მეორადი მეტაბოლიტები მცენარეთა სამყაროში ყველაზე მნიშვნელოვანი ფიზიოლოგიურად აქტიური ნაერთებია. მეცნიერების მიერ შესწავლილი მათი რიცხვი ყოველწლიურად იზრდება. ამ დროისთვის, ყველა მცენარის სახეობის დაახლოებით 15% შესწავლილია ამ ნივთიერებების არსებობისთვის. მათ ასევე აქვთ მაღალი ბიოლოგიური აქტივობა ცხოველებისა და ადამიანების სხეულთან მიმართებაში, რაც განსაზღვრავს მათ, როგორც ფარმაცევტულ პოტენციალს.
რა არის მეორადი მეტაბოლიტები?
ყველა ცოცხალი ორგანიზმის გამორჩეული თვისებაა ის, რომ მათ აქვთ მეტაბოლიზმი - მეტაბოლიზმი. ეს არის ქიმიური რეაქციების ერთობლიობა, რომლებიც წარმოქმნიან პირველად და მეორად მეტაბოლიტებს.
მათ შორის განსხვავება იმაში მდგომარეობს, რომ პირველი დამახასიათებელია ყველა არსებისთვის (ცილების, ამინოკარბოქსილის და ნუკლეინის მჟავების სინთეზი, ნახშირწყლები, პურინები, ვიტამინები), მეორენი კი გარკვეული ტიპის ორგანიზმებისთვისაა დამახასიათებელი და არ მონაწილეობენ. ზრდისა და გამრავლების პროცესში. თუმცა, ისინი ასევე ასრულებენ გარკვეულ ფუნქციებს.
ცხოველთა სამყაროში მეორადი ნაერთები იშვიათად წარმოიქმნება, უფრო ხშირად შედიანსხეული მცენარეულ საკვებთან ერთად. ეს ნივთიერებები სინთეზირდება ძირითადად მცენარეებში, სოკოებში, ღრუბლებში და უჯრედულ ბაქტერიებში.
ფუნქციები და მახასიათებლები
ბიოქიმიაში განასხვავებენ მცენარეთა მეორადი მეტაბოლიტების შემდეგი ძირითადი ნიშნები:
- მაღალი ბიოლოგიური აქტივობა;
- მცირე მოლეკულური წონა (2-3 kDa);
- წარმოება მცირე რაოდენობით საწყისი ნივთიერებებისგან (5-6 ამინომჟავა 7 ალკალოიდისთვის);
- სინთეზი თანდაყოლილია მცენარეთა ცალკეულ სახეობებში;
- ფორმირება ცოცხალი ორგანიზმის განვითარების შემდგომ ეტაპებზე.
რომელიმე ამ მახასიათებლიდან არჩევითია. ამრიგად, მეორადი ფენოლური მეტაბოლიტები წარმოიქმნება მცენარეთა ყველა სახეობაში, ხოლო ბუნებრივ კაუჩუკს აქვს მაღალი მოლეკულური წონა. მეორადი მეტაბოლიტების წარმოება მცენარეებში ხდება მხოლოდ ცილების, ლიპიდების და ნახშირწყლების საფუძველზე სხვადასხვა ფერმენტების გავლენის ქვეშ. ასეთ ნაერთებს არ აქვთ სინთეზის საკუთარი გზა.
მათ ასევე აქვთ შემდეგი მახასიათებლები:
- მცენარის სხვადასხვა ნაწილში ყოფნა;
- არათანაბარი განაწილება ქსოვილებში;
- ლოკალიზაცია უჯრედის გარკვეულ ნაწილებში მეორადი მეტაბოლიტების ბიოლოგიური აქტივობის გასანეიტრალებლად;
-
ბაზისური სტრუქტურის არსებობა (ყველაზე ხშირად მის როლში მოქმედებენ ჰიდროქსილის, მეთილის, მეთოქსილის ჯგუფები), რომლის საფუძველზეც წარმოიქმნება ნაერთების სხვა ვარიანტები;
- სხვადასხვა ტიპის სტრუქტურის ცვლილებები;
- უმოქმედო, "რეზერვის" ფორმაზე გადასვლის შესაძლებლობა;
- მეტაბოლიზმში უშუალო მონაწილეობის ნაკლებობა.
მეორადი მეტაბოლიზმი ხშირად განიხილება, როგორც ცოცხალი ორგანიზმის უნარი ურთიერთქმედების საკუთარ ფერმენტებთან და გენეტიკურ მასალასთან. ძირითადი პროცესი, რომლის შედეგადაც წარმოიქმნება მეორადი ნაერთები, არის დისიმილაცია (პირველადი სინთეზის პროდუქტების დაშლა). ეს გამოყოფს ენერგიის გარკვეულ რაოდენობას, რომელიც მონაწილეობს მეორადი ნაერთების წარმოებაში.
ფუნქციები
თავდაპირველად ეს ნივთიერებები განიხილებოდა ცოცხალი ორგანიზმების არასაჭირო ნარჩენებად. უკვე დადგენილია, რომ ისინი თამაშობენ როლს მეტაბოლურ პროცესებში:
-
ფენოლები - მონაწილეობა ფოტოსინთეზში, სუნთქვაში, ელექტრონების გადაცემაში, ფიტოჰორმონების გამომუშავებაში, ფესვთა სისტემის განვითარებაში; დამბინძურებელი მწერების მოზიდვა, ანტიმიკრობული მოქმედება; მცენარის ცალკეული ნაწილების შეღებვა;
- ტანინები - სოკოვანი დაავადებებისადმი წინააღმდეგობის განვითარება;
- კაროტინოიდები - მონაწილეობა ფოტოსინთეზში, დაცვა ფოტოჟანგვისგან;
- ალკალოიდები - ზრდის რეგულირება;
- იზოპრენოიდები - დაცვა მწერებისგან, ბაქტერიებისგან, ცხოველებისგან;
- სტეროლები - უჯრედის მემბრანის გამტარიანობის რეგულირება.
