Sekundární metabolit je molekula , která, vyloučením, nepatří do primárního metabolismu . Ta je nezbytná pro výživu , zajišťuje růst a vývoj organismu. Primární metabolity například spojují aminokyseliny , lipidy , cukry nebo nukleové kyseliny .
Sekundární metabolity jsou historicky specifičtější pro rostliny, bakterie a houby, ale byly také objeveny metabolismy specifické pro určité skupiny zvířat, které lze proto kvalifikovat jako sekundární metabolismus. Nacházejí se v konkrétních odděleních nebo v konkrétních dobách života. Na rozdíl od primárních metabolitů se přímo nepodílejí na asimilaci živin, a tedy na vývoji organismu (obvykle rostliny). Tyto sloučeniny se však úplně neliší od primárních metabolitů. Ve skutečnosti někdy pocházejí ze stejných biosyntetických drah a některé, jako je chlorofyl a lignin, mají základní funkce pro růst rostlin, a proto by mohly být součástí primárních metabolitů. K dnešnímu dni bylo identifikováno více než 100 000 sekundárních metabolitů a odhaduje se, že každá rostlina produkuje nejméně sto různých molekul. Sekundární metabolity se účastní života rostliny (nebo jejich hostitelského organismu) a mají širokou škálu rolí. Mohou sloužit jako obrana (hořké nebo toxické sekrece pro predátory) nebo naopak přitahovat určité druhy s prospěšnými rolemi ( opylovače ). Mohou také umožnit komunikaci mezi rostlinami, například prostřednictvím varovných zpráv, nebo být součástí struktury rostliny ( taniny a lignin).
Sekundární metabolity spadají do mnoha skupin, včetně tří hlavních skupin v rostlinách:
Terpenoidy jsou molekuly s počtem uhlíků, které jsou násobkem 5 a jejichž prekurzorem je isopentenyldifosfát nebo IPP. Jedná se o lipidy syntetizované z acetyl-CoA , takže jde o hydrofobní molekuly. Existuje 20 000 známých molekul s touto isoprenovou bází jako společným motivem. Terpenoidy jsou uloženy ve vakuolách v kůře , trnech , kořenech nebo dokonce v listech. To je také nalezené v latexu .
Terpenoidy jsou většinou anti-býložravci. Mají různé účinky v závislosti na rostlině, mohou způsobit křeče, kožní alergie. Chutají hořce a mohou také inhibovat mikrosymbiózu trávicího systému. Terpenoidy obsažené v latexu jsou rostlině užitečné pro ovládání predátorů. Když hmyz, například housenky, pronikne do kůry stromu produkujícího latex, bude reagovat zasláním lepkavého gelu. To brání hmyzu v krmení a nakonec hladoví. Terpenoidy jsou také užitečné pro vývoj rostliny:
Zvláště mnoho terpenoidů vydává silné pachy: například mentol a limonen jsou přirozeně přítomny v éterických olejích. Používají se jako antiseptika a v určitých oblastech, jako je kosmetika.
Taxol , z kůry tisu Pacifiku , je protinádorová látka. Inhibuje buněčné dělení stabilizací tubulinu a mitotického vřetene. Gumový latex se používá k získání kaučuku, který se používá v mnoha průmyslových odvětvích.
Alkaloidy jsou hlavními složkami sekundárního metabolismu. Dosud je uvedeno asi 12 000. Jedná se o produkty rostlinného původu, které jsou často zásadité (hořká chuť) a spíše hydrofilní. Alkaloidy jsou heterocykly, které všechny mají alespoň jeden atom dusíku . Hlavními prekurzory jsou jednoduché aminokyseliny jako tyrosin (tyr), tryptofan (trp), ornithin , arginin (arg) nebo lysin (lys). Ukládají se v rostlinných buňkách na úrovni vakuol. Mají mnoho vlastností pro rostlinu hrající obrannou roli a používají se také v medicíně a farmacii.
