Використання ефірних олій

Здавна ефірні олії використовуються як запашні речовини в парфумерній промисловості для виготовлення духів, одеколонів, дезодорантів та інших косметичних засобів, а також у миловарній промисловості.

Широко застосовуються ефірні олії в харчовій і кондитерській промисловості як прянощі й ароматичні речовини, при виготовленні безалкогольних напоїв, у тютюновій промисловості.

Відома різнобічна дія ефірних олій та їх окремих компонентів на людський організм. Вони проявляють антисептичну і спазмолітичну дію, підвищують секрецію шлунково-кишкового тракту та бронхів, збуджують дихання, знімають біль у м'язах і суглобах. Це визначило їх використання в медицині (ефірні олії евкаліпта, хвойних, селери, кмину, анісу, коріандру, фенхелю, м'яти та ін.).

Серед ефірних олій особливе місце займає скипидар, який використовують у медицині та у ряді галузей хімічної промисловості, у якості сировини для синтезів і в якості розчинника (камфора).

С₂₀-, С₂₅-,С₃₀-Терпени і терпероїди – компоненти смол

Смоли – це тверді виділення рослин. Вони розм'якшуються при нагріванні, а в повітрі легко окислюються і стають твердими і міцними (бурштин). Смоли у складі бальзамів виділяються при пораненні рослин. Бальзами – це напіврідкі речовини, що складаються із суміші ефірних олій і смол. Прикладом їх може бути живиця хвойних дерев, що на 1/3 складається з ефірної олії скипидару та на 2/3 – зі смоли – каніфолі.

Каніфоль використовується при паянні, виготовленні клею, а також у якості додатку для збільшення тертя.

Живиця та її компоненти відомі і використовуються в наших широтах. У тропіках же одержують і використовують інші бальзами та смоли. Із тропічних рослин одержують смоли дамара, каурі, копал, елемі тощо.

Смоли та бальзами часто мають своєрідний запах, вони з давніх часів використовувалися людиною як ароматичні речовини.

У рослинах смоли часто знаходяться в суміші з дубильними речовинами, камедями, стероїдами, каучуком та ін. Звичайно вони накопичуються в спеціальних вмістищах, частіше в смоляних ходах. Смоли нерозчинні у воді, але розчиняються в органічних розчинниках.

До складу смол входять С₂₀-, С₂₅- і С₃₀-вуглеводні (резени), ациклічні та циклічні смоляні (резинові) кислоти і смоляні спирти (резеноли). Смоли рослин відрізняються за складом. Так, резени складають велику частину деяких смол: до 70 % у бурштині, до 95 % у смолах деяких видів молочаю. Резени дуже стійкі і витримують дію кислот та лугів. Особливо поширені в смолах С₃₀-циклічні смоляні кислоти. Вони складають основну масу каніфолі. Серед смоляних кислот найбільш відома абієтинова кислота. У свіжій живиці її мало. Однак після відгонки скипидару при підвищеній температурі вміст її в каніфолі значно зростає. Очевидно, абієтинова кислота утворюється в процесі обробки з її лабільних попередників. Вона широко застосовується у виробництві лаків, пластмас, мила. Із смоляних спиртів у смолах часто зустрічається циклічний спирт кафестрол.

Про функції смол у рослинах відомо дуже мало. Можна припустити, що вони відіграють захисну роль, затягуючи рани та перешкоджають поїданню рослин шкідниками і тваринами.

До речовин С₂₀-терпеноїдної природи відносять фітогормони гібереліни, а до С₃₀– стероїди – жироподібні речовини, які вивчають у відповідному розділі.

Політерпени

До політерпенів належать поліпреноли, каучук і гута.

Поліпреноли. До поліпренолів відносять терпени, що містять від 4-5 до 9-10 ізопренових залишків. Наприклад, спирт фітол побудований із чотирьох залишків ізопрену. Фітол входить до складу молекул хлорофілу, етерифікуючи один із його карбоксилів. Іншим прикладом може бути соланезол, що містить дев'ять С₅-залишків. Його було виділено з листків тютюну.

Багато поліпренолів, у тому числі й соланезол, мають подвійні зв'язки у транс-конфігурації. Однак існує група поліпренолів зі змішаними (цис- і транс-) подвійними зв'язками. Наприклад, кастопреноли з кінського каштана і бетулапреноли з берези сріблястої.

