Antriniai metabolitai yra svarbiausi fiziologiškai aktyvūs junginiai augalų pasaulyje. Jų skaičius, tyrinėjamas mokslo, kasmet didėja. Šiuo metu apie 15% visų augalų rūšių ištirta dėl šių medžiagų buvimo. Jie taip pat turi didelį biologinį aktyvumą gyvūnų ir žmonių organizme, o tai lemia jų, kaip vaistų, potencialą.
Kas yra antriniai metabolitai?
Išskirtinis visų gyvų organizmų bruožas yra tas, kad jie turi medžiagų apykaitą – medžiagų apykaitą. Tai cheminių reakcijų, kurios gamina pirminius ir antrinius metabolitus, rinkinys.
Skirtumas tarp jų yra tas, kad pirmieji būdingi visoms būtybėms (b altymų, aminokarboksilo ir nukleino rūgščių, angliavandenių, purinų, vitaminų sintezei), o antrieji būdingi tam tikrų tipų organizmams ir nedalyvauja. augimo ir dauginimosi procese. Tačiau jie taip pat atlieka tam tikras funkcijas.
Gyvūnų pasaulyje antriniai junginiai gaminami retai, dažniau jie patenkakūno kartu su augaliniu maistu. Šios medžiagos daugiausia sintetinamos augaluose, grybuose, kempinėse ir vienaląstėse bakterijose.
Ypatybės ir funkcijos
Biochemijoje išskiriami šie pagrindiniai antrinių augalų metabolitų požymiai:
- didelis biologinis aktyvumas;
- mažos molekulinės masės (2–3 kDa);
- gamyba iš nedidelio kiekio pradinių medžiagų (5-6 aminorūgštys 7 alkaloidams);
- sintezė būdinga atskiroms augalų rūšims;
- formavimasis vėlesnėse gyvo organizmo vystymosi stadijose.
Bet kuri iš šių funkcijų yra neprivaloma. Taigi antriniai fenolio metabolitai gaminami visose augalų rūšyse, o natūralios gumos molekulinė masė yra didelė. Antrinių metabolitų gamyba augaluose vyksta tik b altymų, lipidų ir angliavandenių pagrindu, veikiant įvairiems fermentams. Tokie junginiai neturi savo sintezės būdo.
Jie taip pat turi šias funkcijas:
- buvimas įvairiose augalo dalyse;
- netolygus pasiskirstymas audiniuose;
- lokalizacija tam tikruose ląstelės skyriuose, siekiant neutralizuoti antrinių metabolitų biologinį aktyvumą;
-
pagrindinės struktūros buvimas (dažniausiai jos vaidmenį atlieka hidroksilo, metilo, metoksilo grupės), kurios pagrindu susidaro kiti junginių variantai;
- skirtingų tipų struktūros pokyčiai;
- galimybė pereiti į neaktyvią „rezervavimo“formą;
- tiesioginio dalyvavimo metabolizme stoka.
Antrinė medžiagų apykaita dažnai vertinama kaip gyvo organizmo gebėjimas sąveikauti su savo fermentais ir genetine medžiaga. Pagrindinis procesas, kurio metu susidaro antriniai junginiai, yra disimiliacija (pirminės sintezės produktų skilimas). Taip išsiskiria tam tikras energijos kiekis, kuris dalyvauja antrinių junginių gamyboje.
Funkcijos
Iš pradžių šios medžiagos buvo laikomos nereikalingomis gyvų organizmų atliekomis. Dabar nustatyta, kad jie vaidina svarbų vaidmenį medžiagų apykaitos procesuose:
-
fenoliai – dalyvavimas fotosintezėje, kvėpavime, elektronų pernešime, fitohormonų gamyboje, šaknų sistemos vystyme; apdulkinančių vabzdžių pritraukimas, antimikrobinis veikimas; atskirų augalo dalių dažymas;
- taninai – atsparumo grybelinėms ligoms ugdymas;
- karotinoidai – dalyvavimas fotosintezėje, apsauga nuo fotooksidacijos;
- alkaloidai – augimo reguliavimas;
- izoprenoidai – apsauga nuo vabzdžių, bakterijų, gyvūnų;
- steroliai – ląstelės membranos pralaidumo reguliavimas.
