Alkaloidy - biológia

Aké horúce je príliš horúce na život hlboko pod dnom oceánu?

alkaloidy

Antibiotiká z baktérií

Migrácia buniek: novoobjavená funkcia známeho proteínu

Molekulárny kompas na zarovnanie buniek

Čo robí listy na jeseň starnúcimi

Demokracia perličiek

Prostredie spoločnosti Ekembo: Ľudia tiež žili v otvorenej krajine

| Genetika | Poľnohospodárstvo, lesníctvo a chov zvierat

Pšeničná odroda vznikla krížením divých tráv

Aké horúce je príliš horúce na život hlboko pod dnom oceánu?

Alkaloidy

Alkaloidy (Tvorba slov z arabčiny al qualja: „Rastlinný popol“ a grécky -oides: „Podobné“) sú prirodzene sa vyskytujúce, chemicky heterogénne, väčšinou alkalické, dusíkaté organické zlúčeniny sekundárneho metabolizmu, ktoré pôsobia na živočíšny alebo ľudský organizmus. Do tejto skupiny látok je zaradených viac ako 10 000 rôznych látok vyrobených z rastlín, živočíchov alebo mikroorganizmov. Tento výraz zaviedol v roku 1819 farmaceut Halle Carl Friedrich Wilhelm Meißner pre „alkálie podobné“ rastlinné látky ako morfín, strychnín a solanín. Avšak uspokojivá a všeobecne akceptovaná definícia pojmu „alkaloid“ zatiaľ neexistuje.

Definície

Pojem alkaloid bol pôvodne všeobecným pojmom pre základné látky izolované z rastlín. Alkaloidy sa neskôr izolovali z iných organizmov, ako sú huby (napr. Námeľové alkaloidy) a zvieratá (napr. Ropuchový alkaloid bufotenín), takže sa definícia rozšírila. Okrem toho sa termín alkaloid rozšíril aj na niektoré základné prírodné látky, ako je jesenný krokusový alkaloid kolchicín, kapsaicín kajenského korenia alebo purínové alkaloidy kofeín, teofylín a teobromín.

Všetky alkaloidy majú spoločné to, že majú charakteristické účinky priamo na živočíšny a ľudský organizmus. Väčšina je jedovatých a horkej chuti. Zásaditosť je spoločnou, ale nie podstatnou charakteristikou tejto skupiny látok. Základné antibiotiká, ako je streptomycín, ktoré pôsobia na mikroorganizmy, sa zvyčajne alkaloidy neuvádzajú. Všetky alkaloidy sú navyše produktmi sekundárneho metabolizmu. Nie sú potrebné pre základný metabolizmus organizmov, ktoré ich tvoria, ale často sa používajú ako ochrana pred predátormi. Zásadité aminokyseliny alebo peptidy, ktoré sú primárnymi metabolickými produktmi, sa preto nepriraďujú k alkaloidom [1] .

Niektoré striktné definície vyžadujú, aby dusík bol súčasťou heterocyklického systému, ktorý je biogeneticky odvodený od aminokyselín [2]. Táto definícia oddeľuje napríklad protoalkaloidy efedrín a meskalín a pseudoalkaloidy koniín a kofeín z rodiny alkaloidov. Atropín je tiež produktom umelej racemizácie (S.) -Hyoscyamíny podľa prísnej interpretácie žiadny alkaloid [1] .

príbeh

Prvým izolovaným alkaloidom bol morfín, ktorý Friedrich Wilhelm Sertürner extrahoval v čistej forme z maku siateho v roku 1804 [2]. Pojem „alkaloidy“ zaviedol v roku 1819 Carl Friedrich Wilhelm Meissner. [3] Emanuel Merck zahájil priemyselnú výrobu alkaloidov v Darmstadte v roku 1827. V roku 1885 sa chemikovi Augustovi Wilhelmovi von Hofmannovi podarilo určiť štruktúru a syntetizovať prvý alkaloid, koniín. [4]

Klasifikácia

Alkaloidy možno rozdeliť podľa rôznych kritérií. Časté sú kategorizácie podľa ich chemickej štruktúry, pôvodu, biogenézy a farmakologického účinku.

Klasifikácia podľa chemickej štruktúry

Najčastejšie používanou klasifikáciou alkaloidov v literatúre je kategorizácia podľa ich chemickej štruktúry. Je pomenovaný podľa časti molekuly, ktorá obsahuje dusík.

