FejlFejlőőddéésséélettanilettaniééss

specispeciáális lis nnöövvéényi nyi

anyagcsere anyagcsere vizsgvizsgáálatoklatok

20052005©©Cz P TCz P T

FejlFejlőőddéésséélettan I.lettan I.

• A növények egyedfejlődése során minőségi (fejlfejlőőddééss) és mennyiségi (nnöövekedvekedééss) változások egyaránt bekövetkeznek

A fejlődés és növekedés egymással szorosan összefüggő folyamatok

• A fejlfejlőőddééss szakaszai magasabbrendűnövények esetében:

megtermékenyítésembrió- és magképzéscsírázásvegetatív fejlődési szakaszreproduktív fejlődési szakaszöregedésnyugalmi állapot

FejlFejlőőddéésséélettan II.lettan II.

••CsCsíírráázzááss

•raktározott makromolekulák lebontása

•a keletkező monomerek az embrió ill. a

csíranövény növekvő szervei felé

szállítódnak – elsősorban az osztódó

szövetek felé

•szintetikus folyamatok, melyek anyag- és

energiaigényét a lebontó folyamatok elégítik

ki

FejlFejlőőddéésséélettan III.lettan III.

• Szabad aminosavak mennyiségének meghatározása

• Redukáló cukor tartalommeghatározása

cscsíírráázzóó magvakbanmagvakban

A csírázás során a szabad aminosavak mennyiségének és a redukáló cukor tartalom változása optimum szerint alakul.

Szabad aminosavak mennyisSzabad aminosavak mennyisééggéének nek meghatmeghatáározrozáása cssa csííranranöövvéényekben I.nyekben I.

•• 2 ml h2 ml hííggíított kivonattott kivonat

1 ml 0,5%1 ml 0,5%--os os ninhidrinninhidrin (2 ml (2 ml citrcitráátt puffer puffer jelenljelenlééttéében) a mintben) a mintáák szabad aminosavaival k szabad aminosavaival kkéépez szpez szíínes reakcines reakcióótermtermééket ket

100 100 ººCC--osos inkubinkubáállááss + + SnClSnCl22 cseppenkcseppenkéént nt

SnCl2 katalizSnCl2 katalizáátor, tor, ee----okatokat tovtováábbbbíítt

•• A szA szíínes reakcines reakcióótermtermééket ket butanolosbutanolos ffáázisba rzisba ráázzuk zzuk áát t –– fontos, hogy mindvfontos, hogy mindvéégig hidegen tartsuk az gig hidegen tartsuk az elegyet !elegyet !

Szabad aminosavak mennyisSzabad aminosavak mennyisééggéének nek meghatmeghatáározrozáása cssa csííranranöövvéényekben II.nyekben II.

•• A szA szíínes reakcines reakcióótermterméék fk féényny-- éés hs hőőéérzrzéékeny, ezkeny, ezéért rt igyekezzigyekezzüünk a nk a spektrofotometrspektrofotometráálláástst minminéél ell előőbb bb elvelvéégeznigezni

•• A szA szíínes reakcines reakcióótermterméék Ak A410410 éértrtééke a cske a csííranranöövvéény ny szabad aminosav tartalmszabad aminosav tartalmáával egyenes arval egyenes aráányban nyban áállll

Szabad aminosav reakciSzabad aminosav reakcióója ja ninhidrinnelninhidrinnel

•• CsCsííranranöövvéényknykéékk etanolos kivonata + etanolos kivonata + AntronAntron reagens reagens (jeges v(jeges víízfzfüürdrdőő!) s!) sáárgrgáás szs szíínnűű termterméékk

•• Cukortartalom meghatCukortartalom meghatáározrozáás elve: s elve:

cukrok + fenolok (cukrok + fenolok (naftolnaftol, , AntronAntron, , rezorcinrezorcin, , orcinorcin) ) ererőős s áásvsváányi savas knyi savas köözegben szzegben szíínreakcinreakcióó

(aldehidek + fenolok kondenz(aldehidek + fenolok kondenzáácicióó szszíínes termnes terméék)k)

