الفرق بين المستقلبات الأولية والمستقلبات الثانوية

• 2020

تسمى المستقلبات المطلوبة لنمو الوظيفة الخلوية والحفاظ عليها تسمى المستقلبات الأولية ، في حين تسمى المستقلبات غير المطلوبة لنمو الوظائف الخلوية وصيانتها وهي المنتجات النهائية لعملية التمثيل الغذائي الأولية كمستقلبات ثانوية .

منتجات التمثيل الغذائي الميكروبي هي مركب الوزن الجزيئي المنخفض ، وهو ضروري لعمليات استقلاب الخلية أو الجسم. تصنف هذه المنتجات على أنها المستقلبات الأولية والثانوية.

تتكون المستقلبات الأولية من الفيتامينات والأحماض الأمينية والنوكليوسيدات والأحماض العضوية ، وهي ضرورية في وقت الطور اللوغاريتمي للنمو الميكروبي. لكن المنتجات مثل القلويدات ، والستيرويدات ، والمضادات الحيوية ، والجبريلين ، والسموم هي مركب الأيض الثانوي الذي يتم إنتاجه أثناء المرحلة الثابتة لنمو الخلية.

تمتلك الكائنات الحية الدقيقة قدرة هائلة على تجميع مجموعة متنوعة من المنتجات المستخدمة تجاريًا. تمت مناقشة الاختلاف الجوهري بين المستقلبات الأولية والمستقلبات الثانوية أدناه ، إلى جانب أهميتها في علم الأحياء الدقيقة.

رسم بياني للمقارنة

تعريف المستقلبات الأولية

المستقلبات الأولية هي المركب المنتج خلال مرحلة النمو . تسمى العملية بعملية التمثيل الغذائي الأساسي أو مرحلة التروبوفوس . يبدأ عندما تكون جميع العناصر الغذائية المطلوبة موجودة في الوسط لكي ينمو الكائن الحي. تكمن أهمية التمثيل الغذائي الأساسي في نمو الخلية وتكاثرها وتطورها. في هذه المرحلة ، تمتلك الخلية الحد الأدنى من تركيز جميع الجزيئات (DNA ، RNA ، إلخ.)

خلال فترة trophophase ، يبدأ النمو الأسي للكائنات الحية الدقيقة. هناك العديد من المنتجات الأيضية التي تشكل معا المستقلبات الأولية. هذه المنتجات هي الفيتامينات ، النيوكليوسيدات ، الأحماض الأمينية ، إلخ. وتنقسم المستقلبات الأولية إلى فئتين:
1. المستقلبات الأساسية.
2. المنتجات النهائية الأيضية الأولية.

1. المستقلبات الأساسية - هذه هي المركبات المهمة التي تتطلبها المحافظة على عملية نمو الخلايا ، وبالتالي يتم إنتاجها بكميات كافية. الفيتامينات ، النيوكليوسيدات ، الأحماض الأمينية هي مثال على المستقلبات الأساسية.

2. المنتجات النهائية الأيضية الأولية - المركبات مثل الإيثانول ، الأسيتون ، حمض اللاكتيك ، البيوتانول هي المنتجات النهائية العادية لعملية التخمير لعملية التمثيل الغذائي الأساسي.

على الرغم من أن هذه المنتجات ليست مهمة ، إلا أنها في بعض الأحيان لها أهمية صناعية أيضًا. على سبيل المثال ، ثاني أكسيد الكربون هو المنتج النهائي لعملية التمثيل الغذائي لـ Saccharomyces cerevisiae ، ولكنه (CO2) مهم في صناعة الخبز لتخمير العجين.

أهمية المستقلبات الأولية

يعتبر الإفراط في إنتاج المستقلبات الأولية مهمًا ومفيدًا جدًا في الأغراض واسعة النطاق في الصناعة. حتى الإنزيمات التي تم العثور عليها أثناء العملية لها العديد من الاستخدامات في إنتاج الغذاء ، وتشطيب المنسوجات ، وغيرها من الصناعات أيضًا.

