Вторичные метаболиты

На синтез вторичных метаболитов влияет целый ряд факторов. Прежде всего выход продукта зависит от генотипа растения-до-нора. Показано, что культуры клеток, полученных от высокопродуктивных растений, продуцировали большее число метаболитов. Другой важный фактор — состав питательной среды и концентрация ее компонентов, которые должны обеспечивать, с одной стороны, увеличение количества клеток-продуцентов, с другой — [c.181]

Рис. 3.1. Динамика изменения биомассы и образования первичных А) и вторичных ( ) метаболитов в процессе роста организма

БИОТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВТОРИЧНЫХ МЕТАБОЛИТОВ [c.61]

Вторичная дифференцировка каллусной клетки может завершиться образованием в каллусной ткани отдельных дифференцированных клеток. Они имеют определенное строение и выполняют специфические функции. Примером служит образование эпибла-стов — клеток, в которых запасаются вторичные метаболиты. Это наиболее простой тип дифференцировки каллусной клетки. Более сложная гистологическая дифференцировка завершается образованием в каллусе различных тканей млечников, волокон, трихом, элементов ксилемы (трахеи и трахеиды) и флоэмы (ситовидные трубки и клетки-спутницы). К самым сложным видам вторичной дифференцировки относятся органогенез — образование органов и соматический эмбриогенез — образование из соматических клеток эмбриоидов, биполярных зародышеподобных структур. Все эти типы дифференцировки возможны только благодаря тотипотентности любая растительная клетка содержит полный набор генов, характерный для того организма, из которого она была вьщелена. Потенциальные возможности всех клеток этого растения одинаковы каждая из них в определенных условиях может дать начало целому организму. Однако выяснено, что реально детерминируется только одна из 400—1000 клеток, что, вероятно, связано с физиологическим состоянием клетки, с ее компетентностью. Так, у эксплантов стеблевого происхождения компетентны к действию экзогенных фитогормонов и, следовательно, способны к морфогенезу только клетки эпидермальных и субэпидер-мальных тканей (Тран Тан Ван, 1981). Однако компетентность клеток может приобретаться ими в процессе культивирования [c.173]

Одним из важнейших источников органических соединений в природе является глюкоза, которая образуется в растениях и ауто-трофных микроорганизмах путем восстановления СОг. Из глюкозы в результате различных ферментативных превращений образуется несколько типов универсальных биосинтетических единиц, из которых в процессе ряда последовательных катализируемых ферментами реакций формируются углеродные скелеты большинства природных соединений. Эти взаимосвязанные последовательности метаболических превращений составляют основу биосинтетической классификации, согласно которой все природные соединения несколько произвольно подразделяются на две основные группы-" первичные и вторичные метаболиты. [c.342]

Таблица 28.1.1. Биосинтетическая классификация вторичных метаболитов

Остается, однако, фундаментальная и так и не решенная до сих пор проблема, касающаяся этих широко распространенных вторичных метаболитов. Попросту говоря, каковы их биологические функции В связи с этим некоторые исследователи полагают, что эти вещества являются отходами метаболизма, хотя многие из них токсичны для организма, который продуцирует их до тех пор, пока они не выбрасываются в окружающую среду (например, летучие монотерпены, образуемые многими растениями) или не превращаются в безвредные вещества в самом организме. Другие исследователи считают вторичные метаболиты и в особенности те, которые обнаруживаются в растениях, важными факторами совместной эволюции растений, животных и насекомых. Эта точка зрения заключается в том, что выборочное стремление некоторых животных и насекомых к опустошению фауны определяется качеством производимой растениями химической продукции. Это, в свою очередь, приводит к выработке растениями таких соединений, которые отталкивают животных и других травоядных и тем самым смягчают процесс истребления растений. В настоящий момент взгляды биологов по вопросу о том, какая из этих двух гипотез верна, четко разделяются, и первым шагом на пути к пониманию функции вторичных метаболитов в организме является выяснение их биологического происхождения. Химики-органики достигли существенного прогресса в этой области за последние два десятилетия, и в результате сейчас четко вырисовываются пути, по которым происходит биосинтез многих вторичных метаболитов. Эти исследования, обобщен-ные в конце тома 11 русского издания (в заключительных главах тома 5 английского издания) [c.15]

Ванадий был найден в бром- и йод-пероксидазах морских водорослей, где они, очевидно, ответственны за реакции галогенирования вторичных метаболитов океана. [c.364]

Совместное выращивание растительных клеток и цианобактерий имеет еще одну важную особенность. На дефицитной среде оно может приводить к увеличению синтеза вторичных метаболитов по сравнению с их накоплением в монокультуре на полной среде. [c.192]

