靈芝的化學(xué)成份,物理成份及生理特性 |
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構(gòu)成靈芝菌絲體和子實(shí)體的物質(zhì)基礎(chǔ)是各種化學(xué)元素。這些化學(xué)元素又組合成許許多多的化合物;由這些化合物構(gòu)成了有生命活動(dòng)的靈芝。靈芝的生命活動(dòng)主要是不斷的從外界的基質(zhì)中吸收各種化學(xué)元素及各種化合物用以構(gòu)成自己;同時(shí)又不斷地將其自身的一些化合物分解、氧化,以釋放出其生命活動(dòng)時(shí)所需要的能量;并且不時(shí)的將其代謝過(guò)程中產(chǎn)生的一些對(duì)其自身無(wú)用的或者是多余的廢物或代謝產(chǎn)物排出。
一、靈芝菌絲的主要化學(xué)成分
組成靈芝菌絲的化學(xué)成分與其它生物相同,主要是水、蛋白質(zhì)、核酸、碳水化合物、脂類及各種無(wú)機(jī)鹽類。構(gòu)成這些化合物的化學(xué)元素有幾十種;其中含量較多有碳、氫、氧、氮、磷、鉀、鎂、硫、鈣、鐵、鈉、銅、錳、鋅及氯等等;其中碳、氫、氧、氮、硫、磷等六種元素含量最多,約占細(xì)胞總重量的95%以上。其它元素的含量很少,稱之為微量元素。這些元素在菌絲內(nèi)絕大多數(shù)是以化合物的形式存在,可分為無(wú)機(jī)化合物與有機(jī)化合物兩大類。
(一)無(wú)機(jī)化合物
1.水 菌絲中90%以上是水。在菌絲內(nèi)的水包括二類:
(1)結(jié)合水:與其它化合物結(jié)合起來(lái)的水分子,在一般的物理因素影響下很失去,也不能流動(dòng)。
(2)自由水:是以游離狀態(tài)存在的水。它是菌絲內(nèi)重要的溶劑、能溶解各種營(yíng)養(yǎng)成分及代謝產(chǎn)物。它在菌絲內(nèi)起著貯存、運(yùn)輸?shù)淖饔谩?nbsp;
2.無(wú)機(jī)鹽類:主要是指那些以離子狀態(tài)存在的各種元素。如K+、Ca2+、Mg2+、Po3-、Ce2-等等。這些離子在菌絲內(nèi)的總重量約占菌絲總重量的0.3%~0.9%左右。其中含量最多的是磷,約占菌絲總重量的0.15%~0.45%,它是以磷酸根的形式存在,并經(jīng)常是與其他元素共同組成磷脂、核苷酸、二磷酸腺苷(ATP)等有機(jī)化合物,成為菌絲的重要組成成分。其它微量元素也很重要,其中的一些元素是酶的活性基因或者是酶的激活劑。
(二)有機(jī)化合物
1.碳水化合物(糖類)它包括有D-葡萄糖等單糖,麥芽糖、蔗糖等雙糖,以及肝糖原等多糖類,和多種有機(jī)酸、醇、酚等化合物;其中含量最多的是多糖類。這些多糖多數(shù)是以游離狀態(tài)或與蛋白質(zhì)、脂類結(jié)合的形式存在于菌絲內(nèi),另一部分則以儲(chǔ)備形式或以參與細(xì)胞結(jié)構(gòu)的形式存在。
在糖類的氧化過(guò)程中,能釋放出能量供菌絲生命活動(dòng)的需要。
2.蛋白質(zhì) 它是由碳、氫、氧、氮等四種元素為主組成的化合物,氮基酸則是組成蛋白質(zhì)的基本化合物,組成蛋白質(zhì)的氨基酸共有20余種。蛋白質(zhì)在菌絲內(nèi)的含量約為鮮重的7%~10%,是組成細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞器、核等的主要成分,也是組成各種酶類的主要成分。菌絲在新陳代謝的活動(dòng)中不斷吸收氨基酸等營(yíng)養(yǎng)用以構(gòu)成菌絲所需的蛋白質(zhì),同時(shí)又不斷分解蛋白質(zhì)為其生命活動(dòng)供能量。
3.核酸 包括核糖核酸(RNA)和脫氧核糖核酸(DNA)。它們是由碳、氫、氧、氮和磷等五種元素組成;它們是靈芝遺傳性、變異性及蛋白質(zhì)合成等生命活動(dòng)中起主導(dǎo)作用的物質(zhì)。
