Nutzpflanzen und ihre Inhaltsstoffe

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1 Susanne Bickel-Sandkötter Nutzpflanzen und ihre Inhaltsstoffe Illustrationen von Karin Kiefer Technische Universität Darmstadt FACHBEREICH 10 BIOLOGIE B i b I i o t h e*k Schnittspahnstraße 10 D Darms.tadt Inv.-Nr. 4«Quelle & Meyer Verlag Wiebelsheim

2 Teil 1: Pflanzenstoffe 1 Kohlenhydrate 1.1 Monosaccharide Glucose und Glucosephosphat Zuckerderivate Grundlagen der Photosynthese Photosynthesepigmente Primärprozesse Die Bildung von Kohlenhydraten Verluste durch Photorespiration Ausweg: C4-Pflanzen Ausweg: CAM-Pflanzen ' Disaccharide und Oligosaccharide Der Begriff Glycosid" Disaccharide Oligosaccharide Die Saccharosesynthese Polysaccharide Gerüstsubstanzen Reservestoffe Die Stärkesynthese Anlegen und Mobilisierung von Reservestärke Biomasseproduktion und ökonomische Aspekte Welternährung ' Nachwachsende Rohstoffe Biotechnologische und gentechnische Ansätze Agrarforschung im Zusammenhang mit Getreiden und Stärkepflanzen Gentechnik und Industrie Lipide 2.1 Fettsäuren Essentielle Fettsäuren Einteilung der Lipide Triacylglycerine (Neutralfette) Esterwachse Membraniipide Membraniipide und Kältetoleranz Biosynthese der Fettsäuren De-novo-Synthese gesättigter Fettsäuren Kettenverlängerung Synthese von Glycerolipiden Desaturierungen Speicheriipide in Samen und Früchten und ihre Mobilisierung Ansätze der Gentechnik 45

3 3 Proteine, Peptide und Aminosäuren 3.1 Bausteine der Proteine Speicherproteine Albumine Globuline Gluteline und Prolamine Synthese und Mobilisierung von Speicherproteinen Peptide als Wirkstoffe Toxische Peptide Peptidhydrolasen aus Pflanzen Lectine Abkömmlinge von Aminosäuren Vitamine der B-Gruppe Cyanogene Glycoside und Glucosinolate Alliine Gentechnische Ansätze 58 4 Isoprenoide 4.1 Sekundärstoffwechsel? Biosynthese der Isoprenoide Entstehung des Isopenthenyldiphosphats (IPD) Aufbau der Kohlenstoffketten Terpenoide Mono- und Sesquiterpene Etherische Öle Zusammengesetzte Monoterpene : Sesquiterpenlactone Diterpene Triterpene Tetraterpene Polyterpene Steroide Sterole Saponine und Herzglycoside Steroidalkaloide Terpene und Gentechnik 78 5 Phenole 5.1 Biogenese der Aromaten Der Shikimisäureweg und seine Produkte Einfache Phenole Phenolcarbonsäuren und ihre Ester Benzaldehydderivate Benzylalkohole und Ketone : Cumarine : Polyphenole Lignin Gerbstoffe Polyprenylchinone Einfache Naphtachinone Plastochinone und Tocopherole 89

4 5.5 Flavonoide (Phenylchromanderivate), Biosynthese der Flavonoide Flavonole Flavanone Flavanole Anthocyane Polyketide (Abkömmlinge von Phenylpropanen) Flechtensäuren Acylphloroglucinderivate Phenylalkanone : Gentechnik und Blütenfarbe 97 6 Alkaloide 6.1 Abkömmlinge von Phenylalanin und Tyrosin Phenylalkylamine Isochinolin-Alkaloide Betalaine Tropolon-Alkaloide Abkömmlinge des Tryptophans j Indol-Alkaloide : Monoterpenindol-Alkaloide ; Chinolin-Alkaloide Abkömmlinge des Histidins : Imidazol-Alkaloide Asparaginsäure- und Lysin-Abkömmlinge Pyridin-Alkaloide Chinolizidin-Alkaloide Arginin und Ornithin-Abkömmlinge Pyrrolizidin-Alkaloide Chinazolin-Alkaloide Tropan-Alkaloide Abkömmlinge des Glycins S Purin-Alkaloide : 113 Teil 2: Nutzbare Thallophyten 7 Marine Makroalgen 7.1 Makroalgen als Nahrungsmittel Makroalgen als Lieferanten von Phycokolloiden (Hydrokolloiden) Agarophyten (agarliefernde Algen) Carragenophyten (carrageenanliefernde Algen) Alginsäureliefemde Algen Algen aus natürlichen Beständen Algen als Düngemittel Die Pilze (Mycophyta) 8.1 Nützliche Mikroorganismen unter den Pilzen ; Die Speisepilze Kultivierbare Ascomyceten : 133

