Chất chuyển hóa thứ cấp là những hợp chất hoạt động sinh lý quan trọng nhất trong thế giới thực vật. Số lượng của chúng, được khoa học nghiên cứu, đang tăng lên hàng năm. Hiện tại, khoảng 15% các loài thực vật đã được nghiên cứu về sự hiện diện của các chất này. Chúng cũng có hoạt tính sinh học cao liên quan đến cơ thể động vật và con người, điều này quyết định tiềm năng của chúng như dược phẩm.
Chất chuyển hóa thứ cấp là gì?
Một đặc điểm khác biệt của tất cả các cơ thể sống là chúng có quá trình trao đổi chất - trao đổi chất. Nó là một tập hợp các phản ứng hóa học tạo ra các chất chuyển hóa chính và phụ.
Sự khác biệt giữa chúng là đặc trưng của tất cả các sinh vật (tổng hợp protein, aminocarboxylic và axit nucleic, carbohydrate, purin, vitamin), trong khi loại sau là đặc trưng của một số loại sinh vật và không tham gia trong quá trình sinh trưởng và sinh sản. Tuy nhiên, chúng cũng thực hiện một số chức năng nhất định.
Trong thế giới động vật, các hợp chất thứ cấp hiếm khi được tạo ra, chúng đi vào thường xuyên hơncơ thể cùng với thức ăn thực vật. Những chất này được tổng hợp chủ yếu trong thực vật, nấm, bọt biển và vi khuẩn đơn bào.
Tính năng và Tính năng
Trong hóa sinh, các dấu hiệu chính sau đây của các chất chuyển hóa thực vật thứ cấp được phân biệt:
- hoạt tính sinh học cao;
- trọng lượng phân tử nhỏ (2-3 kDa);
- sản xuất từ một lượng nhỏ các chất ban đầu (5-6 axit amin cho 7 ancaloit);
- tổng hợp vốn có trong các loài thực vật riêng lẻ;
- hình thành ở các giai đoạn phát triển sau của cơ thể sống.
Bất kỳ tính năng nào trong số này đều là tùy chọn. Do đó, các chất chuyển hóa phenol thứ cấp được tạo ra ở tất cả các loài thực vật, và cao su tự nhiên có trọng lượng phân tử cao. Việc sản xuất các chất chuyển hóa thứ cấp trong thực vật chỉ xảy ra trên cơ sở protein, lipid và carbohydrate dưới tác động của các enzym khác nhau. Những hợp chất như vậy không có cách riêng để tổng hợp.
Chúng cũng có các tính năng sau:
- hiện diện trong các bộ phận khác nhau của cây;
- phân bố không đều trong các mô;
- khu trú trong các ngăn nhất định của tế bào để vô hiệu hóa hoạt động sinh học của các chất chuyển hóa thứ cấp;
- sự hiện diện của cấu trúc cơ bản (thường là các nhóm hydroxyl, metyl, metoxyl đóng vai trò của nó), trên cơ sở đó các biến thể khác của hợp chất được hình thành;
- các kiểu thay đổi cấu trúc khác nhau;
- khả năng chuyển sang dạng không hoạt động, "dự trữ";
- thiếu sự tham gia trực tiếp vào quá trình trao đổi chất.
Trao đổi chất thứ cấp thường được xem là khả năng của một cơ thể sống để tương tác với các enzym và vật chất di truyền của chính nó. Quá trình chính, do các hợp chất thứ cấp được hình thành, là quá trình phân hủy (phân hủy các sản phẩm của quá trình tổng hợp sơ cấp). Điều này giải phóng một lượng năng lượng nhất định, có liên quan đến việc sản xuất các hợp chất thứ cấp.
Chức năng
Ban đầu, những chất này được coi là chất thải không cần thiết của cơ thể sống. Giờ đây, người ta khẳng định rằng chúng đóng một vai trò trong quá trình trao đổi chất:
- phenol - tham gia vào quá trình quang hợp, hô hấp, chuyển điện tử, sản xuất phytohormone, phát triển hệ thống rễ; thu hút côn trùng thụ phấn, hành động kháng khuẩn; tô màu từng bộ phận của cây;
- tannin - phát triển khả năng kháng nấm bệnh;
- carotenoids - tham gia vào quá trình quang hợp, bảo vệ khỏi quá trình quang oxy hóa;
- alkaloids - điều hòa tăng trưởng;
- isoprenoids - bảo vệ chống lại côn trùng, vi khuẩn, động vật;
- sterol - điều chỉnh tính thấm của màng tế bào.
