Первичный и вторичный метаболизм и продукты обмена
Лекции.Орг

Поиск:


Первичный и вторичный метаболизм и продукты обмена




 

Под метаболизмом, или обменом веществ, понимают совокупность хи­мических реакций в организме, обеспечивающих его веществами для по­строения тела и энергией для поддержания жизнедеятельности. Часть реак­ций оказывается сходной для всех живых организмов (образование и рас­щепление нуклеиновых кислот, белков и пептидов, а также большинства углеводов, некоторых карбоновых кислот и т.д.) и получила название пер­вичного обмена (или первичного метаболизма).

Помимо реакций первичного обмена, существует значительное число метаболических путей, приводящих к образованию соединений, свойствен­ных лишь определенным, иногда очень немногим, группам организмов.

Эти реакции, согласно И.Чапеку (1921) и К.Пэху (1940), объединяются термином вторичный метаболизм, или обмен, а их продукты называются продуктами вторичного метаболизма, или вторичными соединениями (иногда вторич­ными метаболитами).

Вторичные соединения образуются преимущественно у вегетативно малоподвижных групп живых организмов — растений и грибов, а также у многих прокариот.

У животных продукты вторичного обмена образуются редко, но часто поступают извне вместе с растительной пищей.

Роль про­дуктов вторичного метаболизма и причины их появления в той или иной группе различны. В самой общей форме им приписываются адаптивное значение и в широком смысле защитные свойства.

Стремительное развитие химии природных соединений за последние три десятилетия, связанное с созданием высокоразрешающих аналитических инструментов, привело к тому, что мир "вторичных соединений" значитель­но расширился. Например, число известных на сегодня алкалоидов прибли­жается к 5000 (по некоторым данным, к 10 000), фенольных соединений — к 10 000, причем эти цифры растут не только с каждым годом, но и с каждым месяцем.

Любое растительное сырье всегда содержит сложный набор первичных и вторичных соединений, которые, как уже говорилось, определяют разно­сторонний характер действия лекарственных растений. Однако роль тех и других в современной фитотерапии пока различна.

Известно относительно немного объектов, использование которых в медицине определяется прежде всего наличием в них первичных соедине­ний. Однако в будущем не исключено повышение их роли в медицине и использование в качестве источников получения новых иммуномодулирующих средств.

Продукты вторичного обмена применяются в современной медицине значительно чаще и шире. Это обусловлено ощутимым и нередко очень «ярким» их фармакологическим эффектом.

Образуясь на основе первичных соединений, они могут либо накапливаться в чистом виде, либо подверга­ются гликозилированию в ходе реакций обмена, т.е. оказываются присоеди­ненными к молекуле какого-либо сахара.

В результате гликозилирования возникают молекулы — гетерозиды, которые отличаются от вторичных со­единений, как правило, лучшей растворимостью, что об­легчает их участие в реакциях обмена и имеет в этом смысле важнейшее биологическое значение.

Гликозилированные формы любых вторичных со­единений принято называть гликозидами.

Вещества первичного синтеза образуются в процессе ассимиляции, т.е. превращения веществ, поступающих в организм извне, в вещества самого организма (протопласт клеток, запасные вещества и т.д.).

К веществам первичного синтеза относят аминокислоты, белки, липиды, углеводы, ферменты, витамины и органические кислоты.

Липиды (жиры), углеводы (полисахариды) и витамины широко используются в медицинской практике (характеристика этих групп веществ дана в соответствующих темах).

Белки, наряду с липидами и углеводами, составляют структуру клеток и тканей растительного организма, участвуют в процессах биосинтеза, являются эффективным энергетическим материалом.

Белки и аминокислоты лекарственных растений оказывают неспецифическое благоприятное действие на организм больного. Они влияют на синтез белков, создают условия для усиленного синтеза иммунных тел, что приводит к повышению защитных сил организма. Улучшенный синтез белков включает также и усиленный синтез ферментов, вследствие чего улучшается обмен веществ. Биогенные амины и аминокислоты играют важную роль в нормализации нервных процессов.

