metabolity wtórne w roślinach

zdjęcie autorstwa: pashabo

metabolity wtórne są substancjami chemicznymi wytwarzanymi przez rośliny, dla których nie stwierdzono jeszcze żadnej roli we wzroście, fotosyntezie, rozmnażaniu lub innych „podstawowych” funkcjach. Chemikalia te są niezwykle zróżnicowane; wiele tysięcy zostało zidentyfikowanych w kilku głównych klasach. Każda rodzina roślin, rodzaj i gatunek wytwarza charakterystyczną mieszankę tych substancji chemicznych i czasami mogą być używane jako znaki taksonomiczne w klasyfikacji roślin. Ludzie używają niektórych z tych związków jako leków, aromatów lub narkotyków rekreacyjnych.

metabolity wtórne można klasyfikować na podstawie struktury chemicznej (na przykład, posiadające pierścienie, zawierające cukier), składu (zawierającego azot lub nie), ich rozpuszczalności w różnych rozpuszczalnikach lub szlaku, za pomocą którego są syntetyzowane (np. fenylopropanoid, który wytwarza garbniki). Prosta klasyfikacja obejmuje trzy główne grupy: terpeny (wykonane z kwasu mewalonowego, składające się prawie w całości z węgla i wodoru), fenole (wykonane z cukrów prostych, zawierające pierścienie benzenowe, wodór i tlen) i związki zawierające azot (bardzo zróżnicowane, mogą również zawierać siarkę).

widoczny brak pierwotnej funkcji w roślinie, w połączeniu z obserwacją , że wiele wtórnych metabolitów ma specyficzny negatywny wpływ na inne organizmy, takie jak roślinożercy i patogeny, prowadzi do hipotezy, że ewoluowały ze względu na ich wartość ochronną. Wiele metabolitów wtórnych jest toksycznych lub odstraszających dla roślinożerców i drobnoustrojów i pomaga chronić rośliny je produkujące. Produkcja wzrasta, gdy roślina jest atakowana przez roślinożerców lub patogeny. Niektóre związki są uwalniane do powietrza, gdy rośliny są atakowane przez owady; związki te przyciągają pasożyty i drapieżniki, które zabijają roślinożerców. Ostatnie badania identyfikują coraz więcej podstawowych ról tych substancji chemicznych w roślinach, takich jak sygnały , przeciwutleniacze i inne funkcje, więc „wtórne” mogą nie być dokładnym opisem w przyszłości.

spożywanie niektórych metabolitów wtórnych może mieć poważne konsekwencje. Alkaloidy mogą blokować kanały jonowe, hamować enzymy lub zakłócać neuroprzekaźnictwo, wytwarzając halucynacje, utratę koordynacji, drgawki, wymioty i śmierć. Niektóre fenole zakłócają trawienie, powolny wzrost, blokują aktywność enzymów i podział komórek lub po prostu smakują okropnie.

Większość roślinożerców i patogenów roślin posiada mechanizmy łagodzące wpływ metabolitów roślinnych, co prowadzi do ewolucyjnych związków między poszczególnymi grupami szkodników i roślin. Niektóre zwierzęta roślinożerne (na przykład motyl monarch) mogą przechowywać (sekwestrować) toksyny roślinne i uzyskać ochronę przed wrogami. Metabolity wtórne mogą również hamować wzrost roślin konkurencyjnych (allelopatia). Pigmenty (takie jak terpenowe karoteny, fenole i flawonoidy) barwią kwiaty i wraz z terpenowymi i fenolowymi zapachami przyciągają zapylacze.

drugorzędne substancje chemiczne są ważne w stosowaniu roślin przez ludzi. Większość farmaceutyków opiera się na roślinnych strukturach chemicznych, a metabolity wtórne są szeroko stosowane do rekreacji i stymulacji (alkaloidy nikotyny i kokainy; kannabinol terpenowy). Badanie takiego wykorzystania roślin nazywa się etnofarmakologią. Psychoaktywne chemikalia roślinne są kluczowe dla niektórych religii, a smaki związków wtórnych kształtują nasze preferencje żywieniowe. Charakterystyczne smaki i aromat kapusty i krewnych są spowodowane przez

chemikalia zawierające azot i siarkę, glukozynolany, które chronią te rośliny przed wieloma wrogami. Cierpkość wina i czekolady pochodzi z tanin. Stosowanie przypraw i innych przypraw rozwinęło się z ich połączonych zastosowań jako konserwantów (ponieważ są antybiotykami) i aromatów.