metabolity wtórne roślin. - usosapps.uw.edu.pl materialy 1.pdf · • obszerna grupa związków...

31
Metabolity wtórne roślin. Biologia, kosmetologia, medycyna. Dr Danuta Solecka Zakład Ekofizjologii Molekularnej Roślin

Upload: truonghanh

Post on 28-Feb-2019

228 views

Category:

Documents


1 download

TRANSCRIPT

Page 1: Metabolity wtórne roślin. - usosapps.uw.edu.pl materialy 1.pdf · • obszerna grupa związków stanowiących hydroksylowe pochodne węglowodorów aromatycznych • w zależności

Metabolity wtórne roślin. Biologia, kosmetologia, medycyna.

Dr Danuta Solecka

Zakład Ekofizjologii Molekularnej Roślin

Page 2: Metabolity wtórne roślin. - usosapps.uw.edu.pl materialy 1.pdf · • obszerna grupa związków stanowiących hydroksylowe pochodne węglowodorów aromatycznych • w zależności

Metabolity wtórne (idiolity) – definicje:

• Metabolity wtórne – grupa związków organicznych obecnych w komórkach roślinnych, które nie są bezpośrednio niezbędne do wzrostu i rozwoju organizmu. Synteza związków określanych jako metabolity wtórne jest charakterystyczna dla roślin wyższych i grzybów.

• Metabolity wtórne to te związki, których nie umieszcza się na tablicach z metabolizmem pierwotnym

Page 3: Metabolity wtórne roślin. - usosapps.uw.edu.pl materialy 1.pdf · • obszerna grupa związków stanowiących hydroksylowe pochodne węglowodorów aromatycznych • w zależności

TEORIE WYJAŚNIAJĄCE

Hipotezy o charakterze uniwersalnym, zakładają, że dla komórki istotne są same przemiany, a nie ich produkt końcowy.

Metabolity wtórne mogą być jakościowym efektem zmian metabolizmu, które zachodzą po zakończeniu procesu wzrostu. Nowy typ przemian ma na celu zapewnienie komórce aktywności metabolicznej i stanu równowagi w warunkach, kiedy jej podstawowy metabolizm, wzrost i rozmnażanie jest już niemożliwe.

Page 4: Metabolity wtórne roślin. - usosapps.uw.edu.pl materialy 1.pdf · • obszerna grupa związków stanowiących hydroksylowe pochodne węglowodorów aromatycznych • w zależności

Metabolity wtórne mogą być też reliktem procesu

ewolucyjnego. We wczesnym etapie powstawania procesów

życiowych, wiele niskocząsteczkowych związków mogło

pełnić rolę np. kofaktorów lub regulatorów w biokatalizie. Z

czasem utraciły jednak swoją pierwotną funkcję, a w wyniku

zmian strukturalnych uzyskały nową aktywność biologiczną,

która nie jest istotna dla prawidłowego wzrostu i rozwoju ich

producentów.

TEORIE WYJAŚNIAJĄCE

Page 5: Metabolity wtórne roślin. - usosapps.uw.edu.pl materialy 1.pdf · • obszerna grupa związków stanowiących hydroksylowe pochodne węglowodorów aromatycznych • w zależności

1. REAKCJE

ELEMENTARNE

2. REGULACJA

3. TRANSPORT

4. RÓŻNICOWANIE

5. MORFOGENEZA

Według najnowszej hipotezy, metabolity specyficzne są efektem

wolnej gry ewolucyjnej, która zachodzi przez cały okres

rozwoju organizmów żywych. Toczy się ona na marginesie

pięciu podstawowych poziomów procesów życiowych i nie

podlega ścisłym regułom selekcji, przejawiającej się m.in.

eliminowaniem metabolitów obojętnych czy niekorzystnych

dla komórki.

TEORIE WYJAŚNIAJĄCE

Page 6: Metabolity wtórne roślin. - usosapps.uw.edu.pl materialy 1.pdf · • obszerna grupa związków stanowiących hydroksylowe pochodne węglowodorów aromatycznych • w zależności

Rola metabolitów wtórnych

Warunki stresu

• Obrona przed roślinożercami

• Sygnał przywabiający drapieżców

• Sygnał uszkodzenia komórek

• Związki ochronne podczas stresów

Warunki fizjologiczne

• Kontrola wzrostu roślin

• Kontrola podziałów komórek

• Sygnał rozpoczęcia kwitnienia

• Sygnał starzenia się komórek

• ....

