Sekundaarsed metaboliidid on kõige olulisemad füsioloogiliselt aktiivsed ühendid taimemaailmas. Nende arv, mida teaduse uurib, kasvab iga aastaga. Hetkel on nende ainete olemasolu uuritud umbes 15% kõigist taimeliikidest. Neil on ka kõrge bioloogiline aktiivsus loomade ja inimeste keha suhtes, mis määrab nende potentsiaali ravimitena.
Mis on sekundaarsed metaboliidid?
Kõigi elusorganismide eripäraks on see, et neil on ainevahetus – ainevahetus. See on keemiliste reaktsioonide kogum, mille käigus tekivad primaarsed ja sekundaarsed metaboliidid.
Nende erinevus seisneb selles, et esimesed on iseloomulikud kõigile olenditele (valkude, aminokarboksüül- ja nukleiinhapete, süsivesikute, puriinide, vitamiinide süntees), teised aga teatud tüüpi organismidele ja ei osale selles. kasvu- ja paljunemisprotsessis. Kuid need täidavad ka teatud funktsioone.
Loomamaailmas toodetakse sekundaarseid ühendeid harva, sagedamini need sisenevadkeha koos taimse toiduga. Neid aineid sünteesitakse peamiselt taimedes, seentes, käsnades ja üherakulistes bakterites.
Funktsioonid ja funktsioonid
Biokeemias eristatakse järgmisi sekundaarsete taimsete metaboliitide tunnuseid:
- kõrge bioloogiline aktiivsus;
- väike molekulmass (2–3 kDa);
- tootmine väikesest kogusest lähteainetest (5-6 aminohapet 7 alkaloidi kohta);
- süntees on omane üksikutele taimeliikidele;
- moodustumine elusorganismi hilisemates arenguetappides.
Kõik need funktsioonid on valikulised. Seega tekivad sekundaarsed fenoolsed metaboliidid kõigis taimeliikides ja looduslikul kautšukil on kõrge molekulmass. Sekundaarsete metaboliitide tootmine taimedes toimub ainult valkude, lipiidide ja süsivesikute baasil erinevate ensüümide mõjul. Sellistel ühenditel ei ole oma sünteesi teed.
Neil on ka järgmised funktsioonid:
- olemasolu taime erinevates osades;
- ebaühtlane jaotumine kudedes;
- lokaliseerimine raku teatud osades, et neutraliseerida sekundaarsete metaboliitide bioloogiline aktiivsus;
-
põhistruktuuri olemasolu (sagedamini toimivad selle rollis hüdroksüül-, metüül-, metoksüülrühmad), mille alusel tekivad teised ühendite variandid;
- erinevat tüüpi struktuurimuudatused;
- võimalus lülituda passiivsele "reservi" vormile;
- vahetu ainevahetuses osalemise puudumine.
Sekundaarset ainevahetust käsitletakse sageli kui elusorganismi võimet suhelda oma ensüümide ja geneetilise materjaliga. Peamine protsess, mille tulemusena tekivad sekundaarsed ühendid, on dissimilatsioon (esmasünteesi produktide lagunemine). See vabastab teatud koguse energiat, mis on seotud sekundaarsete ühendite tootmisega.
Funktsioonid
Esialgu peeti neid aineid elusorganismide mittevajalikeks jäätmeteks. Nüüdseks on kindlaks tehtud, et nad mängivad rolli ainevahetusprotsessides:
-
fenoolid - osalemine fotosünteesis, hingamises, elektronide ülekandes, fütohormoonide tootmises, juurestiku arengus; tolmeldavate putukate ligimeelitamine, antimikroobne toime; üksikute taimeosade värvimine;
- tanniinid - seenhaiguste vastu resistentsuse kujunemine;
- karotenoidid - osalemine fotosünteesis, kaitse fotooksüdatsiooni eest;
- alkaloidid - kasvuregulatsioon;
- isoprenoidid - kaitse putukate, bakterite, loomade eest;
- steroolid – rakumembraani läbilaskvuse reguleerimine.
Sekundaarsete ühendite põhifunktsioon taimedes on ökoloogiline: kaitse kahjurite, patogeensete mikroorganismide,kohanemine välistingimustega. Kuna keskkonnategurid erinevad erinevat tüüpi taimestiku puhul oluliselt, on nende ühendite spekter peaaegu piiramatu.
Klassifikatsioonid
Sekundaarsetel metaboliitidel on mitu põhimõtteliselt erinevat klassifikatsiooni:
- Triviaalne. Ained jaotatakse rühmadesse vastav alt nende spetsiifilistele omadustele (saponiinid moodustavad vahtu, mõrkjad on sobiva maitsega jne).
-
Keemiline. Lähtudes ühendite keemilise struktuuri tunnustest. Praegu on see kõige levinum. Selle klassifikatsiooni puuduseks on see, et samasse rühma kuuluvad ained võivad tootmismeetodi ja omaduste poolest erineda.
- Biokeemiline. Seda tüüpi süstematiseerimise eesotsas on biosünteesi meetod. See on teaduslikult kõige enam põhjendatud, kuid taimede biokeemia alaste teadmiste puudumise tõttu on selle klassifikatsiooni kasutamine piiratud.
- Funktsionaalne. See põhineb ainete teatud funktsioonidel elusorganismis. Sama rühm võib sisaldada erineva keemilise struktuuriga sekundaarseid metaboliite.
Klassifitseerimise keerukus seisneb selles, et iga sekundaarsete metaboliitide rühm on teistega tihed alt seotud. Seega on mõruained (terpeenide klass) glükosiidid ja karotenoidid (tetraterpeenide derivaadid) vitamiinid.
Põhirühmad
Järgmist tüüpi aineid klassifitseeritakse taimerakkude sekundaarseteks metaboliitideks:
- alkaloidid (püridiin,imidasool, puriin, betalaiinid, glükoalkaloidid, protoalkaloidid ja teised);
- antratseeni derivaadid (krüsatsiini, antrooni, alisariini ja muude ühendite derivaadid);
- fütosterioodid (withanolides);
- glükosiidid (monosiidid, biosiidid ja oligosiidid, tsüanogeensed glükosiidid ja tioglükosiidid);
- isoprenoidid (terpeenid ja nende derivaadid – terpenoidid ja steroidid);
- fenoolühendid ja teised.
Paljudel nendel ainetel on ainulaadsed omadused. Niisiis on kurarealkaloidid tugevaim mürk ja mõnel glükosiidirühmal on tugev terapeutiline toime ja neid kasutatakse südamepuudulikkuse raviks kasutatavate ravimite valmistamiseks.
Rakendus
Sekundaarsed metaboliidid mõjutavad aktiivselt inimeste ja loomade elundeid ja süsteeme, mistõttu kasutatakse neid laialdaselt farmakoloogias ja veterinaarmeditsiinis, kasutatakse toiduainetes maitse- ja lõhnatugevdajatena. Mõnda tehast, mis kogub neid aineid märkimisväärses koguses, kasutatakse toorainena tehniliste materjalide tootmisel.
Välismaal, arenenud keemiatööstusega riikides, on ligikaudu veerand kõigist farmaatsias kasutatavatest ühenditest taimset päritolu. Sekundaarsete metaboliitide väärtuslik ravitoime on seotud nende omadustega, näiteks:
- lai tegevusala;
- minimaalsed kõrvalmõjud isegi pikaajaliselvastuvõtt;
- keeruline mõju kehale;
- kõrge efektiivsus.
Kuna need ühendid on endiselt halvasti mõistetavad, võib nende edasine uurimine viia põhimõtteliselt uute ravimite loomiseni.
