EU. Introdução.

PARA substâncias biologicamente ativas relacionar: enzimas, vitaminas e hormônios. São compostos vitais e necessários, cada um dos quais desempenha um papel insubstituível e muito importante na vida do corpo.

A digestão e absorção dos alimentos ocorrem com a participação de enzimas. Síntese e quebra de proteínas, ácidos nucléicos, lipídios, hormônios e outras substâncias nos tecidos do corpo também constituem um conjunto de reações enzimáticas. Porém, qualquer manifestação funcional de um organismo vivo - respiração, contração muscular, atividade neuropsíquica, reprodução, etc. - também estão diretamente relacionados com a ação dos sistemas enzimáticos correspondentes. Em outras palavras, sem enzimas sem vida. O seu significado para o corpo humano não se limita à fisiologia normal. Muitas doenças humanas baseiam-se em distúrbios nos processos enzimáticos.

Vitaminas pode ser classificado como um grupo biologicamente compostos ativos , exercendo seu efeito no metabolismo em concentrações insignificantes. São compostos orgânicos de diversas estruturas químicas necessários ao funcionamento normal de quase todos os processos do corpo. Aumentam a resistência do organismo a diversos fatores extremos e doenças infecciosas, contribuem para a neutralização e eliminação de substâncias tóxicas, etc.

Hormônios - São produtos de secreção interna produzidos por glândulas especiais ou células individuais, liberados no sangue e distribuídos por todo o corpo, normalmente causando certo efeito biológico.

Sami hormônios não afetam diretamente nenhuma reação celular. Somente ao entrar em contato com um determinado receptor, exclusivo dele, uma determinada reação é causada.

Muitas vezes hormônios Eles também citam alguns outros produtos metabólicos formados em todos [por exemplo. dióxido de carbono] ou apenas em alguns [por exemplo. acetilcolina] tecidos que possuem, em maior ou menor grau, atividade fisiológica e participam da regulação das funções do corpo animal. Porém, uma interpretação tão ampla do conceito. "hormônios" priva-o de qualquer especificidade qualitativa. O termo "hormônios" Apenas devem ser designados aqueles produtos metabólicos ativos que são formados em formações especiais - glândulas endócrinas. Substâncias biologicamente ativas, formados em outros órgãos e tecidos são geralmente chamados de “para-hormônios”, “histohormônios”, “estimulantes biogênicos”.

Produtos metabólicos biologicamente ativos também são formados nas plantas, mas essas substâncias são classificadas como hormônios completamente errado.

Agora vamos conhecer cada grupo de substâncias incluídas na composição biologicamente ativo, separadamente.

II. Enzimas.

1. História da descoberta.

Todos os processos vitais são baseados em milhares de reações químicas. Eles passam pelo corpo sem o uso de alta temperatura e pressão, ou seja, em condições amenas. As substâncias que são oxidadas nas células humanas e animais queimam de forma rápida e eficiente, enriquecendo o corpo com energia e material de construção. Mas as mesmas substâncias podem ser armazenadas durante anos tanto na forma enlatada [isolada do ar] como no ar na presença de oxigénio. A capacidade de digerir rapidamente os alimentos em um organismo vivo se deve à presença de catalisadores biológicos especiais nas células - enzimas. O termo "enzima"(fermentum em latim significa “fermentado”, “fermento”) foi proposto pelo cientista holandês Van Helmont no início do século XVIII. É o que ele chamou de agente desconhecido que participa ativamente do processo de fermentação alcoólica.

O estudo experimental dos processos enzimáticos começou no século XVIII, quando o naturalista francês R. Réaumur conduziu experimentos para determinar o mecanismo de digestão dos alimentos no estômago de aves de rapina. Ele deu às aves de rapina que engolissem pedaços de carne encerrados em um tubo de metal perfurado preso a uma corrente fina. Poucas horas depois, o tubo foi retirado do estômago da ave e descobriu-se que a carne estava parcialmente dissolvida. Como estava num tubo e não podia ser submetido a trituração mecânica, era natural supor que fosse afetado pelo suco gástrico. Esta suposição foi confirmada pelo naturalista italiano L. Spallanzani. L. Spallanzani colocou um pedaço de esponja em um tubo de metal que as aves de rapina engoliram. Após retirar o tubo da esponja, o suco gástrico foi espremido. Em seguida, a carne foi aquecida nesse suco e “dissolveu-se” completamente nele.

