Пептидные алкалоиды
Особенности пептидных алкалоидов как группы растительных оснований, в состав молекул которых входит фрагмент фенилэтиламина. Полиамины и полиаминовые алкалоиды. Анализ системы из двух пирролидиновых колец. Никотиновая кислота, пиридоновые алкалоиды.
| Рубрика | Биология и естествознание |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 06.04.2016 |
| Размер файла | 22,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Содержание
- Пептидные алкалоиды
- Полиамины и полиаминовые алкалоиды
- Пирролизидиновые алкалоиды
- Пиридиновые алкалоиды
- Пиридоновые алкалоиды
Пептидные алкалоиды
Пептидные алкалоиды - группа растительных оснований, в состав молекул которых входит фрагмент фенилэтиламина. Особенность их состоит в том, что в боковой цепи фенилэтиламина имеется двойная связь и она формирует функциональную группу енамина. Пептидные алкалоиды относятся к анса-соединениям, в которых макроцикл образован остатками аминокислот, связанных пептидной связью. В этом семействе веществ различают три структурных типа: два мета-анса и один пара-анса. Первые два могут иметь 13 - или 15-звенные кольца.
По именам первоначально выделенных представителей этим структурным типам даны собственные названия. Тринадцатизвенные мета-анса-алкалоиды относят к типу зизифина (1), а пятнадцатичленные - к типу мукронина (2). Пара - анса - соединения с четырнадцатизвенным макроциклом составляют семейство франгуланина (3). Известны также ациклические аналоги, содержащие фрагмент стириламина.
Пептидные алкалоиды выделены из многих растений семейств Celastraceae, Rhamnaceae, Rubiaceae, Sterculiaceae и других, произрастающих в центральной Европе. Они юбладают ионофорными свойствами и, вероятно, участвуют в регуляции проницаемости клеточных мембран для неорганических катионов.
Название "пептидные алкалоиды" закрепилось за аминокислотными производными фенилэтенамина. В природе существует великое множество других сравнительно низкомолекулярных пептидов как линейного, так и циклического строения. Часть из них построена из обычных белковых аминокислот, другие включают уникальные фрагменты. Однако такие вещества принято выделять в отдельный раздел науки, примыкающий к химии белков. К алкалоидам их не причисляют.
Полиамины и полиаминовые алкалоиды
Все живые организмы от бактерий до млекопитающих содержат в своем химическом составе алифатические амины путресцин (4), кадаверин (5), спермидин (6) и спермин (7). Эти вещества давно привлекли к себе внимание науки. Кристаллы спермина были описаны в сперме человека еще в 1677 году. Метаболиты 8 - 11 носят обще название полиаминов и играют важную, но до конца не понятую, роль в регуляции основных биохимических и физиологических процессов. В частности, их обмен нарушается при злокачественном росте. В растительных тканях биосинтез полиаминов усиливается при дефиците калия. Биогенетическим предшественником их служит аминокислота аргинин, которая сначала превращается в орнитин (12), а затем под действием фермента орнитиндекарбоксилазы - в диамин 8. В морских организмах, особенно в голотуриях, находят и более длинноцепные полиамины, подобные аминопропилканаваламину (13).
Кроме повсеместно присутствующих соединений 8-11, некоторые растения синтезируют полиаминовые алкалоиды, представляющие собой алкилированные и ацилированные производные полиаминов. Отталкиваясь от особенностей химического строения, их можно подразделить на три структурных типа. К первому принадлежат нециклические ацильные и алкильные производные, из которых значительное внимание было уделено выделенным из некоторых видов пасленовых Solanaseae солапальметину 14 и солапальмитенину 15. Они обладают достаточно высокой цитотоксической и противоопухолевой активностью, но, к сожалению, повреждают почки, что исключает их практическое применение. Ацилированные амины также вырабатываются ядосекретирующих железах ос и пауков. Такую химическую структуру имеет, например, нейротоксический компонент осиного яда д-филлантотоксин 16. Спермидин и спермин, ацилированные непредельными кислотами, дают начало другому структурному типу полиаминовых алкалоидов. Он характеризуется тем, что из ацильных производных, благодаря внутримолекулярной реакции Михаэля и другим способам присоединения по двойной связи, образуются гетероциклические структуры. Например, превращение 17-18 лежит в основе биосинтеза алкалоида хвощей палюстрина и ингридиента конопли каннабисативена:
В листьях растения Homalium pronyense содержатся производные спермина, например хопромин (19), в образовании которых принимают участие две молекулы б,в-ненасыщенной кислоты. В этом же растении находятся аналоги, подобные хомалину (20), образованные с участием кислоты коричной. В случае гидроксилированных коричных кислот возникают дополнительные биосинтетические возможности, обусловленные взаимодействием между собой двух ароматических колец. Одну из таких возможностей иллюстрирует биосинтез алкалоида лунарина (21). Здесь в результате двух внутримолекулярных реакций одноэлектронного окислительного сочетания возникает бензофурановый гетероцикл
С участием циннаматов строятся также молекулы полиаминовых алкалоидов третьего структурного типа. К нему относятся мостиковые макроциклические соединения, такие как эфедранин (22) из корней эфедры или хаенорпин (23) из Chaenorhinum minus.
Пирролизидиновые алкалоиды
Система из двух пирролидиновых колец, имеющих общий атом азота, называется пирролизидином. К производным этого гетероцикла принадлежит большая группа растительных алкалоидов. По примерной оценке 3 % цветковых растений мира способны к их биосинтезу. Множество пирролизидинов найдено в роде Senecio (крестовники), широко распространенном по всем климатическим поясам Земного Шара. Крестовники принадлежат к семейству сложноцветных. Производные пирролизидина находят также у членов семейств бурачниковых Boraginaceae и бобовых Fabaceae, а также в некоторых таксонах. Изредка они синтезируются и у представителей животного мира. Обычно растительные пирролизидиновые алкалоиды имеют структуру сложных эфиров нециновых алкоголей, в которых гидроксильные группы ацилированы двухосновными полифункциональным нециновыми кислотами. В зависимости от природы пиролизидинового спирта, нециновой кислоты и способа ацилирования образуются несколько структурных типов. Если основание содержит двойную связь, то говорят о типе гелиотридина. Если двойная связь отсутствует, алкалоид относят к типу гелиотридана. Изредка встречается третий тип оснований, у которого пирролизидиновый цикл разомкнут. Такие вещества включают в группу ортонецина. У производных гелиотридина имеются два, а у гелиотриданов - три хиральных атома (С 1, С7, С8). Все возможные пространственные изомеры встречаются в природе. Это в большой мере увеличивает разнообразие пирролизидиноввых алкалоидов. В зависимости от числа ацилирующих кислотных остатков каждый из ранее названных типов подразделяется на моно- и диэфирные производные. Если в построении молекулы участвуют двухосновные нециновые кислоты, образуются бис - лактонные макроциклические пирролизидиновые алкалоиды. Большинство пирролизидиновых алкалоидов - вещества свысокой биологической активностью. Однако лишь очень немногие из них нашли практическое применение. Это объясняется тем, что у них сильны токсические и канцерогенные свойства. Особенно чувствительна к токсическому действию пирролизидинов печень млекопитающих. Ка уже было сказано, пирролизидиновыми алкалоидами богаты крестовники Senecio, принадлежащие к семейству крестоцветных. Различные виды их часто встречаются с пастбищными травами. Поедание их скотом приводит к заболеваниям и падежу. Несмотря на токсичность алкалоидов крестовника, некоторые насекомые эффективно утилизируют их для своей пользы. Здесь существуют две химико-экологические стратегии. Так, гусеницы бабочек-данаид, питаясь крестовниками, накапливают алкалоиды в своем теле. На стадии куколки происходит превращение их в более простые пирролизидины, которые вылупившиеся бабочки-самцы используют как половые аттрактанты. Другая стратегия заключается в том, что насекомые поглощают с растительной пищей и накапливают в организме столь большие количества неизменных пирролизидиновых эфиров, что становятся остро токсичными для птиц и других потенциальных врагов, так что те избегают нападать на них.
Пиридиновые алкалоиды
Пиридиновое ядро входит в состав многих конденсированных алкалоидных молекул. В то же время веществ, содержащих неконденсированный цикл пиридина, не так много. Несмотря на простоту структуры, биосинтетические пути к ним сложны, многообразны и часто не до конца выяснены. В живой природе существуют по крайней мере, четыре основных способа конструирования пиридиновых молекул. По одному из них непосредственным предшественником пиридинов выступают участники первичного метаболизма. Именно так растения и бактерии из фосфоглицеринового альдегида и аспарагиновой кислоты синтезируют пиридин-3-карбоновую кислоту 24, именуемую никотиновой.
Все без исключения живые организмы имеют ферментные системы, способные превращать гликозид 25 в никотинамиддинуклеотид, обозначаемый в биохимии аббревиатурой НАД. Он играет ключевую роль в процессе превращения энергии химических связей пищи в биологически доступную энергию. Изучение деталей этого процесса входит в компетенцию биохимии. Здесь уместно только подчеркнуть, что ни один организм от бактерии до человека не может обходиться без НАД. Поэтому амид никотиновой кислоты относят к витаминам (витамин РР).
В отличие от большинства других витаминов, которые производятся только растениями или бактериями, никотиновая кислота и ее амид синтезируются также в организме животных и грибов. Однако путь биосинтеза здесь совершенно иной. Он демонстрирует собой те случаи, когда пиридиновый гетероцикл возникает в результате окислительного расщепления бензольного ядра. Предшественником никотиновой кислоты у животных и грибов служит аминокислота триптофан. Тот же интермедиат хинолиновая кислота здесь образуется в результате окисления промежуточной гидроксиантраниловой кислоты.
