστων ελαϊκών, λινελαϊκών και λινολενικών οξέων. Αποτρέπουν την ανάπτυξη αθηροσκλήρωσης - προάγγελος καρδιαγγειακών παθολογιών όπως στηθάγχη, ισχαιμία, καρδιακή προσβολή και εγκεφαλικό επεισόδιο. Το καλύτερο για ιατρικούς σκοπούς είναι τα έλαια που λαμβάνονται με κρύα συμπίεση με την υψηλότερη περιεκτικότητα σε ακόρεστα οξέα - ελιά, καλαμπόκι και ηλίανθο, που περιέχουν τα προαναφερθέντα οξέα 80, 50 και 40%, αντίστοιχα.

Αυτά είναι σύνθετα κύτταρα που αφαιρούνται προσωρινά από το μεταβολισμό. Συσσωρεύονται σε φυτικά κύτταρα κατά τη διάρκεια της καλλιεργητικής περιόδου και χρησιμοποιούνται μερικώς το χειμώνα, και το πιο σημαντικό, την άνοιξη, κατά την περίοδο της ταχείας ανάπτυξης και της ανθοφορίας.

Πριν από την πτώση των φύλλων ή τη μαρασμό των εναέριων τμημάτων των πολυετών χόρτων, οι εφεδρικές ουσίες εισέρχονται στα χειμερινά όργανα. Στα ετήσια, συγκεντρώνονται σε σπόρους ή φρούτα. Οι εφεδρικές ουσίες μπορούν να εναποτίθενται σε φυτικά κύτταρα, ειδικά σε σπόρους, σε πολύ μεγάλες ποσότητες, επομένως οι σπόροι ορισμένων φυτών αποτελούν τη βάση της διατροφής των ανθρώπων και των κατοικίδιων ζώων.

Η εναπόθεση είναι ευρέως διαδεδομένη στα φυτά λιπαρά με τη μορφή σταγονιδίων λιπιδίων στο κυτταρόπλασμα. Οι πλουσιότεροι σε αυτούς είναι σπόροι και φρούτα. Κατά τη βλάστηση των σπόρων, υδρολύονται για να σχηματίσουν διαλυτούς υδατάνθρακες.

Περίπου το 90% των σπόρων αγγειοσπέρματος περιέχουν λίπη ως την κύρια εφεδρική ουσία. Περισσότερο από το 50% της ξηρής μάζας συσσωρεύεται στους ηλιόσπορους, το 60% στους σπόρους καστοριού και στις ελιές – 50%. Το λίπος είναι η πιο υψηλή περιεκτικότητα σε θερμίδες.

Το μεγαλύτερο μέρος των φυτικών λιπών προέρχεται από σπόρους. Πολλά από αυτά χρησιμοποιούνται για φαγητό: ηλίανθος, λιναρόσπορος, κάνναβη, βαμβακόσπορος, καλαμπόκι, μουστάρδα, καρυδιέλαιο, φουντούκι. Τα λιπαρά έλαια χρησιμοποιούνται για την παραγωγή σαπουνιών υψηλής ποιότητας, για την παραγωγή ελαίων στεγνώματος και βερνικιών. Το καστορέλαιο (καστορέλαιο) χρησιμοποιείται στην ιατρική.

Ανταλλακτικές πρωτεΐνες (πρωτεΐνες) απαντώνται συχνότερα με τη μορφή κόκκων αλουρόνης στα κύτταρα σπόρων οσπρίων, φαγόπυρου, δημητριακών και άλλων φυτών.

Σπόροι αλευρόνηςσχηματίζονται κατά την ωρίμανση των σπόρων από ξήρανση κενού. Έχουν διάφορα σχήματα, μεγέθη από 0,2 έως 20 μικρά. Ο κόκκος της αλουρόνης περιβάλλεται από έναν τονοπλάστη και περιέχει μια μήτρα πρωτεΐνης στην οποία βυθίζονται ένας κρύσταλλος πρωτεΐνης (σπάνια δύο ή τρεις) ρομβοεδρικού σχήματος και φυτοσφαιρίνης (περιέχει αποθήκευση φωσφόρου). Πρόκειται για έναν σύνθετο κόκκο αλουρόνης (σε λινάρι, κολοκύθα, ηλίανθο κ.λπ.). Οι κόκκοι αλευρόνης που περιέχουν μόνο άμορφη πρωτεΐνη ονομάζονται απλοί (σε όσπρια, ρύζι, καλαμπόκι, φαγόπυρο).