Chức năng chính của các hợp chất thứ cấp trong thực vật là sinh thái: bảo vệ khỏi sâu bệnh, vi sinh vật gây bệnh,sự thích nghi với điều kiện ngoại cảnh. Vì các yếu tố môi trường khác nhau đáng kể đối với các loại thực vật khác nhau, nên phổ của các hợp chất này gần như là vô hạn.
Phân loại
Có một số phân loại về cơ bản khác nhau của các chất chuyển hóa thứ cấp:
- Tầm thường. Các chất được chia thành các nhóm theo đặc tính cụ thể của chúng (saponin tạo bọt, các chất có vị đắng thích hợp, v.v.).
- Hóa chất. Dựa vào đặc điểm cấu tạo hoá học của hợp chất. Nó hiện là phổ biến nhất. Nhược điểm của cách phân loại này là các chất cùng nhóm có thể khác nhau về phương pháp sản xuất và tính chất.
- Hóa sinh. Đứng đầu kiểu hệ thống hóa này là phương pháp sinh tổng hợp. Đây là chứng minh khoa học nhất, nhưng do thiếu kiến thức về hóa sinh thực vật, việc sử dụng phân loại này bị hạn chế.
- Chức năng. Nó dựa trên chức năng nhất định của các chất trong cơ thể sống. Cùng một nhóm có thể chứa các chất chuyển hóa thứ cấp có cấu trúc hóa học khác nhau.
Sự phức tạp của việc phân loại nằm ở chỗ mỗi nhóm chất chuyển hóa thứ cấp có liên quan chặt chẽ với những nhóm khác. Do đó, bitters (một loại tecpen) là glycoside, và carotenoid (dẫn xuất của tetraterpen) là vitamin.
Nhóm chính
Các loại chất sau đây được xếp vào loại chất chuyển hóa thứ cấp của tế bào thực vật:
- alkaloid (pyridine,imidazole, purine, betalaines, glycoalkaloids, protoalkaloids và những loại khác);
- dẫn xuất anthracene (dẫn xuất của chryzacin, anthrone, alizarin và các hợp chất khác);
- phytosteriods (withanolides);
- glycoside (monosides, bioside và oligoside, cyanogenic glycoside và thioglycoside);
- isoprenoids (tecpen và các dẫn xuất của chúng - terpenoit và steroid);
- hợp chất phenolic và các hợp chất khác.
Nhiều chất trong số này có những đặc tính riêng biệt. Vì vậy, các alcaloid curare là chất độc mạnh nhất, và một số nhóm glycosid có tác dụng điều trị rõ rệt và được sử dụng để làm thuốc điều trị suy tim.
Đơn
Chất chuyển hóa thứ cấp có tác động tích cực đến các cơ quan và hệ thống của con người và động vật, vì vậy chúng được sử dụng rộng rãi trong dược lý và thú y, được sử dụng làm chất điều vị và tạo mùi thơm trong các sản phẩm thực phẩm. Một số nhà máy tích lũy những chất này với số lượng đáng kể được sử dụng làm nguyên liệu thô trong sản xuất vật liệu kỹ thuật.
Ở nước ngoài, ở các nước có nền công nghiệp hóa chất phát triển, khoảng 1/4 tất cả các hợp chất được sử dụng trong dược phẩm có nguồn gốc thực vật. Hiệu quả điều trị có giá trị của các chất chuyển hóa thứ cấp được kết hợp với các đặc tính của chúng như:
- phạm vi hành động rộng rãi;
- tác dụng phụ tối thiểu ngay cả khi kéo dàilễ tân;
- ảnh hưởng phức tạp trên cơ thể;
- hiệu quả cao.
Vì những hợp chất này vẫn chưa được hiểu rõ, nghiên cứu sâu hơn của chúng có thể dẫn đến việc tạo ra các loại dược phẩm mới về cơ bản.
