Növénytan
A gombák és a növények sejtnedvében előforduló számos vegyület közül élettani és gazdasági szempontból a következők a legjelentősebbek: az ásványi sók, a szénhidrátok, a szerves savak, az aminosavak és a fehérjék, a glikozidok, az alkaloidok, az éterikus vagy illó olajok, a balzsamok és a gyanták, a polifenolok és a tejnedv.
Az ásványi sók a növényi sejt legfontosabb oldatai. Ionjaik koncentrációja a vakuólumban többnyire sokkal nagyobb, mint a citoplazmában. Nagy szerepük van a sejt turgorának[223] kialakításában.
A szénhidrátok energiát szolgáltatnak a sejt számára. A növények szénhidrátjai emellett az egész élővilág számára nélkülözhetetlen táplálékok és ízesítő anyagok. A rovarok csalogatásával elősegítik a megporzást, édes ízükkel pedig a magvak és a termések terjesztését szolgálják. A monoszacharidok[224] közül a hat szénatomos szőlő-, valamint gyümölcscukor a szőlőbogyó, az édes gyümölcsök és a nektáriumok[225] sejtnedvében fordul elő nagyobb mennyiségben. A diszacharidok[226] közül a szacharóz pl. a cukorrépa répatestében, a cukornád szárában, a sárgarépa gyökerében és a dinnyében található meg jelentős mennyiségben. A poliszacharidok[227] közül elsősorban inulin - pl. a fészekvirágzatúak és harangvirágfélék föld alatti raktározó szerveiben -, glikogén - pl. a gombákban és a cianobaktériumokban - és nyálka - pl. a pozsgások[228] testében, az orchideafélék gumójában és a vöröshagymában - halmozódik fel a vakuólumokban. A nyálka nagy vízfelszívó képességével jelentős élettani szerepet tölt be a száraz termőhelyeken. A keményítő nem a vakuólumokban, hanem az amiloplasztiszokban raktározódik.
A vakuólumokban gyakran anionjaik vagy sóik formájában vannak jelen a szerves savak. Közülük leggyakoribb az almasav, a citromsav és az oxálsav. Az almasav sok éretlen gyümölcs savanyú ízét okozza. Különleges fotoszintézisüknek köszönhetően a pozsgás növények[229] szöveteiben is nagy mennyiségben fordul elő. A citromsav is számos gyümölcsnek - pl. a citromnak, a ribiszkének és az áfonyának - ad savanyú ízt. A sók közül a madársóska- és a sóskafajokban az oxálsav káliumsója fordul elő. A növények leggyakoribb szerves sója a sóskasavas mész vagy kalcium-oxalát, amely a sejtnedvüregben kristályok formájában halmozódik fel.
A sejt aminosavai közül bomlástermékként nagy mennyiségű aszparagin halmozódik fel a spárga, illetve leucin a tök, a burgonya és a pillangósvirágúak vakuólumában. A sejtben raktározott fehérjéknek legalább egy része oldott vagy kristályos formában a vakuólumban fordul elő. Ilyenek az albuminok - pl. a gabonaszemtermések leukozinja, a hüvelyesek legumelinje és a ricinus ricinje - és a globulinok - pl. a kender edesztinje, a hüvelyesek leguminja és vicilinje, valamint a burgonya tuberinje. Számos oldható fehérje enzimek[230] (pl. savas hidrolázok) formájában van jelen. Kristályos fehérjezárványok a vakuólumokban, az ER-ben, a mikrotestekben, a proteo- és a kloroplasztiszokban, valamint a citoplazma alapanyagában alakulhatnak ki. A sejt legtöbb fehérjezárványa az ER és a Golgi-apparátus közötti tubuláris átmeneti állomány lefűződő provakuólumaiból jön létre akkor, amikor azok vakuólumokká egyesülnek. Az 1-60 mikrométer nagyságú aleuron fajra jellemző alakú és méretű, enzimraktározó fehérjezárvány. A gabonafélék szemtermésében, a magfehérjeszövet peremén, külön sejtrétegben halmozódik fel. Beszáradó magvakban a sejt eredetileg vizes oldatot tartalmazó nagy vakuóluma sok apró, fehérjekristályokkal kitöltött vakuólumra esik szét. Csírázáskor a fehérjezárványok feloldódásával a nagyméretű vakuólumok újból kialakulnak.
