Primárny metabolizmus rastlín

V odporúčaniach pri bylinkách a rôznych čajových zmesiach na liečbu klasických tzv. civilizačných chorôb sa často pri ich účinkoch stretneme s termínom látková výmena. Málokto sa zamyslí nad tým, čo tento výraz znamená v skutočnosti.

Látková premena alebo správne metabolizmus je súbor všetkých biochemických zmien chemických zlúčenín v živých organizmoch a bunkách. Metabolizmus v živých organizmoch rozdeľujeme na primárny a sekundárny.

Primárny metabolizmus

Primárny metabolizmus zahŕňa základné chemické premeny, od ktorých priamo závisí život a rast organizmu. Patrí sem hlavne metabolizmus cukrov, tukov, aminokyselín a nukleových kyselín.

Sekundárny metabolizmus

Sekundárny metabolizmus zahŕňa chemické procesy v jednotlivých skupinách organizmov, ktorými sa produkujú a odbúravajú špecifické, nebielkovinové chemické látky (tzv. sekundárne metabolity). Môžu to byť rôzne obranné látky, signálne molekuly (hormóny), pigmenty, stavebné molekuly, ktoré vytvárajú skelet pre organizmus a podobne.

Zjednodušene povedané, metabolizmus je dej, pri ktorom telo prijíma a spracováva živiny zvonku, popritom ich chemicky mení na látky potrebné pre činnosť organizmu a premení ich na takú formu, aby ich vedelo dobre zužitkovať. Pri tomto procese vznikajú aj látky, ktorých sa potrebuje zbaviť a z tela vylúčiť.

Podľa alternatívnej definície je látková výmena aj energetickou výmenou, tvorí sa energia, ktorú vie telo využiť vo svoj prospech. Zdrojom energie sú živiny obsiahnuté v potrave, ktoré sú pomocou enzýmov rozložené a vstrebávané v tráviacej sústave. Sacharidy sa štiepia na jednoduché cukry (monosacharidy). Tuky (lipidy) sú rozložené na mastné kyseliny a glycerol, bielkoviny (proteíny) na aminokyseliny.

Organizmus potrebuje k správnemu fungovaniu primerané množstvo látok a prvkov ako sú minerály, vitamíny, stopové prvky, látky, z ktorých si dokáže vytvoriť pri správne prebiehajúcej látkovej výmene veľmi potrebné enzýmy, aminokyseliny a hormóny.

Na správnu funkciu látkovej výmeny vplýva aj genetika a úroveň hormónov, ktorá hlavne u žien, kolíše počas mesačného cyklu a mení sa aj vekom.

Alternatívna medicína a teda aj fytoterapia považuje nedostatočnú látkovú výmenu za príčinu väčšiny civilizačných chorôb ako je napríklad diabetes, ochorenia pohybového ustrojenstva (reuma, dna), ochorenia dýchacích ciest, ochorenia tráviaceho ústrojenstva, kožné choroby a alergie.

Oslabená je látková výmena aj po prekonaní vírusových ochorení, infekciách, dlhodobých chorobách, operáciách.

V ľudskom organizme sú jednotlivé procesy na seba veľmi úzko naviazané a pri disfunkcii jedného orgánu je preťažovaný aj iný atď.

Význam rastlín a jarných bylín pre metabolizmus

Keď sa z ochorenia stáva chronický stav, je niekedy veľmi ťažké a vyžaduje si to veľa času organizmus ozdraviť a naštartovať spomínanú látkovú výmenu. Práve prvé jarné bylinky patria medzi základné liečivky na zlepšenie metabolizmu a okrem toho nás po zime obohatia o cenné a veľmi potrebné látky. Využitie byliniek je často jednoduchšie a efektívnejšie ako hľadanie "zázračných medikamentov". Prevencia je vždy lepšia a jednoduchšia ako dlhodobá liečba.

Pŕhľava dvojdomá (Žihľava)

Pŕhľava dvojdomá, ľudovo nazývaná aj žihľava, je považovaná za "zázrak" medzi bylinkami. Je jedinečnou rastlinkou nabitou perfektnými životabudičmi a generátormi energie, predstavujúc skvelú náhradu jarnej zeleninky a šalátov po zime. Jej hlavný prínos spočíva v zlepšení látkovej výmeny, čo v sebe zahŕňa širokú škálu použitia.