Три рассматриваемые циклические системы широко распространены в растительном мире — они содержатся во многих сотнях (если не тысячах) самых разнообразных вторичных метаболитов растений. Среди пигментов, обусловливающих окраску цветков, далеко не последнее место принадлежит антоцианам и флавонам. Кроме того, многие содержащиеся в растениях флавоны, а также производные кумарина обладают выраженным токсическим действием и другими видами физиологической активности на животных. Интересно отметить, что эти соединения совершенно не принимают участия в метаболизме животных. [c.185]

Ароматическое кольцо пиррола содержат и многие вторичные метаболиты в их числе следует упомянуть некоторые нашедшие практическое применение антибиотики. Тем не менее в синтетических химиотерапевтических препаратах пиррол встречается сравнительно редко. [c.218]

Внутриклеточная локализация синтеза и накопления вторичных метаболитов (по Р.Г.Бутенко, 1999) [c.181]

При сравнении разных типов ферментеров было показано, что синтез вторичных метаболитов в суспензионной культуре был наибольшим при подаче воздуха снизу. При выращивании клеток в малых объемах (в колбах) нормальная аэрация достигается при постоянном перемешивании суспензии. [c.164]

Синтез вторичных метаболитов [c.178]

Существует еще одна современная технология получения вторичных метаболитов с помощью иммобилизованных клеток культуры, т. е. помещение их в определенный носитель или адсорбция в нем. Носитель с клетками помещают в питательную среду. Клетки остаются живыми. Они прекращают рост, но продолжают синтез метаболитов, выделяя их в среду. [c.183]

Биосинтез антибиотиков, как и любых других вторичных метаболитов, возрастает в фазе замедленного роста клеточной популяции (конец трофофазы) и достигает максимума в стационарной фазе (идиофазе). Считают, что в конце трофофазы изменяется энзиматический статус клеток, появляются индукторы вторичного метаболизма, освобождающие гены вторичного метаболизма из-под влияния катаболитной репрессии. Поэтому любые механизмы, тормозящие клеточную пролиферацию и активный рост, стрессовые ситуации, активируют процесс образования антибиотиков. [c.67]

К первичным метаболитам относятся также биополимеры — обычные полисахариды, белки и нуклеиновые кислоты. Небольшая часть первичных метаболитов выполняет роль предшественников для всех других природных веществ. К вторичным метаболитам относится подавляющее большинство природных соединений (см. табл. 28.1.1), которые часто имеют очень сложное строение. [c.343]

Вероятно, лишь малая часть природных соединений не выполняет никаких биологических функций или является просто эволюционным атавизмом подавляющее их большинство, по-видимому, биологически важно в метаболическом, экологическом или каком-либо другом отношении. Истинная природа биологической роли вторичных метаболитов выяснится только после тщательного изучения биохимических процессов, определяющих индивидуальность видов и особей. [c.344]

Столь необходимое сотрудничество химиков, энзимологов, генетиков, физиологов, таксономистов и представителей других специальностей остается до сих пор несбыточной мечтой, особенно при исследовании вторичных метаболитов. Отчасти это обусловлено отсутствием данных о метаболической значимости большинства вторичных метаболитов. [c.346]

Проведенные микробиологические исследования позволили сделать однозначный вывод о том, что внесение БАД практически всегда интенсифицировало процесс биоферментации - численность популяции микроорганизмов значительно возрастала (рис.1). Анализ приведенных экспериментальных данных показывает, что 60-часовая выдержка органической массы приводит к прекращению экспоненциального роста численности микроорганизмов, и на фоне наиболее полной биотрансформации питательных компонентов субстрата осуществляется синтез вторичных метаболитов [5]. [c.243]

Один из интереснейших примеров, и.гьтюстрирующих некоторые аспекты химических взаимоотношений между растениями и животными можно найти в работах группы Мейнвальда [21]. Алкалоиды (как и терпеноиды) относятся к числу так назьшаемых вторичных метаболитов, т.е. веществ, не принимающих участия в основных циклах метаболизма. Эти азотсодержащие соединения в значительных количествах продуцируются различными растениями. Многие из этих соединений обладают ярко выраженной активностью по отношению животным (общеизвестна активность, например, морфина или стрихнина), но роль большинства алкалоидов в обеспечении жизнедеятельности организма-продуцента пока совершенно неизвестна. Сравнительно недавно было установлено, что во многих случаях они выполняют функции зашиты растения от поедания насекомыми (антифиданты). Однако эта защита, как правило, оказывается не универсальной, поскольку в [c.28]