A glikozidok cukrok és nem cukorszerű vegyületek észterei. Közéjük tartozik sok olyan festékanyag, amely a virágok és a gyümölcsök színét adja. A kék és a vörös színt gyakran az antociánok, a sárga színt pedig az antoxantinok okozzák. Az antociánok színe a közeg pH-jától függ: savas pH mellett vörös, lúgos pH mellett pedig kék. Közéjük tartozik a muskátli pelargonidinje, a búzavirág cianidinje, a bazsarózsa peonidinje, a szarkaláb delfinidinje, a petúnia petunidinje, a szőlőbogyó héjának színét adó ibolyakék önidin, valamint a mályvafajok malvidinja. A virág színe a virágzás ideje alatt gyakran pirosról ibolyaszínen keresztül kékre változik. Ez figyelhető meg többek között a tüdőfű, a terjőkekígyószisz és a tavaszi lednek virágszirmain. A színváltozásban, ami a különböző rendszertani csoportokhoz tartozó rovarok vonzását és így a megporzást segíti elő, gyakran az antocianidinhez[231] kapcsolódó cukormolekulák számának megváltozása játszik szerepet.
A sárga antoxantinok kémiailag rokonai az antociánoknak. Amikor ugyanabban a nemzetségben - pl. kankalin, sisakvirág, gyűszűvirág - sárga, kék és vörös virágok is előfordulnak, az eltérő virágszínt közeli rokonságban álló antoxantinok és antociánok okozzák. A Caryophyllidae alosztály (szegfűalkatúak) több családjában az előbbiektől kémiailag eltérő betaciánok vagy betaxantinok (együttes nevük: betalainok) fordulnak elő a sejtnedvben. A cékla jellegzetes színanyaga pl. a betacianin. A fehér virágszín úgy jön létre, hogy az antociánok színtelen módosulatai miatt a beeső fény a sejtközötti járatok határfelületein teljes mértékben visszaverődik. A vérbükk és a vérmogyoró leveleinek vörös színét a bőrszövetükben előforduló vörös antocián és az oszlopos parenchimaszövetükben felhalmozott zöld klorofill együttesen okozza.
A glikozidok közé tartozik még sok más, a növényvilágban gyakran előforduló különleges vegyület. Ilyenek a kumarinok - pl. a szagos mügében, az orvosi somkóróban és a szagos borjúpázsitban -, a mustárolaj-glikozidok - pl. az angol mustárban a szinalbin és a tormában a szinigrin -, valamint a keserű glikozidok - pl. az ezerjófű- (pl. százforintosfű) és a tárnicsfajokban . A glikozidok között mérgek is gyakran előfordulnak. Ilyenek pl. a mandula és más csonthéjas gyümölcsű fajok kéksavglikozidjai (pl. az amigdalin), a konkoly githaginja, a gyűszűvirágfajok digitalinja, a gyöngyvirág konvallatoxinja, konvallamarinja és a dél-afrikai Strophanthus fajok sztrofantinja (ouabainja). Az utóbbi három növényfaj glikozidjai fontos szívgyógyszer-alapanyagok. A fűz- és a nyárfafajok kérgének szalicinjét, a kőris fraxinját, a fenyők koniferinjét, a nyárfa populinját, a nyírfa betulinját (amely egyben fehér színanyag is) és a bokrétafa kérgének eszkulinját szintén gyógyszerként, illetve ipari nyersanyagként hasznosítják.
A cserzőanyagok szintén glikozidos természetű vegyületek. Közéjük tartozik a csersav vagy más néven tannin, amely a D-glükóz mellett az iparilag (szerveskémiai ipar, tintagyártás) és egészségügyi szempontból (bőrgyógyászat) is fontos galluszsavat tartalmazza. A tölgy, a fűz és a lucfenyő kérgében, a kocsányos tölgy gubacsában és a cserszömörce levelében különösen sok cserzőanyag található. Fáink tartósságát, ellenálló képességét nagymértékben befolyásolja cserzőanyag-tartalmuk. A teacserje leveleiben, a kávé magvaiban, valamint számos fás növény termésében is előfordulnak ezek a vegyületek. A fekete áfonya és a vörös áfonya szájösszehúzó ízét is ezek okozzák. Általában fanyar ízűek. Oxidálódva a fa gesztjében barnás vagy vöröses anyagokká (flobafénekké) alakulnak.
