Sekundaarimetaboliitit kasveissa

kuvaaja: pashabo

Sekundaarimetaboliitit ovat kasvien tuottamia kemikaaleja, joille ei ole vielä löydetty roolia kasvussa, yhteyttämisessä, lisääntymisessä tai muissa ”primaarisissa” toiminnoissa. Nämä kemikaalit ovat hyvin erilaisia; useita tuhansia on tunnistettu useissa pääluokissa. Jokainen kasvisuku, suku ja laji tuottaa näille kemikaaleille ominaisen sekoituksen, ja niitä voidaan joskus käyttää taksonomisina merkkeinä kasvien luokittelussa. Ihmiset käyttävät joitakin näistä yhdisteistä lääkkeinä, aromiaineina tai viihdelääkkeinä.

Sekundaarimetaboliitit voidaan luokitella kemiallisen rakenteen (esimerkiksi renkaat, jotka sisältävät sokeria), koostumuksen (sisältävät typpeä tai eivät), niiden liukoisuuden erilaisiin liuottimiin tai syntetisointireitin (esim.fenyylipropanoidi, joka tuottaa tanniineja) perusteella. Yksinkertainen luokittelu sisältää kolme pääryhmää: terpeenit (valmistettu mevalonihaposta, joka koostuu lähes kokonaan hiilestä ja vedystä), fenoliaineet (valmistettu yksinkertaisista sokereista, jotka sisältävät bentseenirenkaita, vetyä ja happea) ja typpeä sisältävät yhdisteet (erittäin erilaisia, voi sisältää myös rikkiä).

kasvissa ilmenevä primaarisen toiminnan puute sekä havainto siitä , että monilla sekundaarimetaboliiteilla on erityisiä kielteisiä vaikutuksia muihin organismeihin, kuten kasvinsyöjiin ja patogeeneihin, johtavat olettamukseen, että ne ovat kehittyneet suojaavan arvonsa vuoksi. Monet sekundaarimetaboliitit ovat myrkyllisiä tai karkottavia kasvinsyöjille ja mikrobeille ja auttavat puolustamaan niitä tuottavia kasveja. Tuotanto kasvaa, kun kasvia hyökkäävät kasvinsyöjät tai taudinaiheuttajat. Jotkin yhdisteet vapautuvat ilmaan, kun hyönteiset hyökkäävät kasvien kimppuun; nämä yhdisteet houkuttelevat loisia ja saalistajia, jotka tappavat kasvinsyöjiä. Viimeaikainen tutkimus on tunnistaa enemmän ja enemmän ensisijaisia rooleja näiden kemikaalien kasveissa signaaleina, antioksidantteja, ja muita toimintoja, joten ”toissijainen” ei ehkä ole tarkka kuvaus tulevaisuudessa.

joidenkin sekundaarimetaboliittien nauttimisella voi olla vakavia seurauksia. Alkaloidit voivat tukkia ionikanavia , inhiboida entsyymejä tai häiritä neurotransmissiota tuottaen hallusinaatioita, koordinaation menetystä , kouristuksia, oksentelua ja kuoleman. Jotkut fenolit häiritsevät ruoansulatusta, hidasta kasvua, estävät entsyymiaktiivisuutta ja solujen jakautumista tai vain maistuvat kamalalta.

useimmilla kasvinsyöjillä ja kasvipatogeeneilla on mekanismeja, jotka lievittävät kasvien aineenvaihduntatuotteiden vaikutuksia ja johtavat evolutiivisiin yhteyksiin tiettyjen tuholais-ja kasviryhmien välillä. Jotkut kasvinsyöjät (esimerkiksi monarkkiperhonen) voivat varastoida (sequester) kasvimyrkkyjä ja saada suojaa vihollisiltaan. Sekundaarimetaboliitit voivat myös estää kilpailevien kasvien kasvua (allelopatia). Pigmentit (kuten terpenoidikaroteenit, fenoliset aineet ja flavonoidit) värjäävät kukkia ja yhdessä terpeenin ja fenolisten hajujen kanssa houkuttelevat pölyttäjiä.

sekundaariset kemikaalit ovat tärkeitä ihmisten kasvien käytössä. Useimmat lääkkeet perustuvat kasvien kemiallisiin rakenteisiin, ja sekundaarimetaboliitteja käytetään laajalti virkistykseen ja stimulaatioon (alkaloidit nikotiini ja kokaiini; terpeenikannabinoli). Tällaisen kasvien käytön tutkimusta kutsutaan etnofarmakologiaksi. Psykoaktiiviset kasvikemikaalit ovat keskeisiä joissakin uskonnoissa, ja toissijaisten yhdisteiden maut muokkaavat ruokamieltymyksiämme. Kaalin ja sukulaisten tyypilliset maut ja aromit johtuvat

typpeä ja rikkiä sisältävät kemikaalit, glukosinolaatit, jotka suojaavat näitä kasveja monilta vihollisilta. Viinin ja suklaan astringenssi kumpuaa tanniineista. Mausteiden ja muiden mausteiden käyttö kehittyi niiden yhdistelmäkäytöstä säilöntäaineina (koska ne ovat antibiootteja) ja aromiaineina.