Κατά τη βλάστηση των σπόρων, οι κόκκοι της αλουρόνης διογκώνονται, οι πρωτεΐνες και η φυτίνη υφίστανται ενζυματική αποδόμηση, τα προϊόντα των οποίων χρησιμοποιούνται από το αναπτυσσόμενο έμβρυο. Σε αυτήν την περίπτωση, οι κόκκοι αλουρόνης μετατρέπονται σταδιακά σε τυπικά κενοτόπια χωρίς πρωτεΐνη. Συγχωνεύονται μεταξύ τους για να σχηματίσουν ένα κεντρικό κενό.

Αμυλο - η πιο κοινή ουσία αποθήκευσης φυτών. Το μόριό του αποτελείται από τεράστιο αριθμό μορίων γλυκόζης. Στα κύτταρα, το άμυλο μετατρέπεται εύκολα σε ζάχαρη και ζάχαρη - σε άμυλο, το οποίο επιτρέπει στο φυτό να συσσωρεύει γρήγορα αυτόν τον πολύτιμο πολυσακχαρίτη ή να το χρησιμοποιεί για να δημιουργήσει άλλες οργανικές ουσίες στις διαδικασίες αναπνοής και ανάπτυξης κυττάρων.

Το άμυλο έχει τεράστια σημασία ως πηγή τροφής για τους ανθρώπους: άμυλο δημητριακών (ρύζι, σιτάρι, καλαμπόκι, σίκαλη), κόνδυλοι πατάτας, φρούτα μπανάνας. Το αλεύρι σίτου, για παράδειγμα, σχεδόν 74 αποτελείται από κόκκους αμύλου, σε κονδύλους πατάτας είναι 20 ... 30%. Το άμυλο είναι η πιο σημαντική ένωση που χρησιμοποιείται στα τρόφιμα από τα φυτοφάγα.

Πρέπει να γίνει διάκριση μεταξύ αφομοίωσης (ή πρωτογενούς), αποθήκευσης (ή δευτερεύοντος) και παροδικού αμύλου. Το αφομοιωτικό άμυλο σχηματίζεται κατά τη διάρκεια της φωτοσύνθεσης σε χλωροπλάστες από γλυκόζη. Το εφεδρικό άμυλο εναποτίθεται στους λευκοπλάστες (αμυλοπλάστες) με τη μορφή κόκκων αμύλου (Εικ. 8).

Εικόνα: 8 κόκκοι αμύλου:

α - σε κελί κονδύλου πατάτας (ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης) · β - είναι τα ίδια (ελαφρύ μικροσκόπιο). 1 - απλό εκκεντρικό. 2 - απλό ομόκεντρο. 3 - δύσκολο. 4 - ημι-σύνθετο γ - απλοί κόκκοι από ενδοσπερμικά κύτταρα: 5 - καλαμπόκι. 6– σιτάρι 7 - σίκαλη; 8 - φασόλια d - σύνθετοι κόκκοι από ενδοσπερμικά κύτταρα: 9 - βρώμη. 10 - ρύζι; 11 - φαγόπυρο

Κόκκοι αμύλουείναι απλά, πολύπλοκα και ημι-περίπλοκα. Οι απλοί κόκκοι έχουν ένα κέντρο σχηματισμού αμύλου γύρω από το οποίο σχηματίζονται στρώματα αμύλου.

