پروژه رشته کشاورزی درباره واكنش های تاریكی – قسمت نهم

اغلب گونه های گیاهی، حاوی تعدادی از متابولیت های ثانویه هستند و طیف وسیعی از این تركیبات، حتی اگر اغلب در سطوح نسبتاً پایینی باشند،‌ می توانند در انتخاب میزبان به وسیلة حشرات مشاركت كنند. پذیرش غذا به وسیلة لارو پروانة كرم ابریشم، نیازمند وجود مخلوطی ازترپنوئیدها و فلاوونوئیدها در برگهای گیاه توت می باشد. فقدان تركیبات مفید در توت معمولی،‌ باعث می شود تا كرم ابریشم، از گرسنگی تلف شود.

نکته مهم : برای استفاده از متن کامل تحقیق یا مقاله می توانید فایل ارجینال آن را از پایین صفحه   کنید. سایت ما حاوی تعداد بسیار زیادی مقاله و تحقیق دانشگاهی در رشته های مختلف است که می توانید آن ها را به رایگان   کنید

حشرات به طور معمول فاقد متابولیسم ثانویة تولیدی برای تولید تركیبات دفاعی خود می باشند، ولی به جای آن در بسیاری موارد ، از متابولیت های ثانویه ای كه از مواد غذیی گیاه میزبان به دست می آورند، استفاده می كنند. به عنوان مثال تركیبات قندی استروئیدی تغذیه شده توسط لارو پروانة‌ مونارك از مواد غذایی گیاه میزبان و شیر گیاهان در بافت های حشره متراكم می شوند. تركیبات قندی استروئیدی در پروانه های بالغ به عنوان عامل بازدارنده شكارچیان می باشد. این تركیبات برای پرندگان، در صورتی كه از این حشرات استفاده كنند، سمی و زیان آور می باشند. متابولیت های ثانویة ‌گیاه همچنین ممكن است به عنوان فرمون ها به وسیلة حشرات،‌ یا به صورت مستقیم و یا بعد از تغییرات اصلاحی،‌ مورد استفاده قرار گیرند. به عنوان مثال پروانه های دانید آلكالوئید پیرولیزیدین جمع آوری شده از ترشحات گیاه را به عنوان پایه ای برای فرمون های جنسی مورد استفاده قرار می دهند. تغییر و اصلاح متابولیت های ثانویة گیاه معمولاً شامل اكسیداسیون است كه در فرایند رفع خاصیت سمی آنها اتفاق می افتد. حشرات گیاه خوار غیرتخصصی مانند ملخ ها یا برخی از گونه های پروانه ها به كمك آنزیم های اكسیداز چند منظوره ، قادر هستند از تعداد وسیعی متابولیتهای ثانویة گیاهان رفع سمیت كنند.

گیاهان صرفاً خودشان را محدود به داشتن متابولیت های ثانویه برای مقاصد دفاع بیوشیمیایی بر علیه آفات و عوامل بیماری نمی كنند، بلكه تعدادی از پروتئین های سمی نیز در گیاهان وجود دارند كه به نظر می رسد آنها نیز در فعالیت های دفاعی گیاه نقش داشته باشند. موقعی كه گیاه در معرض حملة حشرات قرار می گیرد، افزایش تولید پروتئین های دفاعی همراه با افزایش تولید آنزیم های مؤثر در تولید متابولیت های ثانویه مشاهده شده است.

