Alkaloidy

Alkaloidy (arabskie alkali – potaż i  eidos – postać = „przyjmujący postać zasady”) – według rekomendacji IUPAC z 1995 roku jest to grupa naturalnie występujących zasadowych związków organicznych (na ogół heterocyklicznych), głównie pochodzenia roślinnego, zawierających azot. Aminokwasy, peptydy, białka, nukleotydy, kwasy nukleinowe, aminocukry i antybiotyki nie są zwykle zaliczane do alkaloidów. Dodatkowo do tej grupy włączone są niektóre obojętne związki chemiczne biogenetycznie związane z alkaloidami zasadowymi.

Prekursorami do biosyntezy tych związków chemicznych są aminokwasy. Alkaloidy wykazują zwykle silne, nieraz trujące działanie fizjologiczne na organizm człowieka. Dla chemii organicznej przez ponad 100 lat były przedmiotem badań strukturalnych i syntetycznych. Przykładem jest morfina, wydzielona z opium w stanie czystym już w 1813, której budowa została wyjaśniona ostatecznie dopiero w roku 1952.

Z fizjologicznego punktu widzenia alkaloidy pełnią funkcję metabolitów wtórnych, chroniących roślinę przed roślinożercami (poprzez nadanie gorzkiego smaku), mikroorganizmami i infekcjami. Większość alkaloidów powstaje w pobliżu miejsc o największej intensywności przemiany materii, czyli wszystkich merystemów, nie znaczy to jednak, że tam jest ich najwięcej, bo np. u bielunia (Datura) najwięcej jest ich w ogonkach liściowych, a u chinowca (Cinchona) w korze. Ma to znaczenie z punktu widzenia zielarstwa, gdzie ważne jest, żeby wiedzieć jakie części roślin i kiedy zbierać. Należy zaznaczyć, że niektóre alkaloidy w czasie transportu wewnątrz roślin ulegają przemianom biochemicznym.

Przeważająca większość alkaloidów to substancje stałe, jedynie nieliczne są cieczami. Większość jest albo bardzo słabo, albo wcale nierozpuszczalna w wodzie, natomiast bardzo łatwo rozpuszczają się w rozpuszczalnikach organicznych. Do tej pory poznano budowę ok. 6500 alkaloidów, z których ponad sto znalazło zastosowanie w medycynie. Współcześnie (zależnie od kosztów ekonomicznych) alkaloidy pozyskuje się z natury, z hodowli tkankowej lub syntezy chemicznej.

Traktowanie alkaloidów jako fizjologicznych związków wtórnych, swoistych „odpadów”, powstających w cyklach biochemicznych, jest ostatnio mocno krytykowane. Coraz częściej alkaloidy są traktowane jako celowo syntetyzowane związki oddziałujące toksycznie na roślinożerców, a powstałe w wyniku koewolucji układu roślina – roślinożerca. Za tą hipotezą przemawia fakt, iż produkcja alkaloidów wymaga sporego wkładu energii, przez co jest dla roślin kosztowna. Trudno sobie wyobrazić zmiany ewolucyjne prowadzące do bezcelowego trwonienia asymilowanej energii przez tworzenie związków bezużytecznych. Dodatkowym argumentem jest konieczność wykorzystania trudnych do pozyskania ze środowiska atomów azotu. W wielu środowiskach, w których występują rośliny syntetyzujące alkaloidy, azot jest pierwiastkiem deficytowym w glebie, a jednocześnie jest konieczny do tworzenia aminokwasów i tym samym syntezy alkaloidów. Przy takim podejściu nie dziwi fakt koncentracji tych związków w miejscach o niekoniecznie najwyższej przemianie materii, ale najbardziej narażonych na atak roślinożerców.

Wiele toksycznych alkaloidów podawanych w odpowiednio małych dawkach stanowi skuteczne leki na liczne choroby i dolegliwości (np. morfina, kodeina, chinina). Liczne alkaloidy stanowią składniki używek (kofeina, teobromina, nikotyna).

Wiele toksycznych alkaloidów wykorzystuje się do zwalczania szkodników (strychnina).

Do bardzo silnych trucizn należy tubokuraryna, występująca w Chondodendron tomentosum i używana do zatruwania grotów strzał przez Indian południowoamerykańskich.

Zielarski podział alkaloidów ze względu na budowę chemiczną, wraz z przykładami surowców roślinnych

