Toissijainen aineenvaihdunta

Vaikka primaarisesta aineenvaihdunnasta ei olekaan tieteellisiä tosiasioita, tämä on Toissijainen aineenvaihdunta vielä suurelta osin tutkimaton. Se kuvaa kaikkia aineenvaihduntoja, jotka eivät suoraan palvele elämän ylläpitämistä. Raja primaarisen ja sekundaarisen metabolian välillä on usein epäselvä. Se on erityisen tärkeä kasvimaailmassa, mutta myös eläimille ja ihmisille. Sitä ei vielä ole suuresti tutkittu tässä suhteessa, minkä vuoksi tässä artikkelissa kuvataan sen merkitys kasvien esimerkillä.

Mikä on sekundaarinen aineenvaihdunta?

Ensisijainen aineenvaihdunta sisältää kaikki prosessit, jotka varmistavat organismin elintärkeän toiminnan. Ensisijainen aineenvaihdunta syntetisoi elintärkeitä aineita, kuten aminohappoja, rasvoja ja sokeria, ja on sama melkein kaikissa elävissä asioissa.

Toissijaisen aineenvaihdunnan komponentit ovat esimerkiksi tuoksut, joilla violetit, laaksokukka tai ruusut kukat houkuttelevat pölyttäjiinsä tai väriaineet, jotka antavat hedelmille väriä tai osoittavat niiden kypsyysasteen.

Sekundaarinen metabolia sisältää kaikki kemialliset yhdisteet, joita kasvit itse tuottavat. Nämä ovat sekundaarisia kasviaineita, tunnetaan myös nimellä bioaktiiviset aineet tai antioksidantit. Tähän mennessä tunnetaan noin 200 000 tällaista ainetta, mutta niitä ei ole vielä tutkittu riittävästi.

Toissijaiset aineet ovat usein kasvin näkyvimpiä piirteitä, mutta ne eivät ole tarpeellisia kasvulle ja kehitykselle. Toissijaiset aineet ovat yksittäisiä ja niitä esiintyy usein vain tietyntyyppisissä kasveissa. Esimerkiksi pippurin "sekoittimia" esiintyy vain trooppisissa paprikalajeissa ja morfiini tunnetaan vain oopiumunikon toissijaisena aineena.

Ihmiset ovat jo pitkään tietäneet paljon erilaisten kasvien paranemis- tai myrkyllisistä vaikutuksista ja käyttävät kokemuksensa perusteella lääkitykseen moniin sairauksiin. Kuinka ja miksi jotkut pystyivät parantamaan tiettyjä kasveja ja tappamaan toisia vuorostaan, oli melko tuntematon vasta viime vuosisadan ensimmäisellä puoliskolla. Viimeinkin kemikot käsittelivät myös kasvien eri aineosia. Vuonna 1806 Paderborn-apteekki Friedrich Wilhelm Sertürner eristi ensimmäisenä morfiinin oopiumista.

Vasta toisen maailmansodan jälkeisen biosynteesitutkimuksen alkaessa tieto kasvoi siitä, mikä rooli sekundäärisellä aineenvaihdunnalla on kasvien evoluutiossa. Tässä suhteessa sekundaarinen aineenvaihdunta varmistaa myös organismien selviytymisen, tosin ei niin nopeasti kuin nopea aineenvaihdunta.

Toiminto ja tehtävä

Nykyään tiede on yhtä mieltä siitä, että ilman sekundaarista aineenvaihduntaa kasvit eivät selviäisi. Jokainen kasvi kehittää selviytymisstrategiansa kemiallisten aineiden avulla. Petoeläimiä torjutaan estämällä heitä estämällä heitä syömästä tai käyttämästä myrkkyä. Mikrobien leviämisen estämiseksi käytetään antibakteerisia tai fungitoksisia aineita. Kaikki nämä aineet ovat syntyneet evoluution aikana, ovat jatkuvasti sopeutuneet muuttuviin ympäristöolosuhteisiin ja joskus myös kääntyneet negatiivisesta positiiviseen. Esimerkiksi kasvista, jonka myrkyllinen este on hyönteinen voittanut, voi tulla sen suositeltava rehukasvi tai toimia myös munivana kasvina, jolloin siitä kehittyy erityinen markkinarako elämässä.

