Алкалоиды (позднелатинский alcali — щелочь, от арабского al-quali и греческого eidos — вид) — группа азотсодержащих органических веществ природного (чаще растительного) происхождения, основного характера, обладающих выраженной физиологической активностью.
Первыми (1804) были открыты Алкалоиды опия, сначала в виде смеси кристаллических веществ. В 1806 году Сертюрнер (F. W. A. Sertiirner) выделил в чистом виде наиболее важный Алкалоид опия — морфий, или морфин, и установил его свойства. Вслед за этим последовало открытие других Алкалоидов: стрихнина и бруцина [Пеллетье и Каванту (P. J. Pelletier, J. В. Caventou), 1818], кофеина [Рунге (F. F. Runge), 1819], атропина (Мейн, 1831), аконитина [Гейгер и Гессе (P. L. Geiger, H. Hesse), 1833], теобромина (А. А. Воскресенский, 1842); к настоящему времени их известно уже более тысячи. Изучение строения Алкалоидов и осуществление их синтеза в лабораторных условиях стало возможным лишь после создания А. М. Бутлеровым теории химического строения органических соединений и трудов его ученика А. Н. Вишнеградского, который доказал, что многие Алкалоиды являются производными более простых веществ — пиридина (C5H5N), хинолина (C9H7N) и др.
Первым Алкалоидом, синтезированным в лаборатории [Ладенбург (A. Ladenburg), 1886] по методу Вишнеградского (восстановление пиридина и его гомологов металлическим натрием в присутствии спирта), был кониин (C8H17N). Позднее были синтезированы теофиллин (1895), кофеин (1897), теобромин (1898), кокаин (1902), атропин (1903) и другие.
В соответствии с классификацией все Алкалоиды по их химической структуре, предложенной советским химиком А. П. Ореховым (1881 — 1939), делят на 13 групп: 1) производные пирролидина; 2) метилпирролизидина; 3) пиридина; 4) хинолина; 5) акридина; 6) изохинолина; 7) индола; 8) имидазола; 9) хиназолина; 10) пурина; 11) стероидные А.; 12) ациклические Алкалоиды; 13) Алкалоиды неустановленного строения. Каждая из групп в свою очередь делится на подгруппы.
Источниками Алкалоидов являются растения. Представители одних семейств растений богаты Алкалоидами, например семейства маковых (Papaveraceae), семейства лютиковых (Ranunculaceae), семейства бобовых (Leguminosae), а у других, например, семейства розовых (Rosaceae), Алкалоиды еще не найдены.
Как правило, в растениях содержится смесь нескольких Алкалоидов, иногда до 15—20, часто близких по своему строению (мак снотворный, кора хинного дерева), однако у некоторых растений находят всего один Алкалоид (например, рицинин в клещевине).
Алкалоиды редко находятся в свободном состоянии (папаверин, наркотин); в большинстве случаев они бывают в виде солей органических и неорганических кислот. Иногда эти кислоты специфичны для данного растения: аконитовая — для аконитов, хинная — для коры хинного дерева, меконовая — для Алкалоидов опия и так далее.
Локализуются Алкалоиды преимущественно в определенных частях (органах) растений, например у хинного дерева главным образом, в коре, у аконитов — в клубнях, у кокаинового куста — в листьях. Количественное содержание алкалоидов в различных органах растения, как правило, неодинаково. Так, у ежовника безлистного (Anabasis aphylla L.) в зеленых листьях содержится около 2,5% А. и 0,3% в корнях. Алкалоиды в различных органах растения могут различаться и по составу.
Содержание алкалоидов в тканях тех или иных растений обычно исчисляется десятыми, а иногда и сотыми долями процента и лишь в отдельных случаях доходит до 10—15% (кора хинного дерева). Обычно же растения, ткани которых содержат 1—2% алкалоида, считаются уже богатым сырьем.
Наблюдается зависимость между содержанием алкалоидов в растении и условиями его произрастания (стадия вегетативного развития растения, почвенные условия и тому подобное), например, содержание эфедрина в эфедре на протяжении одного года может колебаться в пределах 0,3—2,5%.
О роли Алкалоидов в жизнедеятельности алкалоидоносных растений нет единого мнения. Предполагают, что алкалоиды представляют собой промежуточный материал при синтезе белков и резерв азота или что алкалоиды являются защитными веществами, направленными против вредителей данного растения, или же что алкалоиды — это конечные продукты регрессивного обмена веществ, в виде которых растительный организм освобождается от избыточного азота. Наконец, алкалоиды рассматриваются как растительные гормоны.