მცენარეებში მეორადი ნაერთების ძირითადი ფუნქციაა ეკოლოგიური: დაცვა მავნებლებისგან, პათოგენური მიკროორგანიზმებისგან,ადაპტაცია გარე პირობებთან. ვინაიდან გარემო ფაქტორები მნიშვნელოვნად განსხვავდება სხვადასხვა ტიპის ფლორისთვის, ამ ნაერთების სპექტრი თითქმის შეუზღუდავია.
კლასიფიკაციები
არსებობს მეორადი მეტაბოლიტების რამდენიმე ფუნდამენტურად განსხვავებული კლასიფიკაცია:
- ტრივიალური. ნივთიერებები იყოფა ჯგუფებად მათი სპეციფიკური თვისებების მიხედვით (საპონინები ქმნიან ქაფს, მწარეებს აქვთ შესაბამისი გემო და ა.შ.).
-
ქიმიური. ნაერთების ქიმიური სტრუქტურის თავისებურებებზე დაყრდნობით. ამჟამად ყველაზე გავრცელებულია. ამ კლასიფიკაციის მინუსი არის ის, რომ ერთი და იგივე ჯგუფის ნივთიერებები შეიძლება განსხვავდებოდეს წარმოების მეთოდით და თვისებებით.
- ბიოქიმიური. ამ ტიპის სისტემატიზაციის სათავეში დგას ბიოსინთეზის მეთოდი. ის ყველაზე მეცნიერულად დასაბუთებულია, მაგრამ მცენარეთა ბიოქიმიის ცოდნის ნაკლებობის გამო, ამ კლასიფიკაციის გამოყენება შეზღუდულია.
- ფუნქციონალური. ის ეფუძნება ცოცხალ ორგანიზმში არსებული ნივთიერებების გარკვეულ ფუნქციებს. ერთი და იგივე ჯგუფი შეიძლება შეიცავდეს მეორად მეტაბოლიტებს სხვადასხვა ქიმიური სტრუქტურით.
კლასიფიკაციის სირთულე მდგომარეობს იმაში, რომ მეორადი მეტაბოლიტების თითოეული ჯგუფი მჭიდროდ არის დაკავშირებული სხვებთან. ამრიგად, მწარე (ტერპენების კლასი) არის გლიკოზიდები, ხოლო კაროტინოიდები (ტეტრატერპენების წარმოებულები) ვიტამინებია.
მთავარი ჯგუფები
შემდეგი სახის ნივთიერებები კლასიფიცირდება როგორც მცენარეული უჯრედების მეორადი მეტაბოლიტები:
- ალკალოიდები (პირიდინი,იმიდაზოლი, პურინი, ბეტალაინები, გლიკოალკალოიდები, პროტოალკალოიდები და სხვა);
- ანტრაცენის წარმოებულები (ქრიზაცინის, ანტრონის, ალიზარინის და სხვა ნაერთების წარმოებულები);
- ფიტოსტერიოდები (ვითანოლიდები);
- გლიკოზიდები (მონოზიდები, ბიოზიდები და ოლიგოზიდები, ციანოგენური გლიკოზიდები და თიოგლიკოზიდები);
- იზოპრენოიდები (ტერპენები და მათი წარმოებულები - ტერპენოიდები და სტეროიდები);
- ფენოლური ნაერთები და სხვა.
ამ ნივთიერებათაგან ბევრს აქვს უნიკალური თვისებები. ასე რომ, კურარე ალკალოიდები ყველაზე ძლიერი შხამია და გლიკოზიდების ზოგიერთ ჯგუფს აქვს გამოხატული თერაპიული ეფექტი და გამოიყენება გულის უკმარისობის სამკურნალოდ გამოყენებული წამლების დასამზადებლად.
აპლიკაცია
მეორადი მეტაბოლიტები აქტიურ გავლენას ახდენენ ადამიანისა და ცხოველის ორგანოებსა და სისტემებზე, ამიტომ ისინი ფართოდ გამოიყენება ფარმაკოლოგიასა და ვეტერინარულ მედიცინაში, გამოიყენება როგორც გემოსა და არომატის გამაძლიერებლები საკვებ პროდუქტებში. ზოგიერთი მცენარე, რომელიც აგროვებს ამ ნივთიერებებს მნიშვნელოვანი რაოდენობით, გამოიყენება ნედლეულად ტექნიკური მასალების წარმოებაში.
საზღვარგარეთ, განვითარებული ქიმიური მრეწველობის მქონე ქვეყნებში, ფარმაციაში გამოყენებული ყველა ნაერთების დაახლოებით მეოთხედი მცენარეული წარმოშობისაა. მეორადი მეტაბოლიტების ღირებული თერაპიული ეფექტი დაკავშირებულია მათ თვისებებთან, როგორიცაა:
- მოქმედების ფართო დიაპაზონი;
- მინიმალური გვერდითი მოვლენები, თუნდაც გახანგრძლივებულიმიღება;
- კომპლექსური ეფექტი სხეულზე;
- მაღალი ეფექტურობა.
რადგან ეს ნაერთები ჯერ კიდევ ცუდად არის გაგებული, მათმა შემდგომმა კვლევამ შეიძლება გამოიწვიოს ფუნდამენტურად ახალი ფარმაცევტული საშუალებების შექმნა.