У рослинах присутні важливі сполуки, у яких цис-поліпреноли зв'язані з хінонами. Це пластохінони, убіхінони, вітамін К₁, токофероли.

Похідні поліпренолів є донорами глікозильних залишків при синтезі целюлози в плазмалемі рослинних клітин.

Каучук

Каучук – це лінійний полімер ізопрену з подвійними зв'язками у цис-положенні. У молекулі каучуку міститься від 1000 до 5000 С₅-залишків. Його довгі молекули безладно згорнуті та постійно змінюють свою форму, що обумовлює його еластичність.

Каучук утворюється і накопичується в молочниках, основній паренхімі та в асимілюючій тканині рослин 300 родів. Особливо високим вмістом каучуку відрізняються тропічна рослина гевея і коріння складноцвітих – коксагизу та таусагизу (30-40 %). У молочному соку каучук міститься у вигляді мікроскопічних глобул, форма яких характерна для даної рослини.

Із усіх відомих каучуконосів тільки дерево гевея використовується для одержання каучуку в промислових масштабах. Одне дерево гевеї за рік може дати до 3,5 кг каучуку. Його одержують із гевеї, підрізаючи кору (підсочка). При цьому молочний сік (латекс) витікає з великої зони кори, тому що молочники зв'язані між собою перемичками.

Каучук має широке застосування. Вулканізований (насичений сіркою), він використовується для виготовлення гуми, натуральний – у медицині для виготовлення пластирів, гірчичників тощо.

Гута

Гута має меншу, в порівнянні з каучуком, молекулярну масу. Кількість С₅-мономерів у її молекулах близько 100. Крім того, вона має тpaнc-конфігурацію.

Гута накопичується в молочниках Palaguium gutta або в замкнутих вмістищах (кора коренів бруслини, листки евкомії).

Молочники Palaguium gutta не зв'язані між собою, тому раніше для збору гути доводилося зрубувати дерева. Це призвело до майже повного зникнення її головного джерела. У наш час гуту одержують у невеликій кількості з гваюли сріблястої – пустельного чагарнику, що росте у Північній Америці.

Із гути виробляють гутаперчу, що є прекрасним ізоляційним матеріалом і використовується, наприклад, для покриття підводних кабелів.

Біосинтез терпенів і терпеноїдів

Вихідною сполукою при синтезі терпенів служить ацетил-СоА. При утворенні С₅-ізопреноїдної сполуки відбувається конденсація трьох молекул ацетил-СоА з видаленням одного вуглецевого атома у вигляді СО₂.

Проміжною С₅-сполукою при синтезі терпенів є ІПФ, що ізомеризується з ДМАПФ.

Із кожного з них може утворитися С₅-ізопрен.

При конденсації ІПФ і ДМАПФ утворюються С₁₀-терпени і терпеноїди, що є компонентами ефірних олій.

С₅ + С₅ → С₁₀

С₁₀-Терпеноїд може конденсуватися з С₅-ІПФ з утворенням С₁₅-терпенів, що також входять до складу ефірних олій.

С₁₀ + С₅ → С₁₅

При біосинтезі всіх цих терпенів і терпеноїдів С₅-ізопреноїдні залишки зв'язуються «голова до хвоста» (ірірір).

Після виникнення С₁₅-терпеноїдів подальший синтез може відбуватися двома шляхами:

1. С₁₅ + С₅ → С₂₀ – «голова до хвоста» (ірірірір).

Таким чином утворюються терпеноїдні компоненти смол.

2. С₁₅ + С₁₅ → С₃₀ – «хвіст до хвоста» (іріріррірірі).

У результаті цієї реакції утворюються стероїди.

С₂₀-Терпеноїди далі можуть перетворюватися також двома шляхами:

1. С₂₀ + С₅ → С₂₅ «голова до хвоста».

Цим шляхом утворюються терпени, що входять до складу смол.

2. С₂₀ + С₂₀ → С₄₀ – «хвіст до хвоста».

У результаті виникають молекули каротиноїдів.

С₂₅ – Терпеноїди далі приєднують залишки С₅-ІПФ з утворенням С₃₀-компонентів смол і більш високомолекулярних поліпренолів та інших політерпенів.

С₂₅ + С₅ → С₃₀ – «голова до хвоста».