Page 7: Metabolity wtórne roślin. - usosapps.uw.edu.pl materialy 1.pdf · • obszerna grupa związków stanowiących hydroksylowe pochodne węglowodorów aromatycznych • w zależności

Budowa chemiczna

• Cechą wspólną dla wszystkich glikozydów jest obecność glikonu, czyli części cukrowej cząsteczki oraz aglikonu czyli części niecukrowej.

• Część cukrowa zawierać może od 1 do 12 cząsteczek cukrów prostych.

• Połączenie cukru z aglikonem następuje przy udziale specyficznych enzymów w reakcji glikozylacji Najczęściej jest to proces O- lub C-glikozylacji.

• O-glikozydy: do połączenia cukru z aglikonem dochodzi poprzez grupę hydroksylową tego ostatniego.

• W C-glikozydach połączenie to zachodzi z udziałem atomu węgla aglikonu.

• W przyrodzie spotyka się również rzadsze S- i N-glikozydy, np. nukleotydy

Page 8: Metabolity wtórne roślin. - usosapps.uw.edu.pl materialy 1.pdf · • obszerna grupa związków stanowiących hydroksylowe pochodne węglowodorów aromatycznych • w zależności

Właściwości glikozydów Są to najczęściej krystaliczne, bezbarwne ciała, a tylko nieliczne żółte,

błękitne lub purpurowe.

Większość rozpuszczalna jest w wodzie.

Rozpuszczają się w alkoholach i glicerynie, niektóre w acetonie i octanie etylu.

Trudno rozpuszczają się w benzenie, chloroformie lub eterze etylowym.

Smak mają gorzki lub gorzkawy.

Obecność glikozydów w roślinach jest powszechna.

Nadają one wielu roślinom właściwości trujące.

Rola ich w życiu roślin nie zawsze jest do końca poznana.

Stosowane są w lecznictwie, kosmetologii, kuchni, głównie jako składniki surowców zielarskich i przyprawy, czasem jednak w postaci wyodrębnionej.

Page 9: Metabolity wtórne roślin. - usosapps.uw.edu.pl materialy 1.pdf · • obszerna grupa związków stanowiących hydroksylowe pochodne węglowodorów aromatycznych • w zależności

Patrząc od strony dietetyki, wysoki poziom (1,3;1,4)-β-D-glukanów i

arabinoksylanów w pożywieniu jest szkodliwy dla zwierząt, zwłaszcza świń i

drobiu. Polisacharydy te wiążą wodę, zwiększając lepkość treści jelitowej,

spowalniają działanie enzymów trawiennych i zmniejszają wchłanianie

strawionych substancji, powodując ogromne straty w produkcji mięsa.

Zupełnie przeciwnie, obecność tych polisacharydów jest bardzo pożądana w

diecie człowieka, jako składników frakcji błonnika. Mikroorganizmy w jelicie

grubym są zdolne do produkcji z nich krótkołańcuchowych kwasów

tłuszczowych i innych składników, które wydają się zmniejszać ryzyko

wystąpienia nowotworów.

Z tych samych powodów, dla których należało obniżyć ich zawartość w paszy

dla zwierząt, są bardzo wskazanym składnikiem diety dla chorych na cukrzycę

typu II (insulinoniezależną), gdyż spowalniając trawienie i zmniejszając

wchłanialność strawionych substancji, obniżają poziom przyjmowanych przez

pacjentów cukrów.

W niektórych przypadkach stwierdzono, że pektyny, arabinogalaktany i białka

arabinogalaktanowe są zdolne do aktywacji niektórych typów komórek układu

odpornościowego.

Page 10: Metabolity wtórne roślin. - usosapps.uw.edu.pl materialy 1.pdf · • obszerna grupa związków stanowiących hydroksylowe pochodne węglowodorów aromatycznych • w zależności

Fenole Fenole proste, bardziej lub mniej…

Dr Danuta Solecka

Zakład Ekofizjologii Molekularnej Roślin

Page 11: Metabolity wtórne roślin. - usosapps.uw.edu.pl materialy 1.pdf · • obszerna grupa związków stanowiących hydroksylowe pochodne węglowodorów aromatycznych • w zależności

