Co to są alkaloidy?

Alkaloidy to zasadowe związki organiczne, głównie pochodzenia roślinnego, otrzymywane również syntetycznie. Cechą charakterystyczną alkaloidów jest obecność atomu lub atomów azotu najczęściej wbudowanego w pierścienień heterocykliczny. Związki te wykazują szerokie spektrum działania fizjologicznego- od stymulującego poprzez narkotyczne do toksycznego. Znanych jest 12 tysięcy różnych alkaloidów. U roślin związki te pełnią funkcje ochronne.

Gdzie można znaleźć alkaloidy?

Alkaloidy są związkami pochodzenia roślinnego. Wytwarzane są głównie przez rośliny makowate (Papareacae), bobowate (Fabaceae), jaskrowate (Ranunuculaceae), pisankowate (Solanaceae) oraz niektóre rośliny niższe jak widłaki czy skrzypy.
W świecie zwierząt ich obecność  stwierdzono u owadów, salamander, niektórych żab i wijów. U owadów związki te są zwykle pochodzenia wtórnego, pobierane wraz z pożywieniem stanowią ochronę przed drapieżnikami.

Alkaloidy- występowanie

Alkaloidy występują głównie w roślinach wyższych, znajdują się najczęściej w liściach, nasionach i owocach, jednak można je także znaleźć w korze, korzeniach, bulwach i kwiatach.
Zwykle w jednej roślinie występuje więcej niż jeden alkaloid. Np. z mleczka makowego wyodrębniono 20 alkaloidów, z kory chinowej 24, a z liści tytoniu 10.
Ich zawartość w surowcu roślinnym wacha się od ilości śladowych do nawet 10% ( np. chinina w korze chinowca). Najliczniej występują w roślinach z rodzaju: Apocynaceae, Ranunculeaceae, Solanaceae.
Ilość alkaloidów w surowcu może zależeć od okresu rozwoju rośliny, pory roku, regionu, klimatu. Niekorzystne warunki pogodowe w okresie wegetatywnym oraz niewłaściwe przechowywanie surowca może przyczynić się do wzrostu poszczególnych alkaloidów w tkankach roślinnych.
W surowcu roślinnym  najczęściej występują w postaci soli z kwasami organicznymi (jabłkowy, cytrynowy, szczawiowy), rzadziej w postaci soli z kwasami nieorganicznymi. W tej postaci są związkami rozpuszczalnymi w soku komórkowym. W nielicznych roślinach są połączone z cukrami lub garbnikami.

Alkaloidy- właściwości fizyczne

Większość alkaloidów to substancje krystaliczne, tylko nieliczne z nich mają konsystencję płynną (nikotyna). Niektóre z nich mogą również występować jako substancje lotne. Wszystkie te związki są związkami optycznie czynne, najczęściej są lewoskrętne. Przeważająca część z nich ma charakter III-rzędowych zasad, nieliczne są II- lub I- rzędowymi zasadami. Jako wolne związki są trudno rozpuszczalne w wodzie, ale łatwo rozpuszczają się w rozpuszczalnikach organicznych. W przypadku soli rozpuszczalność jest dużo lepsza w wodzie, a słabsza w rozpuszczalnikach organicznych. Przeważnie  mają smak gorzki.

Alkaloidy- otrzymywanie

Duża różnorodność w budowie chemicznej alkaloidów świadczy o braku jednorodnego mechanizmu biosyntezy. Surowcami wykorzystywanymi do syntezy dla wielu alkaloidów są aminokwasy: fenyloalanina, lizyna, tryptofan.

Historia

Pierwszy alkaloid wyodrębnił w 1804r. F. W. Serturner i była to morfina. W następnych latach wyodrębnił on szereg innych alkaloidów.

Alkaloidy- podział

Zanim poznano budowę alkaloidów, do usystematyzowania tej grupy związków stosowano podział oparty na źródłach pozyskiwania danego alkaloidu. Nazwa rośliny, z której pozyskiwano surowiec stanowiła nazwę grupy, np. alkaloidy makowe, alkaloidy chinowe.
Obecnie w literaturze stosuje się podział biogenetyczny alkaloidów. Podział ten oparty jest na sposobie powstawania alkaloidów.

