هيكل القلويات ، التركيب الحيوي ، التصنيف والاستخدامات

ال قلويدات إنها جزيئات تحتوي على ذرات النيتروجين والكربون في بنيتها الجزيئية ، والتي تشكل عمومًا حلقات معقدة. مصطلح قلويد ، الذي اقترحه الصيدلي أول مايسنر عام 1819 ، يعني "يشبه القلوي".

تشير كلمة القلوي إلى قدرة الجزيء على امتصاص أيونات الهيدروجين (البروتونات) من الحمض. توجد القلويات كجزيئات فردية ، بحيث تكون صغيرة ويمكن أن تمتص أيونات الهيدروجين ، مما يجعلها قاعدة.

بعض القواعد الشائعة تشمل الحليب وكربونات الكالسيوم في مضادات الحموضة أو الأمونيا في منتجات التنظيف. يتم إنتاج قلويدات بواسطة بعض الكائنات الحية ، وخاصة النباتات. ومع ذلك ، فإن دور هذه الجزيئات في الخضروات غير واضح.

بغض النظر عن دورها في النباتات ، فإن العديد من قلويدات تستخدم في الطب للبشر. توجد المسكنات المشتقة من نبات الخشخاش ، مثل المورفين ، منذ عام 1805. وهناك مثال آخر هو الكينين المضاد للملاريا ، والذي تستخدمه قبائل الأمازون لأكثر من 400 عام..

مؤشر

• 1 هيكل
• 2 التخليق الحيوي
  • 2.1 التركيب الحيوي للقلويدات الترولانية والنيكوتينية
  • 2.2 التخليق الحيوي لقلويدات البنزيليسوكينولين
  • 2.3 التخليق الحيوي لقلويدات تيربين الإندول
• 3 التصنيف
  • 3.1 وفقا لأصلها الحيوي الحيوي
  • 3.2 وفقا لسلفه الوراثية
  • 3.3 حسب تركيبها الكيميائي أو النواة الأساسية
• 4 الاستخدامات
  • 4.1 يمكن استخدام قلويدات كأدوية
  • 4.2 يمكن استخدام قلويدات كمخدرات
  • 4.3 يمكن استخدام قلويدات كمبيدات حشرية وطاردات
  • 4.4 يمكن استخدام قلويدات في البحث العلمي
• 5 المراجع

هيكل

الهياكل الكيميائية للقلويات متغيرة للغاية. بشكل عام ، يحتوي قلويد على ذرة نيتروجين واحدة على الأقل في بنية من النوع الأميني ؛ وهذا هو ، مشتق الأمونيا استبدال ذرات الهيدروجين بمجموعات الكربون الهيدروجين تسمى الهيدروكربونات.

يمكن أن تكون ذرة النيتروجين هذه أو غيرها نشطة كقاعدة في التفاعلات الحمضية القاعدية. تم تطبيق الاسم قلويد في الأصل على هذه المواد لأنها ، مثل القلويات غير العضوية ، تتفاعل مع الأحماض لتشكيل الأملاح.

معظم قلويدات لديها واحدة أو أكثر من ذرات النيتروجين كجزء من حلقة من الذرات ، وغالبا ما تسمى نظام دوري. عادة ما تنتهي أسماء القلويات في لاحقة "-ina" ، في إشارة إلى تصنيفها الكيميائي كأمينات.

الحيوي

يتضمن التركيب الحيوي للقلويات في النباتات العديد من الخطوات الأيضية ، التي تحفزها إنزيمات تنتمي إلى مجموعة واسعة من عائلات البروتين ؛ لهذا السبب ، فإن مسارات الأحيائية القلوية معقدة إلى حد كبير.

ومع ذلك ، فمن الممكن التعليق على بعض العموميات. هناك بعض الفروع الرئيسية في تخليق القلويات التي تشمل:

التخليق الحيوي للقلويدات الترولينية والنيكوتينية

في هذه المجموعة من قلويدات ، يتم إجراء التركيب الحيوي من المركبات L-Arginine و Ornithine. هذه تعاني من عملية إزالة الكربوكسيل بوساطة إنزيماتها: أرجينين ديكاربوكسيلاز وأورثينوكسيلاز أورينيثين.

نتاج هذه التفاعلات هي جزيئات بوتسين. بعد خطوات أخرى ، والتي تشمل نقل مجموعات الميثيل ، يتم إنتاج مشتقات النيكوتين (مثل النيكوتين) والمناطق المدارية (مثل الأتروبين والسكوبولامين)..