Valamennyi glikozid enzimek hatására alkotóira bomlik. Igy pl. a keserűmandula amigdalinjából az emulzin enzim[232] hatására válik szabaddá a rendkívül mérgező cián-hidrogén. A szagos müge és a szagos borjúpázsit kumarinillata csak hervadáskor, egy glikozidos előanyag széthasadását követően válik érzékelhetővé.
Az alkaloidok között több ezer vegyületet tartunk számon, amelyek közül sok mérgező. Nevük arra utal, hogy alkalikus vegyületekből (savakkal sókat képezve) keletkeznek. Ide tartozik pl. a kávé koffeinje, a tea koffeinje és teofillinje, a kakaó koffeinje és teobrominja, a kínafa kérgének kininje, a mák morfinja, kodeinje, narkotinja, tebainja, papaverinje, a kokacserje kokainja, a Strychnos nux-vomica sztrichninje, a foltos bürök koniinja, a sisakvirág akonitinja. Gyakran egész rokonsági köröket - mint pl. a burgonyafélék családját - az egymással szoros kémiai hasonlóságot mutató alkaloidjaik (atropin, hioszciamin, szkopolamin) jellemeznek. Az atropint a szemészetben pupillatágítóként használják. A szkopolamin-tartalmú dél-európai mandragórát vagy alraun-gyökeret furcsa alakja és erős központi idegrendszerre gyakorolt hatása miatt valaha bájitalok készítésére használták. Szintén a burgonyafélék családjában (a dohányfajokban) fordul elő a nikotin. Az anyarozs gomba termeli a nőgyógyászatban használatos, vérzéscsillapító hatású ergotamint és ergobazint, valamint a pszichiátriában alkalmazott lizergsav-származékokat. Az utóbbiakat először trópusi szulákfélék (Ipomoea fajok) magvaiból izolálták. A lizergsav-származékok kábító és hallucinogén hatásúak. Lizergsavszármazék a lizergsav-dietilamid, ismertebb nevén LSD is. A kolchicint, alkaloidokhoz hasonló felépítése ellenére általában máshová sorolják. Ez a fontos mitózist gátló méreganyag nemcsak az őszi kikericsben, hanem számos más liliomfélében is előfordul.
Az éterikus vagy illó olajok, a balzsamok és a gyanták különböző konzisztenciájú politerpének: az éterikus olajok illékonyak, a balzsamok folyékonyak, a gyanták pedig sűrű folyásúak vagy szilárdak. A virágok levelei gyakran választanak ki jellegzetes illatú éterikus olajokat, amelyekkel a beporzó rovarokat csalogatják. Ha termésekben (pl. a narancstermésben) fordulnak elő, szerepük a riasztás is lehet. A balzsamok és a gyanták biológiai jelentősége a korhadás megakadályozása. Az illó olajok mirigyszőrökben, külön sejtekben, többsejtű illóolaj-tar- tókban vagy illóolaj-járatokban gyűlhetnek össze. Hazai növényeink közül az ajakosak, az ernyősök és a fenyőfélék tűnnek ki változatos illóolaj-tartalmukkal. A különböző illó olajok fontosak az ételízesítésben, a likőrkészítésben, az illatszergyártásban és a gyógyászatban. Ilyeneket termel pl. a majoránna, a bazsalikom, a kömény, a kámforfa és az eukaliptusz . A terpentin különböző fenyőfajok gyantája. Terpentinolajat és kolofóniumot tartalmaz. A terpentinolajat lakkok gyártására és oldószerként hasznosítják. A kolofónium legfőbb felhasználója szintén a lakkipar. A mikroszkopizáláshoz használt kanadabalzsam is a terpentinekhez tartozik. A borostyán fosszilis Pinus és Picea fajokból, a tömjén (helyesen: olibanum) az Afrikában és Elő-Indiában élő Boswellia fajokból származik. A mirha az észak-afrikai szavannákon élő Commiphora fajok kérgének illatos gyantája. A kámfort a Tajvan szigetén honos kámforfából nyerik vízgőz-desztillációval. Nagy mennyiségű kámfort igényel a celluloidgyártás, a füst nélküli lőpor készítése és a gyógyászat. A komló virágai mintegy 15-30% gyantát tartalmaznak. Ennek fő alkotói az ízük alapján a keserűanyagok közé is sorolt humulon, kohumulon, adhumulon és lupulon. A balzsamok a gyanták illó olajos oldatai.