Muito mais tarde (1836) T. Schwann descobriu uma enzima no suco gástrico pepsina(da palavra grega pepto - “cozinhar”) sob a influência da qual a carne é digerida no estômago. Esses trabalhos serviram de início ao estudo das chamadas enzimas proteolíticas.

Um evento importante no desenvolvimento da ciência enzimática foi o trabalho de K.S. Kirgoff. Em 1814, um membro titular da Academia de Ciências de São Petersburgo, K.S. Kirgoff, descobriu que a cevada germinada era capaz de converter o polissacarídeo amido no dissacarídeo maltose e o extrato de levedura decompunha o açúcar de beterraba em monossacarídeos - glicose e frutose. Estes foram os primeiros estudos em enzimologia. Embora na prática a utilização de processos enzimáticos seja conhecida desde tempos imemoriais (fermentação da uva, produção de queijo, etc.)

Dois conceitos são usados ​​em publicações diferentes: "enzimas" E "enzimas". Esses nomes são idênticos. Eles significam a mesma coisa - catalisadores biológicos. A primeira palavra é traduzida como “fermento”, a segunda - “em fermento”.

Por muito tempo eles não tinham ideia do que acontecia na levedura, que força nela presente fazia com que as substâncias se quebrassem e se transformassem em outras mais simples. Somente após a invenção do microscópio é que se descobriu que a levedura é um conjunto de um grande número de microrganismos que utilizam o açúcar como principal nutriente. Em outras palavras, cada célula de levedura é “recheada” com enzimas capazes de decompor o açúcar. Mas, ao mesmo tempo, também eram conhecidos outros catalisadores biológicos que não estavam encerrados em uma célula viva, mas “viviam” livremente fora dela. Por exemplo, eles foram encontrados em sucos gástricos e extratos celulares. A este respeito, no passado, distinguiam-se dois tipos de catalisadores: acreditava-se que as próprias enzimas são inseparáveis ​​​​da célula e não podem funcionar fora dela, ou seja, eles são "organizados". E os catalisadores “desorganizados” que podem funcionar fora da célula eram chamados de enzimas. Esta oposição entre enzimas “vivas” e enzimas “não vivas” foi explicada pela influência dos vitalistas, a luta entre o idealismo e o materialismo nas ciências naturais. Os pontos de vista dos cientistas estavam divididos. O fundador da microbiologia L. Pasteur argumentou que a atividade enzimas determinado pela vida da célula. Se a célula for destruída, a ação da enzima será interrompida. Os químicos liderados por J. Liebig desenvolveram uma teoria puramente química da fermentação, provando que a atividade das enzimas não depende da existência da célula.

Em 1871, o médico russo M.M. Manasseina destruiu as células de levedura esfregando-as com areia de rio. A seiva celular, separada dos restos celulares, manteve sua capacidade de fermentar o açúcar. Um quarto de século depois, o cientista alemão E. Buchner obteve suco livre de células pressionando levedura viva sob pressão de até 5*10 Pa. Este suco, como o fermento vivo, fermentou o açúcar para formar álcool e monóxido de carbono (IV):

C6H12O6--->2C2H5OH + 2CO2

Obras de A.N. A pesquisa de Lebedev sobre células de levedura e os trabalhos de outros cientistas puseram fim às ideias vitalistas na teoria da catálise biológica, e os termos "enzima" E "enzima" começou a ser usado como equivalente.

2.Propriedades das enzimas.

Sendo proteínas, as enzimas têm todas as suas propriedades. Ao mesmo tempo, os biocatalisadores são caracterizados por uma série de qualidades específicas, também resultantes da sua natureza proteica. Estas qualidades distinguem as enzimas dos catalisadores convencionais. Isso inclui a termolabilidade das enzimas, a dependência de sua ação do valor do pH do ambiente, a especificidade e, por fim, a suscetibilidade à influência de ativadores e inibidores.

Labilidade térmica enzimas é explicado pelo fato de que a temperatura, por um lado, afeta a parte proteica da enzima, levando à desnaturação da proteína e à diminuição da função catalítica em valores muito elevados, e por outro lado, afeta a taxa de reação do formação do complexo enzima-substrato e todas as etapas subsequentes da transformação do substrato, o que leva ao aumento da catálise.