Fenole

Fenylopropanoidy

C6-C3

Kwasy benzoesowe

C6-C1 Kwasy

fenylopropanoidowe

Flawonoidy

antocyjaniny flawanole

Kumaryny izoflawony

Benzochinony

Pirogallol, Katechol

C6-OH

C6-OH

Page 12: Metabolity wtórne roślin. - usosapps.uw.edu.pl materialy 1.pdf · • obszerna grupa związków stanowiących hydroksylowe pochodne węglowodorów aromatycznych • w zależności

• obszerna grupa związków stanowiących hydroksylowe pochodne węglowodorów aromatycznych

• w zależności od liczby grup hydroksylowych wyróżnia się mono-, di-, trifenole bądź związki polifenolowe, do których zalicza się także flawonoidy oraz substancje o charakterze protogarbników

• obok ugrupowania fenolowego występują inne grupy funkcjonalne: alkoholowa (alkoholofenole), aldehydowa (aldehydofenole), karboksylowe (fenolokwasy)

• grupa hydroksylowa może być miejscem połączenia glikozydowego

Charakterystyka fenoli

Związki o charakterze fenolowym mogą powstawać na dwóch drogach biosyntezy:

1. poprzez kwas szikimowy, kwas cynamonowy, fenyloalaninę i tyrozynę. Na tej

drodze powstają fenolokwasy oraz odpowiednie alkohole i aldehydy

2. uformowanie pierścienia benzenowego przez kondensację aktywnego octanu, tj. droga właściwa poliketydom (acetogeninom). Na tej drodze powstają związki typu floroglucyny, pierścień A flawonoidów, kwasy porostowe, pochodne naftalenu i antracenu, tetracykliny.

Page 13: Metabolity wtórne roślin. - usosapps.uw.edu.pl materialy 1.pdf · • obszerna grupa związków stanowiących hydroksylowe pochodne węglowodorów aromatycznych • w zależności

Właściwości fenoli • związki fenolowe mają charakter słabych kwasów

• grupa OH w związkach naturalnych często ulega metylacji bądź wytwarza się układ metylenodioksy- z dwóch grup OH, który występuje w wielu substancjach biologicznie czynnych

• łatwo ulegają utlenieniu

• połączenia glikozydowe, głównie z glukozą, ksylozą lub arabinozą, łatwo ulegają hydrolizie na odpowiedni aglikon: fenol i cukier

• rozpuszczalność w wodzie - dobra

• do izolowania związków fenolowych stosuje się ekstrakcję słabymi zasadami

• lipofilne fenole występują w olejkach eterycznych i są lotne z parą wodną, np. eugenol; działają dezynfekcyjnie

• związki fenolowe tworzą odczyny barwne z obojętnymi roztworami soli żelaza (zabarwienie niebieskie, zielone, czerwone, brunatne)

• wytrącają się z roztworów pod wpływem obojętnego lub zasadowego roztworu octanu ołowiu

• mają właściwości bakteriobójcze, dezynfekujące

• pochodne fenylopropanu wykazują właściwość blokowania kanałów wapniowych • fenole są prekursorami powszechnie występującej u roślin wyższych ligniny • wolne fenole występują jako składniki olejków eterycznych • glikozydy fenolowe występują w rodzinach: Salicaceae i Ericaceae • pochodne floroglucyny występują u paproci

Page 14: Metabolity wtórne roślin. - usosapps.uw.edu.pl materialy 1.pdf · • obszerna grupa związków stanowiących hydroksylowe pochodne węglowodorów aromatycznych • w zależności

Kwas salicylowy - występuje w roślinach w postaci glikozydu lub estru

metylowego. Jest jedną z substancji czynnych kwiatów wiązówki (Filipendula

ulmaria). Po raz pierwszy uzyskano go jednak z kory wierzby (Salix sp.). W

roślinach występuje najczęściej w postaci estru metylowego lub glikozydu.

Obecnie uzyskiwany jest na drodze syntetycznej i stanowi substrat do produkcji

kwasu acetylosalicylowego (aspiryny). Kwas salicylowy ma działanie

przeciwgorączkowe i przeciwzapalne - nie jest jednak obecnie stosowany z

powodu tych właściwości, ze względu na działanie drażniące na przewód

pokarmowy (znacznie silniejsze niż w przypadku jego pochodnej - aspiryny).

Obecnie kwas salicylowy stosuje się zewnętrznie ze względu na jego działanie

odkażające i złuszczające.

