I metaboliti secondari sono i composti fisiologicamente attivi più importanti nel mondo vegetale. Il loro numero, studiato dalla scienza, aumenta ogni anno. Al momento, circa il 15% di tutte le specie vegetali è stato studiato per la presenza di queste sostanze. Hanno anche un'elevata attività biologica in relazione al corpo di animali e umani, che determina il loro potenziale come prodotti farmaceutici.
Cosa sono i metaboliti secondari?
Una caratteristica distintiva di tutti gli organismi viventi è che hanno metabolismo - metabolismo. È un insieme di reazioni chimiche che producono metaboliti primari e secondari.
La differenza tra loro è che i primi sono caratteristici di tutte le creature (la sintesi di proteine, acidi aminocarbossilici e nucleici, carboidrati, purine, vitamine), mentre i secondi sono caratteristici di alcuni tipi di organismi e non partecipano nel processo di crescita e riproduzione. Tuttavia, svolgono anche determinate funzioni.
Nel mondo animale, i composti secondari vengono prodotti raramente, più spesso entranocorpo insieme a cibi vegetali. Queste sostanze sono sintetizzate principalmente in piante, funghi, spugne e batteri unicellulari.
Caratteristiche e caratteristiche
In biochimica, si distinguono i seguenti principali segni di metaboliti vegetali secondari:
- alta attività biologica;
- piccolo peso molecolare (2-3 kDa);
- produzione da una piccola quantità di sostanze di partenza (5-6 aminoacidi per 7 alcaloidi);
- la sintesi è inerente alle singole specie vegetali;
- formazione nelle fasi successive dello sviluppo di un organismo vivente.
Ognuno di queste funzioni è opzionale. Pertanto, in tutte le specie vegetali vengono prodotti metaboliti fenolici secondari e la gomma naturale ha un alto peso molecolare. La produzione di metaboliti secondari nelle piante avviene solo sulla base di proteine, lipidi e carboidrati sotto l'influenza di vari enzimi. Tali composti non hanno una propria via di sintesi.
Hanno anche le seguenti caratteristiche:
- presenza in diverse parti della pianta;
- distribuzione irregolare nei tessuti;
- localizzazione in alcuni compartimenti cellulari per neutralizzare l'attività biologica dei metaboliti secondari;
- la presenza di una struttura di base (il più delle volte nel suo ruolo agiscono gruppi idrossile, metile, metossile), sulla base della quale si formano altre varianti di composti;
- diversi tipi di modifiche alla struttura;
- la possibilità di passare a un modulo "riserva" inattivo;
- mancanza di partecipazione diretta al metabolismo.
Il metabolismo secondario è spesso visto come la capacità di un organismo vivente di interagire con i propri enzimi e materiale genetico. Il processo principale, a seguito del quale si formano composti secondari, è la dissimilazione (decomposizione dei prodotti della sintesi primaria). Questo rilascia una certa quantità di energia, che è coinvolta nella produzione di composti secondari.
Funzioni
Inizialmente, queste sostanze erano considerate prodotti di scarto non necessari degli organismi viventi. È ormai accertato che svolgono un ruolo nei processi metabolici:
- fenoli - partecipazione alla fotosintesi, respirazione, trasferimento di elettroni, produzione di fitormoni, sviluppo dell'apparato radicale; attrazione di insetti impollinatori, azione antimicrobica; colorazione delle singole parti della pianta;
- tannini - sviluppo della resistenza alle malattie fungine;
- carotenoidi - partecipazione alla fotosintesi, protezione dalla fotoossidazione;
- alcaloidi - regolazione della crescita;
- isoprenoidi - protezione contro insetti, batteri, animali;
- steroli – regolazione della permeabilità della membrana cellulare.
La funzione principale dei composti secondari nelle piante è ecologica: protezione da parassiti, microrganismi patogeni,adattamento alle condizioni esterne. Poiché i fattori ambientali differiscono in modo significativo per i diversi tipi di flora, lo spettro di questi composti è quasi illimitato.
Classificazioni
Ci sono diverse classificazioni fondamentalmente diverse dei metaboliti secondari:
- Triviale. Le sostanze sono suddivise in gruppi in base alle loro proprietà specifiche (le saponine formano la schiuma, gli amari hanno un gusto appropriato e così via).
- Chimica. Basato sulle caratteristiche della struttura chimica dei composti. Attualmente è il più comune. Lo svantaggio di questa classificazione è che le sostanze dello stesso gruppo possono differire nel metodo di produzione e nelle proprietà.
- Biochimico. A capo di questo tipo di sistematizzazione c'è il metodo della biosintesi. È la più scientificamente comprovata, ma a causa della mancanza di conoscenza della biochimica vegetale, l'uso di questa classificazione è limitato.
- Funzionale. Si basa su alcune funzioni delle sostanze in un organismo vivente. Lo stesso gruppo può contenere metaboliti secondari con diverse strutture chimiche.
La complessità della classificazione sta nel fatto che ogni gruppo di metaboliti secondari è strettamente correlato agli altri. Pertanto, i bitter (una classe di terpeni) sono glicosidi e i carotenoidi (derivati dei tetraterpeni) sono vitamine.
Gruppi principali
I seguenti tipi di sostanze sono classificati come metaboliti secondari delle cellule vegetali:
- alcaloidi (piridina,imidazolo, purine, betalaine, glicoalcaloidi, protoalcaloidi e altri);
- derivati antracene (derivati di crizacina, anthrone, alizarina e altri composti);
- fitosteriodi (withanolidi);
- glicosidi (monosidi, biosidi e oligosidi, glicosidi cianogenici e tioglicosidi);
- isoprenoidi (terpeni e loro derivati - terpenoidi e steroidi);
- composti fenolici e altri.
Molte di queste sostanze hanno proprietà uniche. Quindi, gli alcaloidi curaro sono il veleno più potente e alcuni gruppi di glicosidi hanno un effetto terapeutico pronunciato e sono usati per produrre farmaci usati nel trattamento dell'insufficienza cardiaca.
Applicazione
I metaboliti secondari hanno un effetto attivo sugli organi e sui sistemi di esseri umani e animali, quindi sono ampiamente utilizzati in farmacologia e medicina veterinaria, sono usati come es altatori di aromi e aromi nei prodotti alimentari. Alcuni impianti che accumulano queste sostanze in quantità significative vengono utilizzati come materie prime nella produzione di materiali tecnici.
All'estero, nei paesi con un'industria chimica sviluppata, circa un quarto di tutti i composti utilizzati in farmacia sono di origine vegetale. Il prezioso effetto terapeutico dei metaboliti secondari è associato alle loro proprietà quali:
- ampia gamma di azioni;
- effetti collaterali minimi anche con prolungatiricezione;
- effetto complesso sul corpo;
- alta efficienza.
Poiché questi composti sono ancora poco conosciuti, la loro ulteriore ricerca potrebbe portare alla creazione di farmaci fondamentalmente nuovi.
