व्याख्यान 31

माध्यमिक मेटाबोलाइट्स - फेनोलिक्स की घटना, वर्गीकरण और कार्य (SECONDARY METABOLITES - OCCURRENCE, CLASSIFICATION AND FUNCTIONS OF PHENOLICS)

माध्यमिक मेटाबोलाइट्स

• पौधों द्वारा उत्पादित कार्बनिक यौगिक जिनकी वृद्धि और विकास में कोई प्रत्यक्ष भूमिका नहीं होती है, द्वितीयक मेटाबोलाइट्स कहलाते हैं।
• पौधों द्वारा उत्पादित लगभग 100,000 द्वितीयक यौगिक हैं और 15000 से अधिक एल्कलॉइड (alkaloids), 30000 टेरपेन (terpenes), कई हजार फेनिल प्रोपेनोइड, 1000 फ्लेवोनियोड्स (flavoniods), 500 क्विनोन (quinones), 700 पॉलीएसिटिलीन (polyacetylenes) और 800 अप्रोटीनीय (non-protein) अमीनो एसिड (non-protein amino acids) की संरचनाओं (structures) को पहले ही चित्रित (characterised) किया जा चुका है।
• पौधों द्वारा उत्पादित इन द्वितीयक यौगिकों को पाँच प्रमुख समूहों में बाँटा गया है:

1. फेनोलिक्स (Phenolics)
2. टेरपेनोइड्स (Terpenoids)
3. एल्कलॉइड (Alkaloids)
4. विशेष नाइट्रोजन मेटाबोलाइट्स
5. क्यूटिकुलर यौगिक

फेनोलिक्स (Phenolics)

• फेनोलिक्स (Phenolics) यौगिकों का एक समूह है जो कम से कम एक सुगंधित वलय की विशेषता है जिसमें एक या अधिक हाइड्रॉक्सिल समूह होते हैं।
• आज तक ज्ञात हजारों फेनोलिक्स (phenolics) में से अधिकांश पादप उत्पत्ति के हैं।
• ये फेनोलिक यौगिक शिकिमेट मार्ग (shikimate pathway) के माध्यम से जैवसंश्लेषित होते हैं।

शिकिमेट मार्ग

• शिकिमेट मार्ग पौधों में एक महत्वपूर्ण मार्ग है जिसके माध्यम से कई द्वितीयक पादप उत्पाद संश्लेषित (synthesised) होते हैं।
• प्रमुख प्रारंभिक सामग्री क्रमशः ग्लाइकोलाइसिस (glycolysis) और पेंटोज़ फॉस्फेट मार्ग (pentose phosphate pathways) से प्राप्त फॉस्फोएनोलपाइरूवेट (phosphoenolpyruvate - PEP) और एरिथ्रोज 4P हैं।
• ये दो यौगिक (compounds) एक कार्बन (COOH) पार्श्व शृंखला के साथ छह कार्बन चक्रीय यौगिक का उत्पादन करने के लिए संघनित (condense) होते हैं, अर्थात् शिकिमेट (shikimate)।
• फिर शिकिमेट (shikimate) को फॉस्फोरिलित (phosphorylated) किया जाता है और एक तीन कार्बन और एक कार्बन पार्श्व शृंखला युक्त एक चक्रीय यौगिक बनाने के लिए PEP के एक अन्य अणु के साथ संघनित किया जाता है।
• यह अंततः सुगंधित अमीनो एसिड (aromatic amino acids) फेनिलएलनिन (phenylalanine) और टायरोसिन (tyrosine) में परिवर्तित हो जाता है।
• इन अमीनो एसिड को सिनामिक एसिड व्युत्पन्न (cinnamic acid derivatives) बनाने के लिए सुगंधित वलय में विभिन्न कार्बन परमाणुओं पर हाइड्रॉक्सिलेशन (hydroxylation) के बाद डीमिनेटेड (deaminated) किया जाता है।
• इन सिनामिक एसिड व्युत्पन्न का उपयोग विभिन्न फेनोलिक यौगिकों के संश्लेषण (synthesis) के लिए किया जाता है।

