Лекция 30_15 23 12 2011 Биологически активные природные

Зарегистрируйтесь, чтобы просмотреть полный документ!

Лекция 30_15 23. 12. 2011 Биологически активные природные соединения. 3. Терпены и терпеноиды 4. Стероиды 5. Алкалоиды Исходный уровень к лекции 30_15 – гетероциклические соединения, липиды Бауков Ю. И. 1

Терпены и терпеноиды ─ природные соединения, углеродный скелет которых построен из фрагментов углеводорода изопрена (С 5 Н 8) изопрен Терпенами обычно называют углеводороды; терпеноидами – их кислородсодержащие производные (С 5 Н 8)n – терпены n = 1 – гемитерпены n = 2 – монотерпены n = 3 – сесквитерпены n = 4 – дитерпены n = 5 – сестертерпены n = 6 – тритерпены n = 103– 105 – каучуки полиизопрен природный каучук 2

Строение терпенов Правило Ружички – в терпенах фрагменты изопрена присоединены головой к хвосту хвост голова Ациклические терпены β-мирцен эфирное масло лавра, хмеля, лаванды α-фарнезен кожура яблок феромон тревоги у тлей ациклический монотерпен ациклический сесквитерпен 3

Сквален ациклический тритерпен (дигидротритерпен) печень акулы промежуточный продукт биосинтеза холестерина Ациклические терпеноиды цитраль (смесь Z- и Е-изомеров) эфирное масло лимона и эвкалипта; противовоспалительное и антисептическое действие гераниол эфирное масло гераниол и цитраль являются феромонами * * О феромонах, см. Приложение. 4

Моноциклические монотерпены и монотерпеноиды Реакция Дильса-Альдера * изопрен ментан изопрен циклическое ароматическое переходное состояние R(+)-лимонен эфирное масло апельсина, лимона, бергамота дипентен терпин образует кристаллогидрат терпингидрат – отхаркивающее средство 5

Ментол и его производные ─ лекарственные средства * * * (–)-Ментол * – эфирное масло мяты перечной; воздействует на холодовые рецепторы, обладает успокаивающим и слабым анальгетическим действием. Смесь изомеров ментола получают гидрированием тимола – п-метилизопропилбензола. Валидол – ментиловый эфир изовалерановой кислоты. Стенокардия, истерия, невроз, головная боль на фоне приема нитратов. Ментиловый эфир α-бромизовалериановой кислоты – входит в состав валокордина, корвалола * Наиболее стабильная конформация ментола и формула каннабидиола приведены в Приложении. 6

Насыщенные углеводороды, структуры которых лежат в основе бициклических монотерпенов и монотерпеноидов пинан борнан (камфан) каран изокамфан туйан фенхан изоборнилан 7

Бициклические монотерпены и монотерпеноиды α-пинен β-пинен карен-3 туйон Основные компоненты скипидара и эфирных масел хвойных Синтез терпина из α-пинена α-пинен карбокатион изомерный карбокатион α-терпинеол терпин 8

Камфора и ее производные ─ лекарственные средства * * камфора (–)-камфора (+)-камфора (1 S, 4 S)(–)-камфора (1 R, 4 R)(+)-камфора полынь камфарное дерево аналептик – стимулятор ЦНС; возбуждает центральную нервную систему, стимулирует кровообращение и дыхание; оказывает положительное влияние на обменные процессы в миокарде. бромкамфора (+)-эндо-трибромокамфора действует успокаивающе, улучшает сердечную деятельность. 9

Синтез камфоры α-пинен камфен борнеол борнилацетат камфора синтетическая камфора – рацемат 10

Каротины и каротиноиды (тетратерпены) β-каротин α-каротин ε-каротин ликопин 11

Превращение β-каротина in vivo -каротин ретинол жирорастворимый витамин ретиналь * витамин А * О химических основах зрительного восприятия, см. Приложение. 12

Жирорастворимые витамины q Витамины ─ органические вещества, присутствие которых в небольшом количестве в пище человека необходимо для нормальной жизнедеятельности. Витамины группы Е – производные гидрохинона с изопреноидной цепью (токоферолы) биоантиоксиданты α-токоферол существуют также -, - и δ-токоферолы феноксильный радикал α-токоферола содержатся в растительных маслах 13

Витамины группы К – производные 1, 4 -нафтохинона и изопреноидов филлохинон (К 1) и менахиноны (К 2) обеспечивают нормальную свертываемость крови (антигемморагические) филлохинон (витамин К 1) в растениях in vivo менахиноны (витамины группы К 2), n = 4– 9 в животных организмах менадион (витамин К 3) синтетический аналог витаминов К увеличивает свертываемость крови викасол 14

