Meboliții secundari sunt cei mai importanți compuși fiziologic activi din lumea plantelor. Numărul lor, studiat de știință, crește în fiecare an. În prezent, aproximativ 15% din toate speciile de plante au fost studiate pentru prezența acestor substanțe. De asemenea, au o activitate biologică ridicată în raport cu corpul animalelor și al oamenilor, ceea ce determină potențialul lor ca produse farmaceutice.
Ce sunt metaboliții secundari?
O trăsătură distinctivă a tuturor organismelor vii este că au metabolism - metabolism. Este un set de reacții chimice care produc metaboliți primari și secundari.
Diferenta dintre ele este ca primele sunt caracteristice tuturor creaturilor (sinteza proteinelor, acizilor aminocarboxilici si nucleici, carbohidrati, purine, vitamine), in timp ce ultimele sunt caracteristice anumitor tipuri de organisme si nu participa. în procesul de creștere și reproducere. Cu toate acestea, îndeplinesc și anumite funcții.
În lumea animală, compușii secundari sunt rar produși, mai des intrăorganismul împreună cu alimentele vegetale. Aceste substanțe sunt sintetizate în principal în plante, ciuperci, bureți și bacterii unicelulare.
Funcții și caracteristici
În biochimie, se disting următoarele semne principale ale metaboliților secundari de plante:
- activitate biologică ridicată;
- greutate moleculară mică (2-3 kDa);
- producție dintr-o cantitate mică de substanțe inițiale (5-6 aminoacizi pentru 7 alcaloizi);
- sinteza este inerentă speciilor individuale de plante;
- formarea în stadiile ulterioare de dezvoltare a unui organism viu.
Orice dintre aceste funcții este opțională. Astfel, metaboliții fenolici secundari sunt produși la toate speciile de plante, iar cauciucul natural are o greutate moleculară mare. Producția de metaboliți secundari în plante are loc numai pe baza proteinelor, lipidelor și carbohidraților sub influența diferitelor enzime. Astfel de compuși nu au propriul mod de sinteză.
Au, de asemenea, următoarele caracteristici:
- prezență în diferite părți ale plantei;
- distribuție neuniformă în țesuturi;
- localizare în anumite compartimente ale celulei pentru a neutraliza activitatea biologică a metaboliților secundari;
- prezența unei structuri de bază (cel mai adesea grupări hidroxil, metil, metoxil acționează ca rol), pe baza căreia se formează alte variante de compuși;
- diferite tipuri de modificări ale structurii;
- abilitatea de a comuta la un formular inactiv, de „rezervare”;
- lipsa participării directe la metabolism.
Metabolismul secundar este adesea privit ca capacitatea unui organism viu de a interacționa cu propriile enzime și material genetic. Procesul principal, în urma căruia se formează compuși secundari, este disimilarea (descompunerea produselor de sinteză primară). Aceasta eliberează o anumită cantitate de energie, care este implicată în producerea de compuși secundari.
Funcții
Inițial, aceste substanțe erau considerate deșeuri inutile ale organismelor vii. Acum s-a stabilit că joacă un rol în procesele metabolice:
- fenoli - participarea la fotosinteză, respirație, transfer de electroni, producerea de fitohormoni, dezvoltarea sistemului radicular; atragerea insectelor polenizatoare, acțiune antimicrobiană; colorarea părților individuale ale plantei;
- taninuri - dezvoltarea rezistenței la boli fungice;
- carotenoizi - participarea la fotosinteză, protecție împotriva fotooxidării;
- alcaloizi - reglarea creșterii;
- izoprenoide - protecție împotriva insectelor, bacteriilor, animalelor;
- steroli – reglarea permeabilității membranei celulare.
Funcția principală a compușilor secundari din plante este ecologică: protecție împotriva dăunătorilor, microorganismelor patogene,adaptarea la condițiile externe. Deoarece factorii de mediu diferă semnificativ pentru diferite tipuri de floră, spectrul acestor compuși este aproape nelimitat.
Clasificări
Există mai multe clasificări fundamental diferite ale metaboliților secundari:
- Trivial. Substanțele sunt împărțite în grupuri în funcție de proprietățile lor specifice (saponinele formează spumă, amarurile au un gust adecvat și așa mai departe).
- Chimic. Pe baza caracteristicilor structurii chimice a compușilor. În prezent este cea mai comună. Dezavantajul acestei clasificări este că substanțele din același grup pot diferi în ceea ce privește metoda de producție și proprietăți.
- Biochimic. În fruntea acestui tip de sistematizare se află metoda de biosinteză. Este cea mai fundamentată științific, dar din cauza lipsei de cunoștințe despre biochimia plantelor, utilizarea acestei clasificări este limitată.
- Funcțional. Se bazează pe anumite funcții ale substanțelor dintr-un organism viu. Același grup poate conține metaboliți secundari cu structuri chimice diferite.
Complexitatea clasificării constă în faptul că fiecare grup de metaboliți secundari este strâns legat de ceilalți. Astfel, bitter-urile (o clasă de terpene) sunt glicozide, iar carotenoizii (derivați ai tetraterpenelor) sunt vitamine.
Grupuri principale
Următoarele tipuri de substanțe sunt clasificate ca metaboliți secundari ai celulelor vegetale:
- alcaloizi (piridină,imidazol, purină, betalaine, glicoalcaloizi, protoalcaloizi și altele);
- derivați antracen (derivați ai crizacinei, antronei, alizarinei și ai altor compuși);
- fitosteroide (withanolide);
- glicozide (monozide, biozide și oligozide, glicozide și tioglicozide cianogenice);
- izoprenoide (terpene și derivații acestora - terpenoide și steroizi);
- compuși fenolici și alții.
Multe dintre aceste substanțe au proprietăți unice. Deci, alcaloizii curare sunt cea mai puternică otravă, iar unele grupe de glicozide au un efect terapeutic pronunțat și sunt folosite pentru a face medicamente utilizate în tratamentul insuficienței cardiace.
Aplicație
Meboliții secundari au un efect activ asupra organelor și sistemelor oamenilor și animalelor, de aceea sunt utilizați pe scară largă în farmacologie și medicina veterinară, sunt utilizați ca potențiatori de aromă și aromă în produsele alimentare. Unele plante care acumulează aceste substanțe în cantități semnificative sunt folosite ca materii prime în producția de materiale tehnice.
În străinătate, în țările cu o industrie chimică dezvoltată, aproximativ un sfert din toți compușii utilizați în farmacie sunt de origine vegetală. Efectul terapeutic valoros al metaboliților secundari este asociat cu proprietățile lor, cum ar fi:
- gamă largă de acțiune;
- reacții adverse minime chiar și cu prelungirirecepție;
- efect complex asupra corpului;
- eficiență ridicată.
Deoarece acești compuși sunt încă puțin înțeleși, cercetările lor ulterioare pot duce la crearea unor produse farmaceutice fundamental noi.