Белки — биополимеры, структурную основу которых составляют длин­ные полипептидные цепи, построенные из остатков α-аминокислот, соеди­ненных между собой пептидными связями. Белки делят на простые (при гидролизе дают только аминокислоты) и сложные — в них белок связан с веществами небелковой природы: с нуклеиновыми кислотами (нуклеопротеиды), полисахаридами (гликопротеиды), липидами (липопротеиды), пиг­ментами (хромопротеиды), ионами металлов (металлопротеиды), остатками фосфорной кислоты (фосфопротеиды).

В настоящий момент почти нет объектов растительного происхождения, применение которых определялось бы наличием в них главным образом белков. Однако не исключено, что в будущем модифицированные расти­тельные белки могут быть использованы как средства, регулирующие обмен веществ в человеческом организме.

Липиды - жиры и жироподобные вещества, являющиеся производными высших жирных кислот, спиртов или альдегидов.

Подразделяются на простые и сложные.

К простым относятся липиды, молекулы которых содержат только остатки жирных кислот (или альдегидов) и спиртов. Из простых липидов в растениях и животных встречаются жиры и жирные масла, представляющие собой триацилглицерины (триглицериды) и воски.

Последние состоят из сложных эфиров высших жирных кислот одно- или двухатомных высших спиртов. К жирам близки простагландины, образующиеся в организме из полиненасыщенных жирных кислот. По химической природе это производные кислоты простаноевой со скелетом из 20 атомов углерода и содержащие циклопентановое кольцо.

Сложные липиды делят на две большие группы:

фосфолипиды и гликолипиды (т. е. соединения, имеющие в своей структуре остаток кислоты фосфорной или углеводный компонент). В составе живых клеток липиды играют важную роль в процессах жизнеобеспечения, образуя энергетиче­ские резервы у растений и животных.

Нуклеиновые кислоты — биополимеры, мономерными звеньями которых являются нуклеотиды, состоящие из остатка фосфорной кислоты, углевод­ного компонента (рибозы или дезоксирибозы) и азотистого (пуринового или пиримидинового) основания. Различают дезоксирибойуклеиновые (ДНК) и рибонуклеиновые (РНК) кислоты. Нуклеиновые кислоты из растений в лечебных целях пока не используются.

Ферменты занимают особое место среди белков. Роль ферментов в растениях специфична - они являются катализаторами большинства химических реакций.

Все ферменты делятся на 2 класса: однокомпонентные и двухкомпонентные. Однокомпонентные ферменты состоят только из белка,

двухкомпонентные - из белка (апофермента) и небелковой части (кофермента). Коферментами могут быть витамины.

В медицинской практике используют следующие ферментные препараты:

"Нигедаза" - из семян чернушки дамасской - Nigella damascena, сем. лютиковых - Ranunculaceae. В основе препарата фермент липолитического действия, вызывает гидролитическое расщепление жиров растительного и животного происхождения.

Препарат эффективен при панкреатитах, энтероколитах и возрастном снижении липолитической активности пищеварительного сока.

"Карипазим" и "Лекозим" - из высушенного млечного сока (латекса) папайи (дынного дерева) - Carica papaya L., сем. папаевых - Cariacaceae.

В основе "Карипазима" - сумма протеолитических ферментов (папаин, химопапаин, пептидаза).

Применяют при ожогах III степени, ускоряет отторжение струпов, очищает гранулирующие раны от гнойно-некротических масс.

В основе "Лекозима" - протеолитический фермент папаин и муколитический фермент лизоцим. Применяют в ортопедической, травматологической и нейрохирургической практике при межпозвоночном остеохондрозе, а также в офтальмологии для рассасывания эксудатов.

Органические кислоты, наряду с углеводами и белками, являются самыми распространенными веществами в растениях.

Они принимают участие в дыхании растений, биосинтезе белков, жиров и других веществ. Органические кислоты относятся к веществам как первичного синтеза (яблочная, уксусная, щавелевая, аскорбиновая), так и вторичного синтеза (урсоловая, олеаноловая).

Органические кислоты являются фармакологически активными веществами и участвуют в суммарном эффекте препаратов и лекарственных форм растений:

- салициловая и урсоловая кислоты обладают противовоспалительным действием;

- яблочная и янтарная кислоты - доноры энергетических групп, способствуют повышению физической и умственной работоспособности;

аскорбиновая кислота - витамин С.