Убихиноны (витамин Q) – производные 1, 4 -бензохинона с изопреноидной цепью убихиноны (кофермент Q, n = 6– 10) восстановленные убихиноны (кофермент QH, n = 6– 10) принимают участие в процессе переноса электронов в системе дыхания, обеспечивая поглощение кислорода, а также ряде других важных биохимических процессах в организме 15

Приложение (справочный и дополнительный материал) Феромоны и ювенильные гормоны – биорегуляторы, выделяемые животными во внешнюю среду и являющиеся средствами внутривидовой сигнализации (половые аттрактанты, феромоны тревоги, дифференцирующие развитие особей данного сообщества. например у пчел и муравьев) терпеноидоподобные соединения бомбикол [(10 E, 12 Z)-гексадекадиенол] (первый выделенный феромон — половой аттрактант самки тутового шелкопряда, А. Бутенант, 1959 г; из желез 500 000 самок — несколько мг; минимальная концентрация феромона, вызывающая ответную реакцию 50% самцов — 10– 10 мкг/мл) цис- и транс-вербенолы агрегационные феромоны жука короеда 16

Примеры феромонов, производных ненасыщенных спиртов и простых эфиров диспарлюр половой аттрактант непарного шелкопряда (10 E)-додеценилацетат компонент полового феромона фруктовой моли ювенильные гормоны – гормоны сесквитерпеновой природы, контролирующие развитие насекомого на ранних стадиях общая структура ювенильных гормонов, R, R 1, R 2 = CH 3, C 2 H 5 17

Ментол (некоторые сведения) наиболее стабильная конформация (–)-ментола (все три заместителя циклогексанового кольца – в экваториальном положении) каннабидиол психоактивное начало гашиша (марихуаны) Промышленный синтез рацемического ментола мета-крезол тимол (±)-ментол 18

Стероиды Природные соединения растительного и животного происхождения, в основе строения которых лежит углеводород пергидроциклопентанофенантрен (стеран или гонан) стеран Общий скелет большинства природных стероидов 18, 19 – ангулярные метильные группы, в положении 3 – кислородсодержащий заместитель или функциональная группа, в положении 17 – органический радикал или кислородсодержащая функциональная группа. 19

Пространственное строение и стереоизомерия Транс- сочленение циклов А и В 5α-стероид Цис- сочленение циклов А и В 5β-стероид Заместители, расположенные перед условно плоским стерановым скелетом (или над ним) обозначаются β, а уходящие за плоскость чертежа (или под ним) – α. 20

3β, 5α-стероид 3α, 5β-стероид 21

Стероидные спирты или стерины циклизация и окисление сквален холестерин холестен-5 -ол-3β [H] холестан копростерин 22

Молекула холестерина 23

Холестерин нерастворим в воде, растворим в жирах и органических растворителях. Около 80 % холестерина вырабатывается самим организмом (печенью, кишечником, почками, надпочечниками, половыми железами), остальные 20 % поступают с пищей. В организме находится 80 % свободного и 20 % связанного холестерина. Холестерин обеспечивает стабильность клеточных мембран в широком интервале температур. Он необходим для выработки витамина D, выработки надпочечниками различных стероидных гормонов. В организме человека содержится до 350 граммов холестерина: 90% в тканях и 10% — в крови. Около 20% от общего количества холе-стерина в организме содержится в головном и спинном мозге — он является структурным компонентом миелиновой «изоляции» нервов. В плазме крови он находится в виде сложных эфиров с высшими жирными кислотами и служит переносчиком при их транспорте. Холестерин в составе клеточной плазматической мембраны играет роль модификатора бислоя, придавая ему определенную жесткость за счет увеличения плотности «упаковки» молекул фосфолипидов. Таким образом, холестерин — стабилизатор текучести плазматической мембраны. 24

hν эргостерин (провитамин D 2) Получают из дрожжей экстракцией органическими растворителями эргокальциферол (витамин D 2) Витамины группы D регулируют фосфорно-кальциевый обмен в организме. Недостаток приводит к возникновению рахита у детей. 25

Получение витамина D 3 Br 2, hν - НBr холестерин основание (- НBr) hν холекальциферол (витамин D 3) 7 -дегидрохолестерин (провитамин D 2) 26

