Sekundarni metaboliti su najvažniji fiziološki aktivni spojevi u biljnom svijetu. Njihov broj, proučavan od strane nauke, svake se godine povećava. Trenutno je oko 15% svih biljnih vrsta ispitano na prisustvo ovih supstanci. Takođe imaju visoku biološku aktivnost u odnosu na organizam životinja i ljudi, što određuje njihov potencijal kao farmaceutskih proizvoda.
Šta su sekundarni metaboliti?
Odlika svih živih organizama je da imaju metabolizam - metabolizam. To je skup hemijskih reakcija koje proizvode primarne i sekundarne metabolite.
Razlika među njima 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 učestvuju u procesu rasta i reprodukcije. Međutim, oni također obavljaju određene funkcije.
U životinjskom svijetu, sekundarna jedinjenja se rijetko proizvode, češće ulazetijela zajedno sa biljnom hranom. Ove supstance se sintetiziraju uglavnom u biljkama, gljivama, spužvama i jednoćelijskim bakterijama.
Karakteristike i karakteristike
U biohemiji se razlikuju sljedeći glavni znaci sekundarnih biljnih metabolita:
- visoka biološka aktivnost;
- mala molekularna težina (2-3 kDa);
- proizvodnja iz male količine polaznih supstanci (5-6 aminokiselina za 7 alkaloida);
- sinteza je svojstvena pojedinačnim biljnim vrstama;
- formiranje u kasnijim fazama razvoja živog organizma.
Svaka od ovih funkcija je opciona. Tako se sekundarni fenolni metaboliti proizvode u svim biljnim vrstama, a prirodna guma ima veliku molekularnu težinu. Proizvodnja sekundarnih metabolita u biljkama odvija se samo na bazi proteina, lipida i ugljikohidrata pod utjecajem različitih enzima. Takva jedinjenja nemaju svoj put za sintezu.
Imaju i sljedeće karakteristike:
- prisutnost u različitim dijelovima biljke;
- neravnomjerna raspodjela u tkivima;
- lokalizacija u određenim odjeljcima ćelije radi neutralizacije biološke aktivnosti sekundarnih metabolita;
-
prisustvo bazične strukture (najčešće u njenoj ulozi nastupaju hidroksilne, metilne, metoksilne grupe), na osnovu koje nastaju druge varijante jedinjenja;
- različite vrste promjena strukture;
- mogućnost prebacivanja na neaktivan, "rezervni" obrazac;
- nedostatak direktnog učešća u metabolizmu.
Sekundarni metabolizam se često posmatra kao sposobnost živog organizma da komunicira sa sopstvenim enzimima i genetskim materijalom. Glavni proces, kao rezultat kojeg nastaju sekundarna jedinjenja, je disimilacija (razgradnja proizvoda primarne sinteze). Ovo oslobađa određenu količinu energije koja je uključena u proizvodnju sekundarnih jedinjenja.
Funkcije
U početku su se ove supstance smatrale nepotrebnim otpadnim proizvodima živih organizama. Sada je utvrđeno da oni igraju ulogu u metaboličkim procesima:
-
fenoli - učešće u fotosintezi, disanju, prijenosu elektrona, proizvodnji fitohormona, razvoju korijenskog sistema; privlačenje insekata oprašivača, antimikrobno djelovanje; bojanje pojedinih dijelova biljke;
- tanini - razvoj otpornosti na gljivične bolesti;
- karotenoidi - učešće u fotosintezi, zaštita od fotooksidacije;
- alkaloidi - regulacija rasta;
- izoprenoidi - zaštita od insekata, bakterija, životinja;
- steroli – regulacija permeabilnosti ćelijske membrane.
Glavna funkcija sekundarnih jedinjenja u biljkama je ekološka: zaštita od štetočina, patogenih mikroorganizama,prilagođavanje spoljašnjim uslovima. Pošto se faktori životne sredine značajno razlikuju za različite vrste flore, spektar ovih jedinjenja je gotovo neograničen.
Klasifikacije
Postoji nekoliko fundamentalno različitih klasifikacija sekundarnih metabolita:
- Trivijalno. Supstance se dijele u grupe prema njihovim specifičnim svojstvima (saponini stvaraju pjenu, gorkinje imaju odgovarajući ukus i tako dalje).
-
Chemical. Na osnovu karakteristika hemijske strukture jedinjenja. Trenutno je najčešći. Nedostatak ove klasifikacije je što se supstance iste grupe mogu razlikovati u načinu proizvodnje i svojstvima.
- Biohemijska. Na čelu ove vrste sistematizacije je metoda biosinteze. To je naučno najpotkrijepljenije, ali zbog nedostatka znanja o biljnoj biohemiji, upotreba ove klasifikacije je ograničena.
- Funkcionalno. Temelji se na određenim funkcijama tvari u živom organizmu. Ista grupa može sadržavati sekundarne metabolite različite hemijske strukture.
Složenost klasifikacije leži u činjenici da je svaka grupa sekundarnih metabolita blisko povezana s ostalima. Dakle, gorčine (klasa terpena) su glikozidi, a karotenoidi (derivati tetraterpena) su vitamini.
Glavne grupe
Sljedeće vrste supstanci su klasifikovane kao sekundarni metaboliti biljnih ćelija:
- alkaloidi (piridin,imidazol, purin, betalaini, glikoalkaloidi, protoalkaloidi i drugi);
- derivati antracena (derivati krizacina, antrona, alizarina i drugih jedinjenja);
- fitosteriodi (withanolides);
- glikozidi (monozidi, biozidi i oligozidi, cijanogeni glikozidi i tioglikozidi);
- izoprenoidi (terpeni i njihovi derivati - terpenoidi i steroidi);
- fenolna jedinjenja i drugi.
Mnoge od ovih supstanci imaju jedinstvena svojstva. Dakle, alkaloidi kurare su najjači otrov, a neke grupe glikozida imaju izraženo terapeutsko dejstvo i koriste se za pravljenje lekova koji se koriste u lečenju srčane insuficijencije.
Prijava
Sekundarni metaboliti imaju aktivno dejstvo na organe i sisteme ljudi i životinja, pa se široko koriste u farmakologiji i veterini, koriste se kao pojačivači ukusa i arome u prehrambenim proizvodima. Neke biljke koje akumuliraju ove supstance u značajnim količinama koriste se kao sirovine u proizvodnji tehničkih materijala.
U inostranstvu, u zemljama sa razvijenom hemijskom industrijom, oko četvrtina svih jedinjenja koja se koriste u farmaciji je biljnog porekla. Vrijedan terapeutski učinak sekundarnih metabolita povezan je s njihovim svojstvima kao što su:
- široki raspon djelovanja;
- minimalne nuspojave čak i uz produženoprijem;
- kompleksno dejstvo na organizam;
- visoka efikasnost.
Pošto su ovi spojevi još uvijek slabo shvaćeni, njihova daljnja istraživanja mogu dovesti do stvaranja fundamentalno novih farmaceutskih proizvoda.