Page 15: Metabolity wtórne roślin. - usosapps.uw.edu.pl materialy 1.pdf · • obszerna grupa związków stanowiących hydroksylowe pochodne węglowodorów aromatycznych • w zależności

Lignany – dimeryczne związki C6-C3, prekursory lignin, znajdują się w różnego rodzaju

pożywieniu. Wyjątkowo dużo lignanów zawiera siemię lniane czy ziarno sezamowe, ale

występują one również w owocach, warzywach, roślinach strączkowych i jagodach,

napojach, takich jak herbata i czerwone wino.

Lignany występują w ścianach komórkowych roślin, m.in. wielu zbóż (m.in. życie, pszenicy)

oraz nasion, w tym nasionach słonecznika. Po dostaniu się do przewodu pokarmowego, pod

wpływem bakterii zasiedlającej jelita, lignany są uwalniane i przekształcane do związków

biologicznie czynnych. Dlatego produkty zbożowe, w tym oczywiście pieczywo, zawierają

spore ilości tego związku.

Lignany należą do składników biologicznie czynnych. Wywierają działanie

przeciwmiażdżycowe, hipoglikemiczne (obniżające stężenie glukozy we krwi) i

przeciwcukrzycowe. Hamują rozwój bakterii i grzybów chorobotwórczych. Wykazują

właściwości przeciwnowotworowe (m.in. zmniejszają ryzyko wystąpienia raka piersi oraz

układu pokarmowego), hepatoprotekcyjne (ochraniające miąższ wątroby przed

uszkodzeniem toksycznym). Działają jak fitoestrogeny, chroniąc przed osteoporozą,

zachorowaniami na choroby układu sercowo-naczyniowego.

Niektóre (podofilotoksyna) wykazują wpływ antyproliferacyjny (antypodziałowy) poprzez

hamowanie wytwarzania wrzeciona kariokinetycznego. Zostało do wykorzystane w terapii

nowotworów.

Page 16: Metabolity wtórne roślin. - usosapps.uw.edu.pl materialy 1.pdf · • obszerna grupa związków stanowiących hydroksylowe pochodne węglowodorów aromatycznych • w zależności

• kumaryny to laktony aromatyczne, pochodne benzo-α-pironu powstające przez laktonizację pochodnych

kwasu cynamonowego

• występują zarówno kumaryny proste, jak i kumaryny o bardziej skomplikowanej strukturze, dodatkowo

wyróżnia się grupę piranokumaryn oraz fumarokumaryn

• kumaryny występują zarówno jako związki wolne, jak i w postaci połączeń glikozydowych z cząsteczkami

cukrowymi – jedynie kumaryna ze względu na brak grupy –OH nie tworzy połączeń glikozydowych

• kumaryna w postaci wolnej posiada charakterystyczny zapach świeżo skoszonej trawy

• uwalnianie wolnej kumaryny zachodzi dopiero po ścięciu rośliny

Charakterystyka kumaryn

Kumaryny znaleziono w ponad 800 gatunkach roślin wyższych. Szczególnie bogate w te związki są

rośliny należące do rodzin: selerowate (Apiaceae), rutowate (Rutaceae), bobowate (Fabaceae),

marzanowate (Rubiaceae), kasztanowcowate (Hippocastanaceae), psiankowate (Solanaceae), astrowate

(Asteraceae), różowate (Rosaceae), jasnotowate (Lamiaceae), oliwkowate (Oleaceae), morwowate

(Moraceae) i wiechlinowate (Poaceae).

Dla selerowatych i rutowatych charakterystyczne są zwłaszcza piranokumaryny oraz furanokumaryny.

Kumaryny występują również w paprociach, grzybach i promieniowcach, jednak są to zazwyczaj

kumaryny proste.

Promieniowce Streptomyces spheroides i Streptomyces niveus wytwarzają pochodną kumaryny –

nowobiocynę, antybiotyk aktywny wobec wielu bakterii gram-dodatnich i gram-ujemnych. Wiąże się z

jonami magnezu i tym sposobem zakłóca procesy życiowe bakterii. Stosowana jest głównie w

zakażeniach gronkowcami.

Page 17: Metabolity wtórne roślin. - usosapps.uw.edu.pl materialy 1.pdf · • obszerna grupa związków stanowiących hydroksylowe pochodne węglowodorów aromatycznych • w zależności

Kumaryny zaliczane są do fitoaleksyn. Stwierdzono, że zarówno czynniki biotyczne

(wirusy, bakterie grzyby, owady), jak i abiotyczne (środki ochrony roślin, sole metali

ciężkich, dwutlenek siarki i in.) są elicytorami, które wywołują m.in. zwiększoną syntezę

związków kumarynowych, a zwłaszcza furanokumaryn i piranokumaryn.

