Hinonski heterozidi.

Παρουσίαση με θέμα: "Hinonski heterozidi."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Hinonski heterozidi

2 Hinoni se u priodi javljaju kao biljni pigmenti
Obično su žute, crvene ili mrke boje, a ako se nalaze u obliku soli, boja im je ružičasta, plava ili zelena. Većina hinona je izolovana iz gljiva, lišajeva, golosemenica, skrivenosemenica; retko se nalaze u papratima. Samo neki tipovi ovih jedinjenja su pronađeni u insektima i životinjama. U biljkama se uglavnom nalaze u obliku heterozida.

3 To su derivati p-hinona i o-hinona
To su derivati p-hinona i o-hinona. Ova jedinjenja se u biljkama retko nalaze kao jednostavni hinoni, često su kondenzovani sa aromatičnim jezgrom. Hinonski aglikoni su lipofilni i rastvaraju se u nepolarnim organskim rastvaračima (petroletru, heksanu, benzenu, etru). Hinonski heterozidi su rastvorni u vodi i alkoholima. o-hinon p-hinon

4 Najvažnija osobina hinona je njihova transformacija u hidrohinone, i težnja da se povežu sa nukleofilnim jezgrom. Na ovoj promeni strukture zasnovana je farmakološka aktivnost ovih jedinjenja. U hinonske sekundarne metabolite spadaju naftohinoni, antrahinoni, antraciklinoni, naftodiantroni. naftohinoni antrahinoni antraciklinoni naftodiantroni

5 Hinoni su produkti sekundarnog metabolizma biljaka
Hinoni su produkti sekundarnog metabolizma biljaka. Međutim, postoje i hinonske strukture koje su uključene u procese primarnog metabolizma (prenosioci su elektrona i uključeni u procese ćelijskog disanja i fotosinteze). Konstituenti hloroplasta plastohinoni imaju važnu ulogu u redoks sistemima fotosinteze. Najpoznatije jedinjenje ove grupe je plastohinon-9. Ubihinoni su po strukturi slični plastohinonima. Nalaze se u mitohondrijama gde imaju posebnu ulogu u respiratornim procesima. Ubihinon-9 ili koenzim Q je najpoznatije jedinjenje grupe ubihinona.  plastohinon-9 ubihinion-9 (koenzim Q)

6 Antrahinoni se u prirodi nalaze u obliku heterozida
Antrahinoni se u prirodi nalaze u obliku heterozida. Aglikoni su rastvorni u organskim rastvaračima, dok su heterozidi u vodi i alkoholima. Obično su žute, narandžaste a najčešće crvene boje. Na temperaturi od °C sublimuju i grade karakteristične kristale. Antrahinonska jedinjenja imaju antibakterijsko i antivirusno delovanje, kao i laksantni efekat. Rastvaraju kamenčiće nataložene u organima urinarnog trakta. Ova jedinjenja se u medicini koriste kao purgativi, sredstva za mršavljenje, kao antiseptici i keratoplastici u dermatološkim preparatima. Najprostija boja tipa antrahinona je alizarin. alizarin

7 Biosinteza hinona Hinoni biljaka nastaju kroz tri različita biosintetska puta: poliketidnim putem sintetišu se 1,8-dihidroksiantrahinoni i neki naftohinoni u biljkama familije Plumbaginaceae; preko izohorizminske i o-sukcinilbenzojeve kiseline sintetiše se najveći broj naftohinona i 1,2 (1,3)-dihidroksiantrahinoni: preko p-hidroksibenzojeve kiseline formiraju se naftohinoni u biljkama familije Boraginaceae.

8 Transformacija horizmata do različitih grupa sekundarnih metabolita

9 Biosinteza aromatičnih derivata poliketidnim biosintetskim putem
3

10 Fizičko-hemijske osobine
Hinonski aglikoni su lipofilni i rastvaraju se u nepolarnim organskim rastvaračima (petroletru, heksanu, benzenu, etru). Kao tečnosti, benzohinoni i naftohinoni mogu biti predestilisani iz droge vodenom parom. Hinonski heterozidi su rastvorni u vodi i alkoholima. Najčešće se u drogama dokazuju hemijskim, bojenim reakcijama na fenolnu grupu. Količina hinonskih heterozida se određuje spektrofotometrijski ili hromatografskim metodama.