окисление Холестерин холан Дезоксихолевая кислота (3α, 12α –дигидрокси-5 β– холан-24 -овая) кислота желчные кислоты холевая кислота Парные желчные кислоты гликохолевая кислота: R = COOH таурохолевая кислота: R = SO 3 H 27

Кортикостероиды Гидрокортизон — гормон, секретируемый корой надпочечников, — глюкокортикоид. В медицинской практике используют естественный гидрокортизон или его эфиры (гидрокортизона ацетат и гидрокортизона натрия гемисукцинат). прегнан гидрокортизон (R=ОН) и кортикостерон (R=H) Фармакологическое действие – глюкокортикоидное, противошоковое, противовоспалительное, противоаллергическое, иммунодепрессивное, антиэкссудативное, противозудное. Тормозит реакции гиперчувствительности, пролиферативные и экссудативные процессы в соединительной ткани, в очаге воспаления. Уменьшает местную гиперемию и гипертермию кожи. Действие опосредовано через специфические внутриклеточные рецепторы. 30

преднизолон Преднизолон - аналог выделяемых корой надпочечника гормонов кортизона и гидрокортизона. Преднизолон в 4— 5 раз более активен по сравнению с кортизоном и в 3— 4 раза по сравнению с гидрокортизоном применении внутрь. В отличие от кортизона и гидрокортизона он не вызывает заметной задержки натрия и воды и лишь незначительно повышает выделение калия. Препарат оказывает выраженное противовоспалительное, антиаллергическое, антиэкссудативное, противошоковое, антитоксическое действие. Дексаметазон оказывает противовоспалительное, противоаллергическое, десенсибилизирующее, иммунодепрессивное, противошоковое и антитоксическое действие. дексаметазон (F) 31

альдостерон Альдостерон — основной минералокортикоидный гормон коры надпочечников у человека. Минералокортикоиды вызывают усиление канальцевой реабсорбции катионов натрия, анионов хлора и одновременно усиливают канальцевую экскрецию катионов калия и повышают гидрофильность тканей (способность тканей удерживать воду), способствуют переходу жидкости и натрия из сосудистого русла в ткани. Конечным результатом действия минералокортикоидов является увеличение объёма циркулирующей крови и повышение системного артериального давления. 32

Гестагены (гормоны беременности) прогестерон Прогестерон образуется в яичниках и в коре надпочечников. В начале беременности образование прогестерона происходит в организме матери; затем первые этапы синтеза происходят в организме матери, а дальнейшие осуществляются плацентой. Прогестерон подготавливает эндометрий матки к имплантации оплодотворенной яйцеклетки, а затем способствует сохранению беременности: подавляет активность гладкой мускулатуры матки, стимулирует рост матки, оказывает иммунодепрессивное действие, подавляя реакцию отторжения плодного яйца. дигидроксипрогестерона капронат Являясь эфиром гидроксипрогестерона, медленнее прогестерона метаболизируется (оказывает более продолжительное действие). После однократного в/м введения масляного раствора его действие продолжается от 7 до 14 дней. По биологическим свойствам сходен с прогестероном 33

Мужские половые гормоны (андрогены) андростан тестостерон (андростерон) Тестостерон - основной андрогенный гормон, обуславливающий развитие вторичных половых признаков, половое созревание и нормальную половую функцию у мужчин. В мужском организме тестостерон синтезируется преимущественно в яичке, его высокая местная концентрация необходима для нормального сперматогенеза. У женщин тестостерон образуется при синтезе стероидов в клетках внутренней оболочки фолликула яичников и сетчатого слоя коры надпочечников. 34

тестэнат Андрогенное средство, оказывает также анаболическое действие. У мужчин стимулирует развитие и деятельность гонад, предстательной железы, семенных пузырьков, формирование вторичных мужских признаков (рост, низкий голос, рост бороды и усов), повышает либидо и потенцию; опосредованно, через ЦНС, влияет на половое поведение. Обладает анаболическими эффектами: участвует в росте скелета, увеличивает массу скелетной мускулатуры У женщин применяется для лечения рака молочной железы (поздние метастатические формы), рака яичников, миомы матки, эндометриоза, нарушения климактерического периода (совместно с эстрогенами), остеопороза. 35

Женские половые гормоны (эстрогены) эстран эстрон (эстрадиол) Эстрогены – группа женских стероидных половых гормонов (эстрадиол, эстрон); вырабатываются фолликулами яичников, плацентой, корой надпочечников, семенниками. Гипо- и гиперсекреция эстрогенов ведет к серьезным нарушениям полового цикла. 36