Kumaryny zawarte w nasionach roślin są inhibitorami kiełkowania, pozwalającymi

przetrwać nasionom niekorzystny okres zimy.

Uwalniane z nasion, hamują rozwój innych roślin, są czynnikami stanowiącymi element

konkurencji międzygatunkowej.

Ważną funkcją tych związków jest także ochrona tkanek roślinnych przed nadmiernym

naświetlaniem.

Kumaryny wykazują wielokierunkowe działanie lecznicze, uwarunkowane różnorodną

strukturą chemiczną tych związków: przeciwskurczowe, przeciwobrzękowe, hipotensyjne,

uspokajające, światłochronne, chroniące przed promieniowaniem jonizującym i

nadfioletowym, przeciwzakrzepowe, fotouczulające, żółciopędne i rozszerzające

naczynia krwionośne.

Są prawdopodobnie inhibitorami acetylocholinoesterazy (AChE). Łagodzą amnezję,

wywołaną skopolaminą (u szczurów).

Kumaryny bardzo często wykazują działanie przeciwzakrzepowe, związane z

hamowaniem biosyntezy czynników procesu krzepnięcia krwi (protrombiny,

prokonwertyny, czynnika przeciwhemofilowego B i czynnika Stuarta). Najbardziej znaną

kumaryną, charakteryzującą się tym kierunkiem działania, jest dikumarol

(bishydroksykumaryna).

Page 18: Metabolity wtórne roślin. - usosapps.uw.edu.pl materialy 1.pdf · • obszerna grupa związków stanowiących hydroksylowe pochodne węglowodorów aromatycznych • w zależności

Poliketydy i chinony

Dr Danuta Solecka

Zakład Ekofizjologii Molekularnej Roślin

Page 19: Metabolity wtórne roślin. - usosapps.uw.edu.pl materialy 1.pdf · • obszerna grupa związków stanowiących hydroksylowe pochodne węglowodorów aromatycznych • w zależności

Szlak poliketydowy

Cechy charakterystyczne – porównanie ze szlakiem

biosyntezy kwasów tłuszczowych

1. Zużywanie różnych prekursorów

2. Różny stopień redukcji grup keto – do OH, podwójnego wiązania

3. Powstawanie układów sprzężonych wiązań podwójnych

4. Cyklizacje, tworzenie pierścieni

5. Modyfikacje struktury produktów – wprowadzanie podstawników

Page 20: Metabolity wtórne roślin. - usosapps.uw.edu.pl materialy 1.pdf · • obszerna grupa związków stanowiących hydroksylowe pochodne węglowodorów aromatycznych • w zależności

Rapamycyna (sirolimus, rapamycin) – antybiotyk makrolidowy, po raz pierwszy

wyizolowany w 1975 roku z bakterii Streptomyces hygroscopicus z próbki ziemi znalezionej

na Wyspie Wielkanocnej, w językach polinezyjskich znanej jako Rapa Nui – stąd nazwa

leku. Obecnie stosowana jako lek immunosupresyjny mający zastosowanie w

transplantologii, należy do grupy tzw. inhibitorów mTOR (ewerolimus). Szlak mTOR, zwany

także kinazą mTOR, odgrywa istotną rolę w kontroli cyklu komórkowego. Aktywacja szlaku

mTOR występuje w patogenezie niektórych chorób, w tym nowotworowych.

W dermatologii sirolimus i ewerolimus zostały użyte do leczenia stwardnienia guzowatego i

łuszczycy.

Pojawia się coraz więcej danych o wykorzystaniu rapamycyny do leczenia także takich

schorzeń, jak raki skóry, raki nerki, chłoniaki czy też białaczki oraz w progerii.

Ryfampicyna, ryfamycyna - antybiotyk makrocykliczny o działaniu bakteriobójczym,

stosowany w leczeniu zakażeń m.in. prątkiem gruźlicy i prątkiem trądu czy opornymi

szczepami gronkowca.

Mechanizm działania ryfampicyny polega na blokowaniu bakteryjnej polimerazy RNA poprzez

wiązanie się z jej podjednostką β. Zablokowanie tego enzymu uniemożliwia syntetyzowanie

bakteryjnego RNA i w konsekwencji wstrzymuje syntezę białek, replikację DNA i podział

komórki.