Monet tutkimukset ovat osoittaneet, että erikoistuneissa kasvisolutyypeissä tuotetut sekundaariset metaboliitit vaikuttavat suureen määrään ihmisten aineenvaihduntaprosesseja. Ne eivät kuulu välttämättömiin ravintoaineisiin, mutta niiden sanotaan olevan monenlaisia ​​terveyttä edistäviä vaikutuksia. Erityisesti tästä syystä Saksan yhdistys ja kaikki sairausvakuutukset ovat jo vuosien ajan suosittaneet runsasta vihannesten ja hedelmien, palkokasvien ja pähkinöiden sekä täysjyvätuotteiden kulutusta. Vihannesten ja hedelmien ainesosat ovat tärkeitä meille ihmisille, koska ne suojaavat vapaita radikaaleja toissijaisilla kasvien ainesosillaan, antioksidantteilla.

Toistaiseksi tutkimus on keskittynyt noin 30 kasviin, joita pääasiassa kulutetaan ympäri maailmaa, ja niiden sekundaarisiin fytoravinteisiin. Jokainen kasvi sisältää rajoitetun määrän erilaisia ​​aineita, esimerkiksi omenoita, joissa on 200-300 ja tomaattia, joissa on 300-350 ainetta. Hedelmiin verrattuna vihannekset sisältävät sekä enemmän vitamiineja että fytokemikaaleja. Pitoisuus kuoressa tai ytimissä on erityisen korkea.

Sairaudet ja vaivat

Jos ihmiset ottavat liian vähän kasvien sekundaarisia metabolisia tuotteita, puutosoireita voi ilmetä. Aineilla on tässä suhteessa ehkäisevä vaikutus. Jos olemassa olevia ongelmia, sekundaaristen aineenvaihduntatuotteiden imeytyminen voi lievittää oireita ja sairauksia.

Tunnettu polyfenolien alaryhmä ovat antosyaniinit. Niitä esiintyy pääasiassa sinisissä, violetissa, punaisessa tai sinimustassa hedelmissä ja vihanneksissa. Niitä esiintyy monissa tummansinisissä tai punaisissa kirsikoissa ja marjoissa, munakoisoissa, punasipulissa ja myös punakapossa. Antosyaanit suojaavat erityisesti suoralta auringonvalolta. Antosyaaniinien katsotaan olevan erityisen tehokkaita antioksidantteja. Esimerkiksi, ne suojaavat solujamme tulehduksilta ja rappeutumiselta (syöpä).

Astaksantiiniä pidetään erityisen tehokkaana antioksidanttina. Se kuuluu karotioidien ryhmään ja antaa esimerkiksi tomaatit ja porkkanat niiden punaisen värin. Meille ihmisille astaksantiini on tärkeä voimanlähde ja suojaamaan ihoa, niveliä ja erityisesti silmiä (makulaa) vapailta radikaaleilta.

Viinirypäleiden siemenet sisältävät OPC (oligomeeriset prosyanidiinit) resveratolia ja kversetiinia. Kaikki kolme kuuluvat myös polyfenoleihin. OPC on kiistatta vahvin tunnettu antioksidantti. Ihon suhteen OPC: tä pidetään ikääntymistä estävänä ihonhoitona, se voi vähentää ryppyjä ja nopeuttaa haavojen paranemista. Se suojaa sydäntä, verisuonia ja silmiä. Resveratoli ja kversetiini auttavat myös torjumaan syöpää: ne voivat alentaa verenpainetta ja säädellä kolesterolia.

Granaattiomenaa on aina pidetty uskonnollisena hedelmällisyyden symbolina. Nykyään tämä hedelmä kiinnostaa suurta tieteellistä mielenkiintoa. Granaattiomenaa pidetään erityisellä biokemiallisella koostumuksellaan tähän mennessä tunnetuimpana antioksidanttien lähteenä. Siinä ei ole vain erityisen korkea pitoisuus C-vitamiinia, kaliumia ja B5-vitamiinia (pantoteenihappoa), se sisältää myös monia polyfenoleja ja tanniineja, jotka suojaavat sairauksilta. Sen positiivisia vaikutuksia protastaan ​​ja rintasyöpään tutkitaan parhaillaan intensiivisesti.

Fytoestrogeeneihin kuuluvat lignaanit (pellavansiemen komponentit). Heille annetaan myös syöpää estävä vaikutus.