Sekundární metabolity jsou nejdůležitější fyziologicky aktivní sloučeniny ve světě rostlin. Jejich počet, zkoumaný vědou, se každým rokem zvyšuje. V současnosti je na přítomnost těchto látek studováno asi 15 % všech rostlinných druhů. Mají také vysokou biologickou aktivitu ve vztahu k tělu zvířat a lidí, což určuje jejich potenciál jako léčiv.
Co jsou sekundární metabolity?
Výrazným rysem všech živých organismů je, že mají metabolismus - metabolismus. Je to soubor chemických reakcí, které produkují primární a sekundární metabolity.
Rozdíl mezi nimi je v tom, že ty první jsou charakteristické pro všechny tvory (syntéza bílkovin, aminokarboxylových a nukleových kyselin, sacharidů, purinů, vitamínů), zatímco ty druhé jsou charakteristické pro určité typy organismů a neúčastní se v procesu růstu a rozmnožování. Provádějí však také určité funkce.
Ve světě zvířat se sekundární sloučeniny produkují jen zřídka, častěji se dostávají dovnitřtělo spolu s rostlinnou stravou. Tyto látky jsou syntetizovány především v rostlinách, houbách, houbách a jednobuněčných bakteriích.
Funkce a funkce
V biochemii se rozlišují následující hlavní znaky sekundárních rostlinných metabolitů:
- vysoká biologická aktivita;
- malá molekulová hmotnost (2–3 kDa);
- výroba z malého množství výchozích látek (5-6 aminokyselin na 7 alkaloidů);
- syntéza je vlastní jednotlivým druhům rostlin;
- vznik v pozdějších fázích vývoje živého organismu.
Kterákoli z těchto funkcí je volitelná. Ve všech rostlinných druzích tak vznikají sekundární fenolické metabolity a přírodní kaučuk má vysokou molekulovou hmotnost. K tvorbě sekundárních metabolitů v rostlinách dochází pouze na bázi bílkovin, lipidů a sacharidů pod vlivem různých enzymů. Takové sloučeniny nemají svůj vlastní způsob syntézy.
Mají také následující funkce:
- přítomnost v různých částech rostliny;
- nerovnoměrná distribuce v tkáních;
- lokalizace v určitých kompartmentech buňky k neutralizaci biologické aktivity sekundárních metabolitů;
-
přítomnost základní struktury (nejčastěji v její roli působí hydroxylové, methylové, methoxylové skupiny), na jejímž základě vznikají další varianty sloučenin;
- různé typy změn struktury;
- možnost přepnout na neaktivní, „rezervní“formulář;
- nedostatek přímé účasti na metabolismu.
Sekundární metabolismus je často považován za schopnost živého organismu interagovat s vlastními enzymy a genetickým materiálem. Hlavním procesem, v jehož důsledku vznikají sekundární sloučeniny, je disimilace (rozklad produktů primární syntézy). Tím se uvolní určité množství energie, která se podílí na produkci sekundárních sloučenin.
Funkce
Zpočátku byly tyto látky považovány za zbytečné odpadní produkty živých organismů. Nyní je zjištěno, že hrají roli v metabolických procesech:
-
fenoly - účast na fotosyntéze, dýchání, přenos elektronů, tvorba fytohormonů, vývoj kořenového systému; přitažlivost opylujícího hmyzu, antimikrobiální působení; vybarvení jednotlivých částí rostliny;
- taniny - rozvoj odolnosti vůči houbovým chorobám;
- karotenoidy - účast na fotosyntéze, ochrana před fotooxidací;
- alkaloidy – regulace růstu;
- isoprenoidy - ochrana proti hmyzu, bakteriím, zvířatům;
- steroly – regulace permeability buněčné membrány.
Hlavní funkce sekundárních sloučenin v rostlinách je ekologická: ochrana před škůdci, patogenními mikroorganismy,adaptace na vnější podmínky. Vzhledem k tomu, že se faktory prostředí pro různé typy flóry výrazně liší, spektrum těchto sloučenin je téměř neomezené.
Klasifikace
Existuje několik zásadně odlišných klasifikací sekundárních metabolitů:
- Trviální. Látky jsou rozděleny do skupin podle jejich specifických vlastností (saponiny tvoří pěnu, hořčiny mají odpovídající chuť atd.).
-
Chemický. Na základě charakteristik chemické struktury sloučenin. V současnosti je nejčastější. Nevýhodou této klasifikace je, že látky stejné skupiny se mohou lišit ve způsobu výroby a vlastnostech.
- Biochemické. V čele tohoto typu systemizace stojí metoda biosyntézy. Je to nejvíce vědecky podložené, ale kvůli nedostatku znalostí rostlinné biochemie je použití této klasifikace omezené.
- Funkční. Vychází z určitých funkcí látek v živém organismu. Stejná skupina může obsahovat sekundární metabolity s různými chemickými strukturami.
Složitost klasifikace spočívá ve skutečnosti, že každá skupina sekundárních metabolitů úzce souvisí s ostatními. Hořčiny (třída terpenů) jsou tedy glykosidy a karotenoidy (deriváty tetraterpenů) jsou vitamíny.
Hlavní skupiny
Následující typy látek jsou klasifikovány jako sekundární metabolity rostlinných buněk:
- alkaloidy (pyridin,imidazol, purin, betalainy, glykoalkaloidy, protoalkaloidy a další);
- deriváty anthracenu (deriváty chryzacinu, anthronu, alizarinu a dalších sloučenin);
- fytosteriody (withanolidy);
- glykosidy (monosidy, biosidy a oligosidy, kyanogenní glykosidy a thioglykosidy);
- isoprenoidy (terpeny a jejich deriváty - terpenoidy a steroidy);
- fenolické sloučeniny a další.
Mnoho z těchto látek má jedinečné vlastnosti. Takže alkaloidy kurare jsou nejsilnější jed a některé skupiny glykosidů mají výrazný terapeutický účinek a používají se k výrobě léků používaných při léčbě srdečního selhání.
Aplikace
Sekundární metabolity mají aktivní účinek na orgány a systémy lidí a zvířat, proto jsou široce používány ve farmakologii a veterinární medicíně, používají se jako zvýrazňovače chuti a vůně v potravinářských výrobcích. Některé rostliny, které akumulují tyto látky ve významném množství, se používají jako suroviny při výrobě technických materiálů.
V zahraničí, v zemích s rozvinutým chemickým průmyslem, je asi čtvrtina všech sloučenin používaných ve farmacii rostlinného původu. Cenný terapeutický účinek sekundárních metabolitů je spojen s jejich vlastnostmi, jako jsou:
- široká škála akcí;
- minimální vedlejší účinky i při dlouhodobém užívánírecepce;
- komplexní účinek na tělo;
- vysoká účinnost.
Vzhledem k tomu, že tyto sloučeniny jsou stále špatně pochopeny, jejich další výzkum může vést k vytvoření zásadně nových léčiv.
