Wtórny metabolizm

Chociaż nie brakuje naukowych faktów na temat metabolizmu pierwotnego, to jest Wtórny metabolizm wciąż w dużej mierze niezbadane. Opisuje wszystkie przemiany materii, które nie służą bezpośrednio podtrzymywaniu życia. Granica między metabolizmem pierwotnym i wtórnym jest często zatarta. Jest to szczególnie ważne w świecie roślin, ale ma również znaczenie dla zwierząt i ludzi. Pod tym względem jest nadal w dużej mierze niezbadany, dlatego w artykule opisano jego znaczenie na przykładzie roślin.

Jaki jest wtórny metabolizm?

Podstawowy metabolizm obejmuje wszystkie procesy zapewniające żywotną funkcję organizmu. Podstawowy metabolizm syntetyzuje niezbędne substancje, takie jak aminokwasy, tłuszcze i cukier, i jest taki sam w prawie wszystkich żywych organizmach.

Składnikami wtórnego metabolizmu są na przykład zapachy, którymi kwiaty fiołków, konwalii lub róż przyciągają zapylacze lub barwniki nadające owocom kolor lub wskazujące na stopień ich dojrzałości.

Metabolizm wtórny obejmuje wszystkie związki chemiczne wytwarzane przez same rośliny. Są to wtórne substancje roślinne, zwane również substancjami bioaktywnymi lub przeciwutleniaczami. Do tej pory znanych jest około 200 000 takich substancji, ale nie zostały one jeszcze odpowiednio zbadane.

Substancje wtórne są często najbardziej zauważalnymi cechami rośliny, ale są one niepotrzebne dla jej wzrostu i rozwoju. Substancje drugorzędne są indywidualne i często występują tylko w określonych typach roślin. Na przykład „mieszadła” pieprzu występują tylko w gatunkach papryki tropikalnej, a morfina jest znana jedynie jako substancja drugorzędna maku lekarskiego.

Ludzie od dawna dużo wiedzą o leczniczym lub trującym działaniu różnych roślin i na podstawie swoich doświadczeń używają ich jako lekarstwa na wiele chorób. Jak i dlaczego niektórzy mogli leczyć niektóre rośliny, a inne zabijać, było w dużej mierze nieznane aż do pierwszej połowy ubiegłego wieku. Wreszcie chemicy zajmowali się również różnymi składnikami roślin. W 1806 roku aptekarz z Paderborn, Friedrich Wilhelm Sertürner, jako pierwszy wyizolował morfinę z opium.

Dopiero na początku badań nad biosyntezą po drugiej wojnie światowej wzrosła wiedza o tym, jaką rolę w ewolucji roślin odgrywa wtórny metabolizm. Pod tym względem wtórny metabolizm również zapewnia przetrwanie organizmów, chociaż nie tak natychmiast, jak robi to szybki metabolizm.

Funkcja i zadanie

Dzisiaj nauka zgadza się, że bez wtórnego metabolizmu nie byłoby przetrwania roślin. Każda roślina opracowuje swoją strategię przetrwania przy pomocy środków chemicznych. Z drapieżnikami walczy się odstraszając je, zapobiegając jedzeniu lub używaniu trucizny. Aby zapobiec rozprzestrzenianiu się drobnoustrojów, stosuje się substancje antybakteryjne lub grzybobójcze. Wszystkie te substancje pojawiły się w toku ewolucji, są stale dostosowywane do zmieniających się warunków środowiskowych, a czasami także odwracane z negatywnych na pozytywne. Na przykład roślina, której toksyczną barierę pokonał owad, może stać się jego ulubioną rośliną paszową lub służyć jako roślina składająca jaja, dzięki czemu rozwinie się w specjalną niszę życiową.

Wiele badań wykazało, że wtórne metabolity wytwarzane w wyspecjalizowanych typach komórek roślinnych mają wpływ na wiele procesów metabolicznych u ludzi. Nie należą do podstawowych składników odżywczych, ale mówi się, że mają różnorodne działanie prozdrowotne. W szczególności z tego powodu Towarzystwo Niemieckie i wszystkie ubezpieczenia zdrowotne od lat rekomendują hojne spożycie warzyw i owoców, roślin strączkowych i orzechów, a także produktów pełnoziarnistych. Składniki warzyw i owoców są ważne dla nas, ludzi, ponieważ chronią przed wolnymi rodnikami poprzez ich wtórne składniki roślinne, przeciwutleniacze.

Jak dotąd badania koncentrowały się na około 30 roślinach, które są głównie konsumowane na całym świecie, oraz na ich wtórnych fitoskładnikach. Każda roślina zawiera ograniczoną, ale dużą liczbę różnych substancji, na przykład jabłka zawierające 200-300 i pomidory 300-350 substancji. W porównaniu z owocami warzywa zawierają zarówno więcej witamin, jak i fitochemikaliów. Stężenie w łupinie lub w jądrach jest szczególnie wysokie.

Choroby i dolegliwości

Jeśli ludzie przyjmą zbyt mało wtórnych produktów metabolizmu roślin, mogą pojawić się objawy niedoboru. Substancje działają pod tym względem zapobiegawczo. W przypadku istniejących problemów wchłanianie wtórnych produktów przemiany materii może złagodzić objawy i choroby.

Dobrze znaną podgrupą polifenoli są antocyjany. Występują głównie w owocach i warzywach w kolorze niebieskim, fioletowym, czerwonym lub niebiesko-czarnym. Występują w wielu ciemnoniebieskich lub czerwonych wiśniach i jagodach, w bakłażanach, czerwonej cebuli, a także w czerwonej kapuście. Antocyjany szczególnie chronią przed bezpośrednim działaniem promieni słonecznych. Uważa się, że antocyjany są szczególnie skutecznymi przeciwutleniaczami. Na przykład chronią nasze komórki przed zapaleniem i zwyrodnieniem (rakiem).

Astaksantyna jest uważana za szczególnie skuteczny przeciwutleniacz. Należy do grupy karotionoidów i nadaje np. Pomidorom i marchewce ich czerwony kolor. Dla nas, ludzi, astaksantyna jest ważna jako źródło siły i ochrony skóry, stawów, a zwłaszcza oczu (plamki) przed wolnymi rodnikami.

Pestki winogron zawierają OPC (oligomeryczne procyjanidyny), resweratol i kwercetynę. Wszystkie trzy również należą do polifenoli. OPC jest prawdopodobnie najsilniejszym znanym przeciwutleniaczem. Jeśli chodzi o skórę, OPC jest uważany za cudowny lek przeciwstarzeniowy, może redukować zmarszczki i przyspieszać gojenie się ran. Chroni serce, naczynia krwionośne i oczy. Resweratol i kwercetyna również pomagają zwalczać raka; mogą obniżać ciśnienie krwi i regulować poziom cholesterolu.

Granat zawsze był uważany za religijny symbol płodności. Dziś ten konkretny owoc cieszy się dużym zainteresowaniem naukowym. Dzięki specjalnemu składowi biochemicznemu granat jest do tej pory najbardziej znanym źródłem przeciwutleniaczy. Posiada nie tylko szczególnie wysokie stężenie witaminy C, potasu i witaminy B5 (kwas pantotenowy), ale także wiele polifenoli i garbników, które chronią przed chorobami. Obecnie intensywnie badane są jego pozytywne skutki dla protasty i raka piersi.

Fitoestrogeny obejmują lignany (składniki siemienia lnianego). Przypisuje się im również działanie hamujące raka.