Никотиновая кислота получила свое название в связи с тем, что впервые была выделена при окислении алкалоида никотина 26. Это, несомненно, наиболее известный из всех пиридиновых алкалоидов. Он содержится в листьях табака Nicotiana tabacum, и огромные количества его вдыхаются курящей частью человечества. Местом образования никотина служат корни табачного растения. На биосинтез алкалоида тратится более 10% всей энергии, запасаемой в результате фотосинтеза. Такая трата вполне оправдана, так как, транспортируясь в листья, алкалоид делает их несъедобными для колорадского жука. Хорошо известно, что ближний родственник табака картофель беззащитен перед этим вредителем. Однако, если привить его на табачную корневую систему, тот поступающий из нее никотин надежно защищает картофельные листья от уничтожения насекомыми.
Пиридоновые алкалоиды
Небольшое семейство растительных алкалоидов, грибковых и бактериальных антибиотиков, относятся к пиридонам, то есть к производным пиридина, содержащим в гетероциклическом кольце карбонильную группу. В некоторых случаях их биосинтез осуществляется путем окисления пиридиновых предшественников. Таково происхождение рицинина - алкалоида клещевины, растения, из которого получают касторовое масло. Биогенез других природных пиридинов может иметь смешанный характер. Например атомы С1, С5, С6, а также бензольное кольцо антибиотика тенеллина 27 происходят из аминокислоты тирозина, а атомы С2, С3, С4 вместе с боковой цепью, представляют собой остаток пентакетидного предшественника. Продуцентом вещества 27 является микроскопический гриб Beauveria tenella (боверия тонкая), интересный тем, что вызывает тяжелые грибковые заболевания насекомых, вредящих сельскому хозяйству. Это свойство грибков боверия использовано с целью приготовления препарата для биологической борьбы с колорадским жуком и другими вредителями.
Рицинин и тенеллин относятся к б-пиридонам или 2-пиридонам. Известны также г-пиридоновые (4-пиридоновые) алкалоиды. Наиболее интересны из них мимозин и мелохинин. Первый выделен из кустарника Mimosa pudica, произрастающего в тропиках и субтропиках. Второй - метаболит центрально-американского растения Melochia pyramidata. Оба вещества - сильные токсины, наносящие ущерб животноводству. Мимозин, который найден и в других растениях, попадая в корм, вызывает выпадение шерсти у овец на австралийских пастбищах. Это свойство, однако, можно обратить на пользу. Специально даваемый животным в нужное время и в оптимальных дозах мимозин используется для "химической" стрижки овец.
Сельскохозяйственные животные обычно избегают поедать растение Melochia pyramidata.
Однако оно хорошо выдерживает засуху, и в сухой сезон, в период бескормицы, иногда попадает в рацион крупного рогатого скота. Тогда содержащийся в таком корме мелохинин причиняет тяжелые отравления с параличом конечностей.
Интересные пиридовые соединения выделены из произрастающего в Китае плауна Huperzia serrata и некоторых других плаунов.
Речь идет об аналогах хуперцина А, который интересен тем, что как биологически активное вещество улучшает память и облегчает обучение.
пептидный алкалоид пиридоновый полиамин
Он используется для лечения ослабления памяти у людей пожилого возраста и у больных болезнью Альцгеймера. Хуперцин и его аналоги относятся к пестрому семейству ликоподиевых алкалоидов.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Применение лекарственных трав в медицине при лечении профилактических заболеваний. Виды растений и трав, содержащих алкалоиды, среда их обитания, условия сбора и хранения. Стероидные алкалоиды и гликоалкалоиды, химический состав и использование.
реферат [49,1 K], добавлен 06.12.2010Алкалоиды – азотсодержащие гетероциклические основания, обладающие сильной и специфической биологической активностью. Важнейшие виды и их применение: атропин, кокаин, кофеин, морфин и хинин. Применение никотина, мескалина, винбластина и винкристина.
реферат [21,5 K], добавлен 09.02.2009Биосинтез алкалоидов, изопреноидов и фенольных соединений. Эмпирическая (тривиальная), биохимическая и функциональная классификации вторичных метаболитов, основные группы, закономерности строения. Ацетатно-малонатный путь синтеза фенольных соединений.
курсовая работа [7,6 M], добавлен 21.10.2014Изучение классификации, а также морфологических и биологических особенностей лекарственных сорных растений. Описание наиболее распространенных сорных растений, содержащих полисахариды, витамины, эфирные масла, горечи, алкалоиды, гликозиды и сапонины.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 07.06.2011История открытия нуклеиновых кислот. Основные виды РНК. Методы цитологического распознавания ДНК и РНК. Закономерности количественного содержания азотистых оснований в молекуле ДНК, правила Чаргаффа. Строение молекул РНК. Структура азотистых оснований.