تعريف المستقلبات الثانوية

بعد مرحلة التروبوفيس أو بمجرد انتهاء المرحلة الأسية ، تدخل العملية في مرحلة أخرى تسمى المرحلة الأولية أو التمثيل الغذائي الثانوي . تسمى المنتجات كمستقلبات ثانوية (idiolites) ، والتي يتم إنتاجها في نهاية العملية. تحدث هذه المرحلة في فترة المغذيات المحدودة أو عندما يكون هناك تراكم لمنتجات النفايات.

على الرغم من أن المركبات مثل المضادات الحيوية والقلويات والمنشطات والجبرلين والسموم وما إلى ذلك ليس لها علاقة مباشرة بتوليف مواد الخلية ونموها ، ولكن يتم إنتاجها بكميات صغيرة. ومن ثم تعتبر المستقلبات الثانوية هي المنتجات النهائية للمستقلبات الأولية.

أهمية المستقلبات الثانوية

يتم إنتاج المستقلبات الثانوية عن طريق كائنات دقيقة محددة للغاية ، يتم استخدام المضادات الحيوية بشكل أساسي ومنتجات أخرى. بشكل عام ، تقوم الكائنات الحية الدقيقة بتجميع مجموعة كبيرة من المركبات الأيضية الثانوية بدلاً من واحدة ، على سبيل المثال ، تنتج سلالة من Streptomyces 35 anthracyclines في وقت واحد ، بدلاً من واحد. هذه ليست مطلوبة لنمو الخلية وتكاثرها وتطورها.

كما ذكر أعلاه ، فإن المستقلبات الثانوية لا تفيد نمو الخلايا وتطورها بشكل مباشر ، لكنها تؤدي بعض الوظائف غير المعروفة التي تدعم بقاء الخلية.

الاختلافات الرئيسية بين المستقلبات الأولية والثانوية

فيما يلي النقاط الجديرة بالملاحظة التي تميز المستقلبات الأولية عن المستقلبات الثانوية:

1. تعتبر المستقلبات الأولية هي المنتجات التي يتم إنتاجها خلال مرحلة نمو الكائنات الحية وتشارك في المقام الأول في نمو وتطور الكائن الحي. من ناحية أخرى ، يقال أن المستقلبات الثانوية تكون كمنتجات نهائية للمستقلبات الأولية ، تشارك في المرحلة الثابتة أثناء نمو الكائنات الحية الدقيقة وتلعب دورًا في الوظائف البيئية.
2. يحدث مسار التمثيل الغذائي الأساسي في مرحلة النمو ويعرف أيضًا باسم trophophase بينما يحدث مسار التمثيل الغذائي الثانوي في المرحلة الثابتة ويعرف أيضًا باسم idiophase .
3. يتم إنتاج المستقلبات الأولية بكميات كبيرة ، واستخراجها سهل ، في الواقع ، المنتجات هي نفسها في كل الأنواع ، في حين يتم إنتاج المستقلبات الثانوية بكميات صغيرة ، واستخراجها صعب ، حتى أن منتجاتها مختلفة لأنواع مختلفة.
4. تعتبر المنتجات المصنعة خلال مسار التمثيل الغذائي الأساسي مفيدة في الصناعات لأغراض مختلفة وتلعب أيضًا دورًا مهمًا جدًا في نمو الخلايا وتكاثرها وتطورها ، في حين أن المستقلبات الثانوية مثل المضادات الحيوية والجبريلينات مهمة أيضًا كما أنها تدعم الخلية بشكل غير مباشر ، في بقائهم لفترة طويلة.
5. أمثلة على المستقلبات الأولية هي الفيتامينات والكربوهيدرات والبروتينات والدهون بينما أمثلة المستقلبات الثانوية هي الفينولات والمنشطات والزيوت الأساسية والقلويدات والمنشطات هي أمثلة قليلة.

استنتاج

تمتلك الكائنات الحية الدقيقة قدرة هائلة على إنتاج العديد من المنتجات خلال دورة حياتها. بعض هذه المنتجات لها أهمية كبيرة ، بينما يقال إن بعضها كمنتجات نهاية نفايات.

على الرغم من الوصف أعلاه ، نستنتج أن هذين النوعين من المنتجات التي تم إنتاجها أثناء نمو الخلية يتم تصنيفهما كمستقلبات أولية ومستقلبات ثانوية. يتم تصنيف هذه المنتجات حسب أهميتها أثناء نمو الخلايا.