11 Biološka uloga Pored pigmenata, postoje hinonske strukture koje su uključene u procese primarnog metabolizma i univerzalno su prisutne u biljnoj ćeliji. To su benzohinoni, naftohinoni (ubihinon, plastohinon) i tokoferilhinoni (menahinon). Ova jedinjenja su prenosioci elektrona i uključena su u procese ćelijskog disanja i fotosinteze.

12 Farmakološko delovanje
Najvažnija je transformacija u hidrohinone i težnja da se povežu s nukleofilnim jezgrom; Benzohinoni nemaju terapijski značaj. Naftohinoni su antimikrobni agensi, a sprečavaju i razvoj protozoa. Zbog nukleofilnih svojstava, izazivaju mutacije i deluju citotoksično; ovakva aktivnost naftohinona još uvek nije adekvatno iskorišćena u terapijske svrhe. 1,8-dihidroksiantrahinoni deluju iritirajuće na glatku muskulaturu, pa se primenjuju kao laksantna sredstva. Kao polifenoli oni su dobri antiseptici i zato se i koriste u dermatologiji. 1,2 (1,3)- dihidroksiantrahinoni se retko koriste u terapijske svrhe (koristi se za razbijanje oksalatnih naslaga u organima urinarnog trakta).

13 Alergijske reakcije Neka jedinjenja iz grupe benzohinona i naftohinona su poznati alergeni. Najčešće se alergija manifestuje kontaktnim dermatitisima, a nekada i težim oblicima sistemskih alergijskih reakcija. Tehnička primena Droge koje sadrže hinonske heterozide se od davnina koriste kao prirodne boje za tekstil i kozmetičke preparate. Najznačajnije prirodne boje su: 1,2 (1,3)-dihidroksiantrahinoni alizarin iz korena broća, Rubia tinctoria, Rubiaceae; kermez iz Kermococcus vermilio; karminska kiselina Cocuccus cactti; naftohinoni alkanin iz herbe Alkanna tinctoria, Boraginaceae; šikonin iz herbe Lithospermum erythrorhizon,

14 Različiti oblici antracenskih derivata

15 Antranoidi su derivati antracena
Antranoidi su derivati antracena. Takođe, mogu se sagledavati i kao derivati p-hinona; dibenzo-p-hinona. Emodinski antrahinoni Međusobno se razlikuju po stepenu oksidacije devetog i desetog C atoma (antroni, antranoli, antrahinoni), ali svi su hidroksilovani na C1 i C8. Ovakva jedinjenja, dodatno supstituisana u okviru aromatičnih prstenova A i C, nazivaju se 1,8-dihidroksiantrahinoni, emodinski ili laksantni antrahinoni. Njihovi redukovani oblici, antroni, nastaju poliketidnim biosintetskim putem. Heterozidi antrona i antrahinona su ograničeno rasprostranjeni u biljkama familije Liliaceae, Rhamnaceae, Polygonaceae, Fabaceae.

16 Aglikoni se međusobno razlikuju na osnovu supstituenata na C3 i C6.
Šećeri se povezuju za aglikon preko hidroksilne grupe na C8 i/ili C6. Nekada se šećer povezuje direktno za C10 antrona i tada nastaju stabilni C-heterozidi (aloinski tip heterozida). U prirodi se javljaju antronski heterozidi, diantronski i antrahinonski heterozide; O-heterozidi, C-heterozidi ili O i C-heterozidi.

17 Fizičko-hemijske osobine
Aglikoni se rastvaraju u organskim rastvaračima, heterozidi u vodi i alkoholima. Redukovani oblici aglikona su žuto obojeni; antrahinoni su žute ili narandžaste boje; slično je i sa heterozidima. Apsorpcioni spektar s tri maksimuma (220, 280, 430 nm). Aglikoni sublimuju na temperaturi od OC i grade karakteristične kristale. Hemijski se dokazuju Bortregerovom reakcijom; žuti, lipofilni antrahinoni s bazama grade hidrosolubilne, karmincrvene fenolate. (Bornträger's test for anthraquinone glycosides: 1. Powdered drug + dilute acid + boil for 2 min (hydrolysis of glycosides),filter& cool. 2. Filtrate + organic solvent (benzene, ether or chloroform)+ shake. 3. Organic layer (aglycones) + ammonium hydroxide (10 %) + shake vigorously  immediate rose pink o rcherry redcolor in aqueous layer). Količina ukupnih, oksidovanih, antrahinonskih heterozida se određuje spektrofotometrijski, na osnovu intenziteta boje kompleksa aglikona s natrijum-hidroksidom ili magnezijum-acetatom. Danas se za kvalitativnu i kvantitativnu analizu koriste hromatografske tehnike, jer omogućavaju definisanje odnosa u okviru kompleksa metabolita.