По отношению к процессу роста 1шзкомолекулярные продукты метаболизма живых клеток делятся на первичные и вторичные метаболиты (рис. 3.1). Первичные метаболиты необходимы для роста клеток. К ним относятся структурные единицы биополимеров — аминокислоты, нуклеотиды, моносахариды, а также витамины, коферменты, органические кислоты и другие соединения. Вторичные метаболиты (антибиотики, пигменты, токсины) — низкомолекулярные соединения, не требующиеся для выживания клеток и образующиеся по завершении фазы их роста. [c.33]

Хинолин И его производные не участвуют непосредственно в основном обмене веществ, и в качестве вторичных метаболитов рас- рний (алкалоидов) они встречаются сравнительно редко. Хинин является наиболее известным их представителем. [c.97]

Принципы получения вторичных метаболитов основаны на особенностях их образования клетками микроорганизмов. Биосинтез вторичных метаболитов фазоспецифичен и происходит по завершении стадии роста, в и 1 иофазе, благодаря чему их еще называют идиолитами (см. с. 32). Среди вторичных метаболитов ведущее место по объему производства занимают антибиотики. [c.61]

Помимо фундаментальных исследований метод культуры изолированных тканей широко используется в сельском хозяйстве и промышленном производстве (рис. 6.5). Примером может служить массовое клональное микроразмножение плодовоовощных и декоративных растений, а также их оздоровление от вирусных и других инфекций. С помощью культуры in vitro можно расширить возможности селекционной работы получать клоны клеток, а затем и растения с запрограммированными свойствами. Благодаря способности клеток синтезировать в культуре вторичные метаболиты возникла отрасль промышленности, осуществляющая биологический синтез веществ, необходимых человеку. [c.178]

Ни одно из простых производных изохинолина не нашло сколько-нибудь широкого применения в органической химии. Изохинолины не участвуют в процессах метаболизма, а также не входят в состав синтетических лекарственных препаратов. Исключение составляет лишь папаверин — алкалоид опийного мака, нашедший применение как один из наиболее мощных сосудорасширяющих препаратов. Папаверин является дегидрированным представителем очень большой группы вторичных метаболитов растений, обычно называемых изохинолиновыми алкалоидами. Почти все изохино-линовые алкалоиды — это производные 1,2,3,4-тетрагидроизохино-лина. Они представляют большую ценность для медицины достаточно сказать, что к этой же группе алкалоидов относятся морфин и эметин. [c.98]

Ароматическая система фурана не встречается в продуктах метаболизма животных, но она широко распространена во вторичных метаболитах растений, особенно терпеноидах. В качестве примера таких производных фурана можно упомянуть периллен. Интересно, что запах жареного кофе связан с присутствием в нем фурфу-рилмеркаптана, который не содержится в свежих кофейных зернах. [c.266]

Многие индольные производные, синтезируемые растениями в качестве вторичных метаболитов, обладают значительной потенциальной физиологической активностью. К их числу относятся такие галлюциногенные препараты, как диэтиламид лизергиновой кислоты (ЛСД), а также менее известный псилоцибин, выделенный из гриба, произрастающего в Центральной Америке. [c.285]

Таким образом, использование суспензионных культур для синтеза вторичных метаболитов в промышленных масштабах имеет большие перспективы, и не только с точки зрения экономической выгоды получения более дешевой продукции в запланированных количествах. Важно, что использование культуры клеток спасет от уничтожения тысячи дикорастуших растений, ставших уже редкими, которые синтезируют необходимые человеку вещества. Увеличение выхода продукта может бьггь достигнуто благодаря дальнейшей исследовательской работе по селекции специализированных популяций клеток и оптимизации условий культивирования. Большой интерес представляет также дальнейшее развитие методов биотрансформации метаболитов и иммобилизации культивируемых клеток. [c.184]

Высокое содержание нитратов, ионов аммония, калия, фосфата способствует быстрому росту клеток. Истощение среды значительно снижает рост и процессы вторичного метаболизма. Однако изначально низкое содержание фосфатов в питательной среде способно стимулировать синтез вторичных метаболитов. Установлено, что культивирование каллусов солодки голой на среде с половинной концентрацией азота и фосфора в темноте увеличивает содержание фенольных соединений в 1,6 раза по сравнению с каллусами, растущими на полной среде. В среду могут бьггь добавлены эндоспермы незрелых зародышей (кокосовый орех, конский каштан и др.), пасока некоторых деревьев, различные экстракты (солодовый, дрожжевой, томатный сок). Введение их в среду дает интересные результаты, но такие эксперименты трудно воспроизводимы, так как действующий компонент, как правило, точно неизвестен. Например, добавление в прггательную среду отдельных фракций кокосового молока не давало никаких результатов, в то время как нефракционированный эндосперм вызывал деление клеток. [c.162]