Οι σύνθετοι κόκκοι σε έναν λευκοπλάστη έχουν πολλά κέντρα με τα δικά τους στρώματα. Σε ημι-σύνθετους κόκκους, υπάρχουν επίσης πολλά κέντρα (δύο ή περισσότερα), αλλά εκτός από τα στρώματα αμύλου που έχουν προκύψει κοντά σε κάθε κέντρο, υπάρχουν κοινά στρώματα κατά μήκος της περιφέρειας των κόκκων.

Ο αριθμός των κέντρων σχηματισμού αμύλου εξαρτάται από τον αριθμό των εισβολών (πτυχές) της εσωτερικής μεμβράνης του λευκοπλάστη. Ένας κόκκος αμύλου σε ένα ζωντανό κύτταρο περιβάλλεται πάντα από μια πλασμιδική μεμβράνη δύο μεμβρανών, ακόμη και αν το στρώμα του πλαστιδίου αντικαθίσταται σχεδόν πλήρως από άμυλο.

Ως αποτέλεσμα της φωτοσύνθεσης, οργανική ύλη σχηματίζεται στα κύτταρα των πράσινων φυτών, μερικά από τα οποία αποθηκεύονται σε αποθεματικό. Οι κύριες ομάδες οργανικών ενώσεων - υδατάνθρακες, λιπίδια και πρωτεΐνες - βρίσκονται ως θρεπτικά συστατικά. Συσσωρεύονται σε φρούτα και σπόρους, ρίζες, στελέχη, κονδύλους και ριζώματα. Κατά τη διάρκεια των διαδικασιών ανάπτυξης, αυτές οι ουσίες περιλαμβάνονται στο μεταβολισμό ως πηγή ενέργειας και μεταβολιτών.

Διάφορες μορφές εφεδρικών θρεπτικών συστατικών ανήκουν στην κατηγορία των εγκλεισμάτων - προσωρινά συστατικά κυττάρων που μπορούν να σχηματιστούν και να αποσυντεθούν ενζυματικά σε διαφορετικές περιόδους της ζωής τους.

Υδατάνθρακες. Το άμυλο ανήκει στους κύριους υδατάνθρακες αποθήκευσης. Είναι ένας από τους πιο άφθονους πολυσακχαρίτες και εναποτίθεται σε όλα τα φυτά εκτός από τους μύκητες και τα κυανοβακτήρια. Σύμφωνα με τον φυσιολογικό σκοπό και τη θέση του, το άμυλο χωρίζεται σε τρεις τύπους: αφομοίωση, παροδικό και αποθεματικό.

Οι κρύσταλλοι πρωτεΐνης βρίσκονται στα κύτταρα πολλών φυτών και έχουν τη μορφή κανονικών κρυσταλλικών σχηματισμών. Στα κύτταρα της πατάτας, τα κρυσταλλοειδή βρίσκονται στα επιφανειακά στρώματα, όπου έχουν το σχήμα ενός κανονικού κύβου. Οι κρύσταλλοι πρωτεϊνών εντοπίζονται απευθείας στο κυτταρόπλασμα, στον κυτταρικό χυμό και μερικές φορές στον πυρήνα

Τις περισσότερες φορές, οι πρωτεΐνες αποθήκευσης περιέχονται σε κύτταρα με τη μορφή συγκεκριμένων σχηματισμών - πρωτεϊνικών σωμάτων ή ονομάζονται κόκκοι Aleuron. Βρίσκονται σε σπόρους, οι οποίοι περιέχουν πολλές πρωτεΐνες, λιπίδια και άμυλο. Οι κόκκοι Aleuron αποτελούνται από ένα κέλυφος και μια άμορφη μάζα πρωτεΐνης στην οποία βρίσκονται τρεις τύποι εγκλεισμάτων: σφαιρίδια, κρυσταλλοειδή και κρύσταλλοι οξαλικού ασβεστίου. Τα σφαιροειδή είναι κυρίως σφαιρικά και ένας κόκκος αλουρόνης περιέχει ένα ή περισσότερα σφαιρίδια. Οι εγγραφές στους κόκκους αλουρόνης είναι συγκεκριμένες και από τη μορφή τους μπορεί να προσδιοριστεί το είδος των φυτών. Τα σφαιροειδή είναι πηγή ιόντων μαγνησίου, ασβεστίου και φωσφόρου, τα οποία βοηθούν στη διάλυση πρωτεϊνικών ουσιών. Περιέχουν πλούσιες σε ενέργεια ουσίες αποθήκευσης και τα πιο σπάνια στοιχεία που χρησιμοποιούνται από το έμβρυο στην ανάπτυξη και σχηματισμό νέων ιστών. Στους κόκκους δημητριακών, οι κόκκοι Aleuron βρίσκονται στο εξωτερικό στρώμα του ενδοσπερμίου κάτω από τη μεμβράνη των φρούτων, σχηματίζοντας ένα εξειδικευμένο στρώμα αλουρόνης κυττάρων και στους σπόρους οσπρίων βρίσκονται στα κύτταρα κοτυληδόνας μεταξύ των κόκκων αμύλου.