4.脂類 脂類包括二大類,即細(xì)胞質(zhì)中固定脂和貯存脂。前者是構(gòu)成細(xì)胞質(zhì)的必不可少的組成成分;后者則為儲(chǔ)備物質(zhì)的一部分。組成脂類的元素有碳、氫、氧等三種主要元素和氮、磷等輔助元素。在菌絲中,脂類主要以脂肪、磷脂、蠟質(zhì)和固醇等化合物的形式存在的。
脂肪是由三個(gè)分子的高級(jí)脂肪酸為主要成分的混合物,其中不飽和脂肪酸約占脂肪中70%以上。其主要生理功能是以磷脂的形式參與菌絲的結(jié)構(gòu),同時(shí)也是能量貯存的一種方式。靈芝菌絲中含有的脂肪總重量不超過(guò)鮮重的 0.5%。
磷脂和固醇類是細(xì)胞質(zhì)膜、內(nèi)質(zhì)膜、線粒體膜及核膜的主要成分。這些生物膜與菌絲吸收營(yíng)養(yǎng)、排出代謝的廢物等活動(dòng)有著重要作用。
5.維生素 在菌絲內(nèi)存在有以B族為主的多種維生素。這些小分子的化合物是多種酶類的輔基,如維生素B1(硫胺素)是脫羧酶的輔酶,維生素B2(核黃素)是黃素酶的輔基。
二、靈芝生長(zhǎng)期的生理特性
靈芝是一種腐生性的真菌,其生長(zhǎng)、繁殖等生理活動(dòng)過(guò)程中所需的營(yíng)養(yǎng)、能量等皆來(lái)自其菌絲體生存的基質(zhì)中。但是在靈芝菌絲體生長(zhǎng)(亦稱營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng))期與其子實(shí)體生長(zhǎng)(亦稱繁殖生長(zhǎng))期對(duì)營(yíng)養(yǎng)成分的需要量及種類、各種營(yíng)養(yǎng)之間的比例等均不同。
(一)菌絲體生長(zhǎng)期所需的營(yíng)養(yǎng)及其代謝
1.碳源
靈芝的菌絲生長(zhǎng)在基質(zhì)中,在自然界是在朽木中生長(zhǎng),菌絲生長(zhǎng)過(guò)程中所需要的各種營(yíng)養(yǎng),都是從朽木中吸收的。由于菌絲的細(xì)胞壁較厚,限制了菌絲的生長(zhǎng),僅僅是各個(gè)分枝的頂端部分的細(xì)胞壁較薄,細(xì)胞質(zhì)多,代謝活動(dòng)旺盛,是生長(zhǎng)最集中的地方。從基質(zhì)中吸收營(yíng)養(yǎng)的過(guò)程也主要集中在菌絲的頂部分。碳源則是它吸收的主要營(yíng)養(yǎng)成分之一。
來(lái)自朽木的碳源主要是葡聚糖類、有機(jī)酸、果膠、淀粉、纖維素、半纖維素及木質(zhì)素等含碳較多的有機(jī)化合物。靈芝對(duì)朽木中纖維素、半纖維素的利用差,如果無(wú)其它條件影響,靈芝的菌絲只能利用木質(zhì)素及其它小分子的碳水化合物。
由于靈芝只利用朽木中的木質(zhì)素,留下了纖維素和半纖維素,使朽木呈現(xiàn)出白色的腐朽現(xiàn)象,故在森林病理學(xué)中將其劃歸在白腐菌類之中。
靈芝菌絲對(duì)含碳的無(wú)機(jī)化合物,如二氧化碳、碳酸鹽類以及碳元素是不能吸收利用的。在可以利用的有機(jī)碳化合物中,能夠最先被直接吸收的碳源有單糖類(包括左旋葡聚糖的水解物)、有機(jī)酸及醇類。那些大分子的木質(zhì)素、淀粉、果膠等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),被靈芝菌絲向細(xì)胞外分泌出能水解木質(zhì)素等的各種酶類,將其分解為小分子的單糖或雙糖,如阿拉伯糖、木糖、半乳糖、果糖及葡萄糖等之后,才能被菌絲利用。
被吸收到菌絲內(nèi)的單糖類及其它小分子碳水化合物中,約有20%的碳源被用來(lái)構(gòu)成細(xì)胞內(nèi)各種結(jié)構(gòu)和合成含碳的各種化合物及蛋白質(zhì)、氨基酸或肽類、脂類等,其余的80%是被菌絲內(nèi)的各種酶類繼續(xù)水解成水和二氧化碳,從中獲得其生理活動(dòng)中所需的能量。
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