Alkaloidy zawierające atom azotu w układzie heterocyklicznym. 
 Alkaloidy tropanowe – estry alkoholi tropanowych z kwasami aromatycznymi lub alifatycznymi.
 Atropina
 Hioscyjamina
 Skopolamina
 Kokaina
 Surowce zawierające te alkaloidy: belladonnae fol., hyoscyami fol., stramonii fol.
 Alkaloidy chinolinowe – zawierają w cząsteczce układ chinoliny
 powstające na drodze biosyntezy z tryptofanu:
 Chinina
 Chinidyna
 powstające na drodze biosyntezy z kwasu antranilowego:
 Graweolina
 pochodne furochinoliny:
 Dyktamina
 Kokusagina
 Surowce zawierające te alkaloidy: Cinchonae cort.
 Alkaloidy izochinolinowe – zawierają w cząsteczce układ izochinoliny
 Typu aporfiny
 Glaucyna
 Boldyna
 Magnofloryna
 Typu benzofenantrydyny
 Chelidonina
 Cheleretryna
 Sangwinaryna
 Typu protoberberyny
 Protoberberyna
 Berberyna
 Koptyzyna
 Typu protopiny
 Fumaryna
 Typu benzyloizochinoliny
 Papaweryna
 Typu ftalidoizochinoliny
 Narkotyna
 Typu morfinanu
 Morfina
 Kodeina
 Tebaina
 Typu emetyny
 Emetyna
 Cefalina
 Psychotryna
 Surowce zawierające te alkaloidy: opium, boldo fol., chelidonii hb., fumariae hb., ipecacuanhae rad., galanthi bulbus
 Alkaloidy chinolizydynowe – zawierają w cząsteczce układ chinolizydyny
 Cytyzyna
 Sparteina
 Surowce zawierające te alkaloidy: citisi sem.
 Alkaloidy indolowe – zawierające w cząsteczce azot w układzie heterocyklicznym, pięcioczłonowym
 pochodne indolu
 Typu strychnos
 Strychnina
 Braucyna
 Nowacyna
 Womicyna
 Typ Johimbanu
 Johimbina
 Rezerpina
 Dezerpidyna
 Typ heterojohimbanu
 Ajmalicyna
 Rezerpilina
 Typu cynchonanu
 Cynchonamina
 Chinicyna
 Typu eburnanu
 Winakamina
 Epiwinkamina
 Wincyna
 Eburnamonina
 Typu aspidospermanu
 Winakdiformina
 Minowincyna
 Winkadyna
 Typu harmanu
 Harman
 Harmina
 Harmol
 pochodne dihydroindolu
 Ajmalina
 Raupina
 Surowce zawierające te alkaloidy: strychni sem., yohimbe cort., rauwolfiae rad., vincae rosae fol., vincae minoris hb., passiflorae hb.
 Alkaloidy pochodne ergoliny – alkaloidy sporyszu
 pochodne kwasu D-lizergowego
 Ergometryna
 Ergotamina
 Ergozyna
 Ergokrystyna
 Ergokryptyna
 pochodne kwasu D-izolizergowego (są nieczynne farmakologicznie)
 Ergometrynina
 Ergotaminina
 Alkaloidy pirolizydynowe – estry aminoalkoholi zawierających układ pirolizydyny z kwasami alifatycznymi
 estry nasycone
 Tussilagina
 Izotussilagina
 Neotussilagina
 estry nienasycone
 Intermedyna
 Symfetyna
 Surowce zawierające te alkaloidy: farfarae fol., symphyti rad.
 Alkaloidy purynowe – pochodne puryny
 Kofeina
 Teobromina
 Teofilina
 Surowce zawierające te alkaloidy: coffeae sem., theae fol., cacao sem., colae sem., mate, guarana
 Alkaloidy Imidazolowe – zawierające układ imidazolu
 Pilokarpina
 Surowce zawierające te alkaloidy: jaborandi fol.

Alkaloidy pirydynowe 
 Alkaloidy pirydynowe – zawierające układ pirydyny
 pochodne pirydyny
 Walerianina
 Gencjalutyna
 pochodne N-metylopirydyny
 Nikotyna
 Anabazyna
 Surowce zawierające te alkaloidy: valerianae rad., nikotinae fol.

Alkaloidy piperydynowe 
 Alkaloidy piperydynowe – Zawierają układ piperydyny
 Koniina
 Lobelina
 Kniceina
 Surowce zawierające te alkaloidy: conii maculati fr., lobeliae hb.
 Alkaloidy terpenowe – zasady terpenowe, zawierające azot w pierścieniu
 Właściwe alkaloidy diterpenowe
 napelina
 Alkaloidy norditerpenowe (mają o jeden atom węgla mniej)
 akonityna
 Surowce zawierające te alkaloidy: aconiti tuber
 Alkaloidy steroidowe – zawierające układ steroidowy z dodatkowym pierścieniem zawierającym azot
 Typu Veratrum – występują w roślinach z rodziny melantkowatych (melanthiaceae) np. w kłączach ciemiężycy białej (Veratrum album)
 Weratramina
 Weratrydyna
 Typu Solanum – występują w roślinach z rodzaju solanum
 alkaloidy typu spirosolanu – zbliżone budową do saponin steroidowych
 Solasodyna
 Tomatydyna
 alkaloidy typu solanidanu – azot wbudowany w pierścień indolizydyny
 Solanidyna
 Demissydyna

Alkaloidy zawierające atom azotu poza układem cyklicznym 
 pochodne tropolonu
 Kolchicyna
 Surowce zawierające te alkaloidy: colchici sem.
 aminy aromatyczne
 Efedryna
 Katyna
 Kapsaicyna
 Surowce zawierające te alkaloidy: ephedrae hb., capsici fr.
 aminy alifatyczne
 Cholina
 Surowce zawierające te alkaloidy: foenugraeci sem.
 pochodne guanidyny
 galegina
 Surowce zawierające te alkaloidy: Galegae hb.
 alkaloidy terpenowe zawierające azot poza układem cyklicznym
 taksol
 Surowce zawierające te alkaloidy: taxi cort.

Przypisy