Клеточные суспензии играют значительную роль в биотехнологии. Они могут бьггь использованы для получения изолированных протопластов, которые применяют для клеточной селекции, при введении чужеродных ДНК и других процессах. Клеточные суспензии культивируют в больших количествах для получения вторичных метаболитов, выявления новых веществ, для выращивания клеточной биомассы. Однако увеличение клеточной биомассы в результате деления клеток и синтез вторичных метаболитов разобщены во времени. Поэтому необходимо хорошо знать физиологию, свойства клеток в суспензионных культурах, чтобы получить максимальный выход продукта. Состояние клеточных суспензий характеризуется плотностью клеточной популяции. За 14—16 дней (средняя длительность пассажа) плотность обычно повышается от 5- Ю до 5-10 кл/мл. Качество суспензии определяется степенью агреги-рованности. Агрегаты должны содержать не более 10 — 12 клеток. [c.167]

Триптофан- это а-аминокислота, в молекуле которой содержится индольная группа. Триптофан относится к незаменимым аминокислотам, не образующимся в организме человека, и входит в состав пептидов и белков. Кроме того, он является предшественником в биогенезе индола и алкалоидов цинхоны, а также множества вторичных метаболитов. [c.554]

Одной из наиболее богатых загадками для химика-органика областей исследования традиционно была химия так называемых вторичных метаболитов , таких как фенолы, хиноны, терпены, алкалоиды и различные пигменты, которые продуцируются организмами, в частности растениями и микроорганизмами, но четкие биологические функции которых не идентифицированы. Изучение химии терпенов, например, послужило толчком для раннего развития синтетических методов схема (1), синтез Леркиным ( )-а-тер-пинеола, 1904 г. и открытия одной из наиболее часто встречающихся молекулярных перегруппировок в органической химии схема (2), перегруппировка Вагнера-Меервейна . [c.14]

Вторичными метаболитами являются а) продукты специализированных путей биосинтеза б) соединения, образующиеся из первичных метаболитов в) вещества, имеющие ограниченную сферу распространения, главным образом в растениях и микроорганизмах (часто характерны для отдельного рода, вида или штамма), например, алкалоиды, терпены, фенолы, олигосахариды, флава-ноиды, антибиотики. [c.343]

Термин вторичные метаболиты едва ли справедлив по отношению ко многим из этих соединений, строение которых чрезвычайно разнообразно и зачастую весьма сложно. В то же время традиционная, чисто химическая классификация очень неудобна для описания биогенеза подобных молекул. В настоящее время биохимическая функция большинства вторичных метаболитов неизвестна, но это, вероятно, временное явление, поэтому нецелесообразно возводить наше незнание в ранг постоянного классифика [c.343]

Самой, может быть, важной характеристикой многих вторич-ных метаболитов является их сравнительно ограниченная область распространения. Не являясь, по определению, общими метаболитами, эти соединения отражают индивидуальность организма-про-дуцента. Продуцирование вторичных метаболитов в некоторых случаях является прямой причиной, а не косвенным следствием тех отличий, которые обеспечивают выживаемость отдельных видов в ходе естественного отбора. [c.344]

Повсеместно распространенный углевод глюкоза, как уже отмечалось, может являться косвенным источником всех первичных и, следовательно, всех вторичных метаболитов. Глюкоза служит и прямым предшественником различных веществ, например многочисленных глюкозидов, а после некоторых модификаций и необычных гликозидов, которые часто встречаются в антибиотиках, продуцируемых стрептомицетами, например в эритромицине (40) [48[ (см. схему 15 поликетиды на основе пропионата). Установлено, что глюкоза выполняет функции прямого предшественника метаболита Aspergillus spp., койевой кислоты (30), образующейся, очевидно, без разрыва углерод-углеродных связей глюкозы. Глюкоза может также непосредственно использоваться в биосинтезе некоторых олигосахаридов, например антибиотиков стрептомицина (31) [48] и неомицина [35] в этих случаях для ее превращения в остаток стрептозы с разветвленной цепью необходима перегруппировка первоначального углеродного скелета. [c.358]

Органический синтез. Наука и искусство (2001) -- [ c.19 , c.28 ]

Органический синтез (2001) -- [ c.19 , c.28 ]

Теоретические основы биотехнологии (2003) -- [ c.210 ]

Общая микробиология (1987) -- [ c.336 , c.344 , c.420 ]

Микробиология (2006) -- [ c.228 ]

Жизнь зеленого растения (1983) -- [ c.457 , c.471 ]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология