Полная версия

Главная arrow Математика, химия, физика arrow БИОЛОГИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Алкалоиды

Большую группу природных соединений основного характера, включающих азотсодержащие гетероциклические системы, составляют алкалоиды. Как правило, это твердые вещества, трудно растворимые в воде, но легко растворяющиеся в органических растворителях. В природных объектах они обычно находятся в виде солей органических кислот. Выделены и идентифицированы более 10.000 алкалоидов. Классификацию алкалоидов проводят, как правило, по группам растений, из которых они извлекаются: алкалоиды кока (южноафриканского дерева), алкалоиды опия, алкалоиды паслёновых, алкалоиды болиголовы и т.д.

Известно большое множество алкалоидов - производных пирро- лидина, индола, пиридина, хинолина, пиперидина и других гетероциклов. Некоторые их представители показаны в таблице 14.1.

Большое множество алкалоидов содержит асимметрические атомы углерода, что очень затрудняет их синтез. Например, резерпин (алкалоид раувольфии), используемый как средство против гипертонической болезни, содержит 6 асимметрических атомов и, соответственно, может иметь 64 (26) изомера, но фармакологически активным является только один из них. Молекула хинина - алкалоида, принадлежащего к группе производных хинолина (табл. 14.1) и являющегося 'эффективным антималярийным средством, содержит 4 асимметрических атома углерода. Заметим, однако, что резерпин и хинин синтезированы в лаборатории (США, Вудворд).

Таблица 14.1

CrpvKiypa и биологическая активность ряда алкалоидов

п/п

Формула, название

Нахождение в природе

1.

Главный алкалоид болиголовы, сильный яд

2.

Входят в состав алкалоидов опия, содержатся в соке недозрелых головок мака, обладают наркотическим действием. Морфин - обезболивающее средство (анестетик). Гидрохлорид диацетил ьного производного морфина - героин - сильный наркотик

3.

Содержится в габакс, ядовит. 11римс- нястся в качестве контактного инсектицида

Окончание табл. 14.1

4.

Содержится в соке головок мака (опии). Сосудорасширяющее средство (применяется в медицине)

5.

Содержится в грибах Psilocybe, обладает психомиметическим действием

6.

Галлюциноген, сильный наркотик - действующая доза - около 1мг

7.

Алкалоид беладонны, дурмана и белены. Обладает мидриотическим действием (расширяет зрачок глаза), снимает спазм. Токсичен

8.

Алкалоид кока, анестетик, вызывает наркоманию (привыкание нервной системы к его приему)

9.

Содержится в чайном листе и кофейных зернах. Тонизирующее средство - возбуждает нервную систему, стимулирует работу сердца, учащает пульс. Близкими по структуре кофеину являются теобромин (алкалоид какао) и теофилин (алкалоид чая)

10.

Включен в структуру важных витаминов - фолиевой кислоты и рибофлавина (витамина В2)

11.

Содержится в коре хинного дерева. Эффективное противомалярийное средство

Общим свойством для всех алкалоидов является то, что в физиологическом действии на животные и человеческий организмы они чрезвычайно активны. Обширный ряд алкалоидов и продуктов их химической модификации, используется в качестве лекарственных средств и пестицидов. Токсичность и лечебные свойства экстрактов многих растений, содержащих алкалоиды, известны с глубокой древности. Например, древние греки отравили философа Сократа, используя экстракт из листьев болиголовы.

Большинство алкалоидов действует на нервную систему: в малых дозах они оказывают возбуждающее действие, в больших дозах - угнетающее, а при превышении некоторой критической дозы может наступить летальный исход. Так, кокаин, употребляемый в медицине в качестве местного обезболивающего средства, действует на чувствительные окончания периферической нервной системы, результат воздействия, естественно, зависит от дозы.

Содержащийся в млечном соке мака алкалоид изохинолинового ряда - морфин действует на центральную нервную систему, вызывая сон. В биогенезе предшественником морфина выступают аминокислоты тирозин и метионин. Морфин используется в медицине в качестве общего обезболивающего средства.

Содержащийся в табаке никотин также действует на центральную и периферическую нервную систему. Кроме никотина в табаке содержится ряд других пиридиновых алкалоидов, в частности, норнико- тии и анабазин.

Никотин - бесцветная ядовитая жидкость. При отравлении никотином смерть наступает от паралича дыхания. Никотин в большом количестве получают из отходов табачной промышленности и используют в качестве пестицида для борьбы с насекомыми.

Различные виды табака сильно различаются по содержанию никотина, норникотина и анабазина. Например, табак Nicotina glauca содержит только анабазин.

Предшественником пиридинового фрагмента никотина и анабазина является никотиновая кислота, которая, в свою очередь, образуется путем конденсации глицеральдегид-3-фосфата и аспаргиновой кислоты:

Алкалоид, содержащийся в соке некоторых южноамериканских растений - кураре - действует на двигательные центры нервной системы и вызывает паралич. Именно поэтому он использовался индейцами для смачивания стрел.

В рожках спорыньи - зимующей формы гриба Claviceps purpurea, который развивается в зерне ржи, содержится ряд алкалоидов - производных индола. Из этих рожков выделено 12 алкалоидов. В основе их строения лежит лизергиновая кислота и ее изомер - нзолизергиновая кислота

Эти кислоты синтезируются в мицелии спорыньи из триптофана и мевалоновой кислоты. Лизергиновая кислота способна реагировать с аминокислотами, пировиноградной кислотой или аминоспиртами, образуя тот или иной алкалоид.

Спорынья очень ядовита, и попадание ее в размолотом виде в муку может привести к массовым отравлениям. Поэтому очистка зараженного зерна перед переработкой от рожков спорыньи является важнейшей операцией.

Вместе с тем рожки спорыньи используются для медицинских целей и специально выращиваются на искусственных средах.

Одной из наиболее токсичных является группа нирролизидино- вых алкалоидов, вызывающих у сельскохозяйственных животных, как и алкалоиды никотиновой группы и производные пиперидина (например, кониин болиголова), тератогенный эффект. Последний, как известно, связан с врожденными уродствами у потомства.

Опасны алкалоиды этого вида и для человека. В этой связи важно отметить, что используемый в медицинских целях окопник лекарственный (Symphytum officinale) содержит опасные для здоровья пирро- лизидиновые алкалоиды.

Метаболизм пирролизидина у млекопитающих включает гидролиз сложноэфирных групп алкалоида с образованием главного исходного соединения - ретронецина, который превращается в опасный токсин - производное пиррола.

Некоторое количество последнего выводится из организма с мочой в виде конъюгата, однако, большая его часть локализуется в печени или же циркулирует в крови, поражая легкие.

Отмечается способность насекомых кормиться растениями, содержащими пирролизидиновые алкалоиды, и запасать их. Они служат, во-первых средствами химической защиты от хищников и, во-вторых, выступают в качестве предшественников в биосинтезе феромонов.

Известны алкалоиды и животного происхождения, то есть синтезируемые de novo насекомыми. В большом разнообразии они обнаружены у огненных муравьев, многоножек, божьих коровках и плавунцов. Европейская многоножка Glomeris marginata синтезирует хиназо- линоны: гло.мерин и гомогломерин. Эффективность этих токсинов подтверждается тем, что поедание многоножек вызывает смерть у мышей.

Защитная мощь огненных муравьев определяется ядом, который обладает гемолитическими, инсектицидными и антибиотическими свойствами. Действующее начало яда - смесь 2,6-диапкилпипсридинов, простейший из которых - 2-метил-6-нонилпиперидин.

Потревоженные божьи коровки выделяют жидкий алкалоидный N-оксид - кокцинеллин, защищающий их от хищников.

Алкалоиды участвуют в обмене веществ, их содержание в растениях подвержено значительным колебаниям в зависимости от стадии развития и питания. В частности, N-оксидные формы алкалоидов могут отдавать свой кислород, окисляя аскорбиновую кислоту, лимонную кислоту, гидрохинон и пирогаллол.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>