Витамины особая группа орга­нических веществ, выполняющих важ­ные биологические и биохимические функции в живых организмах. Эти органические соединения различной химической природы синтезируются главным образом растениями, а также микроорганизмами.

Человеку и жи­вотным, которые их не синтезируют, витамины требуются в очень малых количествах по сравнению с пита­тельными веществами (белками, угле­водами, жирами).

Известно более 20 витаминов. Они имеют буквенные обозначения, названия химические и названия, характеризующие их физио­логическое действие. Классифициру­ются витамины на водорастворимые (кислота аскорбиновая, тиамин, ри­бофлавин, кислота пантотеновая, пиридоксин, кислота фолиевая, цианокобаламин, никотинамид, биотин)

и жирорастворимые (ретинол, филлохинон, кальциферолы, токоферолы). К витаминоподобным веществам при­надлежат некоторые флавоноиды, липоевая, оротовая, пангамовая кисло­ты, холин, инозит.

Биологическая роль витаминов разнообразна. Установле­на тесная связь между витаминами и ферментами. Например, большинство витаминов группы В являются предшественниками коферментов и простетических групп ферментов.

Углеводы — обширный класс органических веществ, к которому отно­сятся полиоксикарбонильные соединения и их производные. В зависимости от числа мономеров в молекуле они подразделяются на моносахариды, олигосахариды и полисахариды.

Углеводы, состоящие исключительно из полиоксикарбонильных соеди­нений, получили название гомозидов, а их производные, в молекуле которых имеются остатки иных соединений, называются гетерозидами. К гетерозидам относятся все виды гликозидов.

Моно- и олигосахариды — нормальные компоненты любой живой клет­ки. В тех случаях, когда они накапливаются в значительных количествах, их относят к так называемым эргастическим веществам.

Полисахариды, как правило, всегда накапливаются в значительных количествах как продукты жизнедеятельности протопласта.

Моносахариды и олигосахариды используются в чистом виде, обычно в виде глюкозы, фруктозы и сахарозы. Будучи энергетическими веществами, моно- и олигосахариды, как правило, применяются в качестве наполнителей при изготовлении различных лекарственных форм.

Растения являются ис­точниками получения этих углеводов (сахарный тростник, свекла, вино­град, гидролизованная древесина ряда хвойных и древесных покрытосе­менных).

В растениях синтезируются различные формы полисахаридов, ко­торые отличаются друг от друга как по структуре, так и по выполняемым функциям. Полисахариды находят довольно широкое применение в медицине в различных формах. В частности, широко используются крахмал и продукты его гидролиза, а также целлюлоза, пектин, альгинаты, камеди и слизи.

Целлюлоза (клетчатка) — поли­мер, составляющий основную массу клеточных стенок растений. Полагают, что молекула клетчатки у разных растений содержит от 1400 до 10 000 остатков β-D-глюкозы.

Крахмал и инулин относятся к за­пасным полисахаридам.

Крахмал на 96-97,6 % состоит из двух полисахаридов: амилозы (линейный глюкан) и амилопектина (разветвленный глю­кан).

Он всегда запасается в виде крахмальных зерен в период активно­го фотосинтеза. У представителей сем. Аsteraсеае и Сатрапи/асеае накапливаются фруктозаны (инулин), особенно в больших количествах в подземных органах.

Слизи и камеди (гумми) — смеси гомо- и гетеросахаридов и полиуро-нидов. Камеди состоят из гетерополисахаридов с обязательным участи­ем уроновых кислот, карбонильные группы которых связаны с ионами Са2+, К+ и Мg2+.

По растворимости в воде камеди делятся на 3 группы:

- арабиновые, хорошо растворимые в воде (абрикосовая и аравийская);

бассориновые, плохо растворимые в воде, но сильно в ней набухающие (трагакантовая)

и церазиновые, плохо растворимые и плохо набухающие в воде (вишневая).

Слизи, в отличие от камедей, мо­гут быть и нейтральными (не содержат уроновых кислот), а также имеют меньшую молекулярную массу и хоро­шо растворимы в воде.

Пектиновые вещества — высоко­молекулярные гетерополисахариды, главным структурным компонентом которых является кислота β-D-галактуроновая (полигалактуронид).

