Sekundarni metaboliti najvažniji su fiziološki aktivni spojevi u biljnom svijetu. Njihov broj, proučavan od strane znanosti, svake se godine povećava. Trenutno je oko 15% svih biljnih vrsta proučavano na prisutnost ovih tvari. Također imaju visoku biološku aktivnost u odnosu na tijelo životinja i ljudi, što određuje njihov potencijal kao farmaceutskih proizvoda.
Što su sekundarni metaboliti?
Odlika svih živih organizama je da imaju metabolizam - metabolizam. To je skup kemijskih reakcija koje proizvode primarne i sekundarne metabolite.
Razlika je u tome što su prvi karakteristični za sva bića (sinteza proteina, aminokarboksilnih i nukleinskih kiselina, ugljikohidrata, purina, vitamina), dok su drugi karakteristični za određene vrste organizama i ne sudjeluju u procesu rasta i razmnožavanja. Međutim, oni također obavljaju određene funkcije.
U životinjskom svijetu sekundarni spojevi se rijetko proizvode, češće ulazetijelo zajedno s biljnom hranom. Ove tvari se uglavnom sintetiziraju u biljkama, gljivama, spužvama i jednostaničnim bakterijama.
Značajke i značajke
U biokemiji se razlikuju sljedeći glavni znakovi sekundarnih biljnih metabolita:
- visoka biološka aktivnost;
- mala molekularna težina (2-3 kDa);
- proizvodnja iz male količine polaznih tvari (5-6 aminokiselina za 7 alkaloida);
- sinteza je svojstvena pojedinačnim biljnim vrstama;
- formiranje u kasnijim fazama razvoja živog organizma.
Svaka od ovih značajki nije obavezna. Tako se sekundarni fenolni metaboliti proizvode u svim biljnim vrstama, a prirodna guma ima veliku molekularnu masu. Proizvodnja sekundarnih metabolita u biljkama odvija se samo na bazi bjelančevina, lipida i ugljikohidrata pod utjecajem različitih enzima. Takvi spojevi nemaju svoj način sinteze.
Imaju i sljedeće značajke:
- prisutnost u različitim dijelovima biljke;
- neravnomjerna raspodjela u tkivima;
- lokalizacija u određenim dijelovima stanice radi neutraliziranja biološke aktivnosti sekundarnih metabolita;
-
prisutnost bazične strukture (najčešće u njenoj ulozi djeluju hidroksilne, metilne, metoksilne skupine) na temelju koje nastaju druge varijante spojeva;
- različite vrste promjena strukture;
- mogućnost prebacivanja na neaktivan, "rezervni" obrazac;
- nedostatak izravnog sudjelovanja u metabolizmu.
Sekundarni metabolizam se često promatra kao sposobnost živog organizma da komunicira s vlastitim enzimima i genetskim materijalom. Glavni proces, uslijed kojeg nastaju sekundarni spojevi, je disimilacija (razgradnja proizvoda primarne sinteze). Time se oslobađa određena količina energije koja je uključena u proizvodnju sekundarnih spojeva.
Funkcije
U početku su se ove tvari smatrale nepotrebnim otpadnim proizvodima živih organizama. Sada je utvrđeno da igraju ulogu u metaboličkim procesima:
-
fenoli - sudjelovanje u fotosintezi, disanju, prijenosu elektrona, proizvodnji fitohormona, razvoju korijenskog sustava; privlačenje insekata oprašivača, antimikrobno djelovanje; bojanje pojedinih dijelova biljke;
- tanini - razvoj otpornosti na gljivične bolesti;
- karotenoidi - sudjelovanje u fotosintezi, zaštita od fotooksidacije;
- alkaloidi - regulacija rasta;
- izoprenoidi - zaštita od insekata, bakterija, životinja;
- steroli – regulacija propusnosti stanične membrane.
Glavna funkcija sekundarnih spojeva u biljkama je ekološka: zaštita od štetnika, patogenih mikroorganizama,prilagođavanje vanjskim uvjetima. Budući da se čimbenici okoliša značajno razlikuju za različite vrste flore, spektar ovih spojeva je gotovo neograničen.
Klasifikacije
Postoji nekoliko fundamentalno različitih klasifikacija sekundarnih metabolita:
- Bezbitno. Tvari se dijele u skupine prema svojim specifičnim svojstvima (saponini tvore pjenu, gorčine imaju odgovarajući okus i tako dalje).
-
Kemijska. Na temelju karakteristika kemijske strukture spojeva. Trenutno je najčešći. Nedostatak ove klasifikacije je što se tvari iste skupine mogu razlikovati u načinu proizvodnje i svojstvima.
- Biokemijska. Na čelu ove vrste sistematizacije je metoda biosinteze. To je znanstveno najviše potkrijepljeno, ali zbog nedostatka znanja o biokemiji biljaka, upotreba ove klasifikacije je ograničena.
- Funkcionalno. Temelji se na određenim funkcijama tvari u živom organizmu. Ista skupina može sadržavati sekundarne metabolite s različitim kemijskim strukturama.
Složenost klasifikacije leži u činjenici da je svaka skupina sekundarnih metabolita usko povezana s ostalima. Dakle, gorčine (klasa terpena) su glikozidi, a karotenoidi (derivati tetraterpena) su vitamini.
Glavne grupe
Sljedeće vrste tvari klasificirane su kao sekundarni metaboliti biljnih stanica:
- alkaloidi (piridin,imidazol, purin, betalaini, glikoalkaloidi, protoalkaloidi i drugi);
- derivati antracena (derivati krizacina, antrona, alizarina i drugih spojeva);
- fitosteriodi (witanolidi);
- glikozidi (monozidi, biozidi i oligozidi, cijanogeni glikozidi i tioglikozidi);
- izoprenoidi (terpeni i njihovi derivati - terpenoidi i steroidi);
- fenolni spojevi i drugi.
Mnoge od ovih tvari imaju jedinstvena svojstva. Dakle, alkaloidi kurare su najjači otrov, a neke skupine glikozida imaju izražen terapeutski učinak i koriste se za izradu lijekova koji se koriste u liječenju zatajenja srca.
Prijava
Sekundarni metaboliti imaju aktivan učinak na organe i sustave ljudi i životinja, pa se široko koriste u farmakologiji i veterini, koriste se kao pojačivači okusa i mirisa u prehrambenim proizvodima. Neke biljke koje akumuliraju ove tvari u značajnim količinama koriste se kao sirovine u proizvodnji tehničkih materijala.
U inozemstvu, u zemljama s razvijenom kemijskom industrijom, oko četvrtina svih spojeva koji se koriste u farmaciji biljnog je podrijetla. Vrijedan terapijski učinak sekundarnih metabolita povezan je s njihovim svojstvima kao što su:
- širok raspon djelovanja;
- minimalne nuspojave čak i uz produljeneprijem;
- složeni učinak na tijelo;
- visoka učinkovitost.
Budući da su ti spojevi još uvijek slabo shvaćeni, njihova daljnja istraživanja mogu dovesti do stvaranja temeljno novih lijekova.