синестрол этинилэстрадиол (микрофоллин) Гормональное комбинированное (эстроген-гестагенное) средство, низкодозированный контрацептив с постоянным высвобождением для вагинального применения. Предотвращает выход яйцеклетки из яичника (овуляцию) и таким образом предупреждает возникновение беременности. диэтилстильбэстрол Эстрогены – производные 1, 2 -дифенилэтана, по эстрогенной активности равноценны эстрону Рак предстательной железы, рак грудной железы (у мужчин - паллиативное лечение неоперабельных стадий); рак молочной железы у женщин в постменопаузе или с овариэктомией (в т. ч. осложненный метастазами). 37

Анаболические стероиды метандростенолон (метандиенон) Обладает значительной анаболической активностью при относительно мало выраженном андрогенном эффекте. Проникая в клеточное ядро, активирует генетический аппарат клетки, что приводит к увеличению синтеза ДНК, РНК и структурных белков, активации ферментов цепи тканевого дыхания и усилению тканевого дыхания, окислительного фосфорилирования, синтеза АТФ и накоплению макроэргов внутри клетки. ретаболил (нандролон) Анаболическое стероидное средство. обладает более высокой, продолжительной анаболической и низкой андрогенной активностью (3 -4 недели при использовании эфира деканоата). 38

Сердечные гликозиды Повышают работоспособность миокарда, обеспечивая наиболее экономную и, вместе с тем, эффективную деятельность сердца. Эти средства применяют для лечения больных с сердечной недостаточностью различной этиологии. К растениям, содержащим сердечные гликозиды, относят, прежде всего, разные виды наперстянки. Это растение получило свое название из-за цветков, которые схожи с наперстком. 39

Экдистероиды Эдистерон - это стероидное соединение растительной природы, выделенное из левзеи. Обладает заметным анаболическим действием, но в то же время не обладает никакой гормональной активностью. Наряду с анаболическим действием повышает как умственную, так и физическую работоспособность. Применяется в основном в спортивной практике как недопинговое анаболическое средство. 40

Алкалоиды Природные азотсодержащие основания, чаще всего гетероциклического строения, обладающие выраженной физиологической активностью. Многие алкалоиды применяются в качестве лекарственных препаратов. Алкалоиды обычно классифицируют по названию гетероцикла, в который входит атом азота, или по ботаническому признаку – алкалоиды объединяют по растительным источникам 41

Производные пиридина, пиперидина и пирролидина (группа никотина) никотин (алкалоид табака) никотиновая кислота (витамин РР) Никотин — алкалоид табака, сильный яд, воздействующий на центральную и периферическую нервную систему. В малых дозах вызывает возбуждение ЦНС, усиление дыхания, повышение кровяного давления. В боль-ших дозах — угнетение и паралич нервной системы, остановка дыхания и прекращение сердечной деятельности. Никотин наркотик, к которому раз-вивается привыкание и возникает психическая и физическая зависимость с преобладание первой. Вред табакокурения в значительной степени связан не с потреблением никотина, а с наличием в табачном дыме других веществ, в частности канцерогенных полициклических углеводородов. Никотин используется в сельском хозяйстве как инсектицид и в фармацевтической промышленности для получения витамина РР — никотиновой кислоты. 42

Сильный яд, вызывает паралич Ядовитое вещество, воздействующее окончаний двигательных центров, на периферическую нервную систему. сначала возбуждает, затем Применяется в сельском хозяйстве как парализует нервную систему. инсектицид, а также в ветеринарии против стригущего лишая и блох. 43

стимулятор дыхания, повышает артериальное давление 44

Производные тропана Кокаин — алкалоид, обладающим мощным местноанестезирующим действием, оказывает парализующее действие на периферическую нервную систему и может использоваться при хирургических операциях глаз, носа, горла и в зубной практике. Однако из-за высокой токсичности применяется очень редко. Кокаин — наркотик, вызывает сильное привыкание и психическую зависимость, но явлений физической абстиненции не проявляет. В медицине широко применяются синтетические аналоги кокаина — новокаин, дикаин и др. (эфиры пара-аминобензойной кислоты) 45

Подавляет взаимодействие ацетилхолина с его рецепторами при передаче нервного импульса. Снижает тонус гладкой мускулатуры желудочно-кишечного тракта, желчного и мочевого пузыря, тонус мышц глаза. Пони-жает секрецию желез. Применяется как спазмолитическое средство при спазмах гладкомышечных органов, в том числе при бронхоспазмах, при лечении язвенной болезни желудка и двенадцатиперсной кишки, остром панкреотите, гиперсаливации. В глазной практике для расширения зрач-ков при исследовании глазного дна и лечения ряда глазных заболеваний. Широко применяется для премедикации перед хирургическими вмеша-тельствами (подавление деятельности желез внутренней секреции и пред-упреждение отрицательных рефлексов на сердце, в том числе возмож-ность его рефлекторной остановки. Обладает противоаритмическим действием. Применяется в акушерстве для понижения тонуса шейки матки. 46