18 Farmakološko delovanje i primena
Aktivni su redukovani oblici aglikona, 1,8-dihidroksiantroni. Oni regulišu promet metabolita kroz zid creva; dolazi do zadržavanja vode u crevima i pojačanog “izvlačenja” iz okolnih tkiva. Dejstvom na nervne završetke, utiču na motilitet i peristaltiku debelog creva. Spoj ova dva efekta manifestuje se laksantnim delovanjem. Antrahinonska jedinjenja imaju antibakterijsko i antivirusno delovanje; droge koje sadrže slobodne antrahinone ili njihove heterozide, koriste se kao antiseptici i keratoplastici u dermatološkim preparatima. U laboratorijskim uslovima je potvrđena mutagena aktivnost i citotoksičnost ovih jedinjenja, potencijalnu mogućnost antitumornog delovanja. Tehnička primena: za bojenje tkanina!

19 Kao i svi laksansi, i antrahinoni se primenjuju samo kod akutnih opstipacija.
Kontraindikovana je njihova primena kod različitih oblika opstrukcija, ulceracija i inflamacija organa digestivnog trakta, kod bolova nedefinisane etiologije. Ne treba ih davati deci mlađoj od 12 godina, trudnicama i dojiljama. Preporučene dnevne doze iznose mg ukupnih antrahinonskih derivata,

20 Alizarinski antrahinoni
Jedinjenja supstituisana u okviru prstena C (1,2- ili 1,3-dihidroksiantrahinoni) nazivaju se alizarinski antrahinoni. Nastaju biosintetskim putem preko izohorizminske i o-sukcinilbenzojeve kiseline. Alizarinski antrahinoni se nalaze slobodni ili u obliku heterozida u biljkama familija Rubiaceae (rodovi Rubia, Galium, Morinda, Asperula) i Scrophulariaceae (Digitalis). Droge koje ih sadrže ili izolovana jedinjenja se, uglavnom, upotrebljavaju kao crvene boje. Retko se koriste u terapijske svrhe; deluju na šizontne oblike Plazmodium falciparum i potencijalni su antimalarici. Najčešće se koriste za rastvaranje kamenčića (oksalatnih i fosfatnih) nataloženih u organima urinarnog trakta. alizarin

21

22

23

24

25 Cijanogeni heterozidi
Heterozidi su lokalizovani u ćelijama semena ili mladim, zeljastim delovima. Prostorno su razdvojeni od enzima koji mogu da izazovu njihovu hidrolizu. Takav enzim je emulzin, koji predstavlja mešavinu -glukozidaze i hidroksinitriliaze. Aglikonsku komponentu predstavljaju α-hidroksinitrili (cijanhidrini) Šećerna komponenta je najčešće glukoza Prisutni u vrstama familija Rosaceae, Amygdalaceae, Fabaceae, Poaceae, Araceae i Euphorbiaceae

26 Primeri cijanogenih heterozida

27 Katabolizam Do hidrolize dolazi ako se omogući kontakt -glukozidaze i heterozida. Već u neutralnoj sredini, izdvaja se šećer i oslobađa aglikon, nestabilno cijanhidrinsko jedinjenje. Pod uticajem hidroksinitrilliaze, dolazi do razlaganja aglikona; tada se iz kompleksa s aldehidom ili ketonom oslobađa isparljiva cijanovodonična kiselina. U uslovima povećane kiselosti i povećane temperature, može doći i do spontane hidrolize cijanogenih heterozida.

28 Fizičko-hemijske osobine
Proces izolacije i hemijske karakterizacije cijanogenih heterozida je veoma otežan zbog njihove nestabilnosti. Svakoj ativnosti mora prethoditi inaktivacija enzima. Po specifičnom mirisu, prisustvo ovih heterozida u drogama, oseti se već kada se ošteti tkivo. Hemijski, dokazuje se prisustvo cijanovodonične kiseline, posle hidrolize heterozida. Koristi se bojena reakcija s natrijum-pikratom (crvena boja) ili benzidin-bakar-acetatom (siva boja). Količina heterozida se određuje posredno, na osnovu količine cijanovodonične kiseline. Posle hidrolize, kiselina se predestiliše pomoću vodene pare i odredi titracijom rastvorom srebro-nitrata. Danas se primenjuje i gasnohromatografska analiza trimetilsililovanih derivata.

