Sekundārā vielmaiņa

Kaut arī zinātnisku faktu par primāro metabolismu netrūkst, tas ir Sekundārā vielmaiņa joprojām lielā mērā neizpētīts. Tas apraksta visas metabolizācijas, kas tieši neizmanto dzīvības uzturēšanai. Robeža starp primāro un sekundāro metabolismu bieži ir neskaidra. Tas ir īpaši svarīgi augu pasaulē, bet attiecas arī uz dzīvniekiem un cilvēkiem. Tas joprojām nav plaši izpētīts šajā sakarā, tāpēc šajā rakstā aprakstīta tā nozīme, izmantojot augu piemēru.

Kāda ir sekundārā vielmaiņa?

Primārajā metabolismā ietilpst visi procesi, kas nodrošina organisma dzīvībai svarīgo funkciju. Primārā vielmaiņa sintezē dzīvībai svarīgas vielas, piemēram, aminoskābes, taukus un cukuru, un tā ir vienāda gandrīz visās dzīvajās lietās.

Sekundārā metabolisma komponenti ir, piemēram, aromāti, ar kuriem vijolīšu, maijpuķīšu vai rožu ziedi piesaista to apputeksnētājus, vai krāsvielas, kas piešķir augļiem krāsu vai norāda to gatavības pakāpi.

Sekundārajā metabolismā ietilpst visi ķīmiskie savienojumi, kurus ražo paši augi. Tās ir sekundāras augu vielas, ko sauc arī par bioaktīvām vielām vai antioksidantiem. Līdz šim ir zināmi apmēram 200 000 šādu vielu, bet vēl nav pietiekami izpētīti.

Sekundārās vielas bieži ir auga pamanāmākās īpašības, taču tās nav vajadzīgas tā augšanai un attīstībai. Sekundārās vielas ir individuālas, un tās bieži sastopamas tikai noteikta veida augos. Piemēram, piparu "maisītāji" ir sastopami tikai tropisko piparu sugās, un morfīns ir zināms tikai kā opija magones sekundārā viela.

Cilvēki jau sen ir zinājuši daudz par dažādu augu dziedinošo vai indīgo iedarbību un, balstoties uz pieredzi, izmanto tos kā ārstniecības līdzekli daudzu slimību ārstēšanai. Kā un kāpēc daži varēja dziedināt noteiktus augus un pēc kārtas nogalināt citus, līdz pagājušā gadsimta pirmajai pusei lielākoties nebija zināms. Visbeidzot, ķīmiķi nodarbojās arī ar dažādām augu sastāvdaļām. 1806. gadā Paderborna farmaceits Frīdrihs Vilhelms Sertirners bija pirmais, kurš no opija izdalīja morfīnu.

Tikai biosintēzes pētījumu sākumā pēc Otrā pasaules kara pieauga zināšanas par to, kāda loma augu evolūcijā ir sekundārajam metabolismam. Šajā ziņā sekundārais metabolisms arī nodrošina organismu izdzīvošanu, kaut arī ne tik ātri, kā to dara ātrā metabolisms.

Funkcija un uzdevums

Mūsdienās zinātne piekrīt, ka bez sekundārā metabolisma nebūtu augu izdzīvošanas. Katrs augs ar savu ķīmisko līdzekļu palīdzību izstrādā savu izdzīvošanas stratēģiju. Plēsēji tiek apkaroti, atturot tos, neļaujot viņiem ēst vai lietot indes. Lai novērstu mikrobu izplatīšanos, tiek izmantotas antibakteriālas vai fungitoksiskas vielas. Visas šīs vielas ir parādījušās evolūcijas gaitā, tiek pastāvīgi pielāgotas mainīgiem vides apstākļiem un dažreiz arī mainītas no negatīvās uz pozitīvo. Piemēram, augs, kura toksisko barjeru ir pārvarējis kukainis, var kļūt par vēlamo lopbarības augu vai arī kalpot par olu dēšanas augu, tādējādi attīstoties īpašai dzīves nišai.

Daudzi pētījumi ir parādījuši, ka sekundārie metabolīti, kas ražoti specializētos augu šūnu tipos, ietekmē lielu skaitu metabolisma procesu cilvēkiem. Tās nepieder pie būtiskajām uzturvielām, bet tiek apgalvots, ka tām ir visdažādākā veselību veicinošā iedarbība. Īpaši šī iemesla dēļ Vācijas biedrība un visas veselības apdrošināšanas gadiem ilgi ir rekomendējušas bagātīgu dārzeņu un augļu, pākšaugu un riekstu, kā arī pilngraudu produktu patēriņu. Dārzeņu un augļu sastāvdaļas mums, cilvēkiem, ir svarīgas, jo tās aizsargā pret brīvajiem radikāļiem ar sekundārajām augu sastāvdaļām - antioksidantiem.

Līdz šim pētījumi ir koncentrēti uz apmēram 30 augiem, kurus galvenokārt patērē visā pasaulē, un to sekundārajiem fitonutrientiem. Katrā augā ir ierobežots, bet liels skaits dažādu vielu, piemēram, āboli ar 200 līdz 300 un tomāti ar 300 līdz 350 vielām. Salīdzinājumā ar augļiem dārzeņi satur gan vairāk vitamīnu, gan fitoķīmiskās vielas. Koncentrācija čaumalās vai kodolos ir īpaši augsta.

Slimības un kaites

Ja cilvēki uzņem pārāk maz augu sekundāro metabolisko produktu, var rasties deficīta simptomi. Šīm vielām ir preventīva iedarbība. Esošu problēmu gadījumā sekundāro metabolisma produktu absorbcija var mazināt simptomus un slimības.

Plaši pazīstama polifenolu apakšgrupa ir antocianīni. Tie galvenokārt atrodami zilos, purpursarkanos, sarkanos vai zili melnos augļos un dārzeņos. Tie ir sastopami daudzos tumši zilos vai sarkanos ķiršos un ogās, baklažānos, sarkanajos sīpolos un arī sarkanajos kāpostos. Antocianīni īpaši aizsargā no tiešiem saules stariem. Antocianīni tiek uzskatīti par īpaši efektīviem antioksidantiem. Piemēram, tie aizsargā mūsu šūnas no iekaisuma un deģenerācijas (vēža).

Astaksantīns tiek uzskatīts par īpaši efektīvu antioksidantu. Tas pieder karotīdoīdu grupai un piešķir tomātiem un burkāniem, piemēram, sarkano krāsu. Mums, cilvēkiem, astaksantīns ir svarīgs spēka avots un aizsargā ādu, locītavas un īpaši acis (makulas) no brīvajiem radikāļiem.

Vīnogu sēklas satur OPC (oligomēriskos procianidīnus) resveratolu un kvercetīnu. Visi trīs pieder arī polifenoliem. OPC ir neapšaubāmi spēcīgākais zināmais antioksidants. Runājot par ādu, OPC tiek uzskatīts par brīnišķīgu līdzekli pret novecošanos, tas var samazināt grumbiņas un paātrināt brūču sadzīšanu. Tas aizsargā sirdi, asinsvadus un acis. Resveratols un kvercetīns arī palīdz cīnīties ar vēzi, tie var pazemināt asinsspiedienu un regulēt holesterīna līmeni.

Granātābols vienmēr tika uzskatīts par reliģisku auglības simbolu. Mūsdienās šim auglim ir liela zinātniska interese. Ar savu īpašo bioķīmisko sastāvu granātābols tiek uzskatīts par līdz šim zināmāko antioksidantu avotu. Tajā ir ne tikai īpaši augsta C vitamīna, kālija un B5 vitamīna (pantotēnskābe) koncentrācija, bet arī daudz polifenolu un tanīnu, kas aizsargā no slimībām. Tā pozitīvā ietekme uz protasta un krūts vēzi pašlaik tiek intensīvi pētīta.

Fitoestrogēnos ietilpst lignāni (flaxseed komponenti). Viņiem tiek piedēvēta arī vēzi kavējoša iedarbība.