В рас­тениях пектиновые вещества присут­ствуют в виде нерастворимого прото­пектина — полимера метоксилированной полигалактуроновой кислоты с галактаном и арабаном клеточной стен­ки: цепочки полиуронида соединены между собой ионами Са2+ и Мg2+.

Вещества вторичного метаболизма

Вещества вторичного синтеза образуются в растениях в результате

-диссимиляции.

Диссимиляция - процесс распада веществ первичного синтеза до более простых веществ, сопровождающийся выделением энергии. Из этих простых веществ с затратой выделившейся энергии образуются вещества вто­ричного синтеза. Например, глюкоза (вещество первичного синтеза) распадается до уксусной кислоты, из которой синтезируется мевалоновая кислота и через ряд промежуточных продуктов - все терпены.

К веществам вторичного синтеза относятся терпены, гликозиды, фенольные соединения, алкалоиды. Все они участвуют в обмене веществ и выполняют определенные важные для растений функции.

Вещества вторичного синтеза применяются в медицинской практике значительно чаще и шире, чем вещества первичного синтеза.

Каждая группа веществ растений не является изолированной и неразрыв­но связана с другими группами биохимическими процессами.

Например:

- большая часть фенольных соединений является гликозидами;

- горечи из класса терпенов являются гликозидами;

- растительные стероиды по происхождению являются терпенами, в то же время сердечные гликозиды, стероидные сапонины и стероидные алкалоиды являются гликозидами;

- каротиноиды, производные тетратерпенов, являются витаминами;

моносахариды и олигосахариды входят в состав гликозидов.

Вещества первичного синтеза содержат все растения, вещества вторичного синтеза накапливают растения отдельных видов, родов, семейств.

Вторичные метаболитыобразуются по преиму­ществу у вегетативно малоподвижных групп живых организмов - растений и грибов.

Роль продуктов вторичного метабо­лизма и причины их появления в той или иной систематической группе различны. В самой общей форме им приписывается адаптивное значение и в широком смысле защитные свой­ства.

В современной медицине продук­ты вторичного обмена применяются значительно шире и чаще, чем пер­вичные метаболиты.

Это связано не­редко с очень ярким фармакологиче­ским эффектом и множественным воздействием на различные системы и органы человека и животных. Синте­зируются они на основе первичных соединений и могут накапливаться либо в свободном виде, либо в ходе реакций обмена подвергаются гликозилированию, т. е. связываются с ка­ким-либо сахаром.

Алкалоиды — азотсодержащие органические соединения основного характера, преимущественно расти­тельного происхождения. Строение молекул алкалоидов весьма разнооб­разно и нередко довольно сложно.

Азот, как правило, располагается в гетероциклах, но иногда находится в бо­ковой цепи. Чаще всего алкалоиды классифицируют на основе строения этих гетероциклов, либо в соответ­ствии с их биогенетическими предше­ственниками - аминокислотами.

Вы­деляют следующие основные группы алкалоидов: пирролидиновые, пири­диновые, пиперидиновые,пирролизидиновые, хинолизидиновые, хиназо-линовые,хинолиновые, изохинолиновые, индольные, дигидроиндольные (беталаины), имидазоловые, пуриновые, дитерпеновые, стероидные (гликоалкалоиды) и алкалоиды без гете­роциклов (протоалкалоиды). Многие из алкалоидов обладают специфиче­ским, часто уникальным физиологи­ческим действием и широко исполь­зуются в медицине. Некоторые алка­лоиды - сильные яды (например, алкалоиды кураре).

Антраценпроизводные — группа природных соединений желтой, оран­жевой или красной окраски, в основе которых лежит структура антрацена. Они могут иметь различную степень окисленности среднего кольца (про­изводные антрона, антранола и антрахинона) и структуру углеродного скелета (мономерные, димерные и конденсированные соединения). Большинство из них являются произ­водными хризацина (1,8-дигидроксиантрахинона). Реже встречаются про­изводные ализарина (1,2-дигидроксиантрахинона). В растениях произ­водные антрацена могут находиться в свободном виде (агликоны) или в виде гликозидов (антрагликозиды).