С₃₀ + nС₅ → С_30+5n – політерпени.

С₅-Ізопреноїдні залишки у всіх реакціях переносять ферменти пренілтрансферази. У подовженні ланцюга політерпенів беруть участь два типи ферментів: один з них утворює транс-, інший – цис-політерпени.

При синтезі циклічних терпенів, мабуть, спочатку виникає невелике число циклічних структур, що потім піддаються різноманітним вторинним змінам. Це забезпечує утворення великої кількості відомих у даний час терпенів і терпеноїдів.

Функції терпенів і терпеноїдів у рослині

Функції більшості терпенів і терпеноїдів ще невідомі і незрозуміло, чим пояснюється утворення в рослинах такої великої кількості схожих сполук (близько 10 000).

Однак відомо, що деякі представники цієї групи відіграють дуже важливу роль у рослинному організмі. Це насамперед терпеноїди, що мають фітогормональну активність: гібереліни, абсцизова кислота і цитокініни. У молекулах останніх міститься бічний ланцюг ізопреноїдної природи. До терпеноїдів належить ксантоксин – інгібітор росту рослин.

Стероїди, каротиноїди є терпеноїдами, хлорофіл містить С₂₀-терпеноїд фітол, пластохінон і убіхінон мають бічні ланцюги терпеноїдної природи. Функції всіх цих найважливіших сполук добре відомі.

Похідні поліпренолів беруть участь у біосинтезі целюлози.

Про роль ефірних олій і смол йшлося раніше. Каучук і гута, мабуть, виконують захисну функцію, затягуючи рани в корі і деревині рослин, захищають їх від шкідників.

Багато терпенів і терпеноїдів відіграють роль алелопатичних речовин.

Алкалоїди

Алкалоїди – це гетероциклічні сполуки, що містять у гетероциклі азот. Вони поширені в рослинах, але останнім часом ряд алкалоїдів знайдені у бактеріях, грибах і навіть у комах.

У наш час уже відомо понад 10 000 алкалоїдів. Однак на алкалоїдність досліджено усього лише близько 5 % усіх видів рослин.

Алкалоїди привертають до себе увагу фахівців різних галузей знань, тому що ці речовини фізіологічно дуже активні та мають широке застосування у медицині, ветеринарії, харчовій промисловості й сільському господарстві.

Близько 170 років тому, коли були відкриті перші сполуки цього типу, у медицині почалася ера алкалоїдів. Учений М. М. Соколов дуже образно писав про їхнє значення для медицини: «відкриття алкалоїдів для медицини означало те саме, що і відкриття заліза для світової культури». Дійсно, цінні лікувальні властивості алкалоїдів численні. По-перше, у них слабше, ніж в інших лікарських препаратів, виражена побічна дія. По-друге, дія алкалоїдів виявляється швидко, що дуже важливо при ряді захворювань (серцево-судинних, спазматичних тощо). По-третє, у них відсутній кумулятивний ефект. Можна довго перераховувати алкалоїдні лікарські препарати: хінін, морфін, кодеїн, папаверин, резерпін, ефедрин, платифілін, раунатин, атропін, стрихнін, кофеїн та їхні похідні: дибазол, но-шпа, новокаїн, лідокаїн, диплацин, промедол тощо.

У ветеринарії алкалоїди також використовуються як лікарські препарати. Крім того, вони застосовуються в харчовій промисловості, їх містить рослинна сировина, з якої виготовляють каву, чай, какао, тонізуючі напої. Вся тютюнова промисловість заснована на алкалоїді нікотині. У сільському господарстві алкалоїди використовуються для боротьби зі шкідниками різних культур (нікотин, анабазин та ін.).

Вміст і склад алкалоїдів рослин в хемотаксономії використовується як таксономічні ознаки.

Алкалоїди є органічними основами і утворюють солі з кислотами (яблучною, винною, лимонною, бурштиновою, малоновою, щавлевою, оцтовою та ін.). Самі алкалоїди не розчиняються у воді, а їх солі розчинні. Вони містяться в клітинному соку, тому алкалоїди з'являються і накопичуються в рослинних тканинах із появою і розвитком вакуолей. Зазвичай алкалоїди накопичуються у тканинах, що активно ростуть, в обкладках судинно-волокнистих пучків, у молочниках.