AbszorbanciaAbszorbancia (440 (440 nmnm) ) éértrtéék egyenes ark egyenes aráányban nyban ááll ll a minta reduka minta redukáállóó cukor tartalmcukor tartalmáával (mval (méérréés s éérzrzéékenyskenyséégi hatgi hatáárain belrain belüül)l)

•• reakcireakcióó éérzrzéékenyskenyséége:ge:

•• redukredukáállóó cukor tartalom cukor tartalom >> szabad aminosav szabad aminosav

tartalom meghattartalom meghatáározrozááss

RedukRedukáállóó cukor tartalom meghatcukor tartalom meghatáározrozáása I.sa I.

SpeciSpeciáális nlis nöövvéényi anyagcserenyi anyagcsere I.I.

•• NNöövvéényi anyagok klasszikus csoportosnyi anyagok klasszikus csoportosííttáása:sa:

•• Primer anyagokPrimer anyagok: fontos, r: fontos, rééggóóta ismert, gyakori anyagok ta ismert, gyakori anyagok (cukrok, feh(cukrok, fehéérjrjéékk……))

•• Szekunder anyagokSzekunder anyagok: k: küüllöönlegesebb, ritknlegesebb, ritkáább anyagok bb anyagok (gyakran felt(gyakran feltűűnnőő szszíínnűű –– illatillatúú, m, méérgezrgezőő hathatáássúúanyagokanyagok……))

•• NNöövvéényi anyagok knyi anyagok kéét ft főő csoportja az anyagcsere folyamatcsoportja az anyagcsere folyamatáában ban betbetööltltöött egymtt egymáásutsutáánisnisááguk alapjguk alapjáán: n:

esszenciesszenciáális lis esszenciesszenciáálislis nem esszencinem esszenciáálislisanyagok anyagok anyagokanyagok anyagokanyagok

•• Primer anyagokPrimer anyagok: szervetlen : szervetlen ttáápanyagokbpanyagokbóól keletkezl keletkezőővegyvegyüületekletek

•• Szekunder anyagokSzekunder anyagok: : primer anyagokbprimer anyagokbóól l kkéépzpzőőddőő vegyvegyüületekletek

•• A nA nöövvéényi anyagok csoportjai a fnyi anyagok csoportjai a főő anyagcsereutaknakanyagcsereutaknakmegfelelmegfelelőően en (5 f(5 főő anyagcsereanyagcsereúút t –– 5 f5 főő nnöövvéényi nyi anyagcsoport) anyagcsoport) ::

•• 1. 1. szacharidokszacharidok•• 2. 2. fenoloidokfenoloidok•• 3. 3. poliketidekpoliketidek•• 4. 4. terpenoidokterpenoidok•• 5. 5. azotoidokazotoidok

• A bioszintA bioszintéézis utak kezdeti, zis utak kezdeti, univerzuniverzáálislis szakaszszakaszáát t kköövetvetőő specializspecializáállóódottabb dottabb szakaszok, melyekszakaszok, melyek

a na nöövvéényvilnyviláág egg egéészszéében mben máár nem r nem ááltalltaláánosaknosak

szszáámos nagy mos nagy taxonbantaxonban ugyanugyanúúgy mennek gy mennek vvéégbe (rendekben, csalgbe (rendekben, csaláádokbandokban…….).)

pl.pl. fenoloidokonfenoloidokon belbelüül a l a flavonoidokflavonoidok

SpeciSpeciáális nlis nöövvéényi anyagcserenyi anyagcsere I.I.

SpeciSpeciáális nlis nöövvéényi anyagcserenyi anyagcsere I.I.