Все эти гипотезы при проверке оказываются несостоятельными, так как чересчур однозначно объясняют роль алкалоидов в жизни растений. Имеются данные, указывающие на активную роль Алкалоидов в биохимических процессах, протекающих в растениях. Высказано мнение, что алкалоиды являются активными участниками обменных процессов, где выполняют роль веществ, обезвреживающих ядовитые продукты обмена. Некоторые алкалоиды, например, никотин или конволамин, участвуют в процессах метилирования (см.); другие, например, платифиллин, принимают участие в окислительно-восстановительных процессах и так далее.
Сходство строения некоторых алкалоидов с коферментами (см.) и витаминами (см.) также является подтверждением активного участия алкалоидов в жизнедеятельности растительной клетки.
Для практических нужд медицинской и фармацевтической промышленности алкалоиды выделяют из исходного сырья путем их экстракции, последующей очистки и разделения на отдельные компоненты, так как экстрагируется, как правило, смесь многих алкалоидов, загрязненных сопутствующими веществами (белки, смолы, дубильные вещества, пигменты и тому подобное). В основу разделения алкалоидов могут быть положены или физические свойства (температура кипения, растворимость, адсорбционная способность отдельных алкалоидов), или их химические особенности.
Читайте также: Ткань для туники летней
Большинство Алкалоидов, используемых в медицинской практике, является ядовитыми или сильнодействующими веществами. Отдельные алкалоиды обладают избирательным действием на те или иные органы или ткани. Так, стрихнин и кофеин возбуждают центральную нервную систему; морфин и скополамин — успокаивают; кокаин — уменьшает чувствительность периферических нервов и так далее (более подробно о действии отдельных алкалоидов — см. статьи, посвященные соответствующим алкалоидам).
В одних случаях алкалоиды являются специфическим средством, воздействующим на источник, являющийся причиной болезни (хинин при малярии), в других — только устраняют отдельные симптомы (морфин, опий — снотворные и болеутоляющие, кофеин — возбуждающее). Алкалоиды применяются в медицинской практике в чистом виде (кодеин), чаще в виде солей алкалоиды (хлористоводородный хинин) или в виде производных от других алкалоидов (апоморфин, эйхинин), а также в виде того растительного сырья, в котором алкалоиды содержатся (кора хинного дерева, соки растений и так далее). Некоторые алкалоиды (табака, ежовника безлистного) применяют, кроме их использования в качестве источников лекарственных веществ, еще и в сельском хозяйстве как инсектициды (см.), а также в ветеринарии.
Фармацевтическая промышленность выпускает Алкалоиды главным образом, в виде солей. В связи с тем, что большинство алкалоидов являются ядовитыми или сильнодействующими веществами (высшая разовая доза, например, стрихнина нитрата 0,002 г, морфина гидрохлорида — 0,02 г, атропина сульфата — 0,001 г и так далее), в соответствии с требованиями Государственной фармакопеи СССР алкалоиды хранятся в аптеках особо — в отдельном шкафу под замком [см. А (список ядовитых лекарственных средств)] или отдельно от прочих лекарственных веществ [см. Б (список сильнодействующих лекарственных средств)].
Как вещества, обладающие сильными физиологическими свойствами, алкалоиды способны при определенных условиях привести к отравлению (см.), а потому представляют судебно-медицинский и судебно-химический интерес.
Алкалоиды в судебно-медицинском отношении
Отравления Алкалоидами в судебно-медицинской практике встречаются относительно часто.
Клиническая картина при этом зависит от групповой принадлежности того или иного алкалоиды (см. Кокаин, Морфин, Опий, Стрихнин и так далее).
Ориентировочные сведения могут быть получены из медицинских документов и материалов следствия. Секционная картина не типична и характеризуется общими признаками быстро наступившей смерти. Доказательство факта отравления алкалоидами проводится на основе лабораторных методов анализа (прежде всего химико-токсикологических). Выделение алкалоидов из биологических жидкостей или органов трупа проводится экстракцией этих веществ подкисленным спиртом или подкисленной до pH 2—3 водой с последующим переводом солей алкалоидов в основания и извлечением их органическим растворителем.
Для очистки алкалоидов от сопутствующих веществ широко используются методы хроматографии на бумаге или в тонком слое (см. Хроматография).
Для качественного обнаружения алкалоидов используют реакции осаждения с реактивами, дающими с алкалоидами простые или комплексные малорастворимые соли.