презентация [1,4 M], добавлен 13.01.2011Исторические свидетельства о выдающихся отравителях, их арсенал из растительных и животных ядов, соединений сурьмы, ртути и фосфора. Многообразие ядов и механизм их действия. Группы алкалоидов, их различия по химической структуре и биологическому эффекту.
реферат [634,2 K], добавлен 19.04.2010История открытия витаминов. Влияние на организм, признаки и последствия недостатка, основные источники витаминов А, С, D, Е. Характеристика витаминов группы В: тиамина, рибофлавина, никотиновой и пантотеновой кислот, пиридоксина, биотина, холина.
презентация [3,4 M], добавлен 24.10.2012Роль ДНК при хранении и передаче генетической информации в живых организмах. Основные свойства нуклеиновых кислот. Рентгеноструктурный анализ молекул ДНК. Исследование пространственной структуры белков. Создание трёхмерной модели ДНК Криком-Уотсоном.
презентация [2,0 M], добавлен 14.12.2011Дезоксирибонуклеиновая кислота - биологический полимер, состоящий из двух спирально закрученных цепочек, история ее открытия. Первичная структура нуклеиновых кислот, конформации их компонентов. Макромолекулярная структура ДНК. Полиморфизм двойной спирали.
презентация [1,1 M], добавлен 28.01.2013История изучения нуклеиновых кислот. Состав, структура и свойства дезоксирибонуклеиновой кислоты. Представление о гене и генетическом коде. Изучение мутаций и их последствий в отношении организма. Обнаружение нуклеиновых кислот в растительных клетках.
контрольная работа [23,2 K], добавлен 18.03.2012Черенкование как распространенный способ вегетативного размножения растений. Корневин - биостимулирующий препарат для растений, в состав которого входит индолилмасляная кислота. Влияние длины черенков на показатели корнеобразования фикуса Бенджамина.
дипломная работа [346,4 K], добавлен 17.06.2017Методы иммобилизации растительных клеток: включение в гель, адсорбция, ковалентное связывание. Окрашивание флуоресцеиндиацетатом для определения жизнеспособности клеток. Синтез de novo органических веществ: индолсодержащих алкалоидов и антрахинонов.
реферат [20,3 K], добавлен 05.05.2014История открытия биологического полимера, состоящего из двух спирально закрученных цепочек. Первичная структура нуклеиновых кислот, конформация их компонентов. Взаимодействия между гетероциклическими основаниями в них. Полиморфизм двойной спирали.
презентация [1,6 M], добавлен 24.02.2015Пептиды, осуществляющие защиту животных от инфекции. Микроорганизмы как биотический фактор среды, ответственный за биосинтез антимикробных пептидов. Влияние дисульфидных связей на функционирование молекул полипептидов в качестве антибиотических агентов.
реферат [57,0 K], добавлен 06.09.2009История открытия дезоксирибонуклеиновой кислоты - биологического полимера, состоящего из двух спирально закрученных цепочек. Первичная структура и конформации компонентов нуклеиновых кислот. Макромолекулярная структура ДНК, полиморфизм двойной спирали.
презентация [1,1 M], добавлен 07.11.2013Понятие и особенности строения нуклеиновых кислот, их составные элементы и их внутреннее взаимодействие. Значение данных соединений в организме, история их открытия и основные этапы исследований. Длина молекул ДНК. Сущность принципа комплементарности.
презентация [1,5 M], добавлен 27.12.2010Уровень клеточной организации, промежуточное отношение клеток и всего организма. Основные группы тканей. Мышечная, нервная, эпителиальная и соединительная ткань. Состав слизистых оболочек. Верхушечная, боковая и вставочные меристемы растительных тканей.
презентация [4,7 M], добавлен 11.05.2012Изучение лишайников — своеобразной группы комплексных растений, тело которых состоит из находящихся в симбиотических отношениях двух различных организмов: гетеротрофного гриба и автотрофной водоросли. Питание лишайников, интенсивность фотосинтеза.
реферат [26,5 K], добавлен 25.04.2010Выделение растительных протопластов Дж. Клеркером при изучении плазмолиза в клетках водного телореза (Stratiotes aloides) при механическом повреждении ткани. Общая процедура получения растительных протопластов. Культивирование растительных протопластов.
презентация [529,5 K], добавлен 07.11.2016Основные классы антимутагенов. Обзор функций алкалоидов в растениях. Сопоставление антимутагенных свойств водных экстрактов цикория, мать-и-мачехи, чистотела большого и его алкалоидов. Определение токсического действия препаратов лекарственных растений.
курсовая работа [698,9 K], добавлен 19.04.2015