Page 21: Metabolity wtórne roślin. - usosapps.uw.edu.pl materialy 1.pdf · • obszerna grupa związków stanowiących hydroksylowe pochodne węglowodorów aromatycznych • w zależności

Statyny − grupa leków stosowanych w celu obniżenia poziomu

cholesterolu we krwi.

Leki te działają przez hamowanie enzymu reduktazy 3-hydroksy-3-metylo-

glutarylokoenzymu A (HMG-CoA). Stosowane są w leczeniu hiperlipidemii.

Statyny działają też plejotropowo, np. pośrednio przeciwzapalnie poprzez

wpływ m.in. na białko C-reaktywne(CRP), interleukiny, TNF-α (cytokiny),

cyklooksygenazę 2. Działają m.in. na układ krążenia poprzez wpływ na

czynność śródbłonka, stabilizację blaszek miażdżycowych, hamowanie

układu krzepnięcia, stymulację układu fibrynolizy oraz działanie

immunomodulacyjne.

W badaniu opublikowanym w roku 2012 stwierdzono, że statyny mają związek z

większym o 52% występowaniem blaszek ze zwapnieniami w naczyniach

wieńcowych w porównaniu z osobami, które nie przyjmowały tych leków. Powodują

również miopatie (rabdomioliza).

Statyny należą do najczęściej sprzedawanych i stosowanych leków,

wartość sprzedaży tylko jednego preparatu atorwastatyny firmy Pfizer pod

nazwą handlową Lipitor wyniosła w 2006 roku 12,9 miliardów dolarów, co

czyni z niej najpopularniejszy lek na receptę na świecie.

Page 22: Metabolity wtórne roślin. - usosapps.uw.edu.pl materialy 1.pdf · • obszerna grupa związków stanowiących hydroksylowe pochodne węglowodorów aromatycznych • w zależności

Resweratrol - polifenolowa pochodna stilbenu.

Ma działanie przeciwutleniające, przeciwgrzybicze, oraz wiele innych właściwości leczniczych i

prozdrowotnych:

• Działanie neuroprotekcyjne

• Funkcja przeciwzapalna i cytoprotekcyjna

• Właściwości przeciwstarzeniowe

• Działanie przeciwrakowe

• Protekcja przed chorobami sercowo-naczyniowymi

Posiada on zdolność aktywowania genu SIRT1 (syrtuina), który jest obecny (lub jego homologi)

w genomie zwierząt (ssaki 1-7) i grzybów (Sir2).

Syrtuiny – rodzina NAD+-zależnych deacetylaz histonów.

Nieaktywny gen SIRT1 skraca życie, powoduje otyłość, astmę, cukrzycę i inne przyjemności...

Stilbeny występują w roślinach iglastych (jodła Abies, świerk Picea, sosna Pinus, jałowiec -

Juniperus), ponadto w rzewieniu Rheum (rabarbar), w morwie Morus, sandałowcu Pterocarpus,

Vouacapoua, Cassia, ponadto u gatunków z rodziny mirtowatych Myrtaceae i liliowatych

Liliaceae.

Naturalne stilbeny pobudzają procesy syntezy białka, zwiększają retencję azotu, przyspieszają

wzrost i rozwój. Mogą być wykorzystane jako naturalne substancje anaboliczne w produkcji

zwierzęcej. Poprzez wpływ estrogenny zatrzymują w ustroju wodę i sód działając

synergistycznie z mineralokortykosteroidami nadnerczy. Ponadto zwiększają stężenie

lipoprotein alfa i zmniejszają stężenie cholesterolu we krwi. Pobudzają osteo- i chondrogenezę

(rozwój kości i chrząstek). Zwiększają krzepliwość krwi przez hamowanie inhibitorów czynników

krzepnięcia. Rozszerzają naczynia krwionośne, usprawniają krążenie, zwiększają

przepuszczalność ścian naczyń krwionośnych.

Page 23: Metabolity wtórne roślin. - usosapps.uw.edu.pl materialy 1.pdf · • obszerna grupa związków stanowiących hydroksylowe pochodne węglowodorów aromatycznych • w zależności

Chinony

Typy chinonów :

- monocykliczne benzochinony

- dicykliczne naftochinony

- tricykliczne antrachinony

Chinony to substancje stałe o barwie żółtej, pomarańczowej, czerwonej. Słabo

rozpuszczają się w wodzie, a dobrze w rozpuszczalnikach organicznych.

