ZWIĄZKI BIOLOGICZNIE CZYNNE POCHODZENIA NATURALNEGO · 2016. 6. 13. · Alkaloidy często...

ZWIĄZKI BIOLOGICZNIE CZYNNE POCHODZENIA NATURALNEGO

DR INŻ. TOMASZ LASKOWSKI

KATEDRA TECHNOLOGII LEKÓW I BIOCHEMII

WYDZIAŁ CHEMICZNY POLITECHNIKI GDAŃSKIEJ

WYKŁAD DLA SPECJALIZACJI: BIOTECHNOLOGIA LEKÓW

CZĘŚĆ VII: ALKALOIDY

RANGA ZWIĄZKÓW NATURALNYCH

RANGA ZWIĄZKÓW NATURALNYCH

BIOMAKROMOLEKUŁY METABOLITY PIERWOTNE

METABOLITY WTÓRNE

RNA (mRNA, tRNA, etc.) aminokwasy i peptydy fenole i polifenole

DNA cukry flawonoidy

białka strukturalne lipidy terpeny i terpenoidy

enzymy nukleotydy alkaloidy

rybozymy

…oraz wiele ich pochodnych

pochodne poliketydów

…i inne (?) steroidy

…oraz niezliczone ilości ich pochodnych

Pod względem rangi, związki naturalne można podzielić na trzy grupy:

JAK MNIE ZJESZ, TO POŻAŁUJESZ Alkaloidy (od arabskiego al-kali – zasada) to bardzo szeroka grupa metabolitów wtórnych pochodzenia roślinnego.

Swoją nazwę zawdzięczają właściwościom zasadowym – istotnie, z chemicznego punktu widzenia alkaloidy są zasadami azotowymi.

Alkaloidy często posiadają bardzo skomplikowaną strukturę, której zsyntetyzowanie wymaga od rośliny dużych nakładów energetycznych. Ponieważ przyroda dąży raczej w kierunki inwestycji opłacalnych, rola alkaloidów musi być znacząca.

Rzeczywiście, w chwili obecnej uważa się, że alkaloidy pełnią rolę podobną do tej, jaką pełnią antybiotyki syntetyzowane np. przez promieniowce – służą do uzyskania przewagi w środowisku bądź ochronie przed zjedzeniem.

W tym przypadku nie chodzi jednak o zjedzenie przez bakterie bądź grzyby, ale przez organizmy wyższe – roślinożerców. Wiele alkaloidów posiada bowiem właściwości toksyczne względem zwierząt oraz ludzi.

Cyklopamina w akcji.

Młode owcy zjadającej kwiat kukurydzy.

1,3,7-trimetylo-3,7-dihydro-1H-puryno-2,6-dion

KOFEINA

Skąd: liście zielonej herbaty Camellia sinensis L. (Theaceae) lub nasiona zielonej kawy Coffea arabica L. (Rubiaceae)

C8H10N4O2, MW 194.19

Bezbarwne igły, mp 233-235 °C

Kofeina jest dostępna komercyjnie.

KOFEINA - IZOLACJA

UV-VIS + CD + IR (SPEKTROSKOPIA W PODCZERWIENI

KOFEINA – BADANIA STRUKTURALNE

Absorpcja UV-VIS charakterystyczna dla ketonu ze sprzężonym wiązaniem podwójnym.

IR: rozciągające =C-H, -C-H, -C=O, -C=C-; deformacyjne nożycowe symetryczne i asymetryczne –CH3.

NMR (MAGNETYCZNY REZONANS JĄDROWY)

KOFEINA – BADANIA STRUKTURALNE

NMR – 13C NMR + HMBC

KOFEINA – BADANIA STRUKTURALNE

NMR – 1H-15N HMQC

KOFEINA – BADANIA STRUKTURALNE

SPEKTROMETRIA MAS

KOFEINA – BADANIA STRUKTURALNE

KOFEINA – BIOGENEZA

Glicyna

Formaldehyd

CO2

Kwas asparaginowy

Formaldehyd

Azot amidowy z glutaminy

KOFEINA – BIOGENEZA

Kofeina, podobnie jak inne alkaloidy, ostatecznie pochodzi od aminokwasów – w tym przypadku: glicyny, glutaminy i kwasu asparaginowego.

INNE PRZYKŁADY ALKALOIDÓW

NIKOTYNA PIPERYNA

CYTYZYNA GALANTAMINA STRYCHNINA