A dependência da atividade catalítica da enzima com a temperatura é expressa por uma curva típica. Até uma determinada temperatura (em média até 50°C), a atividade catalítica aumenta, e para cada 10°C a taxa de conversão do substrato aumenta aproximadamente 2 vezes. Ao mesmo tempo, a quantidade de enzima inativada aumenta gradativamente devido à desnaturação de sua parte proteica. A temperaturas acima de 50°C, a desnaturação da proteína enzimática aumenta acentuadamente e, embora a taxa de reações de conversão do substrato continue a aumentar, a atividade da enzima, expressa como a quantidade de substrato convertido, diminui.

Estudos detalhados do crescimento da atividade enzimática com o aumento da temperatura, realizados recentemente, mostraram uma natureza mais complexa desta dependência do que a indicada acima: em muitos casos não corresponde à regra de duplicação da atividade a cada 10°C, principalmente devido ao aumento gradual das mudanças conformacionais na enzima da molécula.

A temperatura na qual a atividade catalítica de uma enzima é máxima é chamada de temperatura ideal. A temperatura ideal para diferentes enzimas não é a mesma. Em geral, para enzimas de origem animal situa-se entre 40 e 50°C, e para enzimas vegetais - entre 50 e 60°C. Porém, existem enzimas com temperatura ótima mais elevada, por exemplo, a papaína (enzima de origem vegetal que acelera a hidrólise de proteínas) tem ótima a 8°C. Ao mesmo tempo, a catalase (enzima que acelera a decomposição de H2O2 em H2O e O2) tem temperatura ótima de ação entre 0 e -10°C, e em temperaturas mais altas ocorre oxidação vigorosa da enzima e sua inativação.

Doutor em Ciências Biológicas, Professor V. M. Shkumatov;

Vice-Diretor Geral de Assuntos

desenvolvimento inovador da RUE "Belmedpreparaty"

Candidato em Ciências Técnicas TV Trukhacheva

Leontiev, V. N.

Química de substâncias biologicamente ativas: um curso eletrônico de textos teóricos para alunos da especialidade 1-48 02 01 “Biotecnologia” de ensino em tempo integral e parcial / V. N. Leontiev, O. S. Ignatovets. – Minsk: BSTU, 2013. – 129 p.

O curso eletrônico de textos teóricos é dedicado às características estruturais e funcionais e às propriedades químicas das principais classes de substâncias biologicamente ativas (proteínas, carboidratos, lipídios, vitaminas, antibióticos, etc.). São descritos métodos de síntese química e análise estrutural das classes de compostos listadas, suas propriedades e efeitos nos sistemas biológicos, bem como sua distribuição na natureza.

Tópico 1. Introdução
A química das substâncias biologicamente ativas estuda a estrutura e as funções biológicas dos componentes mais importantes da matéria viva, principalmente biopolímeros e biorreguladores de baixo peso molecular, prestando especial atenção à elucidação dos padrões de relação entre estrutura e ação biológica. Essencialmente, é a base química da biologia moderna. Ao desenvolver os problemas fundamentais da química do mundo vivo, a química bioorgânica contribui para resolver os problemas de obtenção de medicamentos praticamente importantes para a medicina, a agricultura e diversas indústrias.

Objetos de estudo: proteínas e peptídeos, ácidos nucléicos, carboidratos, lipídios, biopolímeros mistos - glicoproteínas, nucleoproteínas, lipoproteínas, glicolipídeos, etc.; alcalóides, terpenóides, vitaminas, antibióticos, hormônios, prostaglandinas, substâncias de crescimento, feromônios, toxinas, bem como drogas sintéticas, pesticidas, etc.

Métodos de pesquisa: O arsenal principal consiste em métodos de química orgânica, mas uma variedade de métodos físicos, físico-químicos, matemáticos e biológicos também são utilizados para resolver problemas estruturais e funcionais.