A polifenolok sok növény szöveteinek barnulásos folyamatában játszanak szerepet. Amikor a burgonya vagy az alma polifenoljai a szétrepedt vakuólumokból kilépnek, a fenoloxidáz enzimek[233] - amelyek a sértetlen sejtben a plasztiszokban helyezkednek el - kinonokká oxidálják őket. Az ezután következő polimerizáció vezet a barna melaninhoz. Néhány növényi olajban kellemes illatú fenolszármazékok fordulnak elő. Ilyenek a kakukkfűben előforduló kristályos timol és izomerje, a folyékony halmazállapotú karvakrol.
A tejnedv (latex) különböző oldott (pl. cukrok, enzimek, alkaloidok, glikozidok, festékanyagok) vagy emulgeált (pl. zsírok, fehérjék, kaucsuk, gyanta) anyagok keveréke. Néha szilárd komponenseket (pl. keményítőszemeket) is találunk benne. A tejnedves növények közül gyakorlati szempontból a kutyatejfélék, az eperfafélék, a fészekvirágzatúak, a mákfélék és a Sapotaceae családjai jelentősek. A kutyatejfélék családjába tartozó kaucsukfa, az eperfafélék családjába tartozó gumifa és a fészekvirágzatúak családjába tartozó gumipitypang tejnedvéhez ként adva nyerik a kaucsukot. A mák tejnedve az ópium. A Sapotaceae család tagja a guttaperchafa, amely a fogtechnikában és az elektronikai iparban (kábelek szigetelésére) használt guttapercha legfontosabb forrása. Az ugyanide tartozó zapotafa megszilárduló tejnedve a rágógumi alapanyaga.
[223] Turgor a sejt vízfelvétele következtében kialakuló, sejtfalra ható hidrosztatikai nyomás. Hozzájárul a lágy növényi részek tartásához, szilárdságához, és a növekedő sejtek megnagyobbodásának is okozója.
[224] A monoszacharidok egyszerű szénhidrátok (egyszerű cukormolekulák).
[225] A nektáriumok vagy mézfejtők a zárvatermő növények megporzó rovarokat csalogató, édes nedvet (nektárt) kiválasztó mirigyei. Megkülönböztetünk virágon belüli, ún. intraflorális nektáriumokat és virágon kívüli, de annak mindig a közvetlen közelében elhelyezkedő ún. extraflorális nektáriumokat. A termőlevelek összenövéseinél szeptális nektáriumok helyezkedhetnek el.
[226] A diszacharidok két egyszerű cukormolekula egyesüléséből víz kilépésével keletkezett szénhidrátok.
[227] A poliszacharidok több egyszerű cukormolekula egyesüléséből víz kilépésével keletkezett szénhidrátok.
[228] Szukkulens (pozsgás) egy növény vagy szerv, ha víztartó szöveteiben vizet raktároz, aminek következtében duzzadt teste meglehetősen puha, összenyomható.
[229] Szukkulens (pozsgás) egy növény vagy szerv, ha víztartó szöveteiben vizet raktároz, aminek következtében duzzadt teste meglehetősen puha, összenyomható.
[230] Az enzimek vagy biokatalizátorok az élő szervezetek által termelt és a kémiai reakciók sebességét növelő fehérjék. Életfontosságúak, hiszen az élő szervezetekben lezajló összes kémiai folyamat gyakorlatilag az irányításuk alatt áll.
[231] Antocianidinek azok a vegyületek (kémiailag hidroxilcsoportokkal szubsztituált flavíliumsók), amelyek cukrokkal antociánokat képeznek.
[232] Az enzimek vagy biokatalizátorok az élő szervezetek által termelt és a kémiai reakciók sebességét növelő fehérjék. Életfontosságúak, hiszen az élő szervezetekben lezajló összes kémiai folyamat gyakorlatilag az irányításuk alatt áll.
[233] Az enzimek vagy biokatalizátorok az élő szervezetek által termelt és a kémiai reakciók sebességét növelő fehérjék. Életfontosságúak, hiszen az élő szervezetekben lezajló összes kémiai folyamat gyakorlatilag az irányításuk alatt áll.