Часто алкалоїди синтезуються в одних тканинах, а потім транспортуються і накопичуються в інших. Це видно на прикладі нікотину. Він утворюється в коренях тютюну, а звідти транспортується в листки, де і накопичується.

Звичайно в рослині присутня ціла група алкалоїдів, серед яких один або декілька головних містяться в більшій кількості, а інші часто є їхньою модифікацією.

Алкалоїди за хімічною будовою є складними речовинами. Часто їх основний гетероцикл сконденсований із багатьма карбо- і гетероциклами.

Алкалоїди поділяють на три великі групи залежно від будови та утворення їхньої молекули:

1. Справжні алкалоїди. Вони утворюються з амінокислот і містять азот у гетероциклі.

2. Протоалкалоїди. Вони утворюються з амінокислот, але містять азот не в гетероциклі, а в бічному ланцюгу.

3. Псевдоалкалоїди, або терпеноїдні алкалоїди. Вони утворюються з ацетил-СоА, а азот включається у гетероцикл або в бічний ланцюг на останніх етапах синтезу.

Справжні алкалоїди

Це найбільша і найрізноманітніша група алкалоїдів. Усередині цієї групи їх поділяють за природою основного гетероциклу на похідні піролідину, піперидину, піридину, хіноліну, індолу, пурину та інші.

Стахідрин – один з небагатьох простих алкалоїдів. Він являє собою метильоване похідне проліну – пролінбетаїн. Стахідрин зустрічається у коренях і листках тютюну, листках буквиці тощо.

Тропанові алкалоїди містяться в багатьох рослинах родини пасльонових (беладона, дурман, блекота) і мають більш складну будову. Один із найбільш відомих алкалоїдів цієї групи – атропін. Його молекула являє собою складний ефір спирту тропіну і тропової кислоти.

Атропін був виділений у 1833 р. Це один з перших отриманих із рослин алкалоїдів. Атропін знижує тонус гладких м'язів, особливо очей, бронхів, органів черевної порожнини. У великих дозах він стимулює кору великих півкуль і може викликати занепокоєння, судоми, галюцинації. Атропін застосовують при бронхіальній астмі, печінкових і ниркових коліках, в офтальмології. Атропін та супроводжуючі його алкалоїди відносять до групи атропіну.

Серед тропанових алкалоїдів виділяють ще одну групу – групу кокаїну.

Кокаїн являє собою складний ефір спирто-кислоти екгоніну, бензойної кислоти і метилового спирту.

Кокаїн – один з алкалоїдів листків кокового куща (коки). Стародавні індіанці використовували листки коки для притуплення почуття голоду та підвищення сили м'язів. Однак листки коки дуже токсичні. Коли кокаїн потрапляє в кров, то спочатку наступає ейфорія, а потім пригнічення центральної нервової системи. Він руйнує не тільки нервову систему, але і серцево-судинну та травну. Відбувається звикання до алкалоїду (кокаїнізм). Висока токсичність обмежує використання кокаїну: його застосовують для поверхневої анастезії в офтальмології.

Чистий кокаїн майже не використовується, але на його основі було синтезовано ряд лікарських препаратів анестезуючої дії (новокаїн, лідокаїн, дикаїн, совкаїн та ін.). Ці препарати широко застосовуються для місцевого знеболювання.

Нікотин – найважливіший алкалоїд багатьох видів тютюну. Анабазин теж міститься в листках тютюну. Причому різні види відрізняються за вмістом цих алкалоїдів. У деяких переважає нікотин, в інших – анабазин. Нікотин – дуже отруйна речовина. Він діє на центральну і периферичну нервову систему. При отруєнні нікотином настає смерть від паралічу дихання.

У чистому вигляді нікотин – безбарвна масляниста рідина. Його одержують із відходів тютюнового виробництва та застосовують у сільському господарстві для боротьби з комахами-шкідниками.

Анабазин уперше був виділений не з тютюну, а із середньо-азійської рослини анабазис. Звідси його назва. Анабазин так само, як і нікотин, використовують для боротьби зі шкідниками сільськогосподарських рослин.

Лобелін отримують із різних видів лобелії. Він діє на центральну нервову систему. Лобелін і анабазин використовують для усунення нікотинового голодування при відвиканні від тютюну.

Рицинін – отрутний алкалоїд насіння рицини.