ج- نقش متابولیت های ثانویه در ارتباط متقابل گیاه- مهره داران- پستانداران و پرندگان نیز مانند حشرات می توانند نقش حیاتی در چرخة زندگی گیاهان ایفا كنند. این دسته از موجودات زنده می توانند به عنوان گرده افشان ها یا از بین برندگان بذور، مانند آفات صدمه دهندة گیاهان عمل كنند. گیاهان از متابولیت های ثانویة خود برای جذب و یا دفع انتخابی حیوانات استفاده كامل می كنند. اهمیت متابولیت های ثانویه‌ گیاه در ارتباط متقابل با مهره داران را در اهلی شدن محصولات زراعی بخوبی نمایش داده شده است. در بستر گذشت زمان و كسب تجربه، بشر بتدریج گیاهان حاوی میزان بالای عطر و طعم و رنگدانه های جذاب را انتخاب كرده است و گیاهان حاوی تركیبات سمی و نامناسب را از چرخة غذایی خود و حیوانات حذف كرده است. همان طوریكه برای حشرات توضیح داده شد، استراتژی شیمیایی مشابهی،‌ برای جذب گرده افشان های مهره دار، به طور عمده گلهای رنگی و معطر،‌ مورد استفاده قرار می گیرد. بسیاری از انواع میوه ها حاوی ترپن های فرار و جذب كنندة ‌حیوانات و تركیبات معطر، به علاوة تركیبات دیگری مانند لاكتون ها، آلدئیدها، و الك های مشتق شده از متابولیسم اسیدهای چرب،‌ می باشند. به عنوان مثال لیمونن (شكل شماره 246)، یك مونوترپن بوده و تركیب اصلی مولد بوی موجود در مركبات می باشد،‌ در حالی كه در موز تركیب فنلی وجنول برای جذب حیوانات مورد استفاده قرار می گیرد. تركیبات متابولیسم ثانویه همچنین به عنوان شیرین كننده در میوه ها وجود دارند و می توانند مورد استفاده قرار گیرند. به عنوان نمونه مشتق دی هیدروچالكن به دست آمده از نارینجنین (شكل شمارة 243) موجود در گریپ فروت، 500 برابر شیرین تر ازساكارز است.

گیاهان اغلب برای جلوگیری از خورده شدن توسط جانوران و دفاع از خود زرادخانة شیمیایی گسترده ای برای دفاع از خودشان استفاده می كنند. یك استراتژی دفاعی معمول در گیاهان، تولید كردن تركیبات بدمزة‌ دوركنندة جانوران،‌ مانند بسیاری از تركیبات ازت دار تلخ شامل آلكالوئیدها (شكل شمارة‌249)، می باشد. در برخی از موارد تركیبات دوركنندة حیوانات كه در گیاهان تولید می شوند،‌ به عنوان مواد افزودنی غذای مورد استفاده قرار می گیرند. به عنوان مثال مونوپرن هاو تركیبات آروماتپك تولید شده در علف های وحشی و ادویه ها به عنوان مواد افزودنی برای اصلاح مزة‌ غذاها مورد استفاده قرار می گیرند. گیاهان همچنین از طیف وسیع تركیبات سمی برای فراری دادن حیوانات از تغذیة خودشان استفاده می كنند كه بسیاری از آنها مزة زننده نیز دارند. تركیبات سمی،‌ مانند زهر گیاه شوكران كه یك آلكالوئید پیپریدین است، ممكن است بلافاصله بعد از هضم توسط حیوان، علائم بیماری حادی ایجاد كند. سایر تركیبات سمی مانند نورسسكوئیترپن پتاكوئیلوسید كه در رویش گاههای سرخس دیده می شود، باعث مسمومیت مزمن، كوری و سرطان در حیوانات اهلی می شوند. تركیب شیمیایی سافرول كه در روغن نوعی درخت امریكایی به نام سسفرس پیدا می شود، در جریان متابولیسم در جگر به یك مادة سرطانزایی قوی تبدیل می شود. تركیبات ثانویة سمی گیاهان ممكن است در موفقیت تولید مثل پستانداران علف خوار از طریق تولید نوزادان ناقص الخلقه اثر كند. این تركیبات سمی مانند مصرف آلكالوئیدهای سیب زمینی باعث تغییر شكل جنین در حال رشد (شكل شمارة‌248)، و مصرف چندین نوع ایزوفلاوونوئید موجود در بقولات ، باعث جلوگیری از تخمك گذاری می شوند.