Page 24: Metabolity wtórne roślin. - usosapps.uw.edu.pl materialy 1.pdf · • obszerna grupa związków stanowiących hydroksylowe pochodne węglowodorów aromatycznych • w zależności

Antrazwiązki

• Najczęstszymi podstawnikami rozbudowującymi szkielet antrazwiązków są grupy hydroksylowe,

metoksylowe, metylowe i karboksylowe.

• Tak jak wiele innych związków w świecie roślinnym antrazwiązki występują najczęściej w postaci

glikozydów (najczyściej O-glikozydów, rzadko C-glikozydów).

• Część cukrowa takich cząsteczek składa się zazwyczaj z D-glukozy i/lub L-ramnozy. Siła działania tych

substancji jest związana bezpośrednio z pewnymi różnicami w ich budowie chemicznej. Do takich różnic

zaliczamy na przykład obecność grup hydroksylowych w pozycjach 1 i 8, czy podstawnika w pozycji 3.

Wpływ na siłę działania ma również liczba cząsteczek cukru w glikozydzie antrazwiązku - im ich więcej,

tym silniej działa dany glikozyd.

• Silniejsze działanie wykazują antrony i diantrony, które mogą powstawać z antrachinonów pod wpływem

czynników redukcyjnych, np. enzymów zawartych w roślinach lub w wyniku hydrolizy odpowiednich

glikozydów.

Po podaniu doustnym mają działanie przeczyszczające. W grupie tej występują związki o zróżnicowanej

sile działania - od łagodnego (laxantia) po silne (purgantia).

Po podaniu doustnym antrazwiązki, które słabo wchłaniają się w jelicie cienkim trafiają do jelita grubego.

Tam, pod wpływem enzymów bakterii zamieszkujących tą cześć przewodu pokarmowego (i w mniejszym

stopniu enzymów komórek ścian jelita), ulegają hydrolizie i redukcji, prowadzących do powstania form

czynnych antrazwiązków – antranoli, antronów, i diantronów. Związki te działają drażniąco na ściany jelita

grubego – co powoduje nasilenie jego ruchów i przesuwanie zalegającej w nim treści pokarmowej.

Zwiększa się również wydzielanie wody do światła przewodu pokarmowego – co ułatwia upłynnienie jego

zawartości. Ze względu na to, że do zadziałania antrazwiązków potrzebne są ich przemiany chemiczne,

oraz że działają one dopiero po dotarciu do jelita grubego, efekty ich zastosowania obserwuje się dopiero

po 8 – 12 godzinach.

Zwykle podaje się je w postaci naparów z surowców (często z różnego rodzaju złożonych herbatek) lub z

tabletkowanych wyciągów, rzadziej w postaci preparatów galenowych, a jeszcze rzadziej w postaci

wyizolowanych związków.

Page 25: Metabolity wtórne roślin. - usosapps.uw.edu.pl materialy 1.pdf · • obszerna grupa związków stanowiących hydroksylowe pochodne węglowodorów aromatycznych • w zależności

Hiperycyna jest wykorzystywana jako środek o działaniu przeciwdepresyjnym. Stwierdzono, że

w przypadku leczenia lekkich stanów depresyjnych wykazuje ona skuteczność porównywalną z

innymi klasycznymi lekami (np. imipraminą).

Mechanizm przeciwdepresyjnego działania hiperycyny jest znany i polega on na blokowaniu

produkcji monoaminooksydazy (MOA) - enzymu odpowiedzialnego miedzy innymi za rozkład

jednego z neurotransmiterów - serotoniny, której to niedobory są jedną z poznanych do tej pory

przyczyn powstawania depresji. Po podaniu hiperycyny dochodzi do wzrostu stężenia tej

substancji w przestrzeniach międzysynaptycznych i w mniejszym bądź większym stopniu

poprawy samopoczucia pacjenta.

Wyciąg z całego ziela ma silniejsze działanie antydepresyjne.

Hiperycyna jest wykorzystywana również jako związek fotouczulający w terapii fotodynamicznej

nowotworów. Łączy się m.in. z białkami HSP (HSP70, HSP90) i kalretikuliną, pobudzając

apoptozę i/lub fagocytozę komórek nowotworowych.

