Alkaloidy
Alkaloidy (od arabskiego alkali – potaż oraz greckiego εἶδος eidos – postać, co oznacza „przyjmujący postać zasady”) to według wytycznych IUPAC z 1995 roku grupa naturalnie występujących związków organicznych o charakterze zasadowym (przeważnie heterocyklicznych), głównie pochodzenia roślinnego, które zawierają azot. Związki takie jak aminokwasy, peptydy, białka, nukleotydy, kwasy nukleinowe, aminocukry oraz antybiotyki zwykle nie są klasyfikowane jako alkaloidy. Do tej grupy zalicza się także niektóre obojętne związki chemiczne, które są biogenetycznie powiązane z alkaloidami zasadowymi.
Produkcja tych związków chemicznych rozpoczyna się od aminokwasów. Alkaloidy zazwyczaj mają silne, a czasami toksyczne działanie fizjologiczne na organizm ludzki. Przez ponad 100 lat były przedmiotem intensywnych badań w zakresie struktury i syntezy w chemii organicznej. Morfina, wydobyta z opium w czystej postaci w 1813 roku, miała swoją strukturę wyjaśnioną dopiero w 1952 roku.
Z punktu widzenia fizjologii, alkaloidy pełnią rolę metabolitów wtórnych, które chronią rośliny przed roślinożercami (poprzez nadawanie gorzkiego smaku), mikroorganizmami oraz infekcjami. Większość alkaloidów powstaje w okolicy miejsc o najwyższej intensywności przemiany materii, czyli merystemów, jednak nie zawsze oznacza to, że tam występują w największych ilościach. Na przykład w przypadku bielunia (Datura) ich największe stężenie znajduje się w ogonkach liściowych, a w chinowcu (Cinchona) w korze. To ma duże znaczenie dla zielarstwa, gdzie istotne jest, aby wiedzieć, które części rośliny i kiedy zbierać. Warto również zauważyć, że niektóre alkaloidy mogą ulegać przemianom biochemicznym podczas transportu w obrębie roślin.
Większość alkaloidów to substancje stałe, a jedynie nieliczne z nich są cieczy. Z reguły są one albo bardzo słabo, albo wcale nierozpuszczalne w wodzie, natomiast dobrze rozpuszczają się w rozpuszczalnikach organicznych. Do tej pory poznano strukturę około 6500 alkaloidów, z których ponad sto znalazło zastosowanie w medycynie. Obecnie, w zależności od kosztów ekonomicznych, alkaloidy pozyskuje się z natury, z hodowli tkankowej lub syntetycznie.
Ostatnio pojawiły się krytyki dotyczące traktowania alkaloidów jako fizjologicznych związków wtórnych, które powstają jako „odpady” w cyklach biochemicznych. Coraz częściej zwraca się uwagę na to, że alkaloidy są celowo syntetyzowanymi związkami, które mają toksyczne działanie na roślinożerców, a ich obecność jest wynikiem koewolucji pomiędzy roślinami a roślinożercami. Argumenty na poparcie tej hipotezy obejmują fakt, że produkcja alkaloidów wymaga znacznych nakładów energii, co czyni ją kosztowną dla roślin. Trudno sobie wyobrazić, że zmiany ewolucyjne prowadziłyby do bezcelowego marnotrawienia energii poprzez tworzenie związków, które nie mają funkcji. Dodatkowo, pozyskanie atomów azotu, które są trudne do zdobycia w środowisku, jest niezbędne do syntezy aminokwasów i alkaloidów. Dlatego nie powinno dziwić, że te związki koncentrują się w miejscach, które mogą nie mieć najwyższej przemiany materii, ale są najbardziej narażone na atak roślinożerców.
Wiele toksycznych alkaloidów, gdy są stosowane w odpowiednich dawkach, stanowi skuteczne leki na różne choroby i dolegliwości (np. morfina, kodeina, chinina). Liczne alkaloidy są składnikami używek (takimi jak kofeina, teobromina, nikotyna).
Niektóre toksyczne alkaloidy są wykorzystywane do zwalczania szkodników (np. strychnina).
Do najsilniejszych trucizn należy tubokuraryna, występująca w Chondodendron tomentosum, używana przez południowoamerykańskich Indian do zatruwania grotów strzał.
Zielarski podział alkaloidów według budowy chemicznej
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 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 – z układem 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 – z układem chinolizydyny:
- Cytyzyna
- Sparteina
Surowce zawierające te alkaloidy: Citisi sem..
Alkaloidy indolowe – z azotem w układzie heterocyklicznym, pięcioczłonowym:
- 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., Vncae 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 z układem 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 – z układem imidazolu:
- Pilokarpina
Surowce zawierające te alkaloidy: jaborandi fol..
Alkaloidy pirydynowe
Alkaloidy pirydynowe – z układem pirydyny:
- pochodne pirydyny: Walerianina, Gencjalutyna
- pochodne N-metylopirydyny: Nikotyna, Anabazyna
Surowce zawierające te alkaloidy: Valerianae rad., Nicotinae fol..
Alkaloidy piperydynowe
Alkaloidy piperydynowe – z układem piperydyny:
- Koniina
- Lobelina
- Kniceina
Surowce zawierające te alkaloidy: Conii maculati fr., Lobeliae hb..
Alkaloidy terpenowe – zasady terpenowe, które zawierają azot w pierścieniu:
- Właściwe alkaloidy diterpenowe: napelina
- Alkaloidy norditerpenowe (o jeden atom węgla mniej): akonityna
Surowce zawierające te alkaloidy: aconiti tuber.
Alkaloidy steroidowe – zawierające układ steroidowy z dodatkowym pierścieniem, który zawiera 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, gdzie azot jest wbudowany w pierścień indolizydyny: Solanidyna, Demissydyna
Alkaloidy zawierające atom azotu poza układem cyklicznym
pochodne tropolonu:
- Kolchicyna
Surowce zawierające te alkaloidy: Colchici sem..
aminary aromatyczne:
- Efedryna
- Katyna
- Kapsaicyna
Surowce zawierające te alkaloidy: Ephedrae hb., Capsici fr..
aminary alifatyczne:
- Cholina
Surowce zawierające te alkaloidy: Foenugraeci sem..
pochodne guanidyny:
- galegina
Surowce zawierające te alkaloidy: Galegae hb..
alkaloidy terpenowe, które zawierają azot poza układem cyklicznym:
- taksol
Surowce zawierające te alkaloidy: Taxi cort..