Τα λιπίδια - τριακυλογλυκερόλες - ανήκουν στην ομάδα οργανικών ενώσεων και αποθηκεύονται σε αποθεματικό. Περιλαμβάνονται στο κυτταρόπλασμα των φυτικών κυττάρων με τη μορφή άχρωμων ή κίτρινων σφαιρών. Ως πρωτοπλασματικά εγκλείσματα, τα λιπίδια παίζουν το ρόλο της πιο αποτελεσματικής μορφής εφεδρικών θρεπτικών συστατικών σε σπόρους, σπόρια, έμβρυα, μερισματικά κύτταρα και διαφοροποιημένα κύτταρα, ειδικά στα χειμερινά φυτικά όργανα. Τα λιπίδια εναποτίθενται κυρίως σε υγρή κατάσταση και ονομάζονται λάδια. Ανάλογα με την ποσότητα και την αναλογία κορεσμένων και ακόρεστων λιπαρών οξέων, διαιρούνται σε ξηραντικά, σχηματίζοντας ένα ισχυρό ελαστικό φιλμ και συνεπώς χρησιμοποιούνται για την κατασκευή βερνικιών και χρωμάτων και μη ξήρανσης. Τα φυτά με εύκρατα πλάτη συσσωρεύουν υγρά έλαια, ενώ τα φυτά των τροπικών συσσωρεύουν στερεά.

Τα λάδια εναποτίθενται όχι μόνο σε φρούτα και σπόρους, αλλά και στο στέλεχος, τις ρίζες, τους κονδύλους, τους βολβούς και άλλα όργανα.

Στη φυτική ζωή, τα λιπίδια αποθήκευσης είναι τα κύρια προϊόντα που χρησιμοποιούνται στον ενεργειακό μεταβολισμό, ειδικά κατά τη βλάστηση των σπόρων. Η ποσότητα των λιπιδίων στους σπόρους ορισμένων φυτών φτάνει το 70%, πολλά από αυτά στους σπόρους ηλίανθου, καρυδιού, λίνου, κάνναβης, ελαιοκράμβης, καμελίνας ...

Τανίνες.

Διάφορες τανίνες υπάρχουν στον κυτταρικό χυμό φυτών. Αυτή είναι μια ομάδα ενώσεων ικανών να μαυρίσουν το δέρμα, δηλαδή να σχηματίζουν αδιάλυτες στο νερό αποθέσεις με κολλαγόνο του δέρματος και να παρουσιάζουν μια στυπτική γεύση. Οι τανίνες βρίσκονται σχεδόν σε όλα τα φυτά. Βρίσκονται σε μανιτάρια, φύκια, λειχήνες, αλλά κυρίως σε δίκτανα. Αυτές οι ουσίες βρίσκονται στα κενά των κυττάρων του φλοιού, των φύλλων, των ριζών, των φρούτων. Ο αριθμός τους μειώνεται καθώς ωριμάζει ο καρπός.

47. Μεταβολισμός υδατανθράκων κατά τη βλάστηση των σπόρων.