Витанолиды — группа фитостероидов, В настоящее время известно не­сколько рядов этого класса соедине­ний. Витанолиды — это полиоксистероиды, у которых в положении 17 находится 6-членное лактонное коль­цо, а в кольце А — кетогруппа у С1.

Гликозиды — широко распространенные природные соединения, рас­падающиеся под влиянием различных агентов (кислота, щелочь или фер­мент) на углеводную часть и агликон (генин). Гликозидная связь между са­харом и агликоном может быть образована с участием атомов О, N или S (О-, N- или S-гликозиды), а также за счет С-С атомов (С-гликозиды).

Наи­большее распространение в расти­тельном мире имеют O-гликозиды). Между собой гликозиды могут отличаться как структурой агликона, так и строением сахарной цепи. Углевод­ные компоненты представлены моносахаридами, дисахаридами и олигосахаридами, и, соответственно, гли­козиды называются монозидами, биозидами и олигозидами.

Своеобразными группами природных соединений являются цианогенные гликозиды и тиогликозиды (глюкозинолаты).

Циа­ногенные гликозиды могут быть пред­ставлены как производные α-гидроксинитрилов, содержащих в своем со­ставе синильную кислоту.

Широкое распространение они имеют среди растений сем. Rosасеае, подсем. Рrипоidеае, концентрируясь преимуще­ственно в их семенах (например, гли­козиды амигдалин и пруназин в семе­нах Атуgdalus соттиnis, Аrтеniаса vи1garis).

Тиогликозиды (глюкозинолаты) в настоящее время рассматриваются в качестве производных гипотетиче­ского аниона — глюкозинолата, отсю­да и второе название.

Глюкозинолаты найдены пока только у двудольных растений и характерны для сем. Вrassiсасеае, Сарраridaсеае, Resedасеае и других представителей порядка Сарраrа1еs.

В растениях они содер­жатся в виде солей со щелочными металлами, чаще всего с калием (на­пример, глюкозинолат синигрин из семян Вrassica jипсеа и В.nigra.

Изопреноиды — обширный класс природных соединений, рассматрива-

емых как продукт биогенного превращения изопрена.

К ним относятся различные терпены, их производные - терпеноиды и стероиды. Некоторые изопреноиды - структурные фрагменты антибиотиков, некоторые - витаминов, алкалоидов и гормонов животных.

Терпены и терпеноиды - ненасы­щенные углеводороды и их производ­ные состава (С5 Н8 )n , где n = 2 или n > 2. По числу изопреновых звеньев их делят на несколько классов: моно-, сескви-, ди-, три-, тетра- и политер-пеноиды.

Монотерпеноиды (С10 Н16 ) и сесквитерпеноиды (С15 Н24) являются обыч­ными компонентами эфирных масел.

К группе циклопентаноидных монотерпеноидов относятся

иридоидные гликозиды (псевдоиндиканы), хорошо растворимые в воде и часто обладаю­щие горьким вкусом. Название «иридоиды» связано с иридодиалем, кото­рый был получен из муравьев рода Iridomyrmex; «псевдоиндиканы» - с образованием синей окраски в кис­лой среде.

Дитерпеноиды (C20H32) входят главным образом в состав различных смол. Они представлены кислотами (резиноловые кислоты), спиртами (резинолы) и углеводородами (резены), Различают собственно смолы (кани­фоль, даммара), масло-смолы (терпен­тин, канадский бальзам), камеде-смолы (гуммигут), масло-камеде-смолы (ладан, мирра, асафетида).

Масло - смолы, представляющие собой раствор смол в эфирном масле и содержащие кислоты бензойную и коричную, называют бальзамами. В медицине применяют перувианский, толутанский, стираксовый бальзамы.

Тритерпеноиды (Сз0 Н48 ) по преимуществу встречаются в виде сапонинов, агликоны которых представлены пентациклическими (производ ные урсана, олеанана, лупана,гопана и др.) или тетрациклическими (произ­водные даммарана, циклоартана, зуфана) соединениями.

К тетратерпеноидам (С40 Н64 ) отно­сятся жирорастворимые растительные пигменты желтого, оранжевого и красного цвета, каротиноиды, предшественники витамина А (провитамины А).

