Toissijaiset metaboliitit ovat tärkeimpiä fysiologisesti aktiivisia yhdisteitä kasvimaailmassa. Niiden tieteen tutkima määrä kasvaa joka vuosi. Tällä hetkellä noin 15 % kaikista kasvilajeista on tutkittu näiden aineiden esiintymisen var alta. Niillä on myös korkea biologinen aktiivisuus suhteessa eläinten ja ihmisten kehoon, mikä määrittää niiden potentiaalin lääkkeinä.
Mitä ovat sekundaariset metaboliitit?
Kaikkien elävien organismien erottuva piirre on, että niillä on aineenvaihdunta - aineenvaihdunta. Se on joukko kemiallisia reaktioita, jotka tuottavat primaarisia ja sekundaarisia metaboliitteja.
Niiden ero on siinä, että ensimmäiset ovat ominaisia kaikille olennoille (proteiinien, aminokarboksyyli- ja nukleiinihappojen, hiilihydraattien, puriinien, vitamiinien synteesi), kun taas jälkimmäiset ovat ominaisia tietyntyyppisille organismeille eivätkä osallistu. kasvu- ja lisääntymisprosessissa. Ne suorittavat kuitenkin myös tiettyjä toimintoja.
Eläinmaailmassa sekundäärisiä yhdisteitä tuotetaan harvoin, useammin ne tulevat sisäänkehon sekä kasvisruoan kanssa. Näitä aineita syntetisoidaan pääasiassa kasveissa, sienissä, sienissä ja yksisoluisissa bakteereissa.
Ominaisuudet
Biokemiassa erotetaan seuraavat päämerkit kasvien sekundaarisista metaboliiteista:
- korkea biologinen aktiivisuus;
- pieni molekyylipaino (2-3 kDa);
- tuotanto pienestä määrästä lähtöaineita (5-6 aminohappoa 7 alkaloidille);
- synteesi on luontaista yksittäisille kasvilajeille;
- muodostumista elävän organismin myöhemmissä kehitysvaiheissa.
Jokainen näistä ominaisuuksista on valinnainen. Siten sekundäärisiä fenolisia metaboliitteja tuotetaan kaikissa kasvilajeissa, ja luonnonkumilla on korkea molekyylipaino. Sekundaaristen metaboliittien tuotanto kasveissa tapahtuu vain proteiinien, lipidien ja hiilihydraattien perusteella eri entsyymien vaikutuksesta. Tällaisilla yhdisteillä ei ole omaa synteesitapaansa.
Heillä on myös seuraavat ominaisuudet:
- läsnäolo tehtaan eri osissa;
- epätasainen jakautuminen kudoksissa;
- lokalisoituminen tiettyihin solun osiin sekundaaristen metaboliittien biologisen aktiivisuuden neutraloimiseksi;
- perusrakenteen läsnäolo (useimmiten hydroksyyli-, metyyli-, metoksyyliryhmät toimivat sen roolissa), jonka perusteella muodostuu muita yhdisteiden muunnelmia;
- erilaisia rakennemuutoksia;
- mahdollisuus vaihtaa ei-aktiiviseen "varauslomakkeeseen";
- puute suoraan osallistumisesta aineenvaihduntaan.
Toissijainen aineenvaihdunta nähdään usein elävän organismin kykynä olla vuorovaikutuksessa omien entsyymiensä ja geneettisen materiaalinsa kanssa. Pääprosessi, jonka seurauksena sekundäärisiä yhdisteitä muodostuu, on dissimilaatio (primaarisen synteesin tuotteiden hajoaminen). Tämä vapauttaa tietyn määrän energiaa, joka osallistuu sekundääristen yhdisteiden tuotantoon.
Toiminnot
Alun perin näitä aineita pidettiin elävien organismien tarpeettomina jätetuotteina. Nyt on osoitettu, että niillä on rooli aineenvaihduntaprosesseissa:
- fenolit - osallistuminen fotosynteesiin, hengitykseen, elektronien siirtoon, fytohormonien tuotantoon, juurijärjestelmän kehittämiseen; pölyttävien hyönteisten houkutteleminen, antimikrobinen vaikutus; yksittäisten kasvinosien värjäys;
- tanniinit - vastustuskyvyn kehittyminen sienitauteja vastaan;
- karotenoidit - osallistuminen fotosynteesiin, suoja valohapetukselta;
- alkaloidit - kasvun säätely;
- isoprenoidit - suojaa hyönteisiltä, bakteereilta, eläimiltä;
- sterolit – solukalvon läpäisevyyden säätely.