Реакции с общеалкалоидными осадительными реактивами, несмотря на их чувствительность, неспецифичны. Но по отсутствию осадка (или мути) делается заключение об отсутствии алкалоидов. При положительном результате обязательным является проведение специфических реакций на отдельные алкалоиды.
Доказательственное значение придается микрокристаллическим реакциям и микрокристаллоскопическим реакциям в сочетании с их специфическими оптическими свойствами.
В отдельных случаях большую помощь оказывают фармакологические испытания на животных.
Для качественного и количественного определения Алкалоидов широко применяются в химико-токсикологическом анализе спектрофотометрические методы (см. Спектрофотометрия) в сочетании с хроматографией.
Библиография: Генри Т. А. Химия растительных алкалоидов, пер. с англ., М., 1956; Орехов А. П. Химия алкалоидон растений СССР, М., 1965, библиогр.; Преображенский Н. А. и Генкин Э. И. Химия органических лекарственных веществ, М. — Л., 1953; Фармакология алкалоидов и сердечных гликозидов, под ред. М. Б. Султанова, Ташкент, 1971; Biosynthese der Alkaloide, hrsg. v. К. Mothesu. H. S. Schiitte, В., 1969, Bibliogr.
Алкалоиды в судебно-медицинском отношении — Позднякова В. Т. Микрокристаллоскопический анализ фармацевтических препаратов и ядов, М., 1968; Швайкова М. Д. Судебная химия, М., 1965; Isolation and identification of drugs, ed. by E. G. C. Clarke, L., 1969.
ЛОКАЛИЗАЦИЯ АЛКАЛОИДОВ ПО ОРГАНАМ И ТКАНЯМ
Алкалоиды могут накапливаться в различных органах и частях растений:
листьях (белена черная, дурман обыкновенный),
в подземных органах (стефания гладкая).
В растениях, как правило, накапливаются алкалоиды близкого строения, например, в листьях, траве и корнях белладонны — алкалоиды тропанового ряда; в спорынье — индольные алкалоиды.
Читайте также: Какая ткань дороже шенилл или велюр
Различные части растения могут накапливать разные алкалоиды, например, в семенах термопсиса ланцетовидного преобладает цитизин, а в траве — термопсин.
Иногда алкалоиды накапливаются в одном органе, а в других отсутствуют или содержатся в небольших количествах, например, у чемерицы наибольшее количество алкалоидов накапливается в подземных органах.
В растениях алкалоиды находятся в виде солей и растворены в клеточном соке паренхимных клеток. Чаще встречаются солиорганических кислот (щавелевой, яблочной, винной, лимонной и др.); в некоторых растениях алкалоиды связаны со специфическими кислотами, например, хинная кислота характерна для хинного дерева, меконовая — для мака снотворного.
Реже встречаются алкалоиды в виде солей неорганических кислот: серной, фосфорной (мак снотворный).
Содержание алкалоидов в ЛРС колеблется в пределах от десятых (реже сотых) долей процента до 1-3%. Это количество считается значительным, т.к. алкалоиды обладают сильным физиологическим действием.
Только у некоторых растений содержание алкалоидов достигает 10% и более, например, в коре хинного дерева содержание алкалоидов составляет 15-20%, в подземных органах стефании (клубни с корнями) 7,5-9%.
ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА СОДЕРЖАНИЕ АЛКАЛОИДОВ В РАСТЕНИЯХ
Дата добавления: 2015-01-19 ; просмотров: 1930 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Лекция 10. Выделительные ткани
Растительные клетки продуцируют много веществ, побочных продуктов метаболизма. Эти вещества не используются растением и обычно либо изолируются от живого протопласта, либо удаляются из растения.
Чаще всего такими веществами становятся терпены (углеводороды различной степени полимеризации, обычно производные изопрена). Терпены могут быть: 1) низшие терпены (малая степень полимеризации) – это эфирные масла. Они часто приятно пахнут (аромат цветов, запах хвойных и т.д.).
2) высшие терпены – (высокая степень полимеризации) это каротиноиды, смолы, бальзамы, некоторые сапонины и каучук, образующиеся часто в смеси друг с другом.
Кроме терпенов растения могут выделять полисахариды (например, слизи), сахара (нектар), белковые вещества, соли, воду.
Все накапливаемые и выделяемые растениями вещества можно разделить на две группы :
1. Экскреты – продукты обмена, которые выделяются во внешнюю среду, т.е. удаляются из тела растения.