29 Farmakološko delovanje i primena
Terapijski značaj ovih heterozida je mali. Bilo je pokušaja da se citotoksično delovanje cijanogenih heterozida iskoristi za terapiju nekih tumora; ovakvi pokušaji su napušteni. Droge s cijanogenim heterozidima se najčešće koriste za izradu aromatičnih voda. Aromatične vode mogu da sadrže do 100 mg HCN/100 g. Koriste se za aromatizaciju kozmetičkih preparata. Ranije su se koristile kao spazmolitici i respiratorni stimulatori; ovakva primena je danas napuštena.

30 Toksičnost Osnova toksičnosti heterozida je oslobađanje cijanidnog jona. Ovaj jon se povezuje s citohrom-C-oksidazom i onemogućava reoksidaciju citohroma. Na ovaj način su ćelije onemogućene da iskoriste molekularni kiseonik. Simptomi trovanja su ubrzano i plitko disanje, glavobolja, vrtoglavica, koma, a smrt nastupa zbog prestanka disanja. Toksične doze su mg/kg. I pored ovako izrazite aktivnosti, konzumiranje droga s cijanogenim heterozidima retko dovodi do trovanja. Ove droge su neprijatnog, upozoravajućeg ukusa. I kada dođe do unosa značajnije količine biljnog materijala, u digestivnom traktu dolazi do hidrolize heterozida. Cijanidni jon se relativno brzo prevodi u tiocijanate (dejstvom enzima tiosulfat/sumpor transferaza) i eliminiše urinom.

31 Transformacija aminokiseline u nitrile

32 Droge koje sadrže cijanogene heterozide
Seme gorkog badema (Prunus amygdalus) Seme gorkog badema sadrži do 55% masnog ulja, nešto šećera, oko 25% belančevina, zatim sluz i cijanogeni heterozid amigdalin koji daje gorčinu. Bademovo ulje sadrži oko 80% trioleina. Gorki badem ne treba koristiti oralnim putem. U spoljnoj upotrebi, pripremljen u obliku vrućih obloga i kupki, ublažuje bol, naročito migrenu, bolove bubrega i jetre, reumu i kiselinu. Cela biljka sadrži glikozide u semenkama, kori i lišću. Toliko je otrovna da gorkih badema uzrokuju smrt kod odrasle osobe, a samo 3 gorka badema mogu izazvati jako trovanje. Ipak, ekstrakt badema koji se koristi za kolače proizveden je od gorkog badema cijanovodonična kiselina isparava tokom dobijanja ulja. Amygdalin hidrolizuje pod uticajem enzima na genciobiozu i L-mandelonitril. Genciobioza dalje hidrolizuje do glukoze a mandelonitril hidrolizuje do cijanovodonične kiseline i benzaldehida.

33 Sumporni heterozidi (Glukozinolati)
Ljuti heterozidi koji u okviru aglikonske komponente sadrže sumpor Odgovorni su za karakterističnu aromu biljaka familije Brassicaceae, (rotkve, rotkvice, kupus, ren). Ređe se mogu naći u vrstama drugih familija, kao što su Tropeolaceae i Resedaceae

34 Amigdala ili corpus amygdaloideum (od grčke riječi αμυγδαλή, amygdalē, badem) u anatomiji je naziv za velik sklop jezgara smješten u dorzomedijalnom dijelu vrha sljepoočnog režnja i predstavlja glavni bazalni ganglij limbičkog sustava. Amigdala je struktura u kojoj dolazi do integracije specifičnih osjetnih informacija kojima se daje adekvatna emocionalna važnost i kontekst, a električna stimulacija rezultira doživljajima pozitivnih ili negativnih emocija, ovisno o tome koje jezgre su podražene. Koristeći magnetsku rezonancu visoke rezolucije na uzorku zdravih ispitanika Omura, Todd i Canli (2005.) istraživali su povezanost između osobina ličnosti – ekstraverzije i neuroticizma, i individualnih razlika u volumenu mozga i koncentracije sive tvari, sa posebnim naglaskom na koncentraciju sive tvari u amigdali. Pokazalo se da je ekstraverzija u pozitivnoj korelaciji sa koncentracijom sive tvari u lijevoj amigdali, dok je neuroticizam u negativnoj korelaciji sa koncentracijom sive tvari u desnoj amigdali. Položaj amigdale u ljudskom mozgu

