Els metabòlits secundaris són els compostos fisiològicament actius més importants del món vegetal. El seu nombre, estudiat per la ciència, augmenta cada any. Actualment, aproximadament un 15% de totes les espècies vegetals s'han estudiat per la presència d'aquestes substàncies. També tenen una alta activitat biològica en relació amb el cos dels animals i els humans, la qual cosa determina el seu potencial com a productes farmacèutics.
Què són els metabòlits secundaris?
Una característica distintiva de tots els organismes vius és que tenen metabolisme - metabolisme. És un conjunt de reaccions químiques que produeixen metabòlits primaris i secundaris.
La diferència entre elles és que les primeres són característiques de totes les criatures (la síntesi de proteïnes, àcids aminocarboxílics i nucleics, hidrats de carboni, purines, vitamines), mentre que les segones són característiques de certs tipus d'organismes i no hi participen. en el procés de creixement i reproducció. Tanmateix, també realitzen determinades funcions.
Al món animal, rarament es produeixen compostos secundaris, més sovint hi entrencos juntament amb els aliments vegetals. Aquestes substàncies es sintetitzen principalment en plantes, fongs, esponges i bacteris unicel·lulars.
Característiques i característiques
En bioquímica, es distingeixen els següents signes principals dels metabòlits secundaris de les plantes:
- activitat biològica alta;
- pes molecular petit (2-3 kDa);
- producció a partir d'una petita quantitat de substàncies de partida (5-6 aminoàcids per a 7 alcaloides);
- síntesi és inherent a les espècies vegetals individuals;
- formació en etapes posteriors del desenvolupament d'un organisme viu.
Qualsevol d'aquestes funcions és opcional. Així, els metabòlits fenòlics secundaris es produeixen en totes les espècies vegetals i el cautxú natural té un pes molecular elevat. La producció de metabòlits secundaris a les plantes es produeix només a partir de proteïnes, lípids i hidrats de carboni sota la influència de diversos enzims. Aquests compostos no tenen la seva pròpia manera de síntesi.
També tenen les funcions següents:
- presencia a diferents parts de la planta;
- distribució desigual als teixits;
-
localització en determinats compartiments de la cèl·lula per neutralitzar l'activitat biològica dels metabòlits secundaris;
- la presència d'una estructura bàsica (la majoria de vegades actuen en el seu paper grups hidroxil, metil, metoxil), sobre la base de la qual es formen altres variants de compostos;
- diferents tipus de canvis d'estructura;
- la capacitat de canviar a un formulari de "reserva" inactiu;
- manca de participació directa en el metabolisme.
El metabolisme secundari es considera sovint com la capacitat d'un organisme viu d'interaccionar amb els seus propis enzims i material genètic. El procés principal, com a resultat del qual es formen compostos secundaris, és la dissimilació (descomposició dels productes de la síntesi primària). Això allibera una certa quantitat d'energia, que està implicada en la producció de compostos secundaris.
Funcions
Inicialment, aquestes substàncies es consideraven residus innecessaris dels organismes vius. Ara està establert que tenen un paper en els processos metabòlics:
- fenols - participació en la fotosíntesi, respiració, transferència d'electrons, producció de fitohormones, desenvolupament del sistema radicular; atracció d'insectes pol·linitzadors, acció antimicrobiana; coloració de parts individuals de la planta;
- tanins - desenvolupament de la resistència a les mal alties fúngiques;
- carotenoides - participació en la fotosíntesi, protecció contra la fotooxidació;
- alcaloides - regulació del creixement;
- isoprenoides: protecció contra insectes, bacteris i animals;
- esterols: regulació de la permeabilitat de la membrana cel·lular.
La funció principal dels compostos secundaris a les plantes és ecològica: protecció de plagues, microorganismes patògens,adaptació a condicions externes. Com que els factors ambientals difereixen significativament per a diferents tipus de flora, l'espectre d'aquests compostos és gairebé il·limitat.
Classificacions
Hi ha diverses classificacions fonamentalment diferents de metabòlits secundaris:
- Trivial. Les substàncies es divideixen en grups segons les seves propietats específiques (les saponines formen escuma, els amargs tenen un gust adequat, etc.).
- Química. Basat en les característiques de l'estructura química dels compostos. Actualment és el més habitual. L'inconvenient d'aquesta classificació és que les substàncies del mateix grup poden diferir pel que fa al mètode de producció i propietats.
- Bioquímic. Al capdavant d'aquest tipus de sistematització hi ha el mètode de biosíntesi. És la més provada científicament, però a causa del desconeixement de la bioquímica vegetal, l'ús d'aquesta classificació és limitat.
- Funcional. Es basa en determinades funcions de les substàncies en un organisme viu. El mateix grup pot contenir metabòlits secundaris amb estructures químiques diferents.
La complexitat de la classificació rau en el fet que cada grup de metabòlits secundaris està estretament relacionat amb els altres. Així, els amargs (una classe de terpens) són glucòsids i els carotenoides (derivats dels tetraterpens) són vitamines.
Grups principals
Els següents tipus de substàncies es classifiquen com a metabòlits secundaris de cèl·lules vegetals:
- alcaloides (piridina,imidazol, purina, betalaïnes, glicoalcaloides, protoalcaloides i altres);
- derivats de l'antracè (derivats de crizacina, antrona, alizarina i altres compostos);
- fitoesteroides (withanòlids);
- glicòsids (monòsids, biòsids i oligòsids, glicòsids cianogènics i tioglicòsids);
- isoprenoides (terpens i els seus derivats - terpenoides i esteroides);
- compostos fenòlics i altres.
Moltes d'aquestes substàncies tenen propietats úniques. Per tant, els alcaloides de curare són el verí més fort i alguns grups de glucòsids tenen un efecte terapèutic pronunciat i s'utilitzen per fer fàrmacs utilitzats en el tractament de la insuficiència cardíaca.
Aplicació
Els metabòlits secundaris tenen un efecte actiu sobre els òrgans i sistemes dels humans i els animals, per la qual cosa s'utilitzen àmpliament en farmacologia i medicina veterinària, s'utilitzen com a potenciadors del sabor i l'aroma en productes alimentaris. Algunes plantes que acumulen aquestes substàncies en quantitats importants s'utilitzen com a matèries primeres en la producció de materials tècnics.
A l'estranger, als països amb una indústria química desenvolupada, aproximadament una quarta part de tots els compostos utilitzats a la farmàcia són d'origen vegetal. El valuós efecte terapèutic dels metabòlits secundaris està associat amb les seves propietats com ara:
- àmpli ventall d'acció;
- efectes secundaris mínims fins i tot amb un període prolongatrecepció;
- efecte complex sobre el cos;
- alta eficiència.
Atès que aquests compostos encara són poc coneguts, la seva investigació posterior pot conduir a la creació de productes farmacèutics fonamentalment nous.