Listy a vňať obsahujú:

• Flavonoidy
• Chlorofyl
• Karotény
• Organické kyseliny
• Aminokyseliny
• Sacharidy
• Triesloviny
• Vitamíny C, B, K a A
• Minerálne látky a stopové prvky (hlavne železo, draslík, kremík)

Účinky pŕhľavy:

• Posilňuje imunitu
• Stimuluje dýchanie
• Lieči akútne a chronické ochorenia dýchacích ciest
• Zlepšuje činnosť žliaz s vnútorným aj vonkajším vylučovaním
• Pôsobí antibioticky a močopudne
• Priaznivo pôsobí pri opuchoch a zápalových ochoreniach močových ciest
• Prečisťuje obličky
• Využíva sa na prevenciu a ako doplnok k liečbe močových kameňov
• Pomáha pri reumatických ťažkostiach a dne, lebo pomáha vylučovať kyselinu močovú
• Čistí krv a reguluje cukor v krvi
• Je súčasťou bylinných zmesí vhodných na očistu organizmu od jedov
• Pomáha pri kožných ochoreniach, lupienke, akné, nečistote pleti
• Riedi krv a podporuje tvorbu červených krviniek, čím pomáha pri chudokrvnosti a hypovitaminózach po prekonaní choroby alebo po operáciách
• Pomáha pri cukrovke, žltačke, ochoreniach pečene a žlčníka
• Pomáha pri poruchách menštruačného cyklu a v klimaktériu
• Odvádza odpadové látky z pečene, žalúdka, čriev a ostatných vnútorností

Zvonku sa zo žihľavy pripravujú vodičky a odvar na posilnenie rastu vlasov, zlepšenie kvality vlasov a proti šediveniu.

Upozornenie: Žihľavu by nemali dlhodobo užívať tehotné a dojčiace ženy a deti do 2 rokov. Pacienti užívajúci diuretiká a lieky na krvný tlak by mali byť opatrní. Pŕhľavu všeobecne nie je vhodné užívať dlhodobo, lebo telo odvodňuje. Zaužívané je naplánovať si na jar a na jeseň 1-mesačnú žihľavovú kúru.

Púpava lekárska

Púpava lekárska, známa ako "jarné slniečko", je krásna bylina často považovaná za burinu. Zbiera sa list, stopka, koreň aj kvet.

Zloženie:

• Koreň: obsahuje horčinu taraxacín (najviac v lete), triesloviny, saponíny, organické kyseliny, sliz, bielkoviny, sodík, draslík, mangán, fosfor a na jeseň aj väčšie množstvo inulínu.
• Čerstvé listy a kvet: obsahujú karotínové látky (provitamín A), vitamíny C, B a D, aminokyseliny.

Účinky púpavy:

• Pôsobí na žlčník a pečeň, podporuje vylučovanie žlče, tráviacich enzýmov, žalúdočnej kyseliny a tvorbu žlče.
• Pomáha pri zápaloch a ochoreniach pečene a žlčníka, pri žlčníkových kameňoch, pri nedostatočnom rozklade tukov.
• Zlepšuje látkovú výmenu a trávenie, účinkuje pri žalúdočných a črevných ťažkostiach, zápche, meteorizme.
• Je výbornou voľbou do čajových zmesí podporujúcich rôzne diéty a chudnutie.
• List púpavy sa pridáva do diabetických čajových zmesí, reguluje množstvo cukru v krvi.
• Pôsobí ako diuretikum, pomáha pri zápaloch obličiek a močového mechúra, obličkových kameňoch, osvedčila sa aj pri dne a artróze. Na rozdiel od klasických diuretík neodvádza z tela potrebný draslík.
• Horčiny v tele zlepšujú činnosť srdca, krvný obeh a celý kardiovaskulárny systém, pomáha čistiť krv.
• Koreň sa odporúča užívať pri anémii, celkovej slabosti, pri ochoreniach sleziny.
• Čaj z koreňa zlepšuje tok lymfy a znižuje prevahu estrogénov, z tela odplavuje zbytočné hormóny a tým znižuje predmenštruačné príznaky aj bolesti počas menštruácie.
• Osvedčil sa aj pri endometrióze a v klimaktériu.