5 8.2.2 Kultivierbare Basidiomyceten Holzbewohnende Pilze Die Flechten (Lichenes) 9.1 Strauchflechten als Farbstofflieferanten Antibiotika und andere Stoffe aus Flechten 144 Teil 3: Höhere Pflanzen 10 Die Wurzel 10.1 Metamorphosen der Wurzel Rüben und Wurzelknollen Kohlenhydratspeichernde Rüben Brassicaceae Apiaceae Chenopodiaceae Asteraceae Andere Stoffe aus Wurzeln Stärke in Wurzelknollen Der Spross 11.1 Metamorphosen des Sprosses Sekundäres Dickenwachstum des Sprosses Sprossknollen Plagiotrope Sprossknollen Orthotrope Sprossknollen Nutzbare Rhizome Gewürzliefernde Rhizome Stärkeliefernde Rhizome Unverholzte Sprossachsen Zucker und Stärke aus Sprossen Faserliefernde Sprossachsen Farbstoffliefernde Sprossachsen Kautschuk und verwandte Stoffe aus Sprossachsen Balsame, Harze und Lacke aus Sprossachsen Balsamliefernde Pflanzen Harzliefernde Pflanzen Lacke Kork und Rinden Korkliefernde Pflanzen Gewürz und Gerbstoff aus Rinde : Das Blatt 12.1 Entwicklung und Anatomie des Laubblattes...: Metamorphosen des Blattes Gemüse- und Salatpflanzen 220 : Brassicaceae : Valerianaceae 225

6 Asteraceae syn. Compositae Chenopodiaceae Apiaceae Polygonaceae ; : Alliaceae Blätter von Gewürz- und Arzneipflanzen Apiaceae : Asteraceae syn. Compositae Lamiaceae (Labiatae) Alliaceae.-.-..'..:. : Weitere Familien 248, 12.4 Genuss- und Rauschmittel aus Blättern Farbstoffe aus Blättern Fasern aus Blättern Die Blüte 13.1 Der Blütenstand : Entwicklung und Bau der Angiospermenblüte Blüten als Gemüse Blüten als Lieferanten von Bitterstoffen, Gewürzen und Heilmitteln Farbstoffliefernde Blüten ; Insektizide aus Blüten' Rauschgift aus Blüten Die Frucht 14.1 Morphologie der Frucht : Öffnungsfrüchte Schließfrüchte Sammelfrüchte Fruchtverbände Früchte als Gemüse Cucurbitaceae Malvaceae : Solanaceae : Fette und Öle aus Früchten : Früchte als Obst. = Annonaceae : Cucurbitaceae Ericaceae.- : Moraceae : Rosaceae : Rutaceae : Sapindaceae / Saxifragaceae.-..: : Solanaceae Andere Familien...; Früchte als Gewürze Apiaceae (syn. Umbelliferae) Solanaceae Fruchtgewürze aus andere Familien.:.: Sonstige Stoffe aus Früchten Fasern aus Früchten

7 10 Inhalt 15 Der Same 15.1 Aufbau des Samens DieKaryopse Keimung und Keimling Samen als Gemüse und Obst Nüsse Steinfrüchte Balg- und Kapselfrüchte :4 Gymnospermen-Samen Hülsenfrüchte (Leguminosen) Fabaceae syn. Papilionaceae : Erdfrüchtige Fabaceae Cerealien und Pseudo-Cerealien Die Weizenarten Andere Getreide Hirsen Pseudo-Getreide (Pseudo-Cerealien) : Genussmittel aus Samen Etherische Öle, Süßstoff und Dickungsmittel aus Samen Etherische Öle Süßstoff aus Samen Dickungsmittel aus Samen Ölhaltige Samen Technische Öle Lebensmittelöle Samenfasern 447 Literaturverzeichnis Register 457 Abkürzungen convar. f. kda spec.. spp. ssp. var. = convarietas, Konvarietät = forma, Form = kilo-dalton = species, Art = species, Arten = subspecies, Unterart = varietas, Varietät 2n n X. = diploide Phase, Chromosomenzahl = haploide Phase, Chromosomenzahl = Anzahl an Chromosomen Farbgebung bei Molekülmodellen Grau: Kohlenstoff, rot: Sauerstoff, weiß: Wasserstoff, schwarz: Stickstoff