Les métabolites secondaires sont les composés physiologiquement actifs les plus importants du monde végétal. Leur nombre, étudié par la science, augmente chaque année. À l'heure actuelle, environ 15% de toutes les espèces végétales ont été étudiées pour la présence de ces substances. Ils ont également une activité biologique élevée par rapport au corps des animaux et des humains, ce qui détermine leur potentiel en tant que produits pharmaceutiques.
Que sont les métabolites secondaires ?
Une caractéristique distinctive de tous les organismes vivants est qu'ils ont un métabolisme - métabolisme. C'est un ensemble de réactions chimiques qui produisent des métabolites primaires et secondaires.
La différence entre eux est que les premiers sont caractéristiques de toutes les créatures (la synthèse des protéines, des acides aminocarboxyliques et nucléiques, des glucides, des purines, des vitamines), tandis que les seconds sont caractéristiques de certains types d'organismes et ne participent pas dans le processus de croissance et de reproduction. Cependant, ils remplissent également certaines fonctions.
Dans le monde animal, les composés secondaires sont rarement produits, plus souvent ils entrentcorps avec des aliments végétaux. Ces substances sont synthétisées principalement dans les plantes, les champignons, les éponges et les bactéries unicellulaires.
Caractéristiques et fonctionnalités
En biochimie, on distingue les principaux signes suivants des métabolites végétaux secondaires:
- haute activité biologique;
- petit poids moléculaire (2-3 kDa);
- production à partir d'une petite quantité de substances de départ (5-6 acides aminés pour 7 alcaloïdes);
- la synthèse est inhérente à chaque espèce végétale;
- formation aux stades ultérieurs du développement d'un organisme vivant.
Toutes ces fonctionnalités sont facultatives. Ainsi, des métabolites phénoliques secondaires sont produits dans toutes les espèces végétales et le caoutchouc naturel a un poids moléculaire élevé. La production de métabolites secondaires dans les plantes se produit uniquement sur la base de protéines, de lipides et de glucides sous l'influence de diverses enzymes. De tels composés n'ont pas leur propre voie de synthèse.
Ils ont également les caractéristiques suivantes:
- présence dans différentes parties de la plante;
- distribution inégale dans les tissus;
- localisation dans certains compartiments de la cellule pour neutraliser l'activité biologique des métabolites secondaires;
- la présence d'une structure de base (le plus souvent des groupes hydroxyle, méthyle, méthoxyle jouent son rôle), sur la base de laquelle d'autres variantes de composés sont formées;
- différents types de changements de structure;
- la possibilité de basculer vers un formulaire de "réserve" inactif;
- manque de participation directe au métabolisme.
Le métabolisme secondaire est souvent considéré comme la capacité d'un organisme vivant à interagir avec ses propres enzymes et son matériel génétique. Le processus principal, à la suite duquel des composés secondaires sont formés, est la dissimilation (décomposition des produits de synthèse primaire). Cela libère une certaine quantité d'énergie, qui est impliquée dans la production de composés secondaires.
Fonctions
Au départ, ces substances étaient considérées comme des déchets inutiles d'organismes vivants. Il est maintenant établi qu'ils jouent un rôle dans les processus métaboliques:
- phénols - participation à la photosynthèse, à la respiration, au transfert d'électrons, à la production de phytohormones, au développement du système racinaire; attraction des insectes pollinisateurs, action antimicrobienne; coloration des différentes parties de la plante;
- tanins - développement de la résistance aux maladies fongiques;
- caroténoïdes - participation à la photosynthèse, protection contre la photooxydation;
- alcaloïdes - régulation de la croissance;
- isoprénoïdes - protection contre les insectes, les bactéries, les animaux;
-
stérols – régulation de la perméabilité de la membrane cellulaire.
La fonction principale des composés secondaires dans les plantes est écologique: protection contre les ravageurs, les micro-organismes pathogènes,adaptation aux conditions extérieures. Étant donné que les facteurs environnementaux diffèrent considérablement pour les différents types de flore, le spectre de ces composés est presque illimité.
Classements
Il existe plusieurs classifications fondamentalement différentes des métabolites secondaires:
- Trivial. Les substances sont divisées en groupes selon leurs propriétés spécifiques (les saponines forment de la mousse, les amers ont un goût approprié, etc.).
- Chimique. Basé sur les caractéristiques de la structure chimique des composés. C'est actuellement le plus courant. L'inconvénient de cette classification est que les substances d'un même groupe peuvent différer par leur méthode de production et leurs propriétés.
- Biochimique. En tête de ce type de systématisation se trouve la méthode de biosynthèse. C'est la plus scientifiquement étayée, mais en raison du manque de connaissances en biochimie végétale, l'utilisation de cette classification est limitée.
- Fonctionnel. Il est basé sur certaines fonctions de substances dans un organisme vivant. Le même groupe peut contenir des métabolites secondaires avec des structures chimiques différentes.
La complexité de la classification réside dans le fait que chaque groupe de métabolites secondaires est étroitement lié aux autres. Ainsi, les amers (une classe de terpènes) sont des glycosides et les caroténoïdes (dérivés des tétraterpènes) sont des vitamines.
Groupes principaux
Les types de substances suivants sont classés comme métabolites secondaires des cellules végétales:
- alcaloïdes (pyridine,imidazole, purine, bétalaïnes, glycoalcaloïdes, protoalcaloïdes et autres);
- dérivés de l'anthracène (dérivés de la chrysacine, de l'anthrone, de l'alizarine et d'autres composés);
- phytostéroïdes (withanolides);
- glycosides (monosides, biosides et oligosides, glycosides cyanogéniques et thioglycosides);
- isoprénoïdes (terpènes et leurs dérivés - terpénoïdes et stéroïdes);
- composés phénoliques et autres.
Beaucoup de ces substances ont des propriétés uniques. Ainsi, les alcaloïdes de curare sont le poison le plus puissant et certains groupes de glycosides ont un effet thérapeutique prononcé et sont utilisés pour fabriquer des médicaments utilisés dans le traitement de l'insuffisance cardiaque.
Demande
Les métabolites secondaires ont un effet actif sur les organes et les systèmes des humains et des animaux, ils sont donc largement utilisés en pharmacologie et en médecine vétérinaire, sont utilisés comme exhausteurs de goût et d'arôme dans les produits alimentaires. Certaines plantes qui accumulent ces substances en quantités importantes sont utilisées comme matières premières dans la production de matériaux techniques.
À l'étranger, dans les pays où l'industrie chimique est développée, environ un quart des composés utilisés en pharmacie sont d'origine végétale. L'effet thérapeutique précieux des métabolites secondaires est associé à leurs propriétés telles que:
- large champ d'action;
- effets secondaires minimaux même en cas deréception;
- effet complexe sur le corps;
- haute efficacité.
Étant donné que ces composés sont encore mal connus, leurs recherches ultérieures pourraient conduire à la création de produits pharmaceutiques fondamentalement nouveaux.