2. Секреты – вещества, которые выводятся из обмена, но не удаляются из тела растения, а накапливаются в специальных вместилищах.
Процесс выделения экскретов называется экскреция, а секретов – секреция. Чёткой границы между секрецией и экскрецией нет, так как одни и те же вещества могут и накапливаться и выделяться наружу. Работа выделительных тканей ещё не до конца изучена, спектр выделяемых веществ очень широк. Кроме того, выделительные ткани очень разнообразны по строению и размещению в теле растения, значение и функции многих выделяемых веществ неясны для растений. Ряд веществ-шлаков в процессе приспособительной эволюции получили некоторые дополнительные функции. Например, некоторые смолы и эфирные масла делают растение несъедобным и отпугивают травоядных животных и насекомых-фитофагов; смолы в древесине хвойных дают хорошую бактериальную защиту и устойчивость против гниения.
Строение выделительных клеток зависит от состава выделяемых веществ. Если выделяются терпены, то в клетках сильно развивается агранулярный ЭПР, выделение слизей, полисахаридов, связано с развитием аппарата Гольджи, а выделение белков – с гранулярным ЭПР.
Несмотря на большое разнообразие, все выделительные ткани можно сгруппировать в две большие группы в зависимости от того, выделяют ли они вещества наружу или эти выделенные вещества остаются внутри растения. Хотя эта классификация довольно условна, тем не м енее различают:
1) Наружные (экскреторные) выделительные ткани;
2) Внутренние (секреторные) выделительные ткани.
Наружные (экскреторные) выделительные ткани.
Они бывают нескольких типов.
1. Железистые трихомы (волоски) . Это производные эпидермы. Состоят из одно- или многоклеточной ножки и одно- или многоклеточной головки. Головка выделяет эфирные масла в пространство между целлюлозной оболочкой и кутикулой. При разрыве кутикулы экскрет изливается наружу, затем образуется новая кутикула и опять накапливается новая капля экскрета.
Железистые волоски бывают сидячими, без ножки. Кроме эфирных масел они могут выделять соли и воду (например, у мари и лебеды).
Более сложными по строению являются пельтатные желёзки . В их образовании принимает участие не только эпидерма, но и глубже лежащие ткани (такие структуры называются эмергенцами). Они имеют вид щитка на ножке и встречаются, например, у смородины.
Резких границ между трихомами и желёзками нет, и их иногда трудно различить.
К наружным железистым эмергенцам относят и жгучие волоски крапивы (выделяют муравьиную кислоту), желёзки насекомоядных растений, выделяющие пищеварительные соки и нектар.
2. Нектарники.
Чаще всего они встречаются в цветках (флоральные нектарники), реже на вегетативных частях растения (экстрафлоральные нектарники). Они выделяют сахаристую жидкость — нектар, привлекающий насекомых-опылителей. По форме нектарники варьируют от железистых участков на поверхности органов (цветков) до специализированных желёзок с собственной проводящей системой. Выделительные клетки нектарников имеют густую цитоплазму и высокую активность обмена веществ. К нектарнику может подходить проводящий пучок, состоящий преимущественно из флоэмных элементов, по которому поступают растворы сахаров. Нектар экскретируется либо через клеточную оболочку и разрыв кутикулы, либо у менее специализированных – через устьица.
Читайте также: Ткань растягивается меньше вдоль нити основы или вдоль нити утка
3. Гидатоды («водяные устьица») – греч. гидатос – вода, одос- путь.
Гидатоды – это структуры, выделяющие наружу капли воды и растворённые в ней соли. К гидатоде тоже подходит проводящий пучок, но состоит он преимущественно из трахеальных элементов ксилемы, по которым идет передвижение воды. По строению многие гидатоды похожи на устьица. Они состоят из 2 клеток, но они немного другой формы и всегда открыты ! Обычно гидатоды располагаются по краю листа, и при избыточном поступлении воды в растение и слабой транспирации (что обычно бывает при высокой влажности воздуха) через гидатоды выдавливается избыток воды наружу (растение «плачет»). Этот процесс называется гуттация. Гуттация происходит у многих тропических растений (монстера, филодендрон, сциндапсус), у наших растений средней полосы утром, когда влажность воздуха повышена часто выделяется роса (земляника, манжетка, роза), у некоторых околоводных растений (дербенник иволистный – «плакун-трава»).
Значение гуттации : растение освобождается от избытка воды и солей.