Алкалоїди маку снодійного називають опійними алкалоїдами, або опіатами. Опій – це згущений молочний сік маку.

Раніше алкалоїди виділяли з опію, а в наш час одержують з висушених рослин маку (макової соломки), що значно зменшує можливість контакту великої кількості людей з отруйними алкалоїдами опію.

Головний алкалоїд опію – морфін. Він був виділений у 1833 р., і саме з нього почалася ера алкалоїдів. Морфін є сильним болезаспокійливим засобом. Механізм знеболювальної дії морфіну пов'язаний із пригнічувальним впливом на проходження імпульсів від рецепторів до кори великих півкуль і зниженням збудливості больових центрів. Морфін гальмує нервову систему, в результаті чого створюється особливий добродушний стан – ейфорія. У зв'язку з цим розвивається пристрасть до морфіну, що призводить до наркоманії.

Морфін дуже токсичний і руйнуюче діє на людський організм. Він гальмує умовні рефлекси, підвищує тонус гладких м'язів внутрішніх органів, знижує секрецію шлунково-кишкового тракту, сповільнює обмін речовин і знижує температуру тіла. Характерним для морфіну є пригнічення дихального центру, аж до припинення дихання.

У зв'язку з високою токсичністю і небезпекою звикання в наш час застосування морфіну обмежене. Його використовують звичайно тільки при дуже сильних болях (після операцій, травм та ін.).

На основі морфіну як аналог частини його молекули, що містить діюче начало алкалоїду – групу =N –СН₃, створений синтетичний препарат промедол. Він має сильну знеболювальну дію, але не пригнічує дихальний центр.

У молочному соку маку снодійного поряд із морфіном містяться й інші опіати, що являють собою його модифікації. Найважливіші з них – кодеїн та етилморфін. Їх також одержують із морфіну синтетичним шляхом, заміщаючи функціонально активну групу –ОН, що присутня у його молекулі, відповідно метильним або етильним радикалом. Болезаспокійлива і токсична дія кодеїну і етилморфіну в 6-7 разів менша, ніж у морфіну, їх препарати використовуються в медицині найчастіше як засіб проти кашлю.

При заміщенні гідроксилів в молекулі морфіну залишками оцтової кислоти утворюється найсильніший наркотик – героїн.

У мозку людини були виявлені ділянки специфічного зв'язування морфіну та структурно близьких до нього сполук, що вказує на можливість синтезу людським організмом речовин за дією подібних морфіну. Такі речовини – «ендогенні опіати» були знайдені. Ними виявилися пентапептиди. Вони одержали назву ендорфінів. Ендорфіни проявляють таку ж знеболювальну дію, як і морфін, а деякі навіть більш сильну.

Біологічній дії опіатів перешкоджають антиморфінні препарати, наприклад налоксон, що є антагоністом морфіну і витискає його з ділянок зв'язування в мозку.

У молочному соку маку снодійного міститься ще один дуже важливий алкалоїд, що має іншу в порівнянні з морфіном хімічну природу. Це – папаверин. Його вміст в опії невеликий, усього 1 %. Папаверин знижує тонус і скорочувальну активність гладкої мускулатури, має судинорозширювальну та спазмолітичну дію, особливо на судини мозку і серця. У наш час його одержують синтетичним шляхом. На основі папаверину створені його аналоги – синтетичні препарати но-шпа і дибазол. Но-шпа має більш сильну і тривалу спазмолітичну активність, а дибазол стимулює функції спинного мозку і нормалізує артеріальний тиск.

Алкалоїди раувольфії зміїної. У коренях цієї рослини міститься цілий комплекс алкалоїдів. Їх поділяють на декілька груп. Найбільш відомою є група резерпіну та її головний алкалоїд – резерпін. Він проявляє заспокійливу дію, знижує артеріальний тиск, температуру тіла, обмін речовин. У медицині широко застосовуються як індивідуальні алкалоїди, так і їх комплекси. Алкалоїди раувольфії містяться в таких відомих препаратах, як раунатин, раувазан, кристепін тощо.

