เมแทบอไลต์ทุติยภูมิเป็นสารประกอบออกฤทธิ์ทางสรีรวิทยาที่สำคัญที่สุดในโลกของพืช จำนวนของพวกเขาที่ศึกษาโดยวิทยาศาสตร์เพิ่มขึ้นทุกปี ในขณะนี้ มีการศึกษาประมาณ 15% ของพันธุ์พืชทั้งหมดสำหรับการมีอยู่ของสารเหล่านี้ พวกมันยังมีกิจกรรมทางชีวภาพสูงที่สัมพันธ์กับร่างกายของสัตว์และมนุษย์ ซึ่งกำหนดศักยภาพของพวกมันในฐานะยา
เมแทบอไลต์ทุติยภูมิคืออะไร
ลักษณะเด่นของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดคือมีเมตาบอลิซึม-เมตาบอลิซึม มันคือชุดของปฏิกิริยาเคมีที่ผลิตเมตาบอไลต์ปฐมภูมิและทุติยภูมิ
ความแตกต่างระหว่างพวกมันคืออดีตเป็นลักษณะของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด (การสังเคราะห์โปรตีน, กรดอะมิโนคาร์บอกซิลิกและกรดนิวคลีอิก, คาร์โบไฮเดรต, พิวรีน, วิตามิน) ในขณะที่ชนิดหลังเป็นลักษณะของสิ่งมีชีวิตบางชนิดและไม่มีส่วนร่วม ในกระบวนการเจริญเติบโตและการสืบพันธุ์ อย่างไรก็ตาม พวกเขายังทำหน้าที่บางอย่าง
ในโลกของสัตว์นั้น สารประกอบทุติยภูมินั้นหายากมาก พวกมันมักจะเข้ามาบ่อยขึ้นร่างกายพร้อมกับอาหารจากพืช สารเหล่านี้สังเคราะห์ขึ้นส่วนใหญ่ในพืช เชื้อรา ฟองน้ำ และแบคทีเรียที่มีเซลล์เดียว
คุณสมบัติและคุณสมบัติ
ในทางชีวเคมี สัญญาณหลักของการเผาผลาญพืชทุติยภูมิดังต่อไปนี้:
- กิจกรรมทางชีวภาพสูง
- น้ำหนักโมเลกุลเล็ก (2-3 kDa);
- การผลิตจากสารตั้งต้นจำนวนเล็กน้อย (กรดอะมิโน 5-6 ตัวสำหรับอัลคาลอยด์ 7 ตัว)
- การสังเคราะห์มีอยู่ในพืชแต่ละชนิด
- การก่อตัวในระยะหลังของการพัฒนาสิ่งมีชีวิต
คุณสมบัติใด ๆ เหล่านี้เป็นตัวเลือก ดังนั้น สารฟีนอลิกรองจึงถูกผลิตขึ้นในพืชทุกชนิด และยางธรรมชาติมีน้ำหนักโมเลกุลสูง การผลิตเมแทบอไลต์ทุติยภูมิในพืชเกิดขึ้นจากโปรตีน ไขมัน และคาร์โบไฮเดรตภายใต้อิทธิพลของเอนไซม์ต่างๆ เท่านั้น สารประกอบดังกล่าวไม่มีวิธีการสังเคราะห์ของตัวเอง
พวกเขายังมีคุณสมบัติดังต่อไปนี้:
- มีอยู่ในส่วนต่าง ๆ ของพืช;
- เนื้อเยื่อกระจาย
- การแปลเป็นภาษาท้องถิ่นในบางช่องของเซลล์เพื่อต่อต้านกิจกรรมทางชีวภาพของสารทุติยภูมิ
- การปรากฏตัวของโครงสร้างพื้นฐาน (ส่วนใหญ่มักจะไฮดรอกซิล, เมทิล, เมทอกซิลทำหน้าที่ในบทบาทของมัน) บนพื้นฐานของรูปแบบสารประกอบอื่น ๆ ที่เกิดขึ้น
- การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างประเภทต่างๆ
- ความสามารถในการเปลี่ยนไปใช้แบบฟอร์ม "สำรอง" ที่ไม่ได้ใช้งาน
- ขาดการมีส่วนร่วมโดยตรงในการเผาผลาญ
เมแทบอลิซึมรองมักถูกมองว่าเป็นความสามารถของสิ่งมีชีวิตในการโต้ตอบกับเอนไซม์และสารพันธุกรรมของมันเอง กระบวนการหลักซึ่งเป็นผลมาจากสารประกอบทุติยภูมิคือการสลายตัว (การสลายตัวของผลิตภัณฑ์ของการสังเคราะห์เบื้องต้น) ซึ่งจะปล่อยพลังงานออกมาจำนวนหนึ่งซึ่งเกี่ยวข้องกับการผลิตสารประกอบทุติยภูมิ
ฟังก์ชั่น
ในขั้นต้น สารเหล่านี้ถือเป็นของเสียที่ไม่จำเป็นของสิ่งมีชีวิต เป็นที่ยอมรับแล้วว่ามีบทบาทในกระบวนการเผาผลาญ:
- ฟีนอล - การมีส่วนร่วมในการสังเคราะห์ด้วยแสง การหายใจ การถ่ายโอนอิเล็กตรอน การผลิตไฟโตฮอร์โมน การพัฒนาระบบราก แรงดึงดูดของแมลงผสมเกสร ฤทธิ์ต้านจุลชีพ การระบายสีของแต่ละส่วนของพืช
- แทนนิน - การพัฒนาความต้านทานต่อโรคเชื้อรา