•• FlavonoidokFlavonoidok besorolbesoroláása:sa:•• FenoloidokFenoloidok anyagtanyagtöörzserzse•• PoliketidPoliketid cinnamoidokcinnamoidok osztosztáályalya•• TriketidTriketid cinnamoidokcinnamoidok alosztalosztáályalya•• FlavonoidokFlavonoidok rendjerendje•• FlavonoidokFlavonoidok

•• FlavonoidokFlavonoidok kköörréében elben előőfordulfordulóó ffőőbb biolbb biolóógiai aktivitgiai aktivitáások:sok:

•• AntioxidAntioxidáánsns hathatáás s •• VirViráágok szgok szíínanyagai rovarnanyagai rovar--megporzmegporzááss•• FungicidFungicid hathatááss•• AntitumorAntitumor hathatááss•• AntibakteriAntibakteriáálislis hathatááss•• ProteinProtein--kinkináázz inhibitorinhibitor•• XantinXantin--oxidoxidáázz inhibitorinhibitor

FlavonoidokFlavonoidok

pH1=2,4 pH2=2,7 pH3=3,2 pH4=3,5 pH5=4,2

AntociAntociáánoknok

©©Cz.P.TCz.P.T

©©Cz.P.TCz.P.T

©©Cz.P.TCz.P.T

©©Cz.P.TCz.P.T

SpeciSpeciáális nlis nöövvéényi anyagcserenyi anyagcsere II.II.

•• FitokrFitokróómm rendszer rendszer I.I.

•• FitokrFitokróómm rendszer rendszer ááltal szabltal szabáályozott folyamatoklyozott folyamatok:

FotoperiodikusFotoperiodikus, , fotomorfogenetikaifotomorfogenetikai reakcireakcióókk (pl. fotoperiódusra érzékeny fajok virágzása; rügyek nyugalmi állapotának kialakulása évelő fás növényeknél…)

Nem Nem fotoperiodikusfotoperiodikus, , fotomorfogenetikaifotomorfogenetikaireakcireakcióókk(pl. etioláltság megszűnése a csíranövényeknél; szár megnyúlásának gátlása; hipokotil kampó kiegyenesedése; néhány mag csírázása…)

Nem Nem morfogenetikaimorfogenetikai fféényreakcinyreakcióókkantocianidinekantocianidinek éés ms máás s flavonoidokflavonoidokszintszintéézisziséének serkentnek serkentéésese(hormonszint szabályozása; enzimek és más fehérjék szintézisének serkentése az etiolált levelekben megvilágítás után: kloroplasztisz fehérjék - LHCP, ribulóz-1,5-biszfoszfát-karboxiláz/oxigenáz kis alegysége..; glikolsav oxidáz; glukóz-6-foszfát-dehidrogenáz;…)

SpeciSpeciáális nlis nöövvéényi anyagcserenyi anyagcsere II.II.

•• FitokrFitokróómm rendszerrendszer II.II.

•• FitokrFitokróómm inin vivovivo lokalizlokalizáácicióó: P660 diffP660 diffúúz eloszlz eloszláás jellemzs jellemzőőP660 P660 –– P730 P730 áátalakultalakulááskor a diffskor a diffúúz eloszlz eloszláás s

megszmegszűűnik nik éés a s a fitokrfitokróómm meghatmeghatáározott rozott helyeken helyeken öösszpontosul sszpontosul –– a P730 ka P730 kööttőőddéése se intracellulintracelluláárisris receptorokhoz a funkcireceptorokhoz a funkcióószempontjszempontjáábbóól fontosl fontosP730 P730 –– P660 P660 áátalakultalakulááskor a skor a fitokrfitokróómm úújra jra visszatvisszatéér a kiindulr a kiinduláási diffsi diffúúz eloszlz eloszláásba sba

•• P660 P660 –– PPRR: ez a forma a v: ez a forma a vöörröös fs féényt nyt abszorbeabszorbeááljaljaA sA sööttéétben ntben nőőtt ntt nöövvéényben vagy magban a nyben vagy magban a fitokrfitokróómm P660 (PP660 (PRR) form) formáában van jelen ban van jelen -- ez a ez a forma kforma kéék szk szíínnűű..