Они делятся на каротины (ненасыщенные углеводороды, не содержащие кислорода) и ксантофиллы (кислородсодержащие каротиноиды, имеющие гидрокси-, метокси-, карбокси-, кето- и эпоксигруппы). Широ­ко распространены в растениях α-, β-и γ-каротины, ликопин, зеаксантин, виолаксантин и др.

Последнюю группу изопреноидов состава 5 Н10)n, представляют поли-терпеноиды, к которым относятся природный каучук и гутта.

Кардиотонические гликозиды, или сердечные гликозиды, - гетерозиды, агликоны которых являются стероида­ми, но отличаются от прочих стерои­дов наличием в молекуле вместо бо­ковой цепи при С17 ненасыщенного лактонного кольца: пятичленного бутенолидного (карденолиды) или шес­тичленного кумалинового кольца (буфадиенолиды). Все агликоны кардиотонических гликозидов имеют у С3 и С14 гидроксильные группы, а у С13 - метильную.

При С10 может быть α-ориентированная метильная, альдегид­ная, карбинольная или карбоксильная группы. Кроме того, они могут иметь дополнительные гидроксилы у С1, С2, С5, С11, С12 и С16, последняя иногда бывает ацилирована муравьиной, ук­сусной или изовалериановой кисло­той. Они применяются в медицине для стимуляции сокращений миокар­да. Часть из них — диуретики.

Ксантоны — класс фенольных со­единений, имеющих структуру дибензо-γ-пирона. В качестве заместителей содержат в молекуле гидрокси-, метокси-, ацетокси-, метилендиокси- и другие радикалы.

Известны соедине­ния, содержащие пирановое кольцо. Некоторой особенностью ксантонов является распространение хлорсодержащих производных.

Их находят в свободном виде и в составе О- и С-гликозидов. Из ксантоновых С-гликозидов наиболее известен мангиферин, который одним из первых введен в медицинскую практику.

Кумарины - природные соедине­ния, в основе строения которых лежит 9,10-бензо-α-пирон. Их можно также рассматривать как производные кис­лоты орто-гидроксикоричной (о-кумаровой). Они классифицируются на окси- и метоксипроизводные, фуро- и пиранокумарины, 3,4-бензокумарины и куместаны (куместролы).

Лигнаны - природные фенольные вещества, производные димеров фенилпропановых единиц (С63), соединенных между собой β-углеродными атомами боковых цепей.

Разно­образие лигнанов обусловлено нали­чием различных заместителей в бен­зольных кольцах и характером связи между ними, степенью насыщенности боковых цепей.

По структуре они делятся на несколько групп: диарилбутановый (кислота гваяретовая), с 1-фенилтетрагидронафталиновый (подофиллотоксин, пельтатины), бензилфенилтетрагидрофурановый (ларицирезинол и его глюкозид), дифенилфурофурановый (сезамин,сирин-гарезинол), дибензоциклооктановый (схизандрин, схизандрол) типы и др.

Лигнины представляют собой нере­гулярные трехмерные полимеры, пред­шественниками которых служат гидроксикоричные спирты (п-кумаровый, конифериловый и синаповый), и являют­ся строительным материалом клеточных стенок древесины.

Лигнин содер­жится в одревесневших растительных тканях наряду с целлюлозой и гемицеллюлозами и участвует в создании опор­ных элементов механической ткани.

Меланины - полимерные фенольные соединения, которые в растениях встречаются спорадически и пред­ставляют собой наименее изученную группу природных соединений.

Окра­шены они в черный или черно-корич­невый цвет. При щелочном расщепле­нии образуют пирокатехин, протокатеховую и салициловую кислоты.

Нафтохиноны - хиноидные пиг­менты растений, которые найдены в различных органах (в корнях, древе­сине, коре, листьях, плодах и реже в цветках). В качестве заместителей производные 1,4-нафтохинона содер­жат гидроксильные, метильные, пренильные и другие группы.

Наиболее известным является красный пигмент шиконин, обнаруженный в некоторых представителях сем. Воragiпасеае (виды родов Аrпеbia, Есhium, Lithosperтит I. и Опоsта).

Сапонины (сапонизиды) - гликозиды, обладающие гемолитической и поверхностной активностью (детер­генты), а также токсичностью для холоднокровных.

В зависимости от строения агликона (сапогенина), их делят на стероидные и тритерпеноидные. Углеводная часть сапонинов мо­жет содержать от 1 до 11 моносахаридов.

