Sekundärmetaboliten sind die wichtigsten physiologisch aktiven Verbindungen in der Pflanzenwelt. Ihre Zahl, die von der Wissenschaft untersucht wird, nimmt jedes Jahr zu. Derzeit sind etwa 15 % aller Pflanzenarten auf das Vorhandensein dieser Substanzen untersucht worden. Sie haben auch eine hohe biologische Aktivität in Bezug auf den Körper von Tieren und Menschen, was ihr Potenzial als Arzneimittel bestimmt.
Was sind Sekundärmetaboliten?
Ein charakteristisches Merkmal aller lebenden Organismen ist, dass sie einen Stoffwechsel haben - Stoffwechsel. Es handelt sich um eine Reihe chemischer Reaktionen, die primäre und sekundäre Metaboliten produzieren.
Der Unterschied zwischen ihnen besteht darin, dass erstere charakteristisch für alle Lebewesen sind (die Synthese von Proteinen, Aminocarbonsäuren und Nukleinsäuren, Kohlenhydraten, Purinen, Vitaminen), während letztere charakteristisch für bestimmte Arten von Organismen sind und nicht daran teilnehmen im Wachstums- und Reproduktionsprozess. Sie erfüllen jedoch auch bestimmte Funktionen.
In der Tierwelt werden sekundäre Verbindungen selten produziert, häufiger treten sie einKörper zusammen mit pflanzlichen Lebensmitteln. Diese Substanzen werden hauptsächlich in Pflanzen, Pilzen, Schwämmen und einzelligen Bakterien synthetisiert.
Funktionen und Features
In der Biochemie werden folgende Hauptmerkmale sekundärer Pflanzenstoffe unterschieden:
- hohe biologische Aktivität;
- kleines Molekulargewicht (2-3 kDa);
- Herstellung aus wenigen Ausgangsstoffen (5-6 Aminosäuren für 7 Alkaloide);
- Synthese ist einzelnen Pflanzenarten eigen;
- Bildung in späteren Entwicklungsstadien eines lebenden Organismus.
Jede dieser Funktionen ist optional. So werden in allen Pflanzenarten phenolische Sekundärmetabolite produziert und Naturkautschuk hat ein hohes Molekulargewicht. Die Produktion von Sekundärmetaboliten in Pflanzen erfolgt nur auf der Basis von Proteinen, Lipiden und Kohlenhydraten unter dem Einfluss verschiedener Enzyme. Solche Verbindungen haben keinen eigenen Syntheseweg.
Sie haben auch die folgenden Funktionen:
- Vorkommen in verschiedenen Teilen der Anlage;
- ungleichmäßige Verteilung im Gewebe;
- Lokalisation in bestimmten Kompartimenten der Zelle, um die biologische Aktivität von Sekundärmetaboliten zu neutralisieren;
- das Vorhandensein einer Grundstruktur (meistens spielen Hydroxyl-, Methyl-, Methoxylgruppen in ihrer Rolle), auf deren Grundlage andere Varianten von Verbindungen gebildet werden;
- verschiedene Arten von Strukturveränderungen;
- die Möglichkeit, zu einem inaktiven "Reserve"-Formular zu wechseln;
- Mangel an direkter Beteiligung am Stoffwechsel.
Sekundärstoffwechsel wird oft als die Fähigkeit eines lebenden Organismus angesehen, mit seinen eigenen Enzymen und genetischem Material zu interagieren. Der Hauptprozess, bei dem sekundäre Verbindungen gebildet werden, ist die Dissimilation (Zersetzung der Produkte der Primärsynthese). Dabei wird eine gewisse Energiemenge freigesetzt, die an der Produktion sekundärer Verbindungen beteiligt ist.
Funktionen
Anfangs g alten diese Substanzen als unnötige Abfallprodukte lebender Organismen. Inzwischen ist erwiesen, dass sie eine Rolle bei Stoffwechselvorgängen spielen:
- Phenole - Teilnahme an Photosynthese, Atmung, Elektronentransfer, Produktion von Phytohormonen, Entwicklung des Wurzelsystems; Anziehung bestäubender Insekten, antimikrobielle Wirkung; Färbung einzelner Pflanzenteile;
- Gerbstoffe - Resistenzbildung gegen Pilzkrankheiten;
- Carotinoide - Teilnahme an der Photosynthese, Schutz vor Photooxidation;
- Alkaloide - Wachstumsregulation;
- Isoprenoide - Schutz vor Insekten, Bakterien, Tieren;
- Sterole – Regulation der Zellmembranpermeabilität.