Toissijaisten yhdisteiden päätehtävä kasveissa on ekologinen: suoja tuholaisilta, patogeenisiltä mikro-organismeilta,sopeutuminen ulkoisiin olosuhteisiin. Koska ympäristötekijät vaihtelevat merkittävästi eri kasvityypeillä, näiden yhdisteiden kirjo on lähes rajaton.
Luokitukset
Sekundaarisilla metaboliitteilla on useita pohjimmiltaan erilaisia luokituksia:
- Triviaali. Aineet on jaettu ryhmiin niiden erityisominaisuuksien mukaan (saponiinit muodostavat vaahtoa, katkerat ovat sopivan makuisia ja niin edelleen).
- Kemia. Perustuu yhdisteiden kemiallisen rakenteen ominaisuuksiin. Se on tällä hetkellä yleisin. Tämän luokituksen haittana on, että saman ryhmän aineet voivat poiketa valmistusmenetelmistä ja ominaisuuksista.
- Biokemiallinen. Tämän tyyppisen systematisoinnin kärjessä on biosynteesimenetelmä. Se on tieteellisesti perustelluin, mutta kasvien biokemian tietämyksen puutteen vuoksi tämän luokituksen käyttö on rajoitettua.
- Toiminnallinen. Se perustuu tiettyihin aineiden toimintoihin elävässä organismissa. Sama ryhmä voi sisältää sekundäärisiä metaboliitteja, joilla on erilaiset kemialliset rakenteet.
Luokituksen monimutkaisuus johtuu siitä, että jokainen sekundaaristen metaboliittien ryhmä liittyy läheisesti muihin. Näin ollen katkerit (terpeeniluokka) ovat glykosideja ja karotenoidit (tetraterpeenien johdannaiset) ovat vitamiineja.
Pääryhmät
Seuraavan tyyppiset aineet luokitellaan kasvisolujen toissijaisiksi metaboliiteiksi:
- alkaloidit (pyridiini,imidatsoli, puriini, betalaiinit, glykoalkaloidit, protoalkaloidit ja muut);
- antraseenijohdannaiset (krytsasiinin, antronin, alitsariinin ja muiden yhdisteiden johdannaiset);
- fytosteriodit (withanolides);
- glykosidit (monosidit, biosidit ja oligosidit, syanogeeniset glykosidit ja tioglykosidit);
- isoprenoidit (terpeenit ja niiden johdannaiset - terpenoidit ja steroidit);
- fenoliyhdisteet ja muut.
Monilla näistä aineista on ainutlaatuisia ominaisuuksia. Kurare-alkaloidit ovat siis vahvin myrkky, ja joillakin glykosidiryhmillä on selvä terapeuttinen vaikutus, ja niitä käytetään sydämen vajaatoiminnan hoitoon käytettävien lääkkeiden valmistukseen.
Hakemus
Toissijaisilla aineenvaihduntatuotteilla on aktiivinen vaikutus ihmisten ja eläinten elimiin ja järjestelmiin, joten niitä käytetään laaj alti farmakologiassa ja eläinlääketieteessä, niitä käytetään maku- ja arominvahventeena elintarvikkeissa. Joitakin kasveja, jotka keräävät näitä aineita merkittäviä määriä, käytetään raaka-aineina teknisten materiaalien tuotannossa.
Ulkomailla maissa, joissa kemianteollisuus on kehittynyt, noin neljäsosa kaikista apteekissa käytetyistä yhdisteistä on kasviperäisiä. Sekundaaristen metaboliittien arvokas terapeuttinen vaikutus liittyy niiden ominaisuuksiin, kuten:
- laaja toimintovalikoima;
- vähimmäissivuvaikutuksia jopa pitkäaikaisellavastaanotto;
- monimutkainen vaikutus kehoon;
- korkea hyötysuhde.
Koska näitä yhdisteitä ymmärretään vielä huonosti, niiden lisätutkimus voi johtaa täysin uusien lääkkeiden luomiseen.