Наиболее часто встречаются D-глюкоза, D-галактоза, D-ксилоза, L-рамноза, L-арабиноза, D-галактуроновая и D-глюкуроновая кислоты.

Они образуют линейные или разветвленные цепи и могут присоединяться по гидроксильной или карбоксильной группе агликона.

Стероиды - класс соединений, в молекуле которых присутствует цик-лопентанперги дрофенантреновый скелет.

К стероидам относят стерины, витамины группы D, стероидные гор­моны, агликоны стероидных сапони­нов и кардиотонических гликозидов, экдизоны, витанолиды, стероидные алкалоиды.

Растительные стерины, или фитостерины, - спирты, содержащие 28-30 углеродных атомов. К ним принад­лежат β-ситостерин, стигмастерин, эргостерин, кампестерин, спинастерин и др. Некоторые из них, например β -ситостерин, находят применение в медицине. Другие используются для получения стероидных лекарственных средств — стероидных гормонов, ви­тамина D и др.

Стероидные сапонины содержат 27 атомов углерода, боковая цепь их образует спирокетальную систему спиростанолового или фураностанолового типов. Один из стероидных сапогенинов — диосгенин, выделенный из корневищ диоскореи, — является источником для получения важных для медицины гормональных препа­ратов (кортизона, прогестерона).

Стильбены можно рассматривать как фенольные соединения с двумя бензольными кольцами, имеющими структуру С626. Это сравнительно небольшая группа веществ, которые встречаются в основном в древесине различных видов сосны, ели, эвкалип­та, являются структурными элемента­ми таннидов.

Танниды (дубильные вещества) — высокомолекулярные соединения со средней молекулярной массой поряд­ка 500-5000, иногда до 20 000, спо­собные осаждать белки, алкалоиды и обладающие вяжущим вкусом.

Танни­ды подразделяют на гидролизуемые, распадающиеся в условиях кислотно­го или энзиматического гидролиза на простейшие части (к ним относят галлотаннины, эллаготаннины и несахаридные эфиры карбоновых кислот), и конденсированные, не распадающие­ся под действием кислот, а образующие продукты конденсации — флобафены. Структурно они могут рассматриваться как производные флаван-3-олов (катехинов), флаван-3,4-диолов (лейкоантоцианидинов) и гидроксистильбенов.

Фенольные соединения представ­ляют собой один из наиболее распространенных и многочисленных классов вторичных соединений с различной биологической активностью.

К ним относятся вещества ароматической природы, которые содержат одну или несколько гидроксильных групп, связанных с атомами углерода ароматического ядра. Эти соединения весьма неоднородны по химическому строению, в растениях встреча­ются в виде мономеров, димеров, олигомеров и полимеров.

В основу классификации природ­ных фенолов положен биогенетичес­кий принцип. Современные представ­ления о биосинтезе позволяют раз­бить соединения фенольной природы на несколько основных групп, распо­ложив их в порядке усложнения моле­кулярной структуры.

Наиболее простыми являются со­единения с одним бензольным коль­цом - простые фенолы, бензойные кислоты, фенолоспирты, фенилуксусные кислоты и их производные. По числу ОН-групп различают одноатом­ные (фенол), двухатомные (пирокате­хин, резорцин, гидрохинон) и трех­атомные (пирогаллол, флороглюцин и др.) простые фенолы. Чаще всего они находятся в связанном виде в форме гликозидов или сложных эфиров или являются структурными элементами более сложных соединений, в том числе полимерных (дубильные вещества).

Более разнообразными фенолами являются производные фенилпропанового ряда (фенилпропаноиды), со­держащие в структуре один или не­сколько фрагментов С63.

К простым фенилпропаноидам можно отнести гидроксикоричные спирты и кислоты, их сложные эфиры и гликозилированные формы, а также фенилпропаны и циннамоиламиды.

К соединениям, биогенетически родственным фенилпропаноидам, относятся кумарины, флавоноиды, хромоны, димерные соединения - лигнаны и полимерные соединения - лигнины.

