Οι δευτερογενείς μεταβολίτες είναι οι πιο σημαντικές φυσιολογικά ενεργές ενώσεις στον φυτικό κόσμο. Ο αριθμός τους, που μελετάται από την επιστήμη, αυξάνεται κάθε χρόνο. Αυτή τη στιγμή, περίπου το 15% όλων των φυτικών ειδών έχει μελετηθεί για την παρουσία αυτών των ουσιών. Έχουν επίσης υψηλή βιολογική δραστηριότητα σε σχέση με το σώμα των ζώων και των ανθρώπων, γεγονός που καθορίζει τις δυνατότητές τους ως φαρμακευτικά προϊόντα.
Τι είναι οι δευτερογενείς μεταβολίτες;
Ένα ξεχωριστό χαρακτηριστικό όλων των ζωντανών οργανισμών είναι ότι έχουν μεταβολισμό - μεταβολισμό. Είναι ένα σύνολο χημικών αντιδράσεων που παράγουν πρωτογενείς και δευτερογενείς μεταβολίτες.
Η διαφορά μεταξύ τους είναι ότι τα πρώτα είναι χαρακτηριστικά όλων των πλασμάτων (σύνθεση πρωτεϊνών, αμινοκαρβοξυλικών και νουκλεϊκών οξέων, υδατανθράκων, πουρινών, βιταμινών), ενώ τα δεύτερα είναι χαρακτηριστικά ορισμένων τύπων οργανισμών και δεν συμμετέχουν στη διαδικασία ανάπτυξης και αναπαραγωγής. Ωστόσο, εκτελούν επίσης ορισμένες λειτουργίες.
Στον κόσμο των ζώων, δευτερογενείς ενώσεις παράγονται σπάνια, πιο συχνά εισέρχονταισώμα μαζί με φυτικές τροφές. Αυτές οι ουσίες συντίθενται κυρίως σε φυτά, μύκητες, σφουγγάρια και μονοκύτταρα βακτήρια.
Δυνατότητες και δυνατότητες
Στη βιοχημεία, διακρίνονται τα ακόλουθα κύρια σημάδια δευτερογενών μεταβολιτών φυτών:
- υψηλή βιολογική δραστηριότητα;
- μικρό μοριακό βάρος (2-3 kDa);
- παραγωγή από μικρή ποσότητα αρχικών ουσιών (5-6 αμινοξέα για 7 αλκαλοειδή);
-
Η
σύνθεση είναι εγγενής σε μεμονωμένα είδη φυτών.
- σχηματισμός σε μεταγενέστερα στάδια ανάπτυξης ενός ζωντανού οργανισμού.
Οποιαδήποτε από αυτές τις δυνατότητες είναι προαιρετική. Έτσι, σε όλα τα είδη φυτών παράγονται δευτερογενείς φαινολικοί μεταβολίτες και το φυσικό καουτσούκ έχει υψηλό μοριακό βάρος. Η παραγωγή δευτερογενών μεταβολιτών στα φυτά γίνεται μόνο με βάση πρωτεΐνες, λιπίδια και υδατάνθρακες υπό την επίδραση διαφόρων ενζύμων. Τέτοιες ενώσεις δεν έχουν τον δικό τους τρόπο σύνθεσης.
Έχουν επίσης τα ακόλουθα χαρακτηριστικά:
- παρουσία σε διαφορετικά μέρη του φυτού;
- άνιση κατανομή στους ιστούς;
- εντοπισμός σε ορισμένα διαμερίσματα του κυττάρου για την εξουδετέρωση της βιολογικής δραστηριότητας των δευτερογενών μεταβολιτών,
- η παρουσία μιας βασικής δομής (τις περισσότερες φορές οι ομάδες υδροξυλίου, μεθυλίου, μεθοξυλίου δρουν στον ρόλο της), βάσει της οποίας σχηματίζονται άλλες παραλλαγές ενώσεων·
- διαφορετικοί τύποι αλλαγών δομής;
- η δυνατότητα μετάβασης σε μια ανενεργή φόρμα "κράτησης";
- έλλειψη άμεσης συμμετοχής στο μεταβολισμό.
Ο δευτερογενής μεταβολισμός συχνά θεωρείται ως η ικανότητα ενός ζωντανού οργανισμού να αλληλεπιδρά με τα δικά του ένζυμα και γενετικό υλικό. Η κύρια διαδικασία, ως αποτέλεσμα της οποίας σχηματίζονται δευτερογενείς ενώσεις, είναι η αφομοίωση (αποσύνθεση των προϊόντων της πρωτογενούς σύνθεσης). Αυτό απελευθερώνει μια ορισμένη ποσότητα ενέργειας, η οποία εμπλέκεται στην παραγωγή δευτερογενών ενώσεων.
Λειτουργίες
Αρχικά, αυτές οι ουσίες θεωρούνταν περιττά απόβλητα των ζωντανών οργανισμών. Είναι πλέον αποδεδειγμένο ότι παίζουν ρόλο στις μεταβολικές διεργασίες:
- φαινόλες - συμμετοχή στη φωτοσύνθεση, αναπνοή, μεταφορά ηλεκτρονίων, παραγωγή φυτοορμονών, ανάπτυξη του ριζικού συστήματος. έλξη επικονιαστικών εντόμων, αντιμικροβιακή δράση. χρωματισμός μεμονωμένων μερών του φυτού;
- ταννίνες - ανάπτυξη αντοχής σε μυκητιασικές ασθένειες;
- καροτενοειδή - συμμετοχή στη φωτοσύνθεση, προστασία από φωτοοξείδωση;
- αλκαλοειδή - ρύθμιση ανάπτυξης;
- ισοπρενοειδή - προστασία από έντομα, βακτήρια, ζώα;
- στερόλες – ρύθμιση της διαπερατότητας της κυτταρικής μεμβράνης.