التخليق الحيوي لقلويدات البنزيليسوكينولين

يبدأ تخليق قلويدات البنزيليسوكينولين من جزيئات التيروزين L ، التي يتم نزع الكربوكسيل فيها بواسطة إنزيم ديكاربوكسيلاز الإنزيم لإحداث جزيئات التيرامين..

يستخدم إنزيم النوكوكلورين سينسيز التيرامين المنتج في الخطوة السابقة والـ L-DOPA لتكوين جزيئات النوكوكلورين ؛ أنها تخضع لسلسلة أخرى من ردود الفعل المعقدة التي تؤدي إلى القلوية بربارين ، المورفين والكوديين.

التخليق الحيوي لقلويدات تيربين الإندول

يتم تجميع هذه المجموعة من قلويدات من طريقين: واحد يبدأ من L - التربتوفان والآخر من geraniol. منتجات هذه الطرق هي التريبتامين والسولاجانين ، وهذه الجزيئات هي الركيزة من الإنزيم estrectosidina سينسيز ، الذي يحفز تخليق ستريكوسيدين.

من estrectosidina يتم إنتاج قلويدات terpénicos indolic المختلفة ، مثل ajmalicina ، catarantina ، serpentina و vinblastina. وقد استخدم هذا الأخير في علاج مرض هودجكين.

في مجالات الكيمياء الحيوية الهيكلية والبيولوجيا الجزيئية والخلوية والتطبيقات التكنولوجية الحيوية ، كان توصيف إنزيمات قلويد اصطناعية حيوية جديدة محور البحث في السنوات الأخيرة.

تصنيف

بسبب تنوعها وتعقيدها الهيكلي ، يمكن تصنيف القلويات بطرق مختلفة:

وفقا لأصلها الحيوي الحيوي

وفقًا لأصلها الحيوي ، تصنف القلويات إلى ثلاث مجموعات رئيسية:

قلويدات صحيح

هي تلك المشتقة من الأحماض الأمينية ولديها ذرة النيتروجين كجزء من الحلقة غير المتجانسة. على سبيل المثال: hygrina ، الكوكايين و physostigmine.

Protoalcaloides

كما أنها مشتقة من الأحماض الأمينية ، ولكن النيتروجين ليس جزءًا من الحلقة غير المتجانسة. على سبيل المثال: الايفيدرين والكولشيسين.

Pseudoalcaloides

هم القلويات التي لا تستمد من الأحماض الأمينية والنيتروجين هو جزء من بنية غير متجانسة. على سبيل المثال: aconitine (قلوي terpene) و solanidine (قلوي الستيرويد).

وفقا لسلفه الوراثية

في هذا التصنيف ، يتم تجميع القلويات اعتمادًا على الجزيء الذي يبدأ منه تخليقها. وهكذا ، قلويدات مشتقة من:

- L-الفنيل الأنين.

- L-التيروسين.

- L-تريبتوفان.

- L-الأورنيثين.

- L-ليسين.

- L-الحامض الأميني.

- حمض النيكوتينيك.

- حمض الأنثرانيليك.

- قواعد باهظة الثمن.

- الأيض Terpene.

حسب تركيبها الكيميائي أو النواة الأساسية

- بيروليدين.

- البيريدين-بيروليدين.

- isoquinoline.

- ايميدازول.

- تأكسد.

- البيريدين-تأكسد.

- الكينولين.

- بورينا.

- tropano.

- الإندول.

تطبيقات

للقلويات استخدامات وتطبيقات متعددة ، سواء في الطبيعة أو في المجتمع. في الطب ، يعتمد استخدام قلويدات على التأثيرات الفسيولوجية التي تسببها في الجسم ، وهو مقياس لسمية المركب.

كونها جزيئات عضوية تنتجها الكائنات الحية ، فإن القلويات لها القدرة الهيكلية على التفاعل مع النظم البيولوجية وتؤثر بشكل مباشر على فسيولوجيا الكائن الحي. قد تبدو هذه الخاصية خطيرة ، ولكن استخدام قلويدات بطريقة مسيطر عليها مفيد للغاية.

على الرغم من سميته ، فإن بعض قلويدات مفيدة عند استخدامها في الجرعات الصحيحة. يمكن أن تسبب زيادة الجرعة أضرارًا وتعتبر سامة للجسم.

يتم الحصول على قلويدات أساسا من الشجيرات والأعشاب. يمكن العثور عليها في أجزاء مختلفة من النبات ، مثل الأوراق والساق والجذور ، إلخ..

