المنتجات الطبيعية: نظرة شاملة على المركبات الحيوية

المنتج الطبيعي هو مركب أو مادة طبيعية ينتجها كائن حي، أي أنها توجد في الطبيعة. وبالمعنى الأوسع، تشمل المنتجات الطبيعية أي مادة تنتجها الحياة. يمكن أيضًا تحضير المنتجات الطبيعية عن طريق التخليق الكيميائي (سواء التخليق الجزئي أو التخليق الكلي)، وقد لعبت دورًا مركزيًا في تطوير مجال الكيمياء العضوية من خلال توفير أهداف تخليقية صعبة.

لقد تم توسيع مصطلح "المنتج الطبيعي" لأغراض تجارية ليشمل مستحضرات التجميل والمكملات الغذائية والأطعمة المنتجة من مصادر طبيعية دون إضافة مكونات اصطناعية.

التعريف في الكيمياء العضوية والطبية

في مجال الكيمياء العضوية، يقتصر تعريف المنتجات الطبيعية عادةً على المركبات العضوية المعزولة من مصادر طبيعية والتي يتم إنتاجها عبر مسارات الاستقلاب الأولية أو الثانوية. أما في مجال الكيمياء الطبية، فغالبًا ما يقتصر التعريف على المستقلبات الثانوية.

المستقلبات الثانوية (Specialized Metabolites)

المستقلبات الثانوية ليست ضرورية للبقاء على قيد الحياة، ولكنها تمنح الكائنات التي تنتجها ميزة تطورية. العديد من هذه المستقلبات تكون سامة للخلايا، وقد تم اختيارها وتحسينها عبر التطور لاستخدامها كعوامل "حرب كيميائية" ضد الفرائس والمفترسات والكائنات المنافسة. وتتميز المستقلبات الثانوية بتعقيدها الكيميائي، مما يجعلها محط اهتمام كبير للكيميائيين.

دور المنتجات الطبيعية في الطب واكتشاف الأدوية

توفر الأدوية التقليدية أحيانًا فوائد في علاج الأمراض، وعزل المكون النشط من هذه الأدوية يمكن أن يوفر مركبات رائدة في عملية اكتشاف الأدوية للتطوير التجاري. ورغم أن المنتجات الطبيعية ألهمت العديد من الأدوية، إلا أن تطوير الأدوية من المصادر الطبيعية شهد تراجعًا في الاهتمام من قبل شركات الأدوية في القرن الحادي والعشرين، وذلك لأسباب تتعلق بصعوبة الوصول إلى الإمدادات، وحقوق الملكية الفكرية، والتكلفة، والتقلبات البيئية في التركيب، وفقدان المصادر بسبب ارتفاع معدلات الانقراض.

على الرغم من ذلك، لا تزال المنتجات الطبيعية ومشتقاتها تمثل حوالي 10% من الموافقات على الأدوية الجديدة بين عامي 2017 و2019.

تصنيفات المنتجات الطبيعية

يمكن تصنيف المنتجات الطبيعية وفقًا لوظيفتها البيولوجية، أو مسار التخليق الحيوي، أو مصدرها. ويتراوح عدد جزيئات المنتجات الطبيعية المعروفة بين 300,000 و400,000 جزيء.

الفرق بين المستقلبات الأولية والثانوية

المستقلبات الأولية (Primary Metabolites)

المستقلبات الأولية هي مكونات أساسية في مسارات التمثيل الغذائي الأساسية المطلوبة للحياة. وهي مرتبطة بالوظائف الخلوية الأساسية مثل استيعاب العناصر الغذائية، وإنتاج الطاقة، والنمو والتطور. وتشمل هذه المستقلبات اللبنات الأساسية للحياة: الكربوهيدرات، والدهون، والأحماض الأمينية، والأحماض النووية.

تتضمن المستقلبات الأولية المشاركة في إنتاج الطاقة الإنزيمات الضرورية لعمليات التنفس والتمثيل الضوئي. كما تُبنى الهياكل الأساسية للخلايا من المستقلبات الأولية، بما في ذلك أغشية الخلايا (مثل الفوسفوليبيدات) وجدران الخلايا (مثل الببتيدوجليكان والكيتين).