Šalát zo sviežich listov je výborným doplnkom stravy a dodá telu vitamíny. Namočením listov vo vlažnej slanej vode na pol hodiny sa odstráni nadmerná horkosť.

Hluchavka biela

Hluchavka biela, ľudovo aj hluchá žihľava, patrí medzi najlepšie liečivé rastliny. Zbiera sa kvitnúca vňať alebo len biele kvietky.

Zloženie:

• Triesloviny
• Sliz
• Éterický olej
• Saponíny
• Biologicky aktívne amíny (napr. histamín)
• Flavonoidy

Účinky hluchavky:

• Používa sa pri liečbe niektorých ženských ochorení, napr. pri nepravidelnej menštruácii, zápale vaječníkov, maternice, pri výtokoch, infekciách.
• Môže sa pridať do čajovej zmesi s inými bylinami na prečistenie krvi a odvádzanie škodlivých látok.
• U mužov je osožná pri chorobách močových ciest, zlepšuje činnosť prostaty a uľahčuje močenie, hlavne v staršom veku.
• Zlepšuje látkovú výmenu a upokojuje sliznice vnútorných orgánov.
• Pôsobí proti nadúvaniu a plynatosti.
• Uvoľňuje kŕče a posilňuje nervy.
• Upokojuje a uvoľňuje napätie v puberte, ale aj v klimaktériu.

Zvonku sa odvar používa na omývanie pri ekzémoch. Pripravuje sa z nej kúpeľ pri hemoroidoch alebo obklad z čerstvej rastlinky na kŕčové žily.

Z mladých listov, rovnako ako pri žihľave a púpave, si môžete skúsiť pripraviť jarný šalát.

Zádušník brečtanovitý

Zádušník brečtanovitý teraz kvitne a vytvára v tráve, na kraji lesa alebo na poli koberec fialkových kvetov. Zbiera sa kvitnúca vňať alebo po odkvitnutí listy.

Zloženie:

• Triesloviny
• Éterický olej
• Horčina glechomín
• Živica
• Saponíny
• Organické kyseliny
• Minerálne soli

Účinky zádušníka:

• Využíva sa pri chorobách dýchacích ciest, najmä pri kašli a astme.
• Pomáha pri chorobách močových ciest, pri močových kameňoch (uvoľňuje ich a pomaly rozpúšťa), znižuje bolesť pri zápale močového mechúra a močových ciest.
• Uvoľňuje zastavené močenie a osvedčil sa aj pri nočnom pomočovaní detí.
• Zlepšuje látkovú výmenu a trávenie, tvorbu žalúdočných kyselín.
• Užíva sa pri poruchách pečene a žlčníkových kameňoch.
• Pomáha pri avitaminóze, anémii, jarnej únave a chrípke, lebo obsahuje veľa vitamínu C.
• Má sťahujúci účinok, preto sa užíva aj pri hnačke.

V kuchyni sa sušený zádušník využíva aj ako korenina s príjemnou vôňou.

Pýr plazivý

Pýr plazivý je rastlina, ktorej článkovité podzemky sa zvyčajne zbierajú na jeseň, ale v jarných mesiacoch aj jeho kvitnúca vňať.

Zloženie:

• Vitamíny skupiny B
• Sliz
• Saponín
• Inulín
• Kyselina kremičitá
• Silice

Účinky pýru:

• Je močopudný a osvedčil sa pri zápaloch močových ciest, močového mechúra, pri piesku a kameňoch.
• Účinne čistí krv od nežiaducich látok, preto jeho extrakt alebo odvar je osožné vnútorne užívať pri rôznych kožných ochoreniach ako sú ekzémy, psoriáza, akné.
• Pomáha z krvi vyplaviť aj nežiadúci cholesterol alebo vyrovnať hladinu cukru.
• Tým, že pomáha vyplavovať toxíny z tela, sa zvykne užívať aj v podpornej terapii pri reume a dne.
• Pomáha pri obličkovej nedostatočnosti a pri rôznych opuchoch a zadržiavaní vody v tele.
• Je jednou z byliniek, ktoré sa využívajú na cielenú detoxikáciu.
• Pomáha regenerovať pečeň a zlepšuje látkovú výmenu.