35 Biosinteza Aglikoni ovih heterozida nastaju iz aminokiselina. Aldoksim reaguje sa cisteinom, šećer se vezuje za tiohidrilnu grupu, nakon čega dolazi do sulfonovanja pomoću fosfoadenozin-fosfosulfata (3-PA-5’_PS) tako da se nagradi anjin koji se u biljkama nalzi u obliku kalijumovih soli. U zavisnosti od aminokiseline, u prirodi se javljaju različite strukture aglikona sumpornih heterozida: iz tirozina nastaje p-hidroksibenzilglukozinolat, sinalbozid u semenu bele slačice, Brassica alba; iz fenilalanina nastaje benzilglukozinolat, glukotropeoilin u herbi dragoljuba, Tropeolus majus; iz triptofana nastaje 3-indolilmetil-glukozinolat, glukobrasicin u kupusu; iz homometionina nastaje alilglukozinolat, sinigrozid u semenu crne slačice, Brassica nigra.

36 Katabolizam Do hidrolize glukozinolata dolazi pod dejstvom specifičnog enzima, tioglukozidaze, trivijalno nazvanog mirozinaza. Ovaj enzim je prisutan u svim biljkama koje sintetišu sumporne heterozide, ali je prostorno razdvojen od njih. Oštećenjem tkiva, dolazi do kontakta i gotovo trenutne hidrolize. Oslobođena aglikonska komponenta je nestabilna i brzo se reorganizuje. U neutralnoj sredini, aglikon se transformiše u reaktivne, često isparljive izotiocijanate. Ovako posmatrano, aglikoni sumpornih heterozida su estri izotiocijanske kiseline i nekog alifatičnog ili aromatičnog alkohola.

37 Fizičko-hemijske osobine
Heterozidi i aglikonske komponente su ljute i draže sluznice. Lokalizovani su u vakuolama parenhimskih ćelija, različitih organa (lista, semena, lukovice). Njihovo prisustvo u biljkama se može dokazati ogranoleptički, po ljutom ukusu. Jedan broj aglikona je isparljiv; mogu se dokazati na osnovu specifičnog mirisa, stvaranja suza i sl. Hemijski se njihovo prisustvo u drogama dokazuje na osnovu reakcija na sumpor posle hidrolize (stvaranje crnih sulfida). Količina glukozinolata se određuje posle enzimske hidrolize i destilacije vodenom parom. Predestilisani aglikon se određuje titracijom (jodometrija, argentometrija) i na osnovu količine sumpora preračuna količina heterozida. Izolacija glukozinolata iz biljaka nije jednostavna. Prvo se mora izvršiti inaktivacija enzima, pa se tek onda ekstrakcija i razdvajanje na stubu jon-izmenjivačkih smola.

38 Farmakološko delovanje i primena
Sumporna jedinjenja i glukozinolati imaju antimikrobnu aktivnost; retko se koriste kao antiseptici. Neki autori smatraju da prisustvo ovih heterozida u ishrani smanjuje mogućnost nastanka tumora debelog creva. Sumporna jedinjenja draže sluznicu, deluju iritantno. Aktivnošću na zid kapilara spoljašnjih slojeva kože, dovode do njihovog proširenja, bolje prokrvljenosti, povećanog osećaja toplote i smanjenog osećaja bola. Ovakvo, rubefacijentno, delovanje nalazi primenu kod bolova površinskih nerava (reumatizma, išijasa, lumbaga). Sprašena droga ili tinktura se koriste spolja, u obliku obloga, različitih masti i losiona za utrljavanje. Primenjuju se i interno, kod oboljenja disajnih puteva i mnogo češće kod gubitka apetita i poremećaja varenja hrane (kao stomahici, holeretici i holagozi). Svakodnevna primena Biljke koje sadrže glukozinolate (kupus, brokoli, seme slačice, beli i crni luk), koriste se u ishrani, dodaci koji poboljšavaju ukus hrane, kao začini i konzervansi.

39

40 Ukoliko se konzumira velika količina namirnica koje sadrže glukozinolate može doći do hipotireodizma (gušavost) jer jedan od prozvoda njihovog katabolizma (goitrin koji nastaje ako je u položaju 2 R ostatka vezana hidroksilna grupa) vezuju za sebe jod čime onemogućavaju sintezu tiroksina).

41 furanozni oblik apioze

42