Sekundarni metabolizam

Iako ne nedostaje znanstvenih činjenica o primarnom metabolizmu, ovo je Sekundarni metabolizam još uvijek u velikoj mjeri neistražen. U njemu su opisane sve metabolizacije koje ne služe izravno održavanju života. Granica između primarnog i sekundarnog metabolizma često je zamagljena. Naročito je važan u biljnom svijetu, ali je također bitan i za životinje i ljude. U ovom je pogledu još uvijek uglavnom neistražena, zbog čega ovaj članak opisuje njegovu važnost na primjeru biljaka.

Koji je sekundarni metabolizam?

Primarni metabolizam uključuje sve procese koji osiguravaju vitalnu funkciju organizma. Primarni metabolizam sintetizira vitalne tvari poput aminokiselina, masti i šećera i isti je u gotovo svim živim bićima.

Dijelovi sekundarnog metabolizma su, na primjer, mirisi kojima cvjetovi ljubičice, đurđice ili ruže privlače svoje oprašivače ili boje koje daju plodove boju ili ukazuju na stupanj zrelosti.

Sekundarni metabolizam uključuje sve kemijske spojeve koje proizvode same biljke. To su sekundarne biljne tvari, poznate i kao bioaktivne tvari ili antioksidanti. Do danas je poznato oko 200 000 takvih tvari, ali još nisu dovoljno istražene.

Sekundarne tvari često su najuočljivije osobine biljke, ali su nepotrebne za njen rast i razvoj. Sekundarne tvari su pojedinačne i često se nalaze samo u određenoj vrsti biljke. Primjerice, "agitatori" paprike nalaze se samo u vrstama tropskog papra, a morfij je poznat samo kao sekundarna tvar opijumskog maka.

Ljudi već dugo znaju o ljekovitim ili otrovnim učincima različitih biljaka i na temelju svog iskustva koriste ih kao lijek za mnoge bolesti. Kako i zašto su neki mogli zacijeliti neke biljke i ubijati druge zauzvrat, uglavnom je bilo poznato do prve polovice prošlog stoljeća. Konačno, kemičari su se također bavili različitim biljnim sastojcima. 1806. godine Paderborn ljekarnik Friedrich Wilhelm Sertürner prvi je izolirao morfij iz opijuma.

Tek nakon početka istraživanja biosinteze nakon Drugog svjetskog rata, raslo je znanje o tome koja uloga sekundarnog metabolizma igra u evoluciji biljaka. U tom pogledu, sekundarni metabolizam također osigurava opstanak organizama, iako ne odmah kao što to čini brzi metabolizam.

Funkcija i zadatak

Danas se znanost slaže da bez sekundarnog metabolizma ne bi bilo opstanka biljaka. Svaka biljka razvija svoju strategiju preživljavanja uz pomoć kemijskih sredstava. Predatori se bore odvraćajući ih, sprečavajući ih da jedu ili koriste otrov. Za sprečavanje širenja mikroba koriste se antibakterijske ili fungitoksične tvari. Sve ove tvari pojavile su se tijekom evolucije, neprestano se prilagođavaju promjenjivim uvjetima okoline, a ponekad se preokreću s negativnih na pozitivne. Na primjer, biljka čiju je otrovnu barijeru insekt savladao može postati njegova krmna biljka ili također poslužiti kao biljka za odlaganje jaja, čime se razvija u posebnu nišu u životu.

Mnoga su istraživanja pokazala da sekundarni metaboliti proizvedeni u specijaliziranim vrstama biljnih stanica imaju utjecaj na veliki broj metaboličkih procesa u ljudi. Oni ne pripadaju osnovnim hranjivim tvarima, ali kaže se da imaju široku paletu učinaka na zdravlje. Upravo iz tog razloga Njemačko društvo i sva zdravstvena osiguranja već godinama preporučuju izdašno konzumiranje povrća i voća, mahunarki i orašastih plodova, te proizvoda od cjelovitih žitarica. Sastojci povrća i voća važni su nam ljudi jer svojim sekundarnim biljnim sastojcima, antioksidansima, štite od slobodnih radikala.

Do sada su se istraživanja koncentrirala na oko 30 biljaka koje se uglavnom konzumiraju širom svijeta i na njihove sekundarne fitonutrijente. Svaka biljka sadrži ograničen, ali velik broj različitih tvari, na primjer jabuke s 200 do 300 i rajčice s 300 do 350 tvari. U usporedbi s voćem, povrće sadrži i više vitamina i fitokemikalija. Koncentracija je u ljusci ili u zrncima posebno visoka.

Bolesti i bolesti

Ako ljudi uzimaju premalo sekundarnih metaboličkih produkata biljaka, mogu se pojaviti simptomi nedostatka. Tvari imaju preventivni učinak u tom pogledu. U slučaju postojećih problema, apsorpcija sekundarnih metaboličkih proizvoda može ublažiti simptome i bolesti.

Poznata podskupina polifenola su antocijani. Uglavnom se nalaze u plavom, ljubičastom, crvenom ili plavo-crnom voću i povrću. Nalaze se u mnogim tamnoplavim ili crvenim trešnjama i bobicama, u patlidžanima, crvenom luku i crvenom kupusu. Antocijanini posebno štite od izravne sunčeve svjetlosti. Antocijanini se smatraju posebno učinkovitim antioksidansima. Na primjer, oni štite naše stanice od upale i degeneracije (karcinoma).

Astaksantin se smatra posebno učinkovitim antioksidansom. Pripada skupini karotionoida i daje rajčici i mrkvi, na primjer, njihovu crvenu boju. Za nas ljude, astaksantin je važan kao izvor snage i radi zaštite kože, zglobova i posebno očiju (makule) od slobodnih radikala.

Sjemenke grožđa sadrže OPC (oligomerne procijanidine) resveratol i kvercetin. Sva tri pripadaju i polifenoli. OPC je vjerojatno najjači poznati antioksidans. Što se tiče kože, OPC se smatra čudotvornim lijekom protiv starenja, koji može smanjiti bore i ubrzati zarastanje rana. Štiti srce, krvne žile i oči. Resveratol i kvercetin također pomažu u borbi protiv raka, oni mogu sniziti krvni tlak i regulirati kolesterol.

Šipka se oduvijek smatrala vjerskim simbolom plodnosti. Danas je ovo voće od velikog znanstvenog interesa. Svojim posebnim biokemijskim sastavom, šipak se smatra najboljim poznatim izvorom antioksidansa do sada. Ne samo da ima posebno visoku koncentraciju vitamina C, kalija i vitamina B5 (pantotenska kiselina), nego sadrži i mnogo polifenola i tanina koji štite od bolesti. Trenutno se intenzivno istražuju njegovi pozitivni učinci na prostatu i rak dojke.

Fitoestrogeni uključuju lignane (komponente lanenog sjemena). Njima se pripisuje i učinak inhibicije raka.