Навигация
Распространение в природе
52359
знаков
1
таблица
24
изображения
1.2. Распространение в природе.
Будучи самой многочисленной группой алкалоидов, индольные алкалоиды широко распространены в растительном мире. Известно около 40 семейств, в которые входят виды, продуцирующие эти алкалоиды, однако в отдельных семействах, как правило, встречается всего 1-2 вида, в которых обнаруживаются эти алкалоиды. Исключением являются тропические растения порядка горечавковые – Gentianales: кутровые – Apocynaceae, насчитывающие 73 продуцирующих вида, логаниевые – Loganiaceae – 40 видов, мареновые – Rubiaceae – 72 вида, мальпигиевые – Malpighiaceae. У видов этих семейств обнаружены в основном монотерпеноидные алкалоиды, у которых к индольному кольцу присоединены различные 4-, 5-, 6-членные углеродные циклы (3).
Довольно богато индольными алкалоидами и семейство бобовых, в котором свыше 60 видов содержат алкалоиды этой группы, но в данном случае они, в основном, простые по строению (4).
Есть малочисленные семейства, в которых, тем не менее, велика доля алкалоидоносных видов. Таково, например, семейство страстоцветные – Passifloraceae.
Встречаются индольные алкалоиды и в грибах, например в спорынье – Claviceps purpurea (Fries) Tulasne. из класса сумчатых грибов – Ascomycetes (5).
Есть данные о наличии индольных алкалоидов животного происхождения, в частности, в слизи, выделяемой тропическими лягушками, обнаружены вещества курареподобного действия (6).
1.3. Накопление в растениях.
В начале вегетации до появления листьев алкалоиды из корней, семян и коры переходят в ростки. В подземных органах число и сумма алкалоидов уменьшаются, в коре их число остается прежним, но сумма также уменьшается. Качественные и количественные изменения алкалоидного состава продолжаются в течение всего периода вегетации. К концу вегетации в растениях накапливается максимальное количество смеси оснований. Далее их количество начинает уменьшаться, алкалоиды накапливаются в зимующей части растения для перехода в следующее поколение – в семена, в подземную часть, у древесных пород – в кору. В естественно отмерших частях растения алкалоидов практически не остается. Вместе с тем не исключено, что алкалоиды в этих органах могут разрушаться самостоятельно, на фоне накопления их в зимующих органах (7).
Подвижность алкалоидов в растениях вызывается не только онтогенетическими факторами, но также географическим положением и влиянием факторов окружающей среды (5).
Большинство растений–источников индольных алкалоидов – тропические растения, деревья или кустарники, ареал которых расположен главным образом в юго-восточной части Азии, Северной Австралии и Океании. Эти растения содержат достаточно сложные по своей структуре полициклические алкалоиды. При продвижении на север общее количество алкалоидов снижается, а их структура несколько упрощается и представлена в основном b-карболиновыми алкалоидами. Это связано со снижением скорости обмена и интенсивности включения терпеноидных структур в молекулу алкалоида (3),(8).
1.4. Общие пути биосинтеза.
Все индольные алкалоиды в биогенетически являются производными аминокислоты триптофана (8). Сама аминокислота не является незаменимой для растений и синтезируется из хоризмовой кислоты – метаболита шикиматного пути биосинтеза ароматических аминокислот (5).
Дальнейшие превращения триптофана могут идти по нескольким путям. В большинстве случаев первой реакцией является его декарбоксилирование с образованием биогенного амина – триптамина (1):
Далее возможно несколько вариантов превращений: триптамин может алкилироваться по аминогруппе и гидроксилироваться в бензольное кольцо, в результате чего образуется группа простейших индольных алкалоидов – индолалкиламины (8):
Группировки R1 и R2 почти всегда представлены метильными или этильными радикалами, R3, R4 и R5 – гидрокси- или метоксигруппами.
Триптамин может циклизоваться с образованием структуры физостигмина (8):
Образование иной циклической структуры из триптамина возможно после его предварительного ацилирования с помощью активированного ацетила – ацетил KoA.
После циклизации образуется гармалин – родоначальник обширной группы b-карболиновых алкалоидов.
Далее он может окисляться в гарман (I) или восстанавливаться в тетрагидрогарман (II), а также образовывать более сложные структуры при соединении с другими соединениями, например бревиколлин (III), образующийся в осоке парвской – Carex brevicollis D.C., структура которого включает кроме гармана еще и пирролидиновое ядро (6),(9).