Ерголінові алкалоїди. У ріжках жита міститься ряд алкалоїдів, що одержали назву ерголінових. В основі їхньої будови лежить лізергінова кислота. З'єднуючись з однією або кількома амінокислотами, піровиноградною кислотою або аміноспиртами, вона утворює різні алкалоїди. Із ріжків жита таких алкалоїдів виділено 12. Вони застосовуються в медицині, хоча є дуже токсичними. Причому різні алкалоїди проявляють різну дію на людський організм: знижують вміст цукру в крові, викликають скорочення матки, пригнічують судинорухові та дихальні центри, підси­люють серцеві скорочення тощо.

Для одержання алкалоїдів ріжки культивують на спеціальних середовищах. Борошно, отримане із зараженого ріжками зерна, отруйне.

Ерголінові алкалоїди були знайдені й у вищих рослин, наприклад у насінні рослин з родів Rivea та Ipomea. Із суміші їх насіння мексиканці готують галюциногенне зілля.

На основі лізергінової кислоти виготовляють сильні наркотичні речовини з галюциногенними властивостями. Наприклад, LSD25 – це діетиламід лізергінової кислоти.

Кофеїн міститься в рослинах, що використовують для приготування напоїв – листках чаю, зернах кави, бобах какао. Цей алкалоїд є метильованим похідним пурину. Кофеїн підсилює серцеві скорочення, розширює судини мозку, серця, легень. При цьому відбувається перерозподіл крові в організмі на користь життєво важливих органів. Унаслідок цього зменшується почуття втоми, підвищуються можливості розумової роботи.

Протоалкалоїди

Ефедрин виділений із ряду видів ефедри. За хімічною будовою та біологічною дією він подібний до адреналіну. Ефедрин входить до складу протиастматичних препаратів: розширює бронхи і збуджує дихальний центр. Одночасно він звужує судини, підвищує артеріальний тиск, прискорює обмін речовин.

Капсаїцин міститься в плодах і насінні стручкового перцю та визначає їх пекучий смак. Розрізняють плоди перцю, що містять мало капсаїцину (солодкі сорти) і багато, до 2 % (пекучі сорти). Для медичних цілей використовуються пекучі сорти. Настойка стручкового перцю застосовується для підвищення апетиту та поліпшення травлення. У якості місцевого збудливого засобу ви­користовують перцевий пластир.

Колхіцинові алкалоїди містяться в пізноцвіті. Головними алкалоїдами цієї рослини є колхіцин і колхамін. Останній відрізняється від колхіцину тим, що в нього замісником біля азоту є метальна група замість ацетильної.

Колхіцин і колхамін мають антимітотичну активність. Колхіцин використовують для одержання поліплоїдів. Обидва препарати здатні затримувати пухлинний ріст, але частіше застосовується колхамін як менш токсичний.

Псевдоалкалоїди (терпенощні алкалоїди)

У будові псевдоалкалоїдів беруть участь терпеноїди з числом вуглецевих атомів 10, 15, 20 і 30. Це складні сполуки, молекули яких побудовані з багатьох конденсованих кілець. Вони містяться в рослинах усього декількох родин. Багато терпеноїдних алкалоїдів токсичні. Використовуються псевдоалкалоїди мало. Вони зустрічаються в глечиках жовтих, актинідії, дельфініуму, аконіту, буксу су та інших.

Прикладом псевдоалкалоїду може бути соланідин – аглікон глікоалкалоїду соланіну, що міститься в рослинах картоплі та інших пасльонових. Про нього мова йшла раніше (глікозиди).

Біосинтез алкалоїдів

Незважаючи на велику різноманітність алкалоїдів, утворення їх відбувається за рахунок однакових первинних попередників через подібні проміжні реакції.

Більшість із відомих алкалоїдів утворюються з амінокислот або їх похідних – діамінів (лізин, кадаверин, орнітин, путресцин, аргінін, фенілаланін, тирозин, триптофан, гістидин, глутамінова кислота тощо).

На перших етапах біосинтезу алкалоїдів, коли попередник має ациклічну будову, відбуваються реакції, характерні для обміну амінокислот – дезамінування, переамінування, декарбоксилювання. Особливо важливим в утворенні алкалоїдів є метилювання. Воно часто відбувається на стадії ациклічної сполуки і передує циклізації, спрямовуючи її. У молекулах алкалоїдів метилюватися можуть кисень і азот, утворюючи групи –ОСН₃ і =N–СН₃. Першим, звичайно, у молекулі метилюється кисень, а потім азот. Метильні групи переносяться за допомогою ферментів метилтрансфераз, донором –СН₃–групп частіше виступає SАМ.