د- نقش متابولیت های ثانویه در رابطة متقابل گیاه- گیاه- گیاهان دارای متابولیت های ثانویة ‌متعددی ( به عنوان علف كش و عوامل هشدار دهنده) در برقراری ارتباط با سایر انواع گیاهان می باشند. بسیاری از فرآورده های متابولیسم ثانویة گیاه برای خود گیاه سمی هستند و می توانند برای كنترل رشد سایر گیاهان از گیاه میبان به داخل خاك ترشح شوند، این پدیده را آللوپاتی می نامند. اگر چه گزارشهای زیادی از موارد آللوپاتی در گیاهان منتشر شده است، ولی تعداد معدودی از آنها مورد تأیید قرار گرفته اند. یكی از این موارد كه از نظر كشاورزی مهم است ، مرض ناشی از شبدر می باشد. به طوری كه بعد از استفاده از شبدر قرمز یا سایر گیاهان تیرة پروانه آسا به عنوان كود سبز، برای افزایش ازت خاك، این موضوع ثابت شده است كه رشد سبزیها و گیاهان زراعی در این نوع خاك دچار اشكال می شود. به نظر می رسد این پدیده مربوط به بالا بودن بسیار زیاد غلظت ایزوفلاوونوئیدهای سمی برای گیاهان و فرآورده های حاصل از تجزیة آنها باشد. این تركیبات در خاك متراكم می شوند و قدرت جوانه زنی و رشد سایر گیاهان را كاهش می دهند. توانایی درختان گردو در جلوگیری از رشد سایر گیاهان در محیط اطرف خود، بسیار معروف است. این درختان، تركیبی به نام تری هیدروكسی نفتالین متصل به قند به عنوان یك متابولیت ثانویة‌ به میزان فراوان تولید می كنند. این تركیب از برگها و ریشه ای درخت گردو به داخل خاك اطراف درخت نشت می كند و در آنجا ابتدا هیدرولیز می شود و سپس اكسید می گردد و به یك نفتوكوئینون به نام جاگلون (شكل شمارة‌252) تبدیل می شود. جاگلون برای بسیاری از گیاهان تركیب سمی است و موقعی كه غلظت آن در خاك به M 3-10 برسد، تعداد كمی از گونه های گیاهی قادر به ادامة حیات خواهند بود.

اهمیت متابولیت های ثانویة‌گیاهی برای انسان

بشر از زمانهای قدیم گیاهان را به عنوان منابع تأمین كنندة داروها، تركیبات شیمیایی مفید، نگهدارنده ها، تركیبات معطر و رنگدانه ها، مورد استفاده قرار داده است. قسمت اعظم این مواد شمیمیایی و تركیبات متنوع را،‌ متابولیت های ثانویة‌ گیاهان تشكیل می دهند. علاوه بر این، چوب از سلولز متراكم تشكیل شده است و مشتقات تركیبات فنلی به نام لیگنین،‌ یك مادة ساختمانی قابل استفاده در مصارف متعدد است.