Pagrindinė antrinių junginių funkcija augaluose yra ekologinė: apsauga nuo kenkėjų, patogeninių mikroorganizmų,prisitaikymas prie išorinių sąlygų. Kadangi skirtingų floros tipų aplinkos veiksniai labai skiriasi, šių junginių spektras yra beveik neribotas.
Klasifikacijos
Yra keletas iš esmės skirtingų antrinių metabolitų klasifikacijų:
- Trivialu. Medžiagos skirstomos į grupes pagal specifines savybes (saponinai sudaro putas, trauktinės turi atitinkamą skonį ir pan.).
-
Cheminė. Remiantis junginių cheminės struktūros charakteristikomis. Šiuo metu tai yra labiausiai paplitusi. Šios klasifikacijos trūkumas yra tas, kad tos pačios grupės medžiagos gali skirtis gamybos būdu ir savybėmis.
- Biocheminė. Šio tipo sisteminimo pradžioje yra biosintezės metodas. Ji yra labiausiai moksliškai pagrįsta, tačiau dėl augalų biochemijos žinių stokos šios klasifikacijos naudojimas yra ribotas.
- Funkcinis. Jis pagrįstas tam tikromis medžiagų funkcijomis gyvame organizme. Toje pačioje grupėje gali būti antrinių metabolitų, kurių cheminė struktūra skiriasi.
Klasifikavimo sudėtingumas slypi tame, kad kiekviena antrinių metabolitų grupė yra glaudžiai susijusi su kitomis. Taigi trauktinės (terpenų klasė) yra glikozidai, o karotenoidai (tetraterpenų dariniai) yra vitaminai.
Pagrindinės grupės
Šių tipų medžiagos yra klasifikuojamos kaip antriniai augalų ląstelių metabolitai:
- alkaloidai (piridinas,imidazolas, purinas, betalainai, glikoalkaloidai, protoalkaloidai ir kiti);
- antraceno dariniai (chrizacino, antrono, alizarino ir kitų junginių dariniai);
- fitosteriodai (withanolidai);
- glikozidai (monozidai, biosidai ir oligosidai, cianogeniniai glikozidai ir tioglikozidai);
- izoprenoidai (terpenai ir jų dariniai – terpenoidai ir steroidai);
- fenoliniai junginiai ir kiti.
Daugelis šių medžiagų turi unikalių savybių. Taigi, kurarė alkaloidai yra stipriausias nuodas, o kai kurios glikozidų grupės turi ryškų gydomąjį poveikį ir yra naudojamos vaistams, vartojamiems širdies nepakankamumui gydyti, gaminti.
Programa
Antriniai metabolitai aktyviai veikia žmonių ir gyvūnų organus bei sistemas, todėl plačiai naudojami farmakologijoje ir veterinarijoje, maisto produktuose naudojami kaip skonio ir aromato stiprikliai. Kai kurie augalai, kuriuose šios medžiagos kaupiasi dideliais kiekiais, naudojami kaip žaliava techninių medžiagų gamyboje.
Užsienyje, šalyse, kuriose išvystyta chemijos pramonė, apie ketvirtadalis visų farmacijoje naudojamų junginių yra augalinės kilmės. Vertingas gydomasis antrinių metabolitų poveikis yra susijęs su jų savybėmis, tokiomis kaip:
- platus veiksmų spektras;
- minimalus šalutinis poveikis net ir ilgaipriėmimas;
- sudėtingas poveikis organizmui;
- didelis efektyvumas.
Kadangi šie junginiai vis dar menkai suprantami, tolesni jų tyrimai gali padėti sukurti iš esmės naujus vaistus.