Далі відбувається циклізація, а потім конденсація. Ці процеси йдуть за допомогою трьох реакцій. Дві з них – це реакції між –NН₂ і =С=O групами. У результаті утворюються зв'язки С–N, С=N або С–С. У третій реакції відбувається окисне поєднання фенольних кілець. Прикладом такого поєднання може бути молекула нікотину.

Розпад алкалоїдів може відбуватися до СO₂ з виділенням енергії. Але вважається, що частіше в рослинах їх розпад йде до утворення амінокислот, із яких вони синтезуються. Цікаво, що рослина здатна катаболізувати не тільки ендогенні алкалоїди, але й екзогенні, не характерні для даної рослини і спеціально введені до неї. До катаболізму алкалоїдів здатні навіть безалкалоїдні рослини.

Необхідно ще раз звернути увагу на роль метилювання алкалоїдів. Вона важлива не тільки для напрямку циклізації аліфатичних попередників. Метильні групи, введені до молекули алкалоїду, стабілізують її. Встановлено, що при введенні в рослину екзогенних алкалоїдів швидше розпадаються неметильовані форми. Крім того, метильовані аналоги менш токсичні, ніж алкалоїди, які не містять метильних груп. Варто згадати, наприклад, токсичність морфіну і кодеїну. Для самої рослини алкалоїди, якщо вони накопичуються у великій кількості, теж можуть бути токсичними. Очевидно, метилювання для рослини є одним із засобів інтоксикації алкалоїдів. Здійснюючи його, рослина створює значну різноманітність модифікованих форм алкалоїдів.

Функції алкалоїдів у рослині

1. Як азотисті речовини алкалоїди беруть участь в азотному обміні рослин і можуть виконувати роль:

- запасної форми азоту, накопичуючись при посиленому азотному живленні;

- транспортної форми азоту, тому що часто алкалоїди синтезуються в коренях, а потім транспортуються в листки;

- механізму знешкодження аміаку;

- резерву амінокислот, які утворюються при розпаді алкалоїдів.

2. Крім того, вони можуть регулювати рН клітинного соку, шляхом зв'язування органічних кислот з утворенням солей.

3. Алкалоїди утворюють хелати та підтримують іонний баланс у рослині.

4. Алкалоїди відіграють важливу роль у наданні стійкості рослинам до грибкових захворювань, наприклад алкалоїдні види люпину більш стійкі до фузаріозу та борошнистої роси, ніж безалкалоїдні.

5. Алкалоїди впливають на різні реакції та процеси метаболізму, наприклад, виявлено, що вони інгібують синтез білка, хлорофілу, ферменти гліколізу, гліоксилатного циклу та ін.

6. Деякі алкалоїди впливають на процеси диференціювання та органогенезу.

Контрольні питання і завдання

1.Що таке речовини вторинного походження? На які групи їх поділяють? Дайте загальну характеристику органічним кислотам аліфатичного ряду. Як їх класифікують?

2.Охарактеризуйте леткі і нелеткі органічні кислоти, їх особливості, поширення й основні шляхи обміну.

3. Дайте загальну характеристику фенольним сполукам. На чому заснована їх класифікація? Розкажіть про феноли, бензохінони та фенольні кислоти.

4. Розкажіть про гідроксикоричні кислоти та їхні особливості. Як утворюються кумарини?

5. Дайте загальну характеристику флавоноїдам. У чому особливості будови цієї групи фенольних сполук? Розкажіть про катехіни.

6. Розкажіть про антоціани. Від чого залежить їхнє забарвлення?

7. Що ви знаєте про халкони?

8. Що ви знаєте про олігомерні фенольні сполуки?

9. Дайте загальну характеристику дубильним речовинам. У чому полягає процес дублення? Розкажіть про дубильні речовини, які гідролізуються, та конденсовані дубильні речовини.

10. Що являє собою лігнін? Що таке меланіни? Чим рослинні меланіни відрізняються від тваринних?

11. Які основні шляхи утворення фенольних сполук? Які функції фенолів у рослині?

12. Що таке глікозиди? На які групи їх поділяють?

13. Розкажіть про особливості О-глікозидів та їх класифікацію.

14. Що являють собою ціаногенні глікозиди? Розкажіть про їх утворення і знешкодження НСN.