•• P730 P730 –– PPFRFR: s: sööttéétvtvöörröös fs féényt nyt abszorbeabszorbeááljaljaa legta legtööbb esetben a PFR a fiziolbb esetben a PFR a fiziolóógiailag aktgiailag aktíív v

forma forma --zzööldeskldeskéékk szszíínnűű pigmentpigment

SpeciSpeciáális nlis nöövvéényi anyagcserenyi anyagcsere II.II.•• FitokrFitokróómm rendszerrendszer III.III.

•• A P660 (PA P660 (PRR) ) –– P730 (PP730 (PFRFR) ) áátalakultalakuláás s fototranszformfototranszformáácicióóa feha fehéérje rje konformkonformáácicióóvvááltozltozáásonson megy keresztmegy keresztüül: l:

•• FehFehéér fr féény a P660 ny a P660 éés a P730 egyars a P730 egyaráánt nt gerjesztgerjesztőődik, a dik, a fitokrfitokróómm ciklus folyamatos ciklus folyamatos —— antociantociáánnpoolpool teljesteljes (jelent(jelentőős s fitokrfitokróómm intermedier arintermedier aráány az ny az öösszssz--fitokrfitokróómbanmban))

AntociAntociáánoknok fféényinduknyindukáált szintlt szintéézisziséének nek vizsgvizsgáálata lata RaphanusRaphanus spsp. . hipokotilbanhipokotilban

•• kküüllöönbnböözzőő megvilmegviláággííttáási feltsi feltéételek ktelek köözzöött nevelt 1 hetes tt nevelt 1 hetes retek (retek (RaphanusRaphanus spsp.) .) cscsííranranöövvéényknykéékk (2 nap s(2 nap sööttéétben majd 5 tben majd 5 nap eltnap eltéérrőő kköörrüülmlméény)ny)

etioletiolááltltfehfehéér fr féénynyvvöörröös fs féény (660 ny (660 nmnm))

15 perc 15 perc extrakciextrakcióóss ididőő szszűűrréésskkíímmééletes bepletes bepáárlrlááss vvíízlzléégszivattygszivattyúúval val –– maxmax. 40 . 40 ººCCmelegmelegííttéésspreparpreparáátumok tumok kromatografkromatografáálláásasa -- szilikagszilikagééll vvéékonyrkonyréétegen tegen a kifejlesztett ra kifejlesztett rééteg szteg száárrííttáása UV lsa UV láámpa mpa -- kikiéértrtéékelkelééss

•• AntociAntociáánn tartalom:tartalom:

etioletiolááltlt << vvöörröös fs féényen nevelt nyen nevelt << fehfehéér fr féényen neveltnyen nevelt

SSööttéétben nevelt ntben nevelt nöövvéényben megindul fehnyben megindul fehéér fr féényen nevelt nyen nevelt nnöövvéényben vnyben véégbe megy az gbe megy az antociantociáánn szintszintéézis zis

SpeciSpeciáális nlis nöövvéényi anyagcserenyi anyagcsere III.III.

•• Nikotin bioszintNikotin bioszintéézise zise

•• a piridin bioszinta piridin bioszintéézishezzishez•• a a poliaminokpoliaminok bioszintbioszintééziszisééhezhez

•• Nikotin besorolNikotin besoroláása:sa:•• AzotoidokAzotoidok anyagtanyagtöörzserzse•• Alkaloidok osztAlkaloidok osztáályalya•• OrnitinOrnitin eredeteredetűű alkaloidok rendjealkaloidok rendje•• PirrolidinPirrolidin alkaloidokalkaloidok

•• Nikotin a dohNikotin a doháány (ny (NicotianaNicotiana tabacumtabacum L.L.) f) főő alkaloidjaalkaloidjaMellMelléékalkaloidokkalkaloidok:: nornikotinnornikotin

nikotorinnikotorin

•• A dohA doháány alkaloidjai eredmny alkaloidjai eredméényesen nyesen extrahextraháálhatlhatóóakakenyhenyhéén ln lúúgos gos pHpH--nn szerves oldszerves oldóószerekkelszerekkel