Objetivos principais: isolamento dos compostos estudados em estado individual por meio de cristalização, destilação, diversos tipos de cromatografia, eletroforese, ultrafiltração, ultracentrifugação, distribuição em contracorrente, etc.; estabelecimento de estrutura, incluindo estrutura espacial, com base em abordagens de química orgânica e físico-orgânica usando espectrometria de massa, vários tipos de espectroscopia óptica (IR, UV, laser, etc.), análise de difração de raios X, ressonância magnética nuclear, paramagnética eletrônica ressonância, rotação de dispersão óptica e dicroísmo circular, métodos de cinética rápida, etc. em combinação com cálculos computacionais; síntese química e modificação química dos compostos estudados, incluindo síntese completa, síntese de análogos e derivados, a fim de confirmar a estrutura, esclarecer a relação entre estrutura e função biológica e obter medicamentos praticamente valiosos; testes biológicos dos compostos resultantes em vitro E na Vivo.

Os grupos funcionais mais comuns encontrados em biomoléculas são:

hidroxila (álcoois)	grupo amino (aminas)
aldeído (aldeídos)	amida (amidas)
carbonila (cetonas)	éster
ácido carboxílico)	etéreo
sulfidrila (tióis)	metilo
dissulfeto	etilo
fosfato	fenil
guanidina	imidazol

Tópico 2. Proteínas e peptídeos. Estrutura primária de proteínas e peptídeos
Esquilos– biopolímeros de alto peso molecular construídos a partir de resíduos de aminoácidos. O peso molecular das proteínas varia de 6.000 a 2.000.000 Da. São as proteínas que são o produto da informação genética transmitida de geração em geração e realizam todos os processos vitais na célula. Esses polímeros surpreendentemente diversos têm algumas das funções celulares mais importantes e versáteis.

As proteínas podem ser divididas:
1) por estrutura : proteínas simples são construídas a partir de resíduos de aminoácidos e, após hidrólise, decompõem-se apenas em aminoácidos livres ou seus derivados.

Proteínas complexas são proteínas de dois componentes que consistem em uma proteína simples e um componente não proteico denominado grupo protético. Durante a hidrólise de proteínas complexas, além dos aminoácidos livres, forma-se uma parte não proteica ou seus produtos de decomposição. Eles podem conter íons metálicos (metaloproteínas), moléculas de pigmento (cromoproteínas), podem formar complexos com outras moléculas (lipo-, nucleo-, glicoproteínas) e também ligar-se covalentemente ao fosfato inorgânico (fosfoproteínas);

2. solubilidade em água:

– solúvel em água,

– solúvel em sal,

– solúvel em álcool,

– insolúvel;

3. funções desempenhadas : As funções biológicas das proteínas incluem:

– catalítico (enzimático),

– regulatório (a capacidade de regular a taxa de reações químicas na célula e o nível de metabolismo em todo o organismo),

– transporte (transporte de substâncias no corpo e sua transferência através de biomembranas),

– estrutural (composto por cromossomos, citoesqueleto, conjuntivo, muscular, tecidos de suporte),

– receptor (interação de moléculas receptoras com componentes extracelulares e início de uma resposta celular específica).

Além disso, as proteínas desempenham funções protetoras, de armazenamento, tóxicas, contráteis e outras;

4) dependendo da estrutura espacial:

– fibrilares (são utilizados pela natureza como material estrutural),

– globular (enzimas, anticorpos, alguns hormônios, etc.).

AMINOÁCIDOS, SUAS PROPRIEDADES
Aminoácidos são chamados ácidos carboxílicos contendo um grupo amino e um grupo carboxila. Os aminoácidos naturais são ácidos 2-aminocarboxílicos, ou α-aminoácidos, embora existam aminoácidos como β-alanina, taurina, ácido γ-aminobutírico. Em geral, a fórmula de um α-aminoácido é assim:


Os α-aminoácidos têm quatro substituintes diferentes no segundo átomo de carbono, ou seja, todos os α-aminoácidos, exceto a glicina, têm um átomo de carbono assimétrico (quiral) e existem na forma de dois enantiômeros - eu- E D-aminoácidos. Os aminoácidos naturais são eu-linha. D-aminoácidos são encontrados em bactérias e antibióticos peptídicos.

Todos os aminoácidos em soluções aquosas podem existir na forma de íons bipolares e sua carga total depende do pH do meio. O valor de pH no qual a carga total é zero é chamado ponto de isolação eletrica. No ponto isoelétrico, o aminoácido é um zwitterion, ou seja, seu grupo amina é protonado e seu grupo carboxila está dissociado. Na região de pH neutro, a maioria dos aminoácidos são zwitterions:


Os aminoácidos não absorvem luz na região visível do espectro, os aminoácidos aromáticos absorvem luz na região UV do espectro: triptofano e tirosina a 280 nm, fenilalanina a 260 nm.

