Los metabolitos secundarios son los compuestos fisiológicamente activos más importantes en el mundo vegetal. Su número, estudiado por la ciencia, aumenta cada año. Por el momento, alrededor del 15% de todas las especies de plantas han sido estudiadas por la presencia de estas sustancias. También tienen una alta actividad biológica en relación con el cuerpo de animales y humanos, lo que determina su potencial como productos farmacéuticos.
¿Qué son los metabolitos secundarios?
Una característica distintiva de todos los organismos vivos es que tienen metabolismo - metabolismo. Es un conjunto de reacciones químicas que producen metabolitos primarios y secundarios.
La diferencia entre ellos es que los primeros son característicos de todas las criaturas (síntesis de proteínas, ácidos aminocarboxílicos y nucleicos, carbohidratos, purinas, vitaminas), mientras que los segundos son característicos de ciertos tipos de organismos y no participan en el proceso de crecimiento y reproducción. Sin embargo, también realizan ciertas funciones.
En el mundo animal, los compuestos secundarios rara vez se producen, más a menudo entrancuerpo junto con alimentos vegetales. Estas sustancias se sintetizan principalmente en plantas, hongos, esponjas y bacterias unicelulares.
Características y características
En bioquímica, se distinguen los siguientes signos principales de metabolitos vegetales secundarios:
- alta actividad biológica;
- pequeño peso molecular (2-3 kDa);
- producción a partir de una pequeña cantidad de sustancias de partida (5-6 aminoácidos para 7 alcaloides);
- la síntesis es inherente a las especies vegetales individuales;
- formación en etapas posteriores del desarrollo de un organismo vivo.
Cualquiera de estas funciones es opcional. Así, los metabolitos fenólicos secundarios se producen en todas las especies vegetales y el caucho natural tiene un alto peso molecular. La producción de metabolitos secundarios en las plantas ocurre solo a base de proteínas, lípidos y carbohidratos bajo la influencia de varias enzimas. Dichos compuestos no tienen su propia forma de síntesis.
También tienen las siguientes características:
- presencia en diferentes partes de la planta;
- distribución desigual en los tejidos;
- localización en determinados compartimentos de la célula para neutralizar la actividad biológica de los metabolitos secundarios;
- la presencia de una estructura básica (la mayoría de las veces los grupos hidroxilo, metilo y metoxilo actúan en su función), en base a la cual se forman otras variantes de compuestos;
- diferentes tipos de cambios de estructura;
- la capacidad de cambiar a un formulario inactivo de "reserva";
- f alta de participación directa en el metabolismo.
El metabolismo secundario se considera a menudo como la capacidad de un organismo vivo para interactuar con sus propias enzimas y material genético. El proceso principal, como resultado del cual se forman compuestos secundarios, es la disimilación (descomposición de los productos de la síntesis primaria). Esto libera una cierta cantidad de energía, que está involucrada en la producción de compuestos secundarios.
Funciones
Inicialmente, estas sustancias se consideraban productos de desecho innecesarios de los organismos vivos. Ahora se ha establecido que desempeñan un papel en los procesos metabólicos:
- fenoles - participación en la fotosíntesis, respiración, transferencia de electrones, producción de fitohormonas, desarrollo del sistema radicular; atracción de insectos polinizadores, acción antimicrobiana; coloración de partes individuales de la planta;
- taninos - desarrollo de resistencia a enfermedades fúngicas;
- carotenoides - participación en la fotosíntesis, protección contra la fotooxidación;
- alcaloides - regulación del crecimiento;
- isoprenoides - protección contra insectos, bacterias, animales;
- esteroles: regulación de la permeabilidad de la membrana celular.
La función principal de los compuestos secundarios en las plantas es ecológica: protección contra plagas, microorganismos patógenos,adaptación a las condiciones externas. Dado que los factores ambientales difieren significativamente para los diferentes tipos de flora, el espectro de estos compuestos es casi ilimitado.
Clasificaciones
Hay varias clasificaciones fundamentalmente diferentes de metabolitos secundarios:
- Trivial. Las sustancias se dividen en grupos según sus propiedades específicas (las saponinas forman espuma, los amargos tienen un sabor apropiado, etc.).
- Químico. Basado en las características de la estructura química de los compuestos. Actualmente es el más común. La desventaja de esta clasificación es que las sustancias del mismo grupo pueden diferir en el método de producción y las propiedades.
- Bioquímica. A la cabeza de este tipo de sistematización está el método de biosíntesis. Es la más fundamentada científicamente, pero debido al desconocimiento de la bioquímica vegetal, el uso de esta clasificación es limitado.
- Funcional. Se basa en ciertas funciones de las sustancias en un organismo vivo. El mismo grupo puede contener metabolitos secundarios con diferentes estructuras químicas.
La complejidad de la clasificación radica en el hecho de que cada grupo de metabolitos secundarios está estrechamente relacionado con los demás. Por lo tanto, los amargos (una clase de terpenos) son glucósidos y los carotenoides (derivados de los tetraterpenos) son vitaminas.
Grupos Principales
Los siguientes tipos de sustancias se clasifican como metabolitos secundarios de las células vegetales:
- alcaloides (piridina,imidazol, purina, betalaínas, glicoalcaloides, protoalcaloides y otros);
- derivados de antraceno (derivados de crizacina, antrona, alizarina y otros compuestos);
- fitoesteroides (withanólidos);
- glucósidos (monósidos, biosidos y oligosidos, glucósidos cianogénicos y tioglucósidos);
- isoprenoides (terpenos y sus derivados - terpenoides y esteroides);
- compuestos fenólicos y otros.
Muchas de estas sustancias tienen propiedades únicas. Por lo tanto, los alcaloides del curare son el veneno más fuerte, y algunos grupos de glucósidos tienen un efecto terapéutico pronunciado y se usan para fabricar medicamentos que se usan en el tratamiento de la insuficiencia cardíaca.
Solicitud
Los metabolitos secundarios tienen un efecto activo en los órganos y sistemas de humanos y animales, por lo que son ampliamente utilizados en farmacología y medicina veterinaria, se utilizan como potenciadores de sabor y aroma en productos alimenticios. Algunas plantas que acumulan estas sustancias en cantidades significativas se utilizan como materia prima en la producción de materiales técnicos.
En el extranjero, en países con una industria química desarrollada, alrededor de una cuarta parte de todos los compuestos utilizados en farmacia son de origen vegetal. El valioso efecto terapéutico de los metabolitos secundarios está asociado a sus propiedades como:
- gran rango de acción;
- efectos secundarios mínimos incluso conrecepción;
- efecto complejo en el cuerpo;
- alta eficiencia.
Dado que estos compuestos aún son poco conocidos, su investigación adicional puede conducir a la creación de productos farmacéuticos fundamentalmente nuevos.
