VẬT NUÔI CẤY IN VITRO
1.2.1. Vai trò của các hợp chất thứ cấp ở thực vật
Ở thực vật, có nhiều loại hợp chất hữu cơ hoặc các chất chuyển hóa được tạo ra trong quá trình trao đổi chất. Những chất chuyển hóa này được xếp thành nhóm các chất trao đổi sơ cấp và thứ cấp. Các hợp chất thứ cấp tìm thấy chỉ trong một số loài thực vật hoặc trong nhóm loài có liên quan nhau, trong khi đó các hợp chất sơ cấp được tìm thấy trong hầu hết các loài [153]. Trong vài thập kỷ qua, những bằng chứng từ thực nghiệm và thực tế cho thấy, các hợp chất thứ cấp ở thực vật có các chức năng cơ bản sau: Bảo vệ cơ thể chống lại các loài động vật ăn cỏ; Kháng nấm, vi khuẩn, virus; Chống lại sự canh tranh về ánh sáng, nước và chất dinh dưỡng; Thu hút các loài động vật trong quá trình thụ phấn và phát tán hạt; Tạo ra các tín hiệu trong giao tiếp giữa thực vật với các loài vi sinh vật cộng sinh; Chống lại tia tử ngoại và các tác nhân vật lý bất lợi khác [177]. Arnason và cs (1995) đã công bố thực vật sản xuất hơn 80.000 hợp chất khác nhau thông qua con đường trao đổi thứ cấp. Các sản phẩm thứ cấp được dự trữ chủ yếu trong các cấu trúc đặc biệt hoặc các cơ quan dự trữ như rễ, các tế bào dự trữ, không bào, hệ thống màng…[19]. Các hợp chất hóa học này được dùng trong dược phẩm, hóa chất nông nghiệp, thuốc nhuộm, gia vị, chất tạo mùi, thuốc trừ sâu; chúng đã đóng góp nhiều tỷ đô la trong sản xuất công nghiệp [47].
1.2.2. Các nhóm hợp chất thứ cấp chủ yếu ở thực vật
Các hợp chất thứ cấp của thực vật có thể phân thành ba nhóm chính đó là terpene, phenol và các hợp chất chứa nitrogen.
20
1.2.2.1. Nhóm terpene
Terpene, terpenoid hoặc isoprenoid là các dimer, trimer hoặc polymer của các đơn vị isoprene. Các đơn vị isoprene thường liên kết để hình thành nên các hợp chất mạch thẳng hoặc mạch vòng phổ biến với 10 carbon (monoterpenoid), 15 carbon (sesquiterpenoid), 20 carbon (diterpenoid) hoặc 30 carbon (triterpenoid) và rất hiếm dạng terpenoid được tìm thấy với 25 carbon [153]. Các monoterpene được tìm thấy rộng rãi trong tinh dầu thực vật, ví dụ như menthol, borneol, linalool… Chúng được sử dụng như là các chất kháng côn trùng và các chất có hoạt tính dược lý như giảm đau và kháng viêm. Sesquiterpene là thành phần của tinh dầu ở nhiều loài thực vật, những hợp chất này có hoạt tính như kháng khuẩn, kháng nấm, diệt trừ giun sán, chống sốt rét…[51]. Diterpennoid được tìm thấy trong nhiều loài thực vật và động vật. Một số chất của chúng được ứng dụng trong điều trị bệnh, chẳng hạn như taxol và các dẫn xuất của chúng được dùng làm thuốc điều trị ung thư, forskolin chống tăng huyết áp. Triterpene là hợp chất terpene chứa 30 carbon, chúng cũng được sử dụng nhiều trong dược phẩm [51].
1.2.2.2. Nhóm phenol
Tất cả các hợp chất nhóm phenol có một vòng thơm gắn với các nhóm chức như hydroxyl, methoxy và các cấu trúc vòng không thơm khác. Chúng có cấu trúc từ đơn giản với một vòng thơm cho đến các polymer phức tạp như tannin, lignin. Các hợp chất phenol được tổng hợp bằng con đường shikimate hoặc con đường acetate. Chúng có hoạt tính dược lý phổ rộng như kháng viêm, giảm đau, kháng khối u, kháng virus HIV, kháng vi sinh vật, chống oxy hóa, chống loét, bảo vệ gan… [51], [177].
1.2.2.3. Các hợp chất chứa nitrogen
Phần lớn các hợp chất thứ cấp của thực vật đều có chứa nitrogen trong cấu trúc của chúng. Các hợp chất này được biết đến như là các hợp chất chống lại các động vật ăn cỏ như alkaloid và cyanogenic glycoside. Chúng
21
được quan tâm nhiều bởi tính độc đối với con người và các thành phần dược chất của chúng [153].
Các alkaloid có dạng tinh thể, có hoạt tính sinh lý trên tất cả các động vật và được sử dụng trong công nghiệp dược. Alkaloid thường độc với liều lượng lớn nhưng với liều lượng nhỏ, chúng được sử dụng làm thuốc chữa bệnh [104]. Các cyanogenic glycoside là vũ khí bảo vệ của thực vật. Chúng không độc cho chính bản thân thực vật mà sẵn sàng hình thành các phân tử bay hơi có tính độc khi thực vật bịđe doạ. Một số chất trong chúng được sử dụng làm thuốc nhuộm, chất mùi thực phẩm và dược phẩm [79].
1.2.3. Những nghiên cứu sản xuất các hợp thứ cấp từ nuôi cấy tế bào thực vật