Do innych z poznanych właściwości hiperycyny należy działanie fotouczuląjace. Przyjmowanie

hiperycyny w połączeniu z ekspozycją na promieniowanie słoneczne prowadzi do szybkiego

powstawania na skórze poparzeń słonecznych. Dlatego osoby stosujące preparaty, które

zawierają hiperycynę, lub wyciągi z dziurawca powinny unikać wystawiania sie na promienie

słoneczne. Wykazano również, że przyjmowanie hiperycyny prowadzi do przyspieszenia

metabolizmu innych leków, w tym doustnych preparatów antykoncepcyjnych, co może obniżyć

ich skuteczność.

Dziurawiec można również wykorzystywać w przypadkach zakażenia ran i problemów skórnych

- ma działanie odkażające i przeciwzapalne. Jest również środkiem usprawniającym procesy

trawienne poprzez działanie żółciopędne.

Page 26: Metabolity wtórne roślin. - usosapps.uw.edu.pl materialy 1.pdf · • obszerna grupa związków stanowiących hydroksylowe pochodne węglowodorów aromatycznych • w zależności

Pirolochinolinochinon (PQQ)

Znajduje się we wszystkich gatunkach roślin, które do dziś udało się przetestować.

Ani ludzie ani bakterie, które kolonizują ludzki układ pokarmowy, nie posiadają

zdolności do jego syntetyzowania.

Odkrycie jego obecności w pyle międzygwiezdnym doprowadziło niektórych

naukowców do wysunięcia hipotezy na temat kluczowej roli PQQ w ewolucji życia na

Ziemi.

Podobnie jak Q10, PQQ jest mikroelementem, którego właściwości przeciwutleniające

zapewniają skuteczną ochronę przed uszkodzeniami mitochondriów.

W 2011 roku naukowcy odkryli, że PQQ nie tylko chroni mitochondria przed uszkodzeniami

oksydacyjnymi — ale i pobudza wzrost nowych mitochondriów.

Potencjał PQQ w stymulowaniu biogenezy mitochondrialnej dało się przewidzieć na

podstawie wczesnych odkryć, wskazujących na jego główną rolę we wzroście i rozwoju

złożonych form życia.

Wykazano, że jest on potężnym czynnikiem wzrostu roślin, bakterii i organizmów wyższych.

Przedkliniczne badania ujawniają, że u pozbawionych PQQ w diecie zwierząt występuje

zahamowany rozwój, osłabione funkcje odpornościowe i zdolności reprodukcyjne oraz co

najważniejsze, zmniejszona ilość mitochondriów w ich tkankach. Wykazano, że po

wprowadzeniu z powrotem do diety PQQ nastąpiło cofnięcie tych skutków, przywrócenie

funkcji ogólnoustrojowych oraz zwiększenie liczby mitochondriów i ich efektywności

energetycznej.

Page 27: Metabolity wtórne roślin. - usosapps.uw.edu.pl materialy 1.pdf · • obszerna grupa związków stanowiących hydroksylowe pochodne węglowodorów aromatycznych • w zależności

Fenole:

Flawonoidy i antocyjaniny

Dr Danuta Solecka

Zakład Ekofizjologii Molekularnej Roślin

Page 28: Metabolity wtórne roślin. - usosapps.uw.edu.pl materialy 1.pdf · • obszerna grupa związków stanowiących hydroksylowe pochodne węglowodorów aromatycznych • w zależności
Page 29: Metabolity wtórne roślin. - usosapps.uw.edu.pl materialy 1.pdf · • obszerna grupa związków stanowiących hydroksylowe pochodne węglowodorów aromatycznych • w zależności

Trends in Food Science & Technology 21 (2010) 510-523

Page 30: Metabolity wtórne roślin. - usosapps.uw.edu.pl materialy 1.pdf · • obszerna grupa związków stanowiących hydroksylowe pochodne węglowodorów aromatycznych • w zależności

Trends in Plant Science Vol.14 No.3

Page 31: Metabolity wtórne roślin. - usosapps.uw.edu.pl materialy 1.pdf · • obszerna grupa związków stanowiących hydroksylowe pochodne węglowodorów aromatycznych • w zależności

Właściwości biologiczne antocyjanin, flawonoidów i polifenoli:

• antynowotworowe

• antybakteryjne i wirusowe

• przeciwutleniające

• przeciwzapalne

• przeciwzakrzepowe

• stymulujące układ odpornościowy

• estrogenopodobne

• regulujące ciśnienie krwi

• regulujące poziom glukozy we krwi

• regulujace poziom cholesterolu (spadek zawartości frakcji LDL)

• uszczelniające naczynia krwionośne (m.in. w oku)

• ochronne na skórę