Стимулирует психическую деятельность, повышает умственную и физическую работоспособность, двигательную активность, укорачивает время реакций, временно устраняет или уменьшает утомление, сонливость. В больших дозах действует угнетающе, вызывает тахикардию, иногда аритмию. Входит в состав эуфиллина (смесь с 1, 2 -этилендиамином), применяемого в качестве спазмолитического средства. Аналогично кофеину обладает сердечно-стимулирующим, психостимулирующим действием, возбуждающе действует на ЦНС, но слабее, чем кофеин. Диуретическое действие более выражено, чем у кофеина. Стимулирующие аспекты физиологического действия выражены еще слабее, чем у теофилина, а диуретическое действие сильнее. В смеси с салицилатом натрия применяется как диуретик (темисал). 47

Производные индола Сильный спазмолитик. Обладает низкой токсичностью, сильным гипотензивным действием и успокаивающим действием на центральную нервную систему. Широко используется в медицине при гипертонии, а также при лечении психических и неврологических заболеваний. Кроме него в медицине часто применяется раунатин — смесь алкалоидов раувольфии. 48

Стрихнин — судорожный яд, он поражает сначала спинной мозг, затем ЦНС, зрение, слух и обоняние, вызывает судороги всех мышц и смерть от удушья. В малых дозах является стимулятором ЦНС (аналептиком). В настояшее время в медицине почти не применяется, так как обладает очень маленькой терапевтической широтой. Иногда препараты стрихнина назначают при парезах и параличах, а также при функциональных нарушениях зрения. 49

Производные имидазола Алкалоид, добываемый из растения Pilocarus pinnatifolius Jahorandi, произрастающего в Бразилии. Пилокарпин возбуждает периферические м-холинорецепторы, вызывает усиление секреции пищеварительных и бронхиальных желез, резкое повышение потоотделения, сужение зрачка (с одновременным уменьшением внутриглазного давления и улучшением трофики тканей глаза), повышение тонуса гладких мышц, бронхов, кишечника, желчного и мочевого пузыря, матки. Пилокарпин широко применяется в офтальмологической практике для понижения внутриглазного давления при глаукоме, а также для улучшения трофики глаза при тромбозе центральной вены сетчатки, острой непроходимости артерии сетчатки, при атрофии зрительного нерва, при кровоизлияниях в стекловидное тело. 50

Производные хинолина Еще в древности индейцы Южной Америки использовали кору хинного дерева для лечения малярии. Хинин до сих пор используется как противомалярийное средство, несмотря на более низкую антима-лярийную активность по сравнению с современными противомаля-рийными препаратами (в основном на основе хинолина или акридина). Его преимуществом является очень быстрое развитие эффекта. Хинин достаточно токсичен, при его применении наблюдаются различные побочные эффекты, в частности нарушения слуха и зрения. 51

Производные изохинолина но-шпа Обладает спазмолитическим и сосудорасширяющим действием. Синтетическими аналогами папаверина являются но-шпа и дибазол. 52

алкалоид опия Морфин — один из алкалоидов мака снотворного, где он находится наряду с наркотином, кодеином, тебаином и еще двумя десятками алкалоидов. Его получают из опия — высохшего на воздухе млечного сока незрелых плодов мака. Морфин относится к наркотическим анальгетикам. Он обладает также успокоительным и снотворным действием, стимулирует гладкую мускулатуру, а в больших дозах вызывает рвоту, запор, затрудняет диурез, угнетает центры терморегуляции и дыхания. При передозировке может наступить смерть от дыхательного паралича. Морфин действует на кору больших полушарий мозга, вызывая эйфорию — состояние душевного покоя и уединения, устранения гнетущих ощущений и переживаний. При регулярном потреблении развивается привыкание к препарату и возникает психическая и сильная физическая зависимость — происходит перестройка некоторых систем организма 53

алкалоид опия кодеин обладает слабым наркотическим действием и широко используется как препарат против кашля 54

Скачать презентацию Лекция 30_15 23 12 2011 Биологически активные природные

11_org-30-lec-an.ppt

Количество слайдов: 54