  • Alkaloidy s heterocyklickým dusíkom
    • Pyrolidínové alkaloidy: napr. B. Hygrin
    • Steroidné alkaloidy: napr. B. Solanín
    • Pyridínové alkaloidy: napr. B. nikotín, anabazín
    • Piperidínové alkaloidy: napr. B. piperín
    • Tropánové alkaloidy: napr. B. hyoscyamín, skopolamín, kokaín
    • Chinolínové alkaloidy: napr. B. chinín, chinidín
    • Izochinolínové alkaloidy: napr. B. morfín, kodeín, papaverín, berberín, tubokurarín
    • Indolové alkaloidy: napr. B. Ajmalín, Ergotamín, Yohimbín, Reserpín, Strychnín
    • Purínové alkaloidy: napr. B. kofeín, teofylín, teobromín
  • Alkaloidy s acyklickým dusíkom: napr. B. efedrín, meskalín

Klasifikácia podľa pôvodu

Alkaloidy možno tiež pomenovať a klasifikovať podľa charakteristických organizmov, ktoré ich produkujú, alebo podľa liekov, v ktorých sú obsiahnuté.

Klasifikácia podľa biogenézy

Ďalšiu klasifikáciu alkaloidov je možné vykonať na základe podobností a rozdielov v ich biosyntéze. Alkaloidy sú usporiadané podľa aminokyseliny, ktorá sa používa ako zdroj dusíka v biosyntéze.

  • alkaloidy odvodené od kyseliny asparágovej alebo lyzínu: napr. B. Nikotín, Lupinín
  • alkaloidy odvodené od glycínu: napr. B. kofeín, teofylín, teobromín
  • alkaloidy odvodené od histidínu: napr. B. pilokarpín
  • alkaloidy odvodené od ornitínu: napr. B. hyoscyamín, skopolamín, kokaín
  • alkaloidy odvodené od fenylalanínu alebo tyrozínu: napr. B. kolchicín, morfín, kodeín, papaverín, tubokurarín, berberín
  • alkaloidy odvodené od tryptofánu: napr. B. ergotamín, ergometrín, ajmalín, rezerpín, strychnín

Klasifikácia podľa ich farmakologického účinku

Extrakcia

Alkaloidy prítomné v biologickom materiáli hlavne vo forme svojich octov, solí kyseliny šťaveľovej, mliečnej, vínnej, akonitovej alebo chinovej, menej často v čistej forme alebo ako estery, sa získavajú klasickým spôsobom extrakciou. Spôsob extrakcie závisí od fyzikálno-chemických vlastností alkaloidov, ktoré sa majú izolovať. Na extrakciu väčšiny alkaloidov sa osvedčilo použitie polárneho rozpúšťadla metanolu s prídavkom kyseliny octovej. Po odparení a absorpcii vo vodnom kyslom prostredí (napr. Zriedená kyselina chlorovodíková) sa môžu cudzie zložky, ako sú tuky a iné lipofilné látky, odstrániť extrakciou s lipofilným éterom rozpúšťadla. Na extrakciu alkaloidov z vodnej fázy sa osvedčil chloroform po alkalizácii roztokom hydroxidu sodného alebo inou vhodnou zásadou. Po vysušení a odparení poskytuje chloroformová fáza všeobecne alkaloidovú zmes, ktorú je možné prednostne oddeliť chromatografickou separáciou. Na izoláciu lipidom nerozpustných alkaloidov s kvartérnou amóniovou štruktúrou sa môže uskutočniť zrážanie pikrovanou alebo čistou rohovou kyselinou. [5]

Alternatívne je pre množstvo alkaloidov možná čiastočná syntéza alebo celková chemická syntéza. Výroba alkaloidov pomocou čiastočnej alebo úplnej syntézy sa využíva najmä vtedy, keď je umelá výroba lacnejšia ako ťažba. Teofylín je príkladom alkaloidov, ktoré sa zvyčajne vyrábajú synteticky.

Analytika

Dragendorffovo činidlo sa používa ako klasické detekčné činidlo pre alkaloidy. V prítomnosti alkaloidov sa vytvorí iónový pár so zložením [BiI4] - [NHR3] +, ktorý je možné v závislosti od alkaloidu rozpoznať ako žltooranžovú až hnedú zrazeninu. Alternatívne sa ako detekčné činidlá používajú Mayerovo činidlo (tetraiodomercurate), kyselina kremičitolfrámová, Wagnerovo činidlo (jód-jodid draselný), Sonnenscheinovo činidlo (kyselina fosfomolybdénová), jodoplatinát a ďalšie. Selektivita týchto detekčných činidiel sa veľmi líši a je obmedzená v rámci skupiny alkaloidov. Na zvýšenie selektivity sa zvyčajne používajú v kombinácii s chromatografickými metódami, ako je napríklad tenkovrstvá chromatografia.