يمكن استخدام القلويات كأدوية

بعض القلويات لها نشاط دوائي كبير. هذه الآثار الفسيولوجية تجعلها ذات قيمة كأدوية لعلاج بعض الاضطرابات الخطيرة.

على سبيل المثال: فينكريستين فينكا روزوس يستخدم كعقار مضاد للسرطان ، والإيفيدرين ايفيدرا distachya يستخدم لتنظيم ضغط الدم.

ومن الأمثلة الأخرى على الكارينا ، والذي يوجد في curare وهو مرخي قوي للعضلات ؛ الأتروبين ، الذي يستخدم لتوسيع التلاميذ ؛ الكودايين ، الذي يستخدم كمثبط للسعال ؛ والقلويدات الشقرانية ، والتي تستخدم لتخفيف الصداع النصفي ، من بين أشياء أخرى كثيرة.

يمكن استخدام قلويدات المخدرات

العديد من المؤثرات العقلية ، التي تعمل على الجهاز العصبي المركزي ، قلويدات. على سبيل المثال ، الأفيون المورفين (بابفير سمنيوم) يعتبر دواء ومسكن. حامض الليسرجيك ديثيلاميد ، المعروف باسم LSD ، هو قلويد وعقار مخدر.

تم استخدام هذه المخدرات منذ العصور القديمة كأدوات للإثارة العقلية والنشوة ، على الرغم من أنها تعتبر مضرة وفقًا للطب الحديث.

يمكن استخدام القلويات كمبيدات حشرية وطاردات

معظم المبيدات الحشرية والمواد الطاردة الطبيعية مشتقة من النباتات ، حيث تمارس وظيفتها كجزء من نظام الدفاع الخاص بالنبات ضد الحشرات أو الفطريات أو البكتيريا التي تؤثر عليهم. هذه المركبات عموما قلويدات.

كما ذكر أعلاه ، هذه القلويات سامة بطبيعتها ، على الرغم من أن هذه الخاصية تعتمد إلى حد كبير على التركيز.

على سبيل المثال ، يتم استخدام بيريثرين كطارد للحشرات ، بتركيز مميت على البعوض ولكن ليس للبشر.

يمكن استخدام قلويدات في البحث العلمي

بسبب آثاره المحددة على الجسم ، تستخدم قلويدات على نطاق واسع في الدراسات العلمية. على سبيل المثال ، يمكن أن يسبب الأتروبين القلوي اتساع حدقة العين.

ثم ، لتقييم ما إذا كان للمادة الجديدة آثار مماثلة أو آثار معاكسة ، تتم مقارنتها بتأثير الأتروبين.

تتم دراسة بعض قلويدات باهتمام كبير بسبب خصائصها المضادة للورم ، مثل vinblastine و vincristine.

تشمل قلويدات مهمة أخرى في البحث العلمي الكينين والكوديين والنيكوتين والمورفين والسكوبولامين واليرسبين ، من بين أشياء أخرى..

مراجع

1. كورديل ، ج. (2003). القلويات: الكيمياء وعلم الأحياء, المجلد 60 (الطبعة الأولى). إلسفير.
2. De Luca، V.، & St Pierre، B. (2000). البيولوجيا الخلوية والتنموية للتخليق القلوي الحيوي. الاتجاهات في علم النبات, 5(4) ، 168-173.
3. Facchini، P. J. P. J. (2001). التخليق الحيوي القلوي في النباتات: الكيمياء الحيوية ، بيولوجيا الخلية ، التنظيم الجزيئي ، وتطبيقات الهندسة الأيضية. الاستعراض السنوي لبيولوجيا النبات, 52(1) ، 29-66.
4. Kutchan، T. M. (1995). التركيب القلوي الحيوي [مدش] الأساس للهندسة الأيضية للنباتات الطبية. الخلية النباتية أون لاين, 7(7) ، 1059-1070.
5. (Pelletier، S. (1983). قلويدات: المنظورات الكيميائية والبيولوجية, المجلد 11 (1^شارع). وايلي.
6. روبرتس ، م. (2013). قلويدات: الكيمياء الحيوية ، البيئة ، والتطبيقات الطبية. سبرينغر للعلوم ووسائل الإعلام التجارية.
7. وينكرت ، E. (1959). التخليق القلوي الحيوي. EXPERIENTIA, XV(5) ، 165-204.
8. Ziegler، J.، & Facchini، P. J. (2008). التخليق القلوي الحيوي: الأيض والاتجار. الاستعراض السنوي لبيولوجيا النبات, 59(1) ، 735-769.