تركیبات ثانویة تولید شده در گیاهان به طور روز افزون،‌ هم درمصارف خانگی و هم به صورت فراورده های پالایش شدة طبیعی، موارد استفادة جدید در داروسازی پیدا می كنند. استفاده از فراورده های طبیعی در داروسازی شاخة اختصاصی جدید در داروسازی به طور فعال در مورد استفاده از عصاره های گیاهی در روشهای طبیعی درمان بیماری كه آن را اثنوبوتانی می نامند، تحقیق می كنند. بسیاری از انواع گیاهان دارویی اصلی تاكنون شناسایی شده اند. به عنوان مثال در جوامع مختلف فرهنگی اثر پوست درخت بید در كاهش تب، مورد تأكید قرار گرفته است. اكنون به این نتیجه رسیده اند كه پوست درخت بید حاوی غلظت بالای سالیسین است و خواص داریی مشابهی با اسید استیل سالیسیلیك كه معمولاً آن را به عنوان آسپیرین می دانند، دارد. آلكالوئیدهای گیاهی نیز بویژه منابع غنی از تركیبات دارویی هستند. آلكالوئیدهای تروپان به نام هیوسی آمین (شكل شمارة‌247) و اسكوپل آمین كه از پیرولیدین ها مشتق شده اند، دارای تعدادی از فعالیت های بیولوژیكی شامل آرام كنندة‌ ملایم ماهیچة می باشند. از نظر تاریخی، هیوسی آمین كه به داروی آتروپین معروف است از نوی گیاه خانوادة ‌تاج ریزی به نام بلادن یا بنگ دانه استخراج شده است بلادن كه به معنای زن زیباست از زنان دوران رنسانس اروپا گرفته شده است. این زنان از آتروپین موجود در عصارة‌ گیاه تاج ریزی برای انبساط مردمك به منظور افزایش جذابیت اسفتاده می كردند و این ماده هنوز هم در چشم پزشكی مورد استفاده قرار می گیرد. آلكالوئیدهای تروپان مفید هستند و در سطح تجاری هنوز از گیاهان دارویی، ماتنند دوبوزیا جدا می شوند. این گیاه كه از گیاهان خانوادة ‌بادمجانیان است نسبتاً براحتی تحت تغییر و اصلاح ساختار ژنتیكی توسط فناوری مهندسی ژنتیك قرار می گیرد. میزان اسكوپل آمین در گیاه بلادن به وسیلة انتقال ژن مولد آنزیم هیوسیامین-6-بتاهیدروكسیلاز به دست آمده از هیوسیاموس نیجر افزایش یافته است. این آنزیم،‌ هیوسیامین را به تركیب مفید تر اسكوپل آمین تبدیل می كند. یك نوع آلكالوئید ایزوكوئینولین به نام مرفین كه از گیاه خشخاش مولد تریاك جدا می شود، اگر چه اعتیادآور است، ولی به علت اینكه از بین برندة درد است، هنوز به طور معمول مورد استفاده قرار می گیرد. متیلاسیون یا استیلاسیون مرفین منجر به تولید تعدادی از داروهای نیمه سنتیك، مانند كدئین و هروئین می شود آلكالوئیدهای اندول نیز همچین جزو داروهای فعال مهم هستند. استریكنین (شكل شمارة‌218) كه به عنوان مهمترین متابولیت در بذور سمی درخت آسیایی جوز المقی یا كچوله موجود است، سمی معروف می باشد ولی در گذشته به عنوان تقویت كنندة اعصاب مورد استفادة قرار می گرفته است. تركیبات مشتقی، مانند كیواررین و توكسیفرین كه از دواستریكنین تشكیل شده اند، تركیبات فعال موجود در كیوریر هستند و به عنوان آرام كنندة قوی عضلات در روشهای جراحی مورد استفاده قرار می گیرند. متابولیت های ثانویة ‌گیاهی همچنین به عنوان تأمین كنندة داروهای ضد سرطان، مفید می باشند. وینكریستین و وینبلاستین كه از گروه آلكالوئیدهای اندول هستند در گل تلگرافی ماداگاسكار تولید می شوند و در درمان بیماری سرطان لنفیت یا مرض هوجكین و بیمار لوكیمی مورد استفاده قرار می گیرند. بمیاری لوكیمی در اثر نقص فعالیت دستگاههای مولد خون ایجاد شده و سبب ازدیاد مفرط گلبول سفید خون می گردد. به طور تقریب برای تولید 1 گرم وینكریستین، 50 كیلرم از مواد گیاهی لازم است. به علت اینكه راندمان تولید این تركیب مهم دارویی از گل تلگرافی بسیار كم است، اشتیاق استفاده از مهندسی ژنتیك برای افزایش تولید این آلكالوئیدها وجود دارد. برای رسیدن به این هدف، كوشش های اولیة، بیشتر به افزایش تولید آنزیم تریپوتوفان دكربوكسیلاز، اولین آنزیم راه متابولیكی تولید این آلكالوئیدها،‌ متمركز شده است. داروی ضد سرطان مهم دیگری از گیاه سرخدار اقیانوس آرام استخراج شده است.