Pýr sa väčšinou užíva s inými bylinkami, ale je možné ho užívať aj dlhodobo, lebo neboli zistené žiadne nežiadúce účinky.

Fotosyntéza - základný proces rastlinného metabolizmu

Fotosyntéza (z gréckych slov fotos = svetlo a synthesis = viazanie, zlučovanie) je jedinečný dej na Zemi, ktorého výsledkom je vznik O₂ a organických látok procesom viazania slnečnej energie a jej premeny na chemickú energiu. Vďaka fotosyntéze sa udržuje relatívne stály pomer O₂ a CO₂ v atmosfére.

Je to autotrofný spôsob výživy, typický len pre zelené rastliny, ktoré obsahujú asimilačné farbivá (chlorofyl). Asimilačné farbivá, ako karotenoidy a chlorofyly, absorbujú rôzne časti spektra viditeľného svetla v škále od 400 do 700 nanometrov.

Vodík H⁺ sa uvoľňuje pri nepretržitom štiepení H₂O na ióny, ktoré sa uskutočňuje vďaka svetelnému žiareniu a chlorofylu. Energia elektrónu, ktorý sa uvoľnil z chlorofylu, sa využije na premenu vodíkového katiónu H⁺ na vodíkový radikál H˙, ktorý sa pripojí na NADP⁺ (NADP⁺ + 2H⁺ → NADPH + H⁺). NADP⁺ (nikotínamidadeníndinukleotid­fosfát) funguje ako koenzým - nebielkovinová zložka enzýmu oxidoreduktáz, ktoré katalyzujú oxidačno-redukčné procesy.

Cesty fixácie CO₂

• C3 rastliny: Primárnym akceptorom oxidu uhličitého je molekula RuBP (ribulóza 1,5-bifosfát). Po naviazaní oxidu uhličitého na ňu vzniká nestabilný 6-uhlíkový medziprodukt, ktorý sa vzápätí rozpadne na dve molekuly 3-uhlíkovej kyseliny 3-fosfoglycerovej.
• C4 rastliny: (napr. proso, cukrová trstina, kukurica) - tvoria veľa sacharidov. Nazývajú sa tak preto, lebo vznikajú 4-uhlíkové medziprodukty.
• CAM rastliny: (sukulenty a kaktusy) - šetria vodou oddelením procesov fixácie a redukcie CO₂ časovo. Cez deň majú zatvorené prieduchy, aby predišli stratám vody, a prijímajú CO₂ v noci.

Nitrifikačné a denitrifikačné baktérie

Nitrifikačné baktérie žijú v pôde, kde sa rozkladom organických zvyškov uvoľňuje amoniak. Nitrifikáciou (napr. Nitrobacter, Nitrosomonas) sa amoniak oxiduje na nitrity (dusitany) a tie na dusičnany.

Denitrifikačné baktérie.

Výživa rastlín

Výživa rastlín zahŕňa procesy získavania a využívania živín potrebných pre rast a vývoj. Rastliny prijímajú z pôdy, vody a vzduchu makroelementy (dusík, fosfor, draslík) a mikroelementy (železo, zinok). Tieto látky sú nevyhnutné na syntézu sacharidov, bielkovín a lipidov.

Sušina je časť rastliny, ktorá zostane po úplnom odstránení vody. Obsahuje všetky organické látky (takmer polovicu tvorí uhlík) a minerály nevyhnutné pre život rastliny.

Podľa spôsobu, akým rastliny získavajú organické látky, ich rozdeľujeme na:

• Heterotrofné - organické látky si nedokážu samy vyrobiť a prijímajú ich z prostredia.
• Autotrofné - organické látky si vyrábajú z anorganických.
• Mixotrofné - využívajú kombinovanú výživu.