•• HidrofHidrofóób szennyezb szennyezéésektsektőől mentesl mentesííthetthetőő a kivonat savas a kivonat savas pHpH--nn kirkiráázzáássalssal

egyaregyaráánt szorosan nt szorosan kapcsolkapcsolóódikdik

©©Cz.P.TCz.P.T

Nikotin bioszintNikotin bioszintéézise zise

©©Cz.P.TCz.P.T

Nikotintartalom vizsgNikotintartalom vizsgáálata klata küüllöönfnfééle le dohdoháányokban nyokban éés kevers keveréékbenkben

•• KKüüllöönbnböözzőő dohdoháánytnytíípusok extraktumpusok extraktum

•• Kivonatok szKivonatok szűűrréése se üüvegszvegszűűrrőőn bepn bepáárlrláás s ––Fontos: a nikotin sFontos: a nikotin sáárgrgáásbarna folyadsbarna folyadéék a kinyerk a kinyeréés s kköörrüülmlméényei knyei köözzöött! tt!

bepbepáárlrláás vs víízlzléégszivattygszivattyúúval a vval a víízcsap zcsap elzelzáárráása elsa előőtt a vtt a váákuumot kell megszkuumot kell megszűűntetni! ntetni!

•• TitrTitráálláás s -- metilvmetilvöörrööss mellett hagyma szmellett hagyma szíínignig

dohdoháánymintnymintáák nikotin tartalma fogyott 0,005 N k nikotin tartalma fogyott 0,005 N HClHCl ml/sml/súúly g mly g méértrtéékegyskegyséégbengben

SpeciSpeciáális nlis nöövvéényi anyagcserenyi anyagcsere IV.IV.

•• Purin alkaloidok bioszintPurin alkaloidok bioszintéézisezise•• KapcsolKapcsolóódik a nukleinsav anyagcserdik a nukleinsav anyagcserééhez hez

nukleotidnukleotid -- nukleozidnukleozid poolpool

•• Purin alkaloidok besorolPurin alkaloidok besoroláása:sa:•• AzotoidokAzotoidok anyagtanyagtöörzserzse•• EgyszerEgyszerűű specispeciáális lis azotoidokazotoidok osztosztáályalya•• PurinszPurinszáármazrmazéékokkok rendjerendje•• Purin alkaloidokPurin alkaloidok

•• ÉÉlettani hatlettani hatáások:sok:•• Koffein: kKoffein: köözponti idegrendszeri zponti idegrendszeri –– lléégzgzéés stimuls stimuláánsns•• TeobrominTeobromin éés s teofillinteofillin: : éértrtáággííttóó, v, víízhajtzhajtóó éés szs szíív v

stimulstimuláánsns

koffein koffein >> teobrominteobromin >> teofillinteofillin (apol(apolááris ris >> polpolááris)ris)

Purin alkaloidok bioszintPurin alkaloidok bioszintéézisezise

©©Cz.P.TCz.P.T

Tea Tea éés kakas kakaóó alkaloidjainak vizsgalkaloidjainak vizsgáálatalata

•• 1 gramm minta 1 gramm minta extrakciextrakcióó

•• SzSzűűrréés s üüveggyapoton bepveggyapoton bepáárlrláás s vvíízlzléégszivattygszivattyúúvalval

•• BepBepáárlrláási maradsi maradéék felvk felvéétele kloroformban tele kloroformban centrifugcentrifugáálláás (14.000 g)s (14.000 g)

•• Minta felvitele Minta felvitele szilikagszilikagééll vvéékonyrkonyréétegre tegre kromatogrammkromatogrammkifejlesztkifejlesztéése rse rééteg szteg száárrííttáásasa

•• KiKiéértrtéékelkeléés UV ls UV láámpampa

•• Koffein foltok lekaparKoffein foltok lekaparáása sa elueluáállááss kloroformmalkloroformmal

•• KoffeinKoffein--elueluáátumtum centrifugcentrifugáálláása spektrofotometria, sa spektrofotometria, UV tartomUV tartomáányban (265 nyban (265 nmnm) )

Kvarc Kvarc kküüvettavetta szszüüksksééges ges –– UV tartomUV tartomáányny(100nm (100nm -- 400 400 nmnm))