As proteínas apresentam uma série de reações coloridas devido à presença de certos resíduos de aminoácidos ou grupos químicos gerais. Essas reações são amplamente utilizadas para fins analíticos. Dentre elas, as mais famosas são a reação da ninidrina, que permite a determinação quantitativa de grupos amino em proteínas, peptídeos e aminoácidos, bem como a reação do biureto, utilizada para a determinação qualitativa e quantitativa de proteínas e peptídeos. Quando uma proteína ou peptídeo, mas não um aminoácido, é aquecido com CuSO 4 em uma solução alcalina, forma-se um composto complexo de cobre de cor violeta, cuja quantidade pode ser determinada espectrofotometricamente. As reações de cor para aminoácidos individuais são usadas para detectar peptídeos contendo os resíduos de aminoácidos correspondentes. Para identificar o grupo guanidina da arginina, utiliza-se a reação de Sakaguchi - ao interagir com o a-naftol e o hipoclorito de sódio, as guanidinas em meio alcalino apresentam uma cor vermelha. O anel indol do triptofano pode ser detectado pela reação de Ehrlich - uma cor vermelho-violeta quando reagido com p-dimetilamino-benzaldeído em H 2 SO 4. A reação de Pauli revela resíduos de histidina e tirosina, que em soluções alcalinas reagem com o ácido diazobenzeno sulfônico, formando derivados de cor vermelha.

Papel biológico dos aminoácidos:

1) elementos estruturais de peptídeos e proteínas, os chamados aminoácidos proteinogênicos. As proteínas contêm 20 aminoácidos, que são codificados pelo código genético e incorporados às proteínas durante a tradução, alguns dos quais podem ser fosforilados, acilados ou hidroxilados;

2) elementos estruturais de outros compostos naturais - coenzimas, ácidos biliares, antibióticos;

3) moléculas sinalizadoras. Alguns dos aminoácidos são neurotransmissores ou precursores de neurotransmissores, hormônios e histohormônios;

4) os metabólitos mais importantes, por exemplo, alguns aminoácidos são precursores de alcalóides vegetais, ou servem como doadores de nitrogênio, ou são componentes vitais da nutrição.

A nomenclatura, peso molecular e valores de pK dos aminoácidos são apresentados na Tabela 1.

tabela 1
Nomenclatura, peso molecular e valores de pK dos aminoácidos

Os aminoácidos variam em solubilidade em água. Isso se deve à sua natureza zwitteriônica, bem como à capacidade dos radicais de interagir com a água (hidrato). PARA hidrofílico incluem radicais contendo grupos funcionais catiônicos, aniônicos e polares sem carga. PARA hidrofóbico– radicais contendo grupos alquil ou arila.

Dependendo da polaridade R-grupos existem quatro classes de aminoácidos: apolares, polares sem carga, com carga negativa e com carga positiva.

Os aminoácidos não polares incluem: glicina; aminoácidos com cadeias laterais alquil e aril - alanina, valina, leucina, isoleucina; tirosina, triptofano, fenilalanina; iminoácido - prolina. Eles se esforçam para entrar no ambiente hidrofóbico “dentro” da molécula de proteína (Fig. 1).

Arroz. 1. Aminoácidos não polares
Os aminoácidos com carga polar incluem: aminoácidos com carga positiva – histidina, lisina, arginina (Fig. 2); aminoácidos com carga negativa – ácido aspártico e glutâmico (Fig. 3). Eles geralmente se projetam para fora do ambiente aquoso da proteína.

Os demais aminoácidos formam a categoria de polares sem carga: serina e treonina (aminoácidos-álcoois); asparagina e glutamina (amidas dos ácidos aspártico e glutâmico); cisteína e metionina (aminoácidos contendo enxofre).

Como em pH neutro os grupos COOH dos ácidos glutâmico e aspártico estão completamente dissociados, eles são geralmente chamados glutamato E aspartato independentemente da natureza dos cátions presentes no meio.

Várias proteínas contêm aminoácidos especiais que são formados pela modificação de aminoácidos comuns após sua inclusão na cadeia polipeptídica, por exemplo, 4-hidroxiprolina, fosfoserina, ácido -carboxiglutâmico, etc.