Symbióza (napr. s baktériami Rhizobium) zaisťuje prísun dusíka. Pre rastliny predstavuje tento zdroj minerálov, pre huby v mykoríze či partnerov v lišajníku ide aj o zisk organických látok.

Saprofytické rastliny odoberajú organické látky z odumretých tiel iných organizmov, čím ich mineralizujú na jednoduché látky (CO₂, H₂O, NH₃).

Parazitické organizmy (holoparazity) odoberajú živiny inému živému organizmu - hostiteľovi, pomocou premenených koreňov nazývaných prísavky (haustóriá).

Poloparazity (hemiparazity) majú zelené listy a normálne fotosyntetizujú, hostiteľa využívajú len ako zdroj vody a minerálov.

Autotrofia a fotosyntéza

Pojem autotrofia označuje schopnosť organizmu vyrobiť si vlastné organické látky z jednoduchých anorganických zlúčenín (CO₂ a H₂O). Autotrofné organizmy (predovšetkým rastliny) sú primárnymi producentmi biosféry.

Fotosyntéza je fundamentálny dej, pri ktorom sa svetelná energia Slnka premieňa na stabilnú energiu chemických väzieb organických molekúl. Vedľajším produktom tohto procesu je kyslík.

Svetelná fáza fotosyntézy

Primárne procesy fotosyntézy vyžadujú prítomnosť svetla a nazývajú sa fotochemická fáza. Základnou úlohou je premeniť kinetickú energiu fotónov na využiteľnú chemickú energiu vo forme molekúl ATP a redukčného činidla NADPH + H⁺.

Tieto deje prebiehajú v chloroplastoch na membránach tylakoidov.

• Necyklický transport elektrónov: Prebieha za účasti oboch fotosystémov (PSII a PSI). Vzniká ATP a NADPH + H⁺. Kľúčovou reakciou je fotolýza vody: \( \ce{2H2O -> O2 + 4H+ + 4e-} \).
• Cyklický transport elektrónov: Prebieha len za účasti PSI. Slúži ako alternatívna dráha pri nedostatku NADP a ATP, produkuje sa ATP.

Tmavá fáza fotosyntézy

Sekundárne procesy priamo nevyžadujú prítomnosť svetla a nazývajú sa tmavá alebo termochemická fáza. Počas nich dochádza k fixácii CO₂ a vzniku sacharidov. Zdrojom energie je ATP a redukovadlom NADPH + H⁺.

Pomenovanie "tmavá fáza" nie je úplne presné, pretože tento dej je síce nezávislý od priameho slnečného žiarenia, ale vyžaduje si východiskové produkty z primárnych procesov (ATP a NADPH).

Cesta fixácie CO₂ sa nazýva Calvinov cyklus a delí sa na 3 fázy:

1. Karboxylačná fáza: Primárnym akceptorom CO₂ je ribulóza-1,5-bisfosfát (RuBP), čím vzniká nestabilná 6-uhlíkatá molekula, ihneď sa hydrolyzujúca na 2 3-uhlíkaté (preto C3) molekuly kyseliny 3-fosfoglycerovej. Reakciu katalyzuje enzým rubisco.
2. Redukčná fáza: Kyselina 3-fosfoglycerová sa redukuje na sacharidy.
3. Regeneračná fáza: Regeneruje sa akceptor CO₂ (RuBP).

Fotorespirácia

Fotorespirácia je proces, pri ktorom rastlina spotrebúva O₂ a produkuje CO₂. Je to opačný proces k fotosyntéze, ale na rozdiel od dýchania spotrebúva energiu (ATP a NADPH).

Prvotnú reakciu zahajuje enzým rubisco, ale ako substrát používa O₂ namiesto CO₂ (oxygenázová reakcia). Vzniká 2-fosfoglykolát, ktorý sa ďalej metabolizuje až na CO₂.

Úloha fotorespirácie nie je plne vysvetlená, predpokladá sa, že by mohla slúžiť k ochrane rastlín pred nežiadúcimi účinkami nadmerného slnečného žiarenia pri absencii CO₂, alebo k syntéze niektorých aminokyselín.