Hlavní rolí alkaloidů je bránit rostlinu před savci a hmyzem. Jejich způsob působení závisí na druhu rostlin: Rostliny druhů „ Lupinus “ a „ Delphinium “ mají alkaloidy, které způsobují neurologické syndromy, zvracení atd. Tyto druhy, zejména „ Lupinus “, způsobily četné intoxikace a úhyn skotu. Pro digitalisových rostlin , digitalis způsobuje zvýšení srdečních stahů nebo dokonce srdeční zástavu v závislosti na dávce. U Solanaceae mají tyto rostliny toxické sloučeniny, které vedou k tvorbě pórů v membránách. Obecně se po absorpci hmyzem alkaloidy redukují na nenabité molekuly, které jsou toxické v alkalickém prostředí. Ale některý hmyz má schopnost převádět toxické molekuly zpět na netoxické molekuly, tento hmyz se pak stává rezistentním vůči absorbovanému alkaloidu a může je následně znovu emitovat, aby se chránil. Bylinožravec pak odvádí rostlinné metabolity pro vlastní prospěch.
Mnoho alkaloidů se používá ve farmacii:
Jiné alkaloidy mají častější použití, jako je nikotin používaný při výrobě insekticidů a cigaret nebo kofein (stimulační nebo sedativní vlastnosti). Kokain je droga, která má stimulující účinek.
Fenolové sloučeniny jsou aromatické molekuly tvořené fenylovou skupinou (C6) a hydroxylovou skupinou (-OH). Je jich asi 4500. V této rodině můžeme jmenovat třísloviny, kumariny, lignin nebo flavonoidy. Tyto sloučeniny jsou typické pro cévnaté rostliny a kolonizovaly vzdušné prostředí. Většina z těchto fenolických sloučenin je odvozena z aromatických aminokyselin: tyrosinu a fenylalaninu.
Fenolové sloučeniny, jako je lignin, mají strukturní roli. Je akumulován ve vodivých strukturách rostliny, což jí dodává tuhost a neurčitý růst. Lignin je nejhojnější polymerní makromolekula po celulóze . Všichni býložravci jsou na tuto molekulu citliví, má mechanické obranné vlastnosti proti útokům. Jiné fenolické sloučeniny, jako jsou flavonoidy, mají různé role. Jsou to fytoestrogeny , mají škodlivý účinek na testikulární aktivitu určitých predátorů. Tyto molekuly jsou zodpovědné hlavně za barvu, vůni a vůni rostlin. Flavonoidy mají také další funkce, přitahují opylovače a chrání rostliny před UV zářením. Kumarin podílí na obranný mechanismus proti býložravci. Tuto vlastnost mají také taniny. Jsou přítomny v kůře, dřevě a listech a jsou uloženy ve vakuolách. Někteří savci jako ovce a antilopy jsou citliví na třísloviny. Ve skutečnosti mají sílu svíravosti: aglomerují glykoproteiny ve slinách, které mazají jazyk díky jejich četným hydroxylovým skupinám, které způsobují sucho v ústech. Tyto fenolové sloučeniny mají také estrogenní vlastnosti, snižují plodnost býložravců.
Lignin je jednou z vlákniny, která má příznivou roli při průchodu střevem a stimuluje bakteriální flóru (snížené riziko rakoviny tlustého střeva a konečníku). Flavonoidy jsou látky chránící proti rakovině. Kumariny a třísloviny mají antioxidační vlastnosti. Kumariny vydávají vůni připomínající vanilin , používají se v parfumerii a také u skvělých kuchařů.
Mluvíme také o sekundárních metabolitech ke kvalifikaci sloučenin produkovaných mikroorganismy (bakterie, houby atd.), Když je jejich kultivační médium vyčerpáno v prvcích nezbytných pro jeho růst, a proto vstupují do klesající fáze vývoje. Tyto sloučeniny jsou obecně toxické, ale mohou také představovat ekonomický zájem, dokonce i vysokou přidanou hodnotu (lékařskou).
Sekundární metabolit je také produkt z tmavé fáze ( Calvin cyklus ) z fotosyntézy .