W oparciu o poglądy Hegnauera wyróżnia się trzy grupy alkaloidów:

a) Protoalkaloidy- gdzie atom azotu znajduje się poza układem heterocyklicznym. Powstają one z aminokwasów lub amin biogennych. Należą tu:

• Fenyloalkiloaminy (efedryna, kapsaicyna)
• Indoloalkiloaminy (tryptamina, serotonina)
• Betaniny (betanina)

b) Pseudoalkaloidy – gdzie atom azotu nie pochodzi od aminokwasów lecz jest wbudowany na drodze biosyntezy do już istniejącego szkieletu. Należą tu:

• Alkaloidy diterpenowe (akonityna, pakliteksel)
• Pochodne steroidowe (salasodyna)
• Związki, których fragment azotowy powstaje poprzez zastąpienie grupy hydroksylowej grupą aminową (kolchicyna)

c) Alkaloidy właściwe- gdzie atom azotu znajduje się w pierścieniu heterocyklicznym. Stanowią one największą grupę alkaloidów. Powstają w wyniku biosyntezy z aminokwasów. Wyróżniamy tutaj następujące grupy alkaloidów powstające z:

• Ornityny (alkaloidy tropanowe, pirolizydynowe)
• Lizyny (alkaloidy chinolizydynowe)
• Histydyny (alkaloidy imidazolowe, purynowe)
• Tyrozyny (alkaloidy izochinolinowe)
• Tryptofanu (alkaloidy indolowe)
• Amin biogennych (alkaloidy pirydynowe, piperydynowe, niektóre alkaloidy chinolinowe i pochodne benzazepiny)

Jednak najbardziej powszechną i najczęściej stosowaną klasyfikacją alkaloidów jest ich podział ze względu na budowę chemiczną, gdzie wyróżniamy alkaloidy:

• Pozbawione układu heterocyklicznego
• Pochodne pirolu
• Pochodne 1-metylopirolizydyny
• Pochodne piperydyny
• Zawierające nieskondensowane pierścienie 5- lub 6- członowe
• Zawierające skondensowane pierścienie 5-, 6- lub 7- członowe z atomem azotu w pierścieniu
• Zawierające dwa skondensowane pierścienie piperydynowe
• Pochodne chinoliny lub izochinoliny
• Pochodne indolu
• Pochodne imidazolu
• Purynowe
• Terpenoidowe
• Steroidowe
• Peptydowe

Inny podział:

• Pochodne tropanu (atropina, hiscyjamina, skopolamina, kokaina)
• Pochodne pirydyny (nikoltyna, lobelina)
• Pochodne choliny( chinina, cyncholina, chinidyna)
• Pochodne izocholiny (papaweryna, kumaryna, tubokuryna)
• Pochodne indolu (strychnina, rezerpina, egrotamina)
• Pochodne puryny (kofeina, teobromina, teofilina)
• Pochodne fenantrenu (morfina, kodeina)

Alkaloidy- zastosowanie w lecznictwie

Alkaloidy wykazują wysoką i bardzo zróżnicowaną aktywność biologiczną. Jednak w lecznictwie rzadko stosuje się surowce roślinne jako źródło alkaloidów, znacznie częściej podaje się czyste substancje wyodrębnione z roślin jak i te otrzymywane syntetycznie.

Alkaloidy mogą wykazywać działanie:

• cucące (kofeina, lobelina, strychnina)
• obkurczające macicę (ergatamina)
• rozkurczające mięśnie gładkie (papaweryna, chelidonina, efedryna)
• rozszerzające źrenice (atropina, skopolamina)
• miejscowo znieczulające (kokaina)
• obniżające ciśnienie krwi (rezerpina)
• przeciw arytmiczne (teofilina, efedryna)
• moczopędne (teobromina)
• przeciw bólowe (morfina)
• przeciwkaszlowe (glaucyna, kodeina, narkotyna)
• przeciwnowotworowe (winblastyna, winkrystyna, taksol)
• przeciwreumatyczne (kapsaicyna)
• •tonizujące układ mięśniowy (galantamina)
• żółciopędne i żółciotwórcze( boldyna)

Alkaloidy- zastosowanie w kosmetykach

Alkaloidy wykazują działanie pielęgnacyjne. Do najbardziej znanych związków z tej grupy stosowanych w kosmetykach możemy zaliczyć kofeinę, która stymuluję przemianę materii i przyczynia się do usuwania złogów tłuszczu, a także wpływa na drenaż tkanek, działając wyszczuplająco i detoksykująco. Kofeina poprawia mikrokrążenie krwi w tkankach skóry, zwiększając jej elastyczność oraz miękkość. Stosowana jest w preparatach antycellulitowych i wyszczuplających. Kofeina znajduje także zastosowanie w preparatach pod oczy, dzięki działaniu rozjaśniającemu cerę.