15. Розкажіть про стероїдні глікозиди – серцеві глікозиди та сапоніни. Які їхні будова і дія на людський організм?

16. Що ви знаєте про S-глікозиди, про N- і С-глікозиди?

17. Розкажіть про роль глікозидів у рослині та їх практичне застосування.

18. Дайте загальну характеристику терпенам і терпеноїдам. Як вони класифікуються? Розкажіть про ізопрен і його похідні.

19. Розкажіть про терпени і терпеноїди – компоненти ефірних олій.

20. Що таке ефірні олії? Які їхні склад і поширення? Які функції ефірних олій у рослині та їх практичне застосування? Розкажіть про способи одержання ефірних олій.

21. Що таке бальзами і смоли? Які терпени і терпеноїди входять до складу смол?

22. Які терпени і терпеноїди належать до групи поліпренолів?

23. Розкажіть про каучук і гуту.

24. Як відбувається біосинтез терпенів? Яка сполука є вихідною? Які – проміжними?

25. Які функції терпенів і терпеноїдів у рослині?

26. Дайте загальну характеристику алкалоїдам. На чому заснована класифікація алкалоїдів? На які групи їх поділяють?

27. Яке значення алкалоїдів у медицині, харчовій промисловості і сільському господарстві?

28. Дайте загальну характеристику справжніх алкалоїдів. На які групи їх поділяють?

29. Що ви знаєте про тропанові алкалоїди? Розкажіть про будову, поширення і використання нікотину, анабазину, лобеліну, рициніну.

30. Розкажіть про особливості алкалоїдів маку снодійного. Де вони застосовуються? Що таке ендорфіни?

31. Що ви знаєте про алкалоїди раувольфії зміїної? Які особливості будови, властивості й застосування ерголінових алкалоїдів?

32. Які особливості будови кофеїну? Для чого його використовують?

33. Що таке протоалкалоїди? Охарактеризуйте ефедрин, кап-саїцин і колхіцинові алкалоїди.

34. Що ви знаєте про псевдоалкалоїди?

35. Які основні етапи і реакції в утворенні алкалоїдів? Що вам відомо про розпад алкалоїдів?

36. Назвіть основні функції алкалоїдів у рослині.

Рекомендована література

1. Кретович В. Л. Биохимия растений. – М.: Высш. шк., 1980. – 503 с.

2. Плешков Б. П. Биохимия сельскохозяйственных растений. – М.: Колос, 1980. – 495 с.

3. Гудвин Т., Мерсер Э. Введение в биохимию растений: В 2 т. – М.: Мир, 1986.

4. Запрометов М. Н. Биохимия катехинов.– М.: Наука, 1964. –295 с.

5. Запрометов М. Н. Основы биохимии фенольных соединений. – М.: Высш. шк., 1974. – 214 с.

6. Блажей А., Шутый Л. Фенольные соединения растительного происхождения. – М.: Мир, 1977. – 239 с.

7. Барабой В. А. Биологическое действие растительных фенольных соединений. – К.: Наук, думка, 1976. – 60 с.

8. Муравьева Д. А. Тропические и субтропические лекарственные растения. – М.: Медицина, 1983. – 336 с.

9. Максютина Н.П., Комисаренко Н.Ф., Прокопенко А.Г., Погодина Л.Н., Линкин Г.Н. Растительные лекарственные средства. – К.: Здоров'я, 1985. – 280 с.

10. Ловкова М. Я. Биосинтез и метаболизм алкалоидов в растениях. – М.: Наука, 1981. – 171 с.

11. Даниленко В. С, Родионов П. В. Острые отравления растениями. – К.: Здоров'я, 1986. – 112 с.

12. Ковальов В. М., Павлій О. І., Ісакова Т. І. Фармакогнозія з основами біохімії рослин. – X.: Прапор, 2000. – 706 с.

13. Танасиенко Ф.С, Касимовская Н.Н., Шляпников В.А., Шляпникова А.П. Эволюция представлений об изменении содержания и состава эфирных масел // Физиология и биохимия культурных растений. 1995. – Т. 27, № 3. – С. 123 – 129.

14. Лебедев Г. С, Сытник К. М. Пигменты растительного мира. – К.: Наук, думка, 1986. – 135 с.

Поиск по сайту: