بعضى از موجودات زنده خصوصاً گیاهان، طیف وسیعى از ترکیبات موسوم به متابولیت هاى ثانویه را تولید مى کنند. در مفهوم کلى، متابولیت هاى ثانویه ترکیباتى آلى هستند که نقش ضرورى در رشد و نمو موجود زنده ندارند. گیاهان براى بیوسنتز این مواد انرژى زیادى را به کار مى برند. زمانى که این ترکیبات اثرى بر رشد و تمایز گیاه نداشته باشند، قاعدتاً باید منافع دیگرى داشته باشند. مطالعه در زمینه وظایف این ترکیبات در گیاهان، یک موضوع جذاب و مهم براى بسیارى از پروژه هاى تحقیقاتى شده است و نقش اکولوژیکى تعدادى از این ترکیبات مورد بررسى و تحقیق قرار گرفته است. با مطالعاتى که تاکنون صورت گرفته است، به نظر مى رسد که متابولیت هاى ثانویه، به عنوان موادى طبیعى، نقش اکولوژیکى مهمى در واکنش هاى دفاعى گیاهان و همچنین گرده افشانى و انتشار دانه هاى گیاهان به وسیله حشرات و حیوانات دارند. بعضى از این ترکیبات به عنوان علف کش و حشره کش در صنعت استفاده مى شوند در حالى که برخى دیگر کاربرد صنعتى ندارند. دسته بزرگى از متابولیت هاى ثانویه کاربرد دارویى و پزشکى دارند. ترکیبات دیگرى از این گروه نیز نقش مهمى در تغذیه انسان و دام دارند.
• تفاوت هاى متابولیت هاى ثانویه با متابولیت هاى اولیه
سلول ها خصوصاً سلول هاى گیاهى دو دسته از ترکیبات را تولید مى کنند؛ متابولیت هاى اولیه و متابولیت هاى ثانویه.
• متابولیت هاى اولیه
متابولیت هاى اولیه مستقیماً در رشد و متابولیسم درگیر هستند و شامل کربوهیدرات ها، لیپیدها، پروتئین ها و اسیدهاى نوکلئیک مى شوند. در گیاهان متابولیت هاى اولیه طى فرایند فتوسنتز تولید شده و سپس در ساخت ترکیبات سلول نقش آفرینى مى کنند. این ترکیبات در حجم زیاد و با ارزش اقتصادى پائین تولید مى شوند و عمدتاً به عنوان ماده خام صنعت، موادغذایى و افزودنى ها کاربرد دارند. روغن هاى گیاهى، اسیدهاى چرب (براى ساخت صابون و شوینده ها) و کربوهیدرات هایى مانند ساکاروز، نشاسته، پکتین و سلولز مثال هایى از متابولیت هاى اولیه هستند. قیمت این قبیل ترکیبات به طور میانگین دو دلار در هر کیلو بوده و تولید آنها در حجم انبوه امکان پذیر است. البته برخى از متابولیت هاى اولیه مانند میواینوزیتول و بتاکاروتن گران هستند که علت قیمت بالاى آنها، سختى استخراج و تخلیص آنها است.
• متابولیت هاى ثانویه
متابولیت هاى ثانویه از بیوسنتز متابولیت هاى اولیه به دست مى آیند و به عنوان ترکیبات فرعى و انتهایى متابولیسم اولیه در نظر گرفته مى شوند. همچنین این ترکیبات در فرآیندهاى متابولیسمى وارد نمى شوند. مهمترین متابولیت هاى ثانویه آلکالوئیدها، فنولیک ها، روغن هاى ضرورى، استروئیدها، لیگنین ها، تانن ها و فلاوونوئیدها هستند. متابولیت هاى ثانویه عمدتاً در گونه ها و خانواده هاى خاصى از سلسله گیاهان تولید مى شوند. این ترکیبات به مقدار کمى در سلول ذخیره شده و عمدتاً در سلول هاى تخصصى و در مرحله خاصى از چرخه زندگى گیاه تولید مى شوند و همین امر استخراج و تخلیص آنها را در مقایسه با متابولیت هاى اولیه که در تمام سلول ها تولید مى شوند، دشوار مى کند. گیاهان دارویى از لحاظ میزان متابولیت هاى ثانویه بسیار غنى هستند و ترکیبات آنها را در انگلیسى Medicinal یا Officinal مى نامند. این ترکیبات که از گروه متابولیت هاى ثانویه هستند، اثرات فیزیولوژیکى عمیقى بر پستانداران دارند و از مهمترین ترکیبات دارویى هستند. از این گیاهان و اثرات فیزیولوژیک ترکیبات موثره آنها به عنوان داروى خوراکى استفاده شده و در نتیجه این ترکیبات، داروهاى گیاهى یا داروهاى طبیعى نام گرفته اند. استفاده از داروهاى با منشاء گیاهى بدون انجام فرآورى خاصى، یعنى استفاده از پودر گیاه یا مواد موثره آن بدون خالص سازى عصاره گیاهى، از قدیم رواج داشته و حتى در حال حاضر و در پزشکى مدرن از طیف وسیعى از داروهاى با منشاء گیاهى استفاده مى شود. گرچه تعدادى از این داروها به طور مصنوعى براى مصارف ساخته مى شوند ولى هنوز بسیارى از آنها از منابع طبیعى به دست مى آیند. به محض اینکه اثر فیزیولوژیک یک گیاه دارویى خاص کشف شود، تلاش ها براى یافتن خصوصیات دقیق شیمیایى ماده موثره آن (داروى گیاهى) و در پى آن، یافتن روش تولید شیمیایى این ترکیبات به طور تجارتى صورت مى گیرد. براى تعیین خصوصیات شیمیایى و شناسایى یک متابولیت ثانویه، جداسازى آن به صورت کاملاً خالص الزامى و اولین قدم است. روش هاى جداسازى گوناگون و مراحل آن اکثراً طولانى است. متابولیت هاى ثانویه به صورت خالص و با نسبت هاى مشخص در پزشکى استفاده مى شوند. البته در کنار خالص سازى مواد موثره گیاهان دارویى، آنها بدون تغییر نیز در سامانه هاى مختلف تهیه دارو استفاده مى شوند. این نکته را نباید فراموش کرد که در کنار متابولیت هاى ثانویه، تعدادى از متابولیت هاى اولیه نیز اثرات فیزیولوژیکى قوى دارند. اکثر این ترکیبات پروتئینى بوده و عملکردهاى مختلفى دارند. هورمون ها و زهرمارها مثال هایى از پروتئین هاى با اثرات فیزیولوژیکى قوى هستند. آنتى بیوتیک ها، واکسن ها و تعدادى از پلى ساکاریدها که نقش هورمونى دارند، از جمله متابولیت هاى اولیه با اثر فیزیولوژیکى قابل ملاحظه هستند.
• مسیرهاى تولید متابولیت هاى ثانویه
اسکلت کربنى متابولیت هاى ثانویه از کربوهیدرات ها تامین شده و طى فرآیند فتوسنتز ایجاد مى شود. متابولیت هاى اولیه دیگرى که در تولید متابولیت هاى ثانویه نقش دارند، اسیدهاى آمینه هستند. استیل کوآنزیم و اسید مِوالونیک نیز نقش مهمى در تولید انواع ترپنوئیدها دارند. مسیر اسید شیکیمیک نیز در تولید لیگنین ها و ایندول آلکالوئیدها نقش آفرینى مى کند.
شامل 10 صفحه word
دانلود تحقیق مهندسى تولید متابولیت هاى ثانویه