Немногочисленные группы фенилпропаноидных соединений составляют оригинальные комплексы, сочетающие в себе производные флавоноидов, кумаринов, ксантонов и алкалоидов с лигнанами (флаволигнаны, кумаринолигнаны, ксантолигнаны и алкалоидолигнаны).

Уникальной группой БАВ являются флаволигнаны Silybum marianum (силибин, силидианин, силикристин), которые проявляют гепатозащитные свойства.

Фитонциды — это необычные соединения вторичного биосинтеза, продуцируемые высшими растениями и оказывающие влияние на другие организмы, главным образом, микроорганизмы.

Наиболее активные антибактериальные вещества содержатся в луке репчатом (Аlliит сера) и чесноке (Аlliит sativит), из последнего выделено антибиотическое соединение аллицин (производное аминокислоты аллиина).

Флавоноиды относят к группе соединений со структурой С636, и большинство из них представляют собой производные 2-фенилбензопирана (флавана) или 2-фенилбензо-γ-пирона (флавона). Классификация их основана на степени окисленности трех­углеродного фрагмента, положении бокового фенильного радикала, вели­чине гетероцикла и других признаках. К производным флавана принадлежат катехины, лейкоантоцианидины и антоцианидины; к производным флаво­на - флавоны, флаваноны, флаванонолы. К флавоноидам относятся также ауроны (производные 2-бензофуранона или 2-бензилиден кумаранона), халконы и дигидрохалконы (соедине­ния с раскрытым пирановым коль­цом). Менее распространены в при­роде изофлавоноиды (с фенильным радикалом у С3), неофлавоноиды (производные 4-фенилхромона), бифлавоноиды (димерные соединения, состоящие из связанных С-С-связью флавонов, флаванонов и флавон-флаванонов) и фенилпропаноиды. К необычным производным изофлавоноидов относятся птерокарпаны и ротеноиды, которые содержат дополни­тельный гетероцикл. Птерокарпаны привлекли к себе внимание после того, как было выяснено, что многие из них играют роль фитоалексинов, выполняющих защитные функции про­тив фитопатогенов. Ротенон и близкие к нему соединения токсичны для насе­комых, поэтому являются эффектив­ными инсектицидами.

Хромоны — соединения, получаю­щиеся в результате конденсации γ-пи-ронового и бензольного колец (про­изводные 5,6-бензо-γ-пирона). Обыч­но все соединения этого класса име­ют в положении 2 метильную или оксиметильную (ацилоксиметильную) группу. Классифицируются они по тому же принципу, что и кумарины: по числу и типу циклов, сконденсирован­ных с хромоновым ядром (фурохромоны, пиранохромоны и др.).

Экдизоны (экдисгероиды, фитоэкдизоны) — полиоксистероидные со­единения, обладающие активностью гормонов линьки насекомых и мета­болизма членистоногих. В основе строения экдизонов лежит стероидный скелет, где в положении 17 при­соединяется алифатическая цепочка из 8 углеродных атомов. Структурными особенностями гормонов являются двойная связь между С7 и С8, 6-кетогруппа и 14-α-гидроксильная группа. Число и положение других ОН- групп различны.

Эфирные масла — летучие жидкие смеси органических веществ, вырабатываемых растениями, обусловливающие их запах.

В состав эфирных масел входят углеводороды, спирты, сложные эфиры, кетоны, лактоны, ароматические компоненты.

Преобладают терпеноидные соединения из подкласа монотерпеноидов, сесквитерпеноидов, изредка дитерпеноидов; кроме того, довольно обычны «ароматические терпеноиды» и фенилпропаноиды.

Растения, содержащие эфирные масла (эфироносы широко представлены в мировой флоре. Особенно богаты ими растения тропиков и сухих субтропиков.

Подавляющее большинство продуктов вторичного метаболизма может быть синтезировано чисто химическим путем в лаборатории, и в отдельных случаях такой синтез оказывается экономически выгодным.

Однако не следует забывать, что в фитотерапии значение имеет вся сумма биологических веществ, накапливающихся в растении. Поэтому сама по себе возможность синтеза не является в этом смысле решающей.

 

 





Дата добавления: 2015-01-29; просмотров: 789 | Нарушение авторских прав | Изречения для студентов


Читайте также:

Рекомендуемый контект:


Поиск на сайте:



© 2015-2020 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.021 с.