علاوه بر اهمیت متابولیت های ثانویه در ساختن داروهای گیاهی، شواهد بیشتری نشان می دهند كه این تركیبات در سلامتی عمومی انسان نیز بسیار مهم هستند. برخی از متابولیتهای ثانویه، به طور عمده فلاوونوئیدها و تركیبات فنلی، به عنوان جلوگیری كننده از اكسیداسیون،‌ گیرندگان انواع فعال اكسیژن، و ممانعت از مسمومیت سلولی در انسان فعالیت می كنند. به نظر می رسد سایر فراورده های متابولیسم ثانویه، مانند گلوكزینولات ها، برای انسان به طور انتخاب برای سلول های آمادة گرفتن سرطان سمی باشند و یا می توانند سیستم داخل ضد سم بدن را، برای اینكه خطر تشكیل سلول های سرطانی را كاهش دهند،‌ تقویت كنند.

علاوه بر اهمیت بارزی كه مشاركت متابولیت های ثانویه در مزه و رنگ مواد غذایی گیاهی خواهند داشت، علاقه مندی زیادی به وجود آمده است تا متابولیت های ثانویه را به عنوان افزودنی های مواد غذایی برای جایگزین كردن تركیبات سنتتیك، توسعه دهند، بویژه كیفیت نگهدارندگی و ممانعت از اكسیداسیون مشتقات فنیل پروپانوئید، این تركیبات را به عنوان افزودنی های طبیعی مواد غذایی مطلوب می سازد. تانن های متراكم (شكل شمارة‌ 242) و همچنین تانن های هیدرولیز شده (شكل شمارة‌243) هر دو از مدتها ققل برای افزایش نگهداری محصولات طبیعی و صاف كردن محلول ها مورد استفاده قرار گرفته اند. این تركیبات همچنین به عنوان عوامل تغییر ماهیت دادن و غیرطبیعی كردن پروتئین ها عمل می نمایند. اضافه بر ماركت روغن های روری در مزه، طعم و بوی مواد غذایی همچنین از تركیبات مهم تشكیل دهندة‌ عطرها نیز به شمار می آیند. روغن های ضروری از گیاهان به روش تقطیر استخراج می شوند.

این موضع ثابت شده است كه متابولیت های ثانویة گیاهی در تشخیص اولیة فعالیت های بیولوژیكی مفید بسیار سودمند هستند و متعاقب آن می توانند به كمك شیمی سنتتیك تغیر و اصلاح شوند. نمونة بارز آن را می توان در پیرترین ها ، تركیبات ترپنی كه در گل مروارید تولید می شوند، جستجو كرد. شكل طبیعی تركیبات پیرترین ها بسیار حساس تر و ناپایدارتر از آن هستند تا بتوانند به عنوان حشره كش های مؤثر مورد استفاده قرار گیرند. با وجود این، بعد از كشف ساختمان پیرترین در دهة 1970 میلادی،‌ مشتقات پیرتروئیدی آنها به صورت سنتتیك تولید شدند و در حال حاضر یكی از مهمترین حشره كش های موجود در بازار به حساب می آیند. چنین اكتشافاتی در حال حاضر رو به گسترش می باشند و متابولیت های ثانویة گیاهان به علت تنوع فعالیت زیستی خود می توانند در بستر این اكتشافات جدید باقی بمانند. گیاهان كماكان یك منبع غنی از داروها و تركیبات شیمیایی جدید به حساب می آیند.

برای دیدن قسمت های دیگر این تحقیق لطفا” از منوی جستجوی سایت که در قسمت بالا قرار دارد استفاده کنید. یا از منوی سایت، فایل های دسته بندی رشته مورد نظر خود را ببینید.

لینک متن کامل

 

Leave a comment