Die Hauptfunktion von Sekundärstoffen in Pflanzen ist ökologisch: Schutz vor Schädlingen, pathogenen Mikroorganismen,Anpassung an äußere Bedingungen. Da sich Umweltfaktoren für verschiedene Pflanzenarten stark unterscheiden, ist das Spektrum dieser Verbindungen nahezu grenzenlos.
Klassifizierungen
Es gibt mehrere grundsätzlich unterschiedliche Klassifikationen von Sekundärmetaboliten:
- Trivial. Substanzen werden nach ihren spezifischen Eigenschaften in Gruppen eingeteilt (Saponine bilden Schaum, Bitterstoffe haben einen angemessenen Geschmack usw.).
- Chemikalie. Basierend auf den Eigenschaften der chemischen Struktur von Verbindungen. Es ist derzeit am häufigsten. Der Nachteil dieser Einteilung besteht darin, dass sich Stoffe derselben Gruppe in Herstellungsverfahren und Eigenschaften unterscheiden können.
- Biochemisch. An der Spitze dieser Art der Systematisierung steht die Methode der Biosynthese. Es ist die wissenschaftlich fundierteste, aber aufgrund fehlender Kenntnisse der Pflanzenbiochemie ist die Verwendung dieser Klassifikation begrenzt.
- Funktioniert. Sie basiert auf bestimmten Funktionen von Substanzen in einem lebenden Organismus. Dieselbe Gruppe kann sekundäre Metaboliten mit unterschiedlichen chemischen Strukturen enth alten.
Die Komplexität der Klassifizierung liegt in der Tatsache begründet, dass jede Gruppe von Sekundärmetaboliten eng mit den anderen verwandt ist. Daher sind Bitterstoffe (eine Klasse von Terpenen) Glykoside und Carotinoide (Derivate von Tetraterpenen) Vitamine.
Hauptgruppen
Die folgenden Arten von Stoffen werden als Sekundärmetaboliten von Pflanzenzellen klassifiziert:
- Alkaloide (Pyridin,Imidazol, Purin, Betalaine, Glykoalkaloide, Protoalkaloide und andere);
- Anthracenderivate (Derivate von Chrysacin, Anthron, Alizarin und anderen Verbindungen);
- Phytosteroide (Withanolide);
- Glykoside (Monoside, Bioside und Oligoside, cyanogene Glykoside und Thioglycoside);
- Isoprenoide (Terpene und ihre Derivate - Terpenoide und Steroide);
- phenolische Verbindungen und andere.
Viele dieser Substanzen haben einzigartige Eigenschaften. Curare-Alkaloide sind also das stärkste Gift, und einige Gruppen von Glykosiden haben eine ausgeprägte therapeutische Wirkung und werden zur Herstellung von Arzneimitteln zur Behandlung von Herzinsuffizienz verwendet.
Bewerbung
Sekundärmetaboliten haben eine aktive Wirkung auf die Organe und Systeme von Mensch und Tier, daher finden sie in der Pharmakologie und Veterinärmedizin breite Anwendung, werden als Geschmacks- und Aromaverstärker in Lebensmitteln eingesetzt. Einige Pflanzen, die diese Stoffe in erheblichen Mengen anreichern, werden als Rohstoffe bei der Herstellung von technischen Materialien verwendet.
Im Ausland, in Ländern mit einer entwickelten chemischen Industrie, sind etwa ein Viertel aller in der Pharmazie verwendeten Verbindungen pflanzlichen Ursprungs. Die wertvolle therapeutische Wirkung von Sekundärmetaboliten hängt mit ihren Eigenschaften zusammen wie:
- breites Aktionsspektrum;
- minimale Nebenwirkungen auch bei längerer DauerRezeption;
- komplexe Wirkung auf den Körper;
- hoher Wirkungsgrad.
Da diese Verbindungen noch kaum erforscht sind, könnte ihre weitere Erforschung zur Entwicklung grundlegend neuer Arzneimittel führen.