C4 a CAM rastliny

C4 rastliny (napr. kukurica, proso) majú odlišnú anatómiu listov a priestorovo oddelenú fixáciu CO₂ (v bunkách mezofylu) od jeho redukcie na glukózu (v bunkách pošiev cievnych zväzkov). Tým si udržiavajú vysokú koncentráciu CO₂ a zabraňujú fotorespirácii.

CAM rastliny (sukulenty, kaktusy) oddelili procesy fixácie a redukcie CO₂ časovo. Cez deň majú zatvorené prieduchy, prijímajú CO₂ v noci, viažu ho na fosfoenolpyruvát (PEP) a ukladajú ho vo forme malátu vo vakuole.

Faktory ovplyvňujúce fotosyntézu

• Svetlo: Primárny zdroj energie. Dôležitá je kvalita (červené a modrofialové spektrum), intenzita a čas pôsobenia. Rastlina využije asi 2 % dopadajúceho svetla. Pri priveľmi silnom žiarení sa fotosyntéza zastavuje kvôli poškodeniu buniek reaktívnym kyslíkom.
• Oxid uhličitý (CO₂): Kľúčový zdroj uhlíka. Jeho vyššia koncentrácia zvyšuje efektivitu fotosyntézy, hlavne u C3 rastlín.
• Voda (H₂O): Priamy zdroj elektrónov a protónov pri fotolýze. Jej nedostatok spôsobuje zatvorenie prieduchov, čím sa obmedzí prísun CO₂.
• Teplota prostredia: Reguluje aktivitu enzýmov. Optimum pre väčšinu rastlín je 25-30 °C.

Mixotrofia

Mixotrofia je špecializovaný spôsob výživy spájajúci autotrofiu a heterotrofiu. Rastliny normálne fotosyntetizujú, no popritom aktívne prijímajú iné organické živiny z tiel živočíchov. Tento jav je typický pre mäsožravé rastliny, ktoré žijú v prostrediach s nedostatkom dusíka (rašeliniská).

Metabolizmus a výživa rastlín - zhrnutie

Metabolizmus je nepretržitá výmena látok medzi organizmom a prostredím, premena látok spojená s tvorbou a uvoľňovaním energie. Primárnym zdrojom energie je slnečná energia.

Metabolické procesy môžeme rozdeliť na:

• Anabolické (asimilačné, syntetické): Z jednoduchých látok zložité, spotreba energie (napr. fotosyntéza).
• Katabolické (disimilačné, rozkladné): Zo zložitých látok jednoduchšie, uvoľňovanie energie (napr. dýchanie).

Pri metabolizme hrajú dôležitú úlohu enzýmy - biokatalyzátory, ktoré urýchľujú a regulujú metabolické procesy.

Výživa rastlín

Podľa spôsobu získavania energie sa organizmy delia na autotrofné a heterotrofné. Rastliny sú, až na malé výnimky, autotrofné.

• Autotrofia: Organizmus prijíma anorganické látky a je schopný produkcie organických látok. Energiu získava zo svetelnej energie (fotoautotrofia) alebo rozkladom chemických látok (chemoautotrofia).
• Heterotrofia: Získavanie výživy a energie prijímaním a rozkladom organických látok.
• Mixotrofia: Autotrofná výživa doplnená príjmom organických látok.

Chemosyntéza je spôsob tvorby organických látok mikroorganizmami bez prítomnosti pigmentov.

Rastliny sú vnímavé a aktívne organizmy, ktoré sa dokážu adaptovať na meniace sa podmienky prostredia pomocou špeciálnych mechanizmov, orgánov či látok. Zatiaľ čo živočíchy a človek bez rastlín nemôžu existovať, rastliny sa zaobídu bez nás.

Rastliny využívajú elektrickú signalizáciu na šírenie informácií, podobne ako živočíchy využívajú nervový systém. Aj keď nemajú vyvinuté špecializované nervové bunky, ich rastlinný "nervový systém" im umožňuje vnímať podnety z prostredia a reagovať na ne.

tags: #primarny #metabolizmus #rastliny