Наиболее интересен биосинтез терпеноидных алкалоидов. Он заключается в конденсации триптамина с циклическим иридоидным альдегидом – секологанином:
На первой стадии образуется шиффово основание, которое по механизму реакции Манниха – Шпенглера циклизуется с образованием стриктозидина (винкозида) - родоначальника всех монотерпеноидных индольных алкалоидов (10):
Особое место в биосинтезе индольных алкалоидов занимает биосинтез эрголиновых алкалоидов. В первую очередь он отличается от всех остальных путей тем, что в метаболизм включается непосредственно аминокислота триптофан, а не триптамин. Вначале, в результате взаимодействия триптофана и структурной единицы терпенов - диметилаллилпирофософата образуется 4-диметилаллилтриптофан, который в дальнейшем претерпевает последовательное замыкание двух связей и декарбоксилирование. После окисления боковой метильной группы образуется лизергиновая кислота, которая, соединяясь с рядом аминокислот, образует уникальную группу пептидных алкалоидов, встречающихся только в склероциях спорыньи – Claviceps purpurea (Fries) Tulasne (11):
Относительно роли индольных алкалоидов в растении есть предположение, что их образование оберегает растения от избыточного накопления гетероауксина – фитогормона, стимулятора роста растений, т.е. алкалоиды выполняют регуляторную функцию (3).
Регуляция биосинтеза и метаболизма алкалоидов происходит либо по аминокислотному пути, либо через белковый (энзиматический) путь.
О взаимосвязи между биосинтезом алкалоидов и пулом свободных аминокислот свидетельствуют данные об увеличении содержания алкалоидов в 2 раза при добавлении в среду ткани катарантуса розового – Catharanthus roseus (L.) G.Don больших количеств триптофана. В опытах с некоторыми штаммами введение экзогенного триптофана позволило достичь трехкратного увеличения содержания серпентина и аймалицина.
Увеличение пула свободных аминокислот наблюдается при ингибировании синтеза белка различными веществами.
Что касается активации биосинтеза, то получен целый ряд данных, свидетельствующих о том, что участие аминокислот в образовании алкалоидов не ограничивается только ролью предшественников, субстрата для биосинтеза. Напротив имеются указания на то, что аминокислоты являются индукторами ферментов биосинтеза алкалоидов и, следовательно, выполняют определенную регуляторную функцию в их биосинтезе. Однако при высоких концентрациях триптофана наблюдается снижение образования алкалоидов, без нарушения роста и развития растений, что исключает токсическое влияние триптофана на растение и позволяет сделать вывод о репрессии ферментов, ответственных за синтез этих алкалоидов.
Регуляция образования алкалоидов осуществляется также путем аллостерического ингибирования ключевых ферментов их биосинтеза конечными продуктами реакций. Так, в опытах с культурой ткани барвинка розового было показано снижение активности в среднем на 50% цитохром Р-450-зависимой монооксигеназы такими алкалоидами как катарантин, винбластин и виндолин, т.е. конечными продуктами биосинтеза. Дополнительное изучение кинетики выявило, что этот процесс является неконкурентным и линейным, т.е. аллостерическим (8).
Похожие работы
... действия, производные фенилуксусной, фенилпропионовой и других кислот (ибупрофен, ортофен, пироксикам и др.). В последние годы было создано новое эффективное отечественное лекарственное средство арбидол (производное индол-3-карбоновой кислоты), сочитающее в себе противовирусное действие и иммуномодулирующую активность. Индол – структурная основа целого ряда алкалоидов. Физостигмин, содержащийся ...
... в плодах и ягодах. В эту группу входят также продукты выделения: смолы, каучук, гуттаперча. Находясь в растениях, они затрудняют их переработку, а выделенные из них, применяются в медицине. 1. Лекарственное растительное сырье, содержащее алкалоиды Алкалоиды — это азотсодержащие органические соединения основного характера. Они относятся преимущественно к гетероциклическим соединениям с ...
... Эти виды приурочены, как правило, к карбонатным почвам и встречаются большей частью на возвышениях рельефа. На территории европейского северо-востока Росии лежат единичные местонахождения горно-степных (C.praecox, C.obtusata) видов. Большинство видов Carex связано в своем распространении с различного типа болотами, луговыми ассоциациями (преимущественно гигрофильного характера), заболоченными ...
... , теофиллин). Из ациклических алкалоидов наибольшее применение в медицине имеют сферофизин (алифатическое соединение) и эфедрин (ароматическое производное). 5. Алкалоиды – производные фенантренизохинолина Алкалоиды морфин, кодеин и тебаин сходны по химической структуре. морфин кодеин тебаин Они представляют собой N- ...
0 комментариев