Salah satu ciri makhluk hidup adalah adanya aktivitas metabolisme. Metabolisme tidak lebih dari serangkaian reaksi kimia yang terjadi di dalam sel. Dalam kasus sel tumbuhan, metabolisme biasanya dibagi menjadi primer dan sekunder.
Metabolisme primer dipahami sebagai serangkaian proses metabolisme yang memainkan peran penting dalam tanaman, seperti fotosintesis, respirasi, dan pengangkutan zat terlarut. Senyawa yang terlibat dalam metabolisme primer memiliki distribusi universal pada tumbuhan.
Ini adalah kasus asam amino, nukleotida, lipid, karbohidrat dan klorofil.
Di sisi lain, metabolisme sekunder menghasilkan senyawa yang tidak memiliki distribusi universal, karena tidak diperlukan untuk semua tanaman.
Sebagai konsekuensi praktis, senyawa ini dapat digunakan dalam studi taksonomi (kemosistematis). Contoh klasik adalah antosianin dan batalain, yang tidak terlihat bersama-sama dalam spesies tanaman yang sama. Batalain terbatas pada sepuluh famili tumbuhan, yang termasuk dalam ordo Caryophyllales, yang akibatnya tidak memiliki antosianin.
Karena bit (Beta vugaris) termasuk dalam salah satu famili tersebut ( Caryophyllales ), warna merah pada akarnya hanya dapat dikaitkan dengan keberadaan betalain dan bukan karena anthocyanin, seperti yang dianggap salah.
Gambar 1. Contoh dua senyawa metabolisme sekunder yang dapat digunakan dalam taksonomi. Betacyanidin adalah alkaloid dengan sifat kimia (kelarutan dalam air) dan fisik (pewarnaan) yang mirip dengan antosianin. Dengan ini, betasianidin hanya terlihat pada keluarga yang termasuk dalam ordo Caryophyllales.
Meskipun metabolisme sekunder tidak selalu diperlukan tanaman untuk menyelesaikan siklus hidupnya, metabolisme sekunder memainkan peran penting dalam interaksi tanaman dengan lingkungan.
Dalam konteks ini, metabolit sekunder tanaman sangat berharga dari sudut pandang sosial dan ekonomi
Dari total obat yang disetujui antara 83 dan 94, 6% diperoleh langsung dari spesies tanaman dan jumlah itu terus bertambah hingga saat ini.
Dari sudut pandang ekonomi, alkaloid indole terpennoid vincristine (digunakan dalam pengobatan leukemia) dan vinblastine (digunakan dalam terapi korio-karsinoma dan penyakit Hodgkins) dapat disebutkan.
Sebagai perkiraan, sekitar 110.000 senyawa telah diidentifikasi sampai saat ini, dengan terpenoid merupakan kelompok terbesar (33.000 senyawa) dari total ini, diikuti oleh alkaloid (16.000 senyawa).
Setiap tahun 4.000 senyawa baru yang berasal dari tumbuhan telah dilaporkan dengan tren pertumbuhan untuk nilai ini.
Sebagai karakteristik umum, senyawa tersebut menunjukkan pola penampilan terbatas pada beberapa kelompok taksonomi, tidak dianggap penting untuk metabolisme basal sel tumbuhan, di mana nama metabolit sekunder muncul .
Di bidang interaksi tanaman/lingkungan (efek tarik menarik/menolak pada mikroorganisme, serangga, vertebrata, tumbuhan, dll.), mereka memainkan peran penting, menjamin kelangsungan hidup spesies dalam ekosistem.
Selain itu, metabolit sekunder digunakan pada skala industri untuk produksi insektisida, pewarna, perasa, perasa dan obat-obatan.
Contoh metabolit sekunder yang sangat penting dalam industri farmasi ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Gambar 1: Struktur molekul metabolit sekunder tanaman yang digunakan sebagai biofarmasi
Mengenai nilai ekonomi yang tinggi dari beberapa biofarmasi ini, tingkat produktivitas yang rendah biasanya ditemukan dalam sistem produksi pertanian konvensional, terjadi karena beberapa alasan.
Fakta ini menimbulkan kebutuhan untuk mengembangkan sistem produksi alternatif dan dalam konteks ini kultur sel dan jaringan tanaman telah dianggap sebagai sistem yang berpotensi tinggi untuk mengatasi masalah ini; Selain itu, ada beberapa kesulitan untuk kelangsungan hidup ekonomi yang belum diatasi.
Berdasarkan hal tersebut, berbagai strategi telah digunakan yang bertujuan untuk meningkatkan nilai produktivitas senyawa bioaktif dalam sistem kultur sel dan jaringan tanaman, termasuk manipulasi epigenetik, penjelasan jalur biosintetik dan penerapan teknik biologi molekuler, sesuai dengan pendekatan metabolisme. rekayasa jalur.