Μεταβολισμός υδατανθράκων κατά τη βλάστηση των σπόρων

Υπάρχουν τρία κύρια μέρη στον σπόρο:

) στοιχειώδεις ιστοί, η λειτουργία των οποίων είναι η προστασία των εσωτερικών μερών από μηχανικές βλάβες, η αποφυγή δυσμενών εξωτερικών επιδράσεων στο έμβρυο, η ρύθμιση της ανταλλαγής αερίων και της ανταλλαγής νερού ·

) εμβρυϊκών ιστών (στοιχειώδης μίσχος, ρίζες, φύλλα)

) αποθήκευση εφεδρικών ουσιών.

Στα περισσότερα δικοτυλήδονα φυτά, οι κοτυληδόνες χρησιμεύουν ως αποθήκευση εφεδρικών ουσιών, και σε μονοκοτυλήδονα, το ενδοσπέρμιο, το οποίο σχηματίζεται από τον δευτερεύοντα πυρήνα του εμβρύου σάκου μετά τη σύντηξή του με το σπέρμα του σωλήνα γύρης.

Σύμφωνα με τη χημική σύνθεση, οι ώριμοι σπόροι γεωργικών φυτών μπορούν να χωριστούν σε τρεις ομάδες:

) σπόροι πλούσιοι σε άμυλο ·

) σπόροι πλούσιοι σε πρωτεΐνες ·

) σπόροι πλούσιοι σε λίπη.

Οι σπόροι όλων των φυτών περιέχουν φυτίνη. Η κύρια λειτουργία της φυτίνης είναι να εφοδιάζει το έμβρυο με ενώσεις φωσφόρου. Ταυτόχρονα, η φυτίνη περιέχει μια ορισμένη ποσότητα K, Mg, Ca. Οι σπόροι περιέχουν επίσης ένζυμα και ορμόνες, αλλά σε ανενεργή κατάσταση. Η κατανομή των ουσιών στους σπόρους είναι άνιση. Οι ιστοί του εμβρύου εμπλουτίζονται με μεταλλικά στοιχεία.

Η διαδικασία της βλάστησης των σπόρων περιλαμβάνει εκείνες τις διαδικασίες που συμβαίνουν στον σπόρο πριν εμφανιστούν σημάδια ορατής ανάπτυξης.

Ορισμένες προϋποθέσεις είναι απαραίτητες για τη βλάστηση. Πρώτα απ 'όλα, χρειάζεστε νερό. Οι ξηροί στον αέρα σπόροι περιέχουν έως και 20% νερό και βρίσκονται σε κατάσταση καταναγκαστικής αδράνειας. Οι ξηροί σπόροι απορροφούν γρήγορα νερό, διογκώνονται, το εμβρυϊκό μέρος μεγαλώνει και σπάζει το εξωτερικό στρώμα σπόρων.

Η παροχή νερού στους σπόρους μπορεί να χωριστεί σε τρία στάδια.

Το πρώτο στάδιο πραγματοποιείται κυρίως λόγω του δυναμικού της μήτρας ή των δυνάμεων ενυδάτωσης. Η ενυδάτωση είναι μια αυθόρμητη διαδικασία. Τα εφεδρικά θρεπτικά συστατικά στον σπόρο περιέχουν μεγάλο αριθμό υδρόφιλων ομάδων όπως - OH, - COOH, - NH2. Τα μόρια του νερού γύρω από τις ενυδατωμένες ουσίες παίρνουν μια δομή τύπου πάγου. Με την προσέλκυση μορίων νερού, οι υδρόφιλες ομάδες μειώνουν τη δραστηριότητά της. Το δυναμικό του νερού γίνεται πιο αρνητικό, το νερό τρέχει στους σπόρους.

Στο δεύτερο στάδιο της απορρόφησης νερού, οι δυνάμεις διόγκωσης ή το δυναμικό της μήτρας είναι επίσης θεμελιώδεις. Ωστόσο, οι οσμωτικές δυνάμεις - το οσμωτικό δυναμικό - αρχίζουν να παίζουν ρόλο, καθώς κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, συμβαίνει εντατική υδρόλυση σύνθετων ενώσεων σε απλούστερες.