फेनोलिक्स के कार्य

• कोशिका भित्ति घटकों के रूप में फेनोलिक्स (Phenolics) का बहुत महत्व है।
• वे कोशिका भित्ति संरचनाओं जैसे कि लिग्निन (lignins), क्यूटिन (cutins) और सुबेरिन (suberins) का हिस्सा बनते हैं, जो यांत्रिक समर्थन प्रदान करते हैं और माइक्रोबियल हमले के खिलाफ बाधाओं (barriers) के रूप में कार्य करते हैं।
• फ्लेवोनोइड्स (flavonoids) और एंथोसायनिन (anthocyanins) फूल और फलों के रंगों में योगदान करते हैं। परागण (pollination) और बीज फैलाव के लिए कीड़ों (insects) और जानवरों को पौधे की ओर आकर्षित करने के लिए यह महत्वपूर्ण है।
• फेनोलिक्स शिकारियों (predators) से रक्षा करके पौधों में रक्षात्मक भूमिका भी निभाते हैं।
• सरल फेनोलिक एसिड (Simple phenolic acids), पौधे की सतह पर टैनिन (tannins) और फेनोलिक रेजिन जैसे पॉलीफेनोलिक्स (polyphenolics) प्रभावी खिला निवारक हैं।
• माइक्रोबियल हमले के परिणामस्वरूप फाइटोएलेक्सिन (phytoalexins) नामक संक्रमण के बाद कम आणविक यौगिकों के रूप में फेनोलिक्स जमा (accumulated) होते हैं।
• फेनोलिक फाइटोएलेक्सिन के बीच, हाइड्रॉक्सीकौमारिन (hydroxycoumarins) और हाइड्रॉक्सीसिनामेट संयुग्म पौधों में रोग प्रतिरोध तंत्र (disease resistance mechanism) में योगदान करते हैं।
• फेनोलिक यौगिक भी एलीललोपैथिक प्रभाव पैदा करते हैं। जुगलंस प्रजाति से एक प्रसिद्ध यौगिक जुग्लोन (juglone) है जो पौधों की एक विस्तृत शृंखला के लिए अत्यधिक विषैला है। यह पौधे में एक गैर विषैले ग्लूकोसाइड के रूप में होता है और पत्तियों से मिट्टी में निक्षालन (leaching) के बाद डीग्लूकोसिलेशन (deglucosylation) और ऑक्सीकरण (oxidation) द्वारा सक्रिय किया जाता है।
• फेनोलिक्स (Phenolics) नाइट्रोजन फिक्सिंग बैक्टीरिया और फलीदार पौधों के बीच बातचीत में सिग्नल अणुओं के रूप में भी कार्य करते हैं।
• ये पौधे फ्लेवोनोइड्स (flavonoids) का स्राव (exude) करते हैं जो राइजोबिया (Rhizobia) में नोड्यूलेशन जीन ट्रांसक्रिप्शन के प्रेरक (inducers) के रूप में चुनिंदा रूप से कार्य करते हैं।
• सैलिसिलिक एसिड (Salicylic acid) को एक संकेत अणु के रूप में दृढ़ता से फंसाया जाता है जो कई प्रकार के रोगजनकों (pathogens) के खिलाफ कई पौधों की प्रजातियों में सक्रिय रक्षा प्रतिक्रियाओं को प्रेरित करता है।
• हाल ही में, यह दिखाया गया है कि फेनोलिक यौगिक प्रभावी एंटीऑक्सिडेंट के रूप में कार्य करते हैं।
• पॉलीफेनोलिक्स (Polyphenolics) खाद्य पदार्थों, वाइन और हर्बल चाय में उनके कसैले स्वाद के कारण महत्वपूर्ण हैं।
• पॉलीफेनोलिक्स से भरपूर पौधों का उपयोग चमड़ा उद्योगों में टैनिंग कारकों के रूप में किया जाता था।
• फलों के फेनोलिक वर्णक (Phenolic pigments - एंथोसायनिन, फ्लेवोन आदि - anthocyanins, flavones etc) फलों के रस, वाइन और जैम में होने वाले सबसे व्यापक खाद्य रंग हैं।
• सुरक्षित और प्रभावी खाद्य योजक के रूप में खाद्य उद्योग में एंथोसायनिन (Anthocyanins) की काफी क्षमता है।