Arroz. 2. Aminoácidos com grupos laterais carregados
Todos os aminoácidos formados durante a hidrólise de proteínas sob condições bastante suaves exibem atividade óptica, isto é, a capacidade de girar o plano da luz polarizada (com exceção da glicina).

Arroz. 3. Aminoácidos com grupos laterais carregados
Todos os compostos que podem existir em duas formas estereoisoméricas, isômeros L e D, possuem atividade óptica (Fig. 4). As proteínas contêm apenas eu-aminoácidos.

eu-alanina D-alanina
Arroz. 4. Isômeros ópticos de alanina

A glicina não possui átomo de carbono assimétrico, enquanto a treonina e a isoleucina contêm, cada uma, dois átomos de carbono assimétricos. Todos os outros aminoácidos possuem um átomo de carbono assimétrico.

A forma opticamente inativa de um aminoácido é chamada racemato, que é uma mistura equimolar D- E eu-isômeros, e é designado pelo símbolo DL-.

M

Os números de aminoácidos que constituem os polipeptídeos são chamados de resíduos de aminoácidos. Os resíduos de aminoácidos são ligados entre si por uma ligação peptídica (Fig. 5), na qual participam o grupo α-carboxila de um aminoácido e o grupo α-amino de outro.
Arroz. 5. Formação de ligação peptídica
O equilíbrio desta reação é deslocado para a formação de aminoácidos livres em vez do peptídeo. Portanto, a biossíntese de polipeptídeos requer catálise e gasto energético.

Como o dipeptídeo contém um grupo reativo carboxila e amino, outros resíduos de aminoácidos podem ser ligados a ele com a ajuda de novas ligações peptídicas, resultando na formação de um polipeptídeo - uma proteína.

A cadeia polipeptídica consiste em seções repetidas regularmente - grupos NHCHRCO, formando a cadeia principal (esqueleto ou espinha dorsal da molécula) e uma parte variável, incluindo cadeias laterais características. R-grupos de resíduos de aminoácidos se projetam da estrutura peptídica e formam em grande parte a superfície do polímero, determinando muitas das propriedades físicas e químicas das proteínas. A rotação livre na estrutura peptídica é possível entre o átomo de nitrogênio do grupo peptídico e o átomo de carbono α vizinho, bem como entre o átomo de carbono α e o carbono do grupo carbonila. Devido a isso, a estrutura linear pode adquirir uma conformação espacial mais complexa.

Um resíduo de aminoácido contendo um grupo α-amino livre é chamado N-terminal, e tendo um grupo -carboxila livre – COM-fim.

A estrutura dos peptídeos é geralmente representada com N-fim.

Às vezes, os grupos terminais -amino e -carboxila se ligam entre si, formando peptídeos cíclicos.

Os peptídeos diferem no número de aminoácidos, na composição dos aminoácidos e na ordem de ligação dos aminoácidos.

As ligações peptídicas são muito fortes e sua hidrólise química requer condições adversas: alta temperatura e pressão, ambiente ácido e muito tempo.

Em uma célula viva, as ligações peptídicas podem ser quebradas por enzimas proteolíticas chamadas proteases ou hidrolases peptídicas.

Assim como os aminoácidos, as proteínas são compostos anfotéricos e são carregadas em soluções aquosas. Cada proteína tem seu próprio ponto isoelétrico - o valor de pH no qual as cargas positivas e negativas da proteína são completamente compensadas e a carga total da molécula é zero. Em valores de pH acima do ponto isoelétrico, a proteína carrega carga negativa, e em valores de pH abaixo do ponto isoelétrico, carrega carga positiva.
SEQUENADORES. ESTRATÉGIA E TÁTICAS DE ANÁLISE DE ESTRUTURA PRIMÁRIA
A determinação da estrutura primária das proteínas se resume à determinação da ordem dos aminoácidos na cadeia polipeptídica. Este problema é resolvido usando o método sequenciamento(do inglês seqüência-subsequência).

Em princípio, a estrutura primária das proteínas pode ser determinada por análise direta da sequência de aminoácidos ou pela decifração da sequência de nucleotídeos dos genes correspondentes usando o código genético. Naturalmente, a maior confiabilidade é garantida pela combinação desses métodos.