Στο τρίτο στάδιο, που συμβαίνει κατά την περίοδο ραμφίσματος των σπόρων, όταν τα κύτταρα τεντώνονται και εμφανίζονται κενοτόπια, η κύρια δύναμη που προκαλεί τη ροή του νερού γίνεται οσμωτικές δυνάμεις - το οσμωτικό δυναμικό.

Ήδη στη διαδικασία της διόγκωσης των σπόρων, ξεκινά η κινητοποίηση των θρεπτικών συστατικών - λίπη, πρωτεΐνες και πολυσακχαρίτες. Όλες αυτές είναι αδιάλυτες, κακώς κινούμενες πολύπλοκες οργανικές ουσίες. Κατά τη διαδικασία της βλάστησης, μετατρέπονται σε διαλυτές ενώσεις που χρησιμοποιούνται εύκολα για την τροφοδοσία του εμβρύου, επομένως, απαιτούνται κατάλληλα ένζυμα. Εν μέρει, τα ένζυμα βρίσκονται στο ενδοσπέρμιο ή το έμβρυο σε μια δεσμευμένη, ανενεργή κατάσταση και, υπό την επίδραση της διόγκωσης, περνούν σε μια ενεργή κατάσταση.

Κατά τη βλάστηση, υπό την επίδραση των ενζύμων, αρχίζει η ενισχυμένη κινητοποίηση, σύνθετες αδιάλυτες ενώσεις διασπώνται σε απλές διαλυτές: άμυλο διασπάται σε σάκχαρα, πρωτεΐνες - σε αμινοξέα (και τα τελευταία σε οργανικά οξέα και αμμωνία), πολυσακχαρίτες - σε μονοσακχαρίτες, λίπη - σε λιπαρά οξέα, υδροξυοξέα, αλδεϋδες που καταναλώνονται από το έμβρυο. Το ενδοσπέρμιο αδειάζει, γι 'αυτό συνήθως συρρικνώνεται και στη συνέχεια στεγνώνει, και τα κοτυληδόνα, που εκτελούν τη λειτουργία των πρώτων φύλλων, μεταφέρονται στην επιφάνεια, γίνονται πράσινα και μεγαλώνουν.

Αργότερα, όταν το έμβρυο γίνεται ένα δενδρύλλιο, ένα ενήλικο φυτό, η λειτουργία των κοτυληδόνων ως τα πρώτα φύλλα εξαφανίζεται. Η ανάπτυξη του εμβρύου του σπόρου συνίσταται σε ένα νεόπλασμα, σε αύξηση του μεγέθους των εμβρυϊκών οργάνων - ρίζες, φύλλα - ως αποτέλεσμα της κυτταρικής διαίρεσης και του πολλαπλασιασμού των μεριστών ιστών.

1) Οι κύριες ομάδες των αποθεματικών θρεπτικών ουσιών, τόποι απόθεσης. Η οικιακή τους χρήση.

Στα κύτταρα, υπάρχουν τρεις ομάδες αποθηκευτικών ουσιών - υδατάνθρακες, πρωτεΐνες, λίπη.

Το άμυλο είναι ένας κοινός υδατάνθρακας αποθήκευσης. Αποθηκεύεται ως κόκκος αμύλου σε ανώριμα φυτικά όργανα (σπόροι).

1) αφομοίωση - σε χλωροπλάστες από τη γλυκόζη στις διαδικασίες φωτοσύνθεσης.

2) διάτρηση - σχηματίζεται στο δρόμο από τη φωτοσύνθεση οργάνων ή φύλλων προς τα όργανα του αποθεματικού.

3) ανταλλακτικά - σε εφεδρικούς ιστούς, λευκοπλάστες.

Τα λίπη βρίσκονται στους σπόρους. Διαπερνούν το κυτταρόπλασμα, δίνοντάς τους έναν χαρακτηριστικό υαλώδη τύπο ή βρίσκονται με τη μορφή ξεχωριστών σταγόνων. Σχηματίστηκε σε ελαιοπλάστες.