В качестве гидатод могут функционировать и некоторые трихомы, особенно у молодых листьев. Они могут как выделять воду, так и поглощать её.
4. Осмофоры – греч. осмо – запах, фор – носитель.
Часто аромат у цветков обусловлен эфирными маслами, которые выделяют клетки эпидермы листочков околоцветника. Но у некоторых растений аромат создаётся благодаря работе особых желёзок – осмофоров.
Осмофоры встречаются у растений семейства орхидных, кирказоновых, ластовневых и др.. Они могут быть разной формы: ресничек, волосков, крыльев. В осмофорах есть экскреторная ткань, состоящая из нескольких слоёв клеток, может быть развита специальная проводящая система или система межклетников. Выделяемые масла обычно сразу же испаряются и служат для привлечения насекомых-опылителей.
Внутренние (секреторные) выделительные ткани.
Секреторные выделительные ткани бывают трёх видов:
1) выделительные клетки (идиобласты);
1. Выделительные клетки часто располагаются среди других тканей и поэтому являются идиобластами. В них накапливаются различные вещества-шлаки: оксалат кальция, слизи, танины, терпены, полисахариды, и др..
Например, в эфирно-масляных клетках лавра первоначально терпены накапливаются в виде маленького пузырька, прикреплённого изнутри к стенке клетки. По мере накопления терпенов, пузырёк растёт и занимает всю полость клетки. Одновременно изнутри на клеточную оболочку откладывается суберин, и ядовитый секрет изолируется от окружающих живых тканей.
Эфирно-масляные идиобласты характерны для семейств лавровых, магнолиевых, кирказоновых, перечных.
2. Вместилища выделений .
Они очень разнообразны по форме и величине. По происхождению вместилища делятся на: схизогенные (греч. схизейн – расщеплять) и лизигенные (греч. лизис – растворять).
Схизогенные вместилища – возникают из межклетников, которые заполняются выделяемыми веществами. Межклетники окружены живыми клетками эпителия, выделяющими вещества. К схизогенным вместилищам относятся смоляные каналы (смоляные ходы) у хвойных, аралиевых, зонтичных, сложноцветных и др.. Смоляной канал представляет собой длинный трубчатый межклетник, заполненный смолами и окружённый клетками эпителия, выделяющими смолистый секрет внутрь смоляного канала. Клетки эпителия одновременно изолируют смоляной канал от живых тканей. Смоляные каналы могут быть простыми, неразветвлёнными или ветвиться, образуя друг с другом перемычки-анастомозы.
Кроме того, схизогенные вместилища бывают короткими и округлыми и накапливают слизи.
Лизигенные вместилища – образуются из группы клеток, которые распадаются (лизируются) после накопления выделенных веществ. Изнутри стенки вместилища опробковевают, изолируя секрет.
Лизигенные вместилища с эфирными маслами встречаются, например, в кожуре цитрусовых.
Чёткой границы между схизогенными и лизигенными вместилищами часто нет, часто нет так как существуют переходные типы вместилищ.
3. Млечники (млечные трубки) – живые клетки, в вакуолях которых накапливается млечный сок. Часто молочно-белый, реже желтоватый, у чистотела – ярко оранжевый.
В млечниках смолы, терпены, каучук накапливаются в виде гидрофобных капелек в водном растворе клеточного сока, и, таким образом, в вакуоли образуется эмульсия, похожая на молоко. Млечный сок может содержать смолы, каучук, эфирные масла, белки, алкалоиды и называется латексом.
Из латекса гевеи бразильской, содержащего каучук, получают резину.
По строению млечники бывают 2 типов: членистые и нечленистые.
Членистый млечник возникает из многих отдельных клеток, расположенных друг над другом. В местах соприкосновения клетки растворяют оболочки, их протопласты и вакуоли сливаются в единую разветвлённую систему.
Такие млечники характерны для сложноцветных, маковых, колокольчиковых.
Нечленистый млечник — это одна гигантская клетка, которая не делится, а постоянно растёт, удлиняется, ветвится. Такие млечники характерны для семейств молочайных и тутовых.
- Свежие записи
- Балкон в многоквартирном доме: является ли он общедомовым имуществом?
- Штраф за остекление балкона в 2022: что это и как избежать наказания
- Штраф за мусор с балкона: сколько заплатить за выбрасывание окурков
- Оформление балконного окна: выбираем шторы из органзы
- Как выбрать идеальные шторы для маленькой кухни с балконом