Η κύρια λειτουργία των δευτερογενών ενώσεων στα φυτά είναι οικολογική: προστασία από παράσιτα, παθογόνους μικροοργανισμούς,προσαρμογή στις εξωτερικές συνθήκες. Δεδομένου ότι οι περιβαλλοντικοί παράγοντες διαφέρουν σημαντικά για διαφορετικούς τύπους χλωρίδας, το φάσμα αυτών των ενώσεων είναι σχεδόν απεριόριστο.
Ταξινομήσεις
Υπάρχουν πολλές θεμελιωδώς διαφορετικές ταξινομήσεις δευτερογενών μεταβολιτών:
- Ασήμαντο. Οι ουσίες χωρίζονται σε ομάδες ανάλογα με τις ιδιότητές τους (οι σαπωνίνες σχηματίζουν αφρό, τα πικρά έχουν κατάλληλη γεύση κ.λπ.).
- Χημικό. Με βάση τα χαρακτηριστικά της χημικής δομής των ενώσεων. Αυτή τη στιγμή είναι η πιο κοινή. Το μειονέκτημα αυτής της ταξινόμησης είναι ότι οι ουσίες της ίδιας ομάδας μπορεί να διαφέρουν ως προς τη μέθοδο παραγωγής και τις ιδιότητες.
- Βιοχημικό. Επικεφαλής αυτού του τύπου συστηματοποίησης βρίσκεται η μέθοδος της βιοσύνθεσης. Είναι η πιο τεκμηριωμένη επιστημονικά, αλλά λόγω της έλλειψης γνώσης της βιοχημείας των φυτών, η χρήση αυτής της ταξινόμησης είναι περιορισμένη.
- Λειτουργικό. Βασίζεται σε ορισμένες λειτουργίες ουσιών σε έναν ζωντανό οργανισμό. Η ίδια ομάδα μπορεί να περιέχει δευτερογενείς μεταβολίτες με διαφορετικές χημικές δομές.
Η πολυπλοκότητα της ταξινόμησης έγκειται στο γεγονός ότι κάθε ομάδα δευτερογενών μεταβολιτών σχετίζεται στενά με τις άλλες. Έτσι, τα bitters (μια κατηγορία τερπενίων) είναι γλυκοσίδες και τα καροτενοειδή (παράγωγα τετρατερπενίων) είναι βιταμίνες.
Κύριες Ομάδες
Οι ακόλουθοι τύποι ουσιών ταξινομούνται ως δευτερογενείς μεταβολίτες φυτικών κυττάρων:
- αλκαλοειδή (πυριδίνη,ιμιδαζόλη, πουρίνη, βεταλαΐνες, γλυκοαλκαλοειδή, πρωτοαλκαλοειδή και άλλα)·
- παράγωγα ανθρακενίου (παράγωγα χρυσασίνης, ανθρόνης, αλιζαρίνης και άλλων ενώσεων),
- φυτοστεροειδή (βιθανολίδες);
- γλυκοσίδες (μονοσίτες, βιοζίτες και ολιγοσίτες, κυανογόνοι γλυκοσίδες και θειογλυκοσίδες);
- ισοπρενοειδή (τερπένια και τα παράγωγά τους - τερπενοειδή και στεροειδή);
- φαινολικές ενώσεις και άλλες.
Πολλές από αυτές τις ουσίες έχουν μοναδικές ιδιότητες. Έτσι, τα αλκαλοειδή curare είναι το ισχυρότερο δηλητήριο και ορισμένες ομάδες γλυκοσιδών έχουν έντονο θεραπευτικό αποτέλεσμα και χρησιμοποιούνται για την παρασκευή φαρμάκων που χρησιμοποιούνται στη θεραπεία της καρδιακής ανεπάρκειας.
Αίτηση
Οι δευτερογενείς μεταβολίτες έχουν ενεργή επίδραση στα όργανα και τα συστήματα των ανθρώπων και των ζώων, επομένως χρησιμοποιούνται ευρέως στη φαρμακολογία και την κτηνιατρική, χρησιμοποιούνται ως ενισχυτικά γεύσης και αρώματος σε προϊόντα διατροφής. Ορισμένα φυτά που συσσωρεύουν αυτές τις ουσίες σε σημαντικές ποσότητες χρησιμοποιούνται ως πρώτες ύλες για την παραγωγή τεχνικών υλικών.
Στο εξωτερικό, σε χώρες με ανεπτυγμένη χημική βιομηχανία, περίπου το ένα τέταρτο όλων των ενώσεων που χρησιμοποιούνται στη φαρμακευτική είναι φυτικής προέλευσης. Η πολύτιμη θεραπευτική δράση των δευτερογενών μεταβολιτών σχετίζεται με τις ιδιότητές τους όπως:
- ευρύ εύρος δράσης;
- ελάχιστες παρενέργειες ακόμη και με παρατεταμένεςυποδοχή;
- σύνθετη επίδραση στο σώμα;
- υψηλή απόδοση.
Δεδομένου ότι αυτές οι ενώσεις είναι ακόμη ελάχιστα κατανοητές, η περαιτέρω έρευνά τους μπορεί να οδηγήσει στη δημιουργία θεμελιωδώς νέων φαρμακευτικών προϊόντων.