- carotenoids - การมีส่วนร่วมในการสังเคราะห์แสง การป้องกันจากโฟโตออกซิเดชัน
- อัลคาลอยด์ - การควบคุมการเจริญเติบโต
- isoprenoids - ป้องกันแมลง แบคทีเรีย สัตว์
- sterols – การควบคุมการซึมผ่านของเยื่อหุ้มเซลล์
หน้าที่หลักของสารประกอบทุติยภูมิในพืชคือระบบนิเวศน์: การป้องกันจากศัตรูพืช, จุลินทรีย์ที่ทำให้เกิดโรค,การปรับตัวให้เข้ากับสภาพภายนอก เนื่องจากปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมแตกต่างกันอย่างมากสำหรับพืชชนิดต่างๆ สเปกตรัมของสารประกอบเหล่านี้จึงแทบไม่มีขีดจำกัด
การจำแนก
มีการจำแนกประเภทเมแทบอไลต์ทุติยภูมิที่แตกต่างกันหลายประการ:
- เล็กน้อย. สารถูกแบ่งออกเป็นกลุ่มตามคุณสมบัติเฉพาะ (ในรูปของซาโปนินเป็นโฟม รสขมมีรสชาติที่เหมาะสม และอื่นๆ)
- เคมี. ขึ้นอยู่กับลักษณะโครงสร้างทางเคมีของสารประกอบ ในปัจจุบันนี้พบได้บ่อยที่สุด ข้อเสียของการจำแนกประเภทนี้คือสารในกลุ่มเดียวกันอาจแตกต่างกันในวิธีการผลิตและคุณสมบัติ
- ชีวเคมี. ที่หัวของการจัดระบบประเภทนี้คือวิธีการสังเคราะห์ทางชีวภาพ ได้รับการพิสูจน์ทางวิทยาศาสตร์มากที่สุด แต่เนื่องจากขาดความรู้เกี่ยวกับชีวเคมีของพืช จึงมีการใช้การจัดหมวดหมู่นี้อย่างจำกัด
- ใช้งานได้จริง. มันขึ้นอยู่กับหน้าที่บางอย่างของสารในสิ่งมีชีวิต กลุ่มเดียวกันอาจมีเมแทบอไลต์ทุติยภูมิที่มีโครงสร้างทางเคมีต่างกัน
ความซับซ้อนของการจำแนกประเภทอยู่ที่ข้อเท็จจริงที่ว่าเมแทบอไลต์ทุติยภูมิแต่ละกลุ่มมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับกลุ่มอื่นๆ ดังนั้น ขม (ชั้นของเทอร์พีน) คือไกลโคไซด์ และแคโรทีนอยด์ (อนุพันธ์ของเตตราเทอร์พีน) เป็นวิตามิน
กลุ่มหลัก
สารประเภทต่อไปนี้จัดเป็นสารทุติยภูมิของเซลล์พืช:
- อัลคาลอยด์ (ไพริดีน,อิมิดาโซล พิวรีน เบตาเลน ไกลโคอัลคาลอยด์ โปรโตอัลคาลอยด์ และอื่นๆ);
- อนุพันธ์แอนทราซีน (อนุพันธ์ของกรีซาซิน แอนโธรน อะลิซาริน และสารประกอบอื่นๆ)
- phytosteriods (withanolides);
- glycosides (monosides, biosides และ oligosides, cyanogenic glycosides และ thioglycosides);
- ไอโซพรีนอยด์ (เทอร์พีนและอนุพันธ์ของพวกมัน - เทอร์พีนอยด์และสเตียรอยด์);
- สารประกอบฟีนอลและอื่นๆ
สารเหล่านี้มีคุณสมบัติเฉพาะตัว ดังนั้นอัลคาลอยด์ของ curare จึงเป็นยาพิษที่แรงที่สุด และไกลโคไซด์บางกลุ่มมีผลการรักษาที่เด่นชัดและถูกนำมาใช้ทำยาที่ใช้ในการรักษาภาวะหัวใจล้มเหลว
แอปพลิเคชัน
เมแทบอลิซึมรองมีผลต่ออวัยวะและระบบของมนุษย์และสัตว์ ดังนั้นจึงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านเภสัชวิทยาและสัตวแพทยศาสตร์ เป็นสารปรุงแต่งกลิ่นรสและกลิ่นในผลิตภัณฑ์อาหาร พืชบางชนิดที่สะสมสารเหล่านี้ในปริมาณมากใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตวัสดุทางเทคนิค
ในต่างประเทศ ในประเทศที่มีอุตสาหกรรมเคมีที่พัฒนาแล้ว ประมาณหนึ่งในสี่ของสารประกอบทั้งหมดที่ใช้ในร้านขายยามีต้นกำเนิดจากพืช ผลการรักษาอันมีค่าของเมแทบอไลต์ทุติยภูมินั้นสัมพันธ์กับคุณสมบัติของพวกมัน เช่น:
- การกระทำที่หลากหลาย;
- ผลข้างเคียงขั้นต่ำแม้จะนานแผนกต้อนรับ;
- ผลกระทบที่ซับซ้อนต่อร่างกาย
- ประสิทธิภาพสูง
เนื่องจากสารประกอบเหล่านี้ยังไม่ค่อยเข้าใจ การวิจัยเพิ่มเติมของพวกมันอาจนำไปสู่การสร้างยาพื้นฐานใหม่