Οι πρωτεΐνες αποθήκευσης συσσωρεύονται συχνότερα στον κυτταρικό χυμό των σπόρων που σχηματίζουν. Όταν ωριμάζουν οι σπόροι, η ποσότητα νερού στα κενοτόπια των κυττάρων τους μειώνεται σταδιακά και η συγκέντρωση της πρωτεΐνης αυξάνεται λόγω της πρόσληψης από άλλα όργανα. Αφού στεγνώσουν τα κενοτόπια, οι κοκκώδεις σχηματισμοί παραμένουν στη θέση τους - κόκκους aileron ή πρωτεΐνης. Το χρώμα τους είναι υπόλευκο ή σχεδόν άχρωμο, το σχήμα είναι στρογγυλό ή γωνιακό.

2) Μπλε-πράσινα φύκια... Το χρώμα του θαλάμου μπορεί να είναι διαφορετικό (μπλε-πράσινο, πράσινο-ελιά, κίτρινο-πράσινο, ροζ ή μοβ), αλλά δεν είναι ποτέ καθαρό πράσινο.

Οι χρωστικές περιλαμβάνουν: πράσινη χλωροφύλλη, μπλε φυκοκυάνη, κόκκινη φυκοερυθρίνη και κίτρινο καροτένιο.

Αυτά τα φύκια χαρακτηρίζονται από την απουσία σχηματισμένου πυρήνα στο κύτταρο, και δεν υπάρχουν επίσης αληθινά χρωματοφόρα. Το πρωτόπλασμα που γεμίζει το κύτταρο χωρίζεται σε δύο στρώσεις: το εξωτερικό, δίπλα στη μεμβράνη, στην οποία διαλύονται οι χρωστικές ουσίες, και η εσωτερική, στην οποία εντοπίζεται η πυρηνική ουσία. Οι κυτταρικές μεμβράνες είναι συχνά βλεννογόνοι. Εκτός από τα φυτικά κύτταρα, πολλά νηματοειδή μπλε-πράσινα φύκια έχουν επίσης ετεροκύστες (μπορούν να ξεχειλίσουν) και σπόρια. Το προϊόν αποθήκευσης στο κύτταρο είναι κυρίως γλυκογόνο. Η αναπαραγωγή σε νηματώδεις μορφές συμβαίνει με την αποσύνθεση του νήματος σε ξεχωριστά θραύσματα, σε μονοκυτταρικές μορφές - διαιρώντας το κελί στο μισό, δηλ. όχι σεξουαλικό.

Οι κύριοι εκπρόσωποι των μπλε-πράσινων φυκών είναι η Gleotrichia, Anabene, Nostok και Cillatoria. Πολλά φύκια σχηματίζουν μεγάλες αποικίες και είναι αρκετά κοινά στα σώματα γλυκού νερού.
Σημασία: Στη γεωργία, τα φύκια χρησιμοποιούνται ως οργανικά λιπάσματα, τα κυανοβακτήρια παράγουν οξυγόνο (φωτοσύνθεση) και αποτελούν μέρος της τροφικής αλυσίδας.

3) Λιπο ή διαυγές.

Μορφές ετήσιων και πολυετών χόρτων, σπάνια δέντρων, θάμνων

Ρίζα: κεντρική

Στέλεχος: όρθιος, με αδενικές αιθερικές τρίχες. Το φύλλο είναι απλό, αντίθετο

Λουλούδι αμφιφυλόφιλο Ca 5 Co 2 + 3 A 2 + 2 (μακρύ και κοντό) G (2) περιθώριο πάνω από την ωοθήκη.

Ταξιανθία: διάφοροι τύποι θύρου. Τα φρούτα Cecobium, χωρίζονται σε 4 ξηρούς καρπούς.

Αντιπρόσωποι: λεβάντα, θυμάρι, βασιλικός, δυόσμο, δεντρολίβανο, φασκόμηλο, θυμάρι, ρίγανη.

Μέση: lek (μέντα, φασκόμηλο), φαγητό