قلويدات: الهيكل ، التركيب الحيوي ، التصنيف والاستخدامات

قلويدات هي جزيئات تحتوي على ذرات النيتروجين والكربون في تركيبها الجزيئي ، والتي تشكل بشكل عام حلقات معقدة. المصطلح قلويد ، الذي اقترحه الصيدلي دبليو ميسنر لأول مرة في عام 1819 ، يعني "يشبه القلوي".

تشير كلمة القلوي إلى قدرة الجزيء على امتصاص أيونات الهيدروجين (البروتونات) من الحمض. تم العثور على قلويدات كجزيئات فردية ، لذلك فهي صغيرة ويمكن أن تمتص أيونات الهيدروجين ، وتحولها إلى 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 خشخاش الأفيون ، مثل المورفين ، منذ عام 1805. وهناك مثال آخر هو الكينين المضاد للملاريا ، والذي تستخدمه قبائل الأمازون لأكثر من 400 عام.

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 لتفاعلات القاعدة الحمضية تم تطبيق اسم 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 طرق التخليق الحيوي القلوي 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 الخضوع لعملية نزع الكربوكسيل بوساطة الانزيمات الخاصة بهم: أرجينين ديكاربوكسيلاز و ornithine decarboxylase.

نتاج هذه التفاعلات هو جزيئات بوتسين. بعد الخطوات الأخرى ، التي تشمل نقل مجموعات الميثيل ، يتم إنتاج مشتقات النيكوتين (مثل النيكوتين) ومشتقات مدار (مثل الأتروبين والسكوبولامين).

التخليق الحيوي لقلويدات البنزيليسوكينولين

يبدأ تخليق قلويدات البنزيليسوكينولين من جزيئات التيروزين L ، والتي يتم نزع الكربوكسيل من خلال 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 إنزيم 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 ولها ذرة النيتروجين كجزء من الحلقة غير المتجانسة. على سبيل المثال: hygrin ، 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 هيكل 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- فينيل ألانين.

- لام التيروزين.

- لام تريبتوفان.

- لام أورنيثين.

- لام يسين.

- L- الهستيدين.

- حمض النيكوتينيك.

- حمض الأنثرانيليك.

- قواعد باهظة الثمن.

- الأيض Terpene.

حسب تركيبها الكيميائي أو النواة الأساسية

- بيروليدين.

- بيريدين بيروليدين.

- الإسكوينولين.

- إيميدازول.

- بيبيريدين.

- بيريدين بيبيريدين.

- الكينولين.

- بورينا.

- تروبان.

- إندول .

تطبيقات

للقلويات استخدامات وتطبيقات متعددة ، سواء في الطبيعة أو في المجتمع. في الطب ، يعتمد استخدام قلويدات على التأثيرات الفسيولوجية التي تسببها على 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 للكائن الحي.

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

يمكن استخدام قلويدات كأدوية

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

على سبيل المثال ، يتم استخدام Vinca roseus vincristine كدواء مضاد للسرطان ، ويستخدم الإيفيدرا distachya الإيفيدرين 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 ؛ وقلويدات الإرغوت ، التي 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 ، يعتبر الأفيون المورفين ( Papaver somniferum ) دواء ومسكن. حمض ديسيلاميد حمض الليسرجيك ، المعروف باسم LSD ، هو قلويد ومخدر مخدر.

وقد استخدمت هذه المخدرات منذ العصور القديمة كأدوات للإثارة العقلية والنشوة ، على الرغم من أنها تعتبر ضارة وفقا للطب الحديث.

يمكن استخدام القلويات كمبيدات حشرية وطاردات

معظم المبيدات الحشرية والمواد الطاردة الطبيعية مشتقة من النباتات ، حيث تمارس وظائفها كجزء من نظام الدفاع الخاص بالنبات ضد الحشرات أو الفطريات أو البكتيريا التي تصيبها. 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 ، يستخدم بيريثرين كطارد للحشرات ، بتركيز مميت على البعوض وليس 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 فينبلاستين وفينكريستين.

قلويدات مهمة أخرى في البحث العلمي تشمل الكينين ، الكودايين ، النيكوتين ، المورفين ، سكوبولامين وريسيربين ، من بين أشياء أخرى.