O próprio sequenciamento em seu nível atual permite determinar a sequência de aminoácidos em polipeptídeos cujo tamanho não excede várias dezenas de resíduos de aminoácidos. Ao mesmo tempo, os fragmentos polipeptídicos em estudo são muito mais curtos do que as proteínas naturais com as quais temos de lidar. Portanto, é necessário o corte preliminar do polipéptido original em fragmentos curtos. Após sequenciar os fragmentos resultantes, eles devem ser costurados novamente na sequência original.

Assim, a determinação da sequência primária de uma proteína se resume às seguintes etapas principais:

1) clivagem da proteína em vários fragmentos de comprimento acessível para sequenciamento;

2) sequenciamento de cada um dos fragmentos obtidos;

3) montagem da estrutura completa da proteína a partir das estruturas estabelecidas de seus fragmentos.

O estudo da estrutura primária de uma proteína consiste nas seguintes etapas:

– determinação do seu peso molecular;

– determinação da composição específica de aminoácidos (composição AA);

- definição N- E COM-resíduos terminais de aminoácidos;

– divisão da cadeia polipeptídica em fragmentos;

– clivagem da cadeia polipeptídica original de outra forma;

– separação dos fragmentos resultantes;

– análise de aminoácidos de cada fragmento;

– estabelecimento da estrutura primária do polipeptídeo, levando em consideração as sequências sobrepostas de fragmentos de ambas as clivagens.

Como ainda não existe um método que permita estabelecer a estrutura primária completa de uma proteína em uma molécula inteira, a cadeia polipeptídica é submetida a clivagem específica com reagentes químicos ou enzimas proteolíticas. A mistura dos fragmentos peptídicos resultantes é separada e a composição de aminoácidos e a sequência de aminoácidos são determinadas para cada um deles. Depois de estabelecida a estrutura de todos os fragmentos, é necessário determinar a ordem de sua localização na cadeia polipeptídica original. Para isso, a proteína é submetida à clivagem por meio de outro agente e é obtido um segundo conjunto diferente de fragmentos peptídicos, que são separados e analisados ​​​​de forma semelhante.

1. Determinação do peso molecular (os seguintes métodos são discutidos em detalhes no tópico 3):

– por viscosidade;

– por taxa de sedimentação (método de ultracentrifugação);

– cromatografia em gel;

– eletroforese em PAGE sob condições de dissociação.

2. Determinação da composição de AA. A análise da composição de aminoácidos inclui hidrólise ácida completa da proteína ou peptídeo em estudo usando 6 n. ácido clorídrico e determinação quantitativa de todos os aminoácidos do hidrolisado. A hidrólise da amostra é realizada em ampolas seladas em vácuo a 150°C durante 6 horas. A determinação quantitativa de aminoácidos num hidrolisado de proteína ou péptido é realizada utilizando um analisador de aminoácidos.

3. Determinação de resíduos de aminoácidos N e C. Na cadeia polipeptídica de uma proteína, de um lado há um resíduo de aminoácido carregando um grupo α-amino livre (amino ou N-resíduo terminal), e por outro lado - um resíduo com um grupo α-carboxila livre (carboxila, ou COM-resíduo terminal). A análise de resíduos terminais desempenha um papel importante no processo de determinação da sequência de aminoácidos de uma proteína. Na primeira etapa do estudo, permite estimar o número de cadeias polipeptídicas que compõem a molécula proteica e o grau de homogeneidade do fármaco em estudo. Nas etapas subsequentes, usando análise N-resíduos de aminoácidos terminais controlam o processo de separação de fragmentos peptídicos.

Reações para determinar resíduos de aminoácidos N-terminais:

1) um dos primeiros métodos para determinar N-resíduos de aminoácidos terminais foram propostos por F. Sanger em 1945. Quando o grupo α-amino de um peptídeo ou proteína reage com 2,4-dinitrofluorobenzeno, é obtido um derivado de dinitrofenil (DNP), de cor amarela. A hidrólise ácida subsequente (HCl 5,7 N) leva à clivagem das ligações peptídicas e à formação de um derivado DNP N-aminoácido terminal. O aminoácido DNP é extraído com éter e identificado por cromatografia na presença de padrões.

2) método de dansilação. A melhor aplicação para determinar N Os resíduos -terminais são atualmente encontrados pelo método dansil, desenvolvido em 1963 por W. Gray e B. Hartley. Assim como o método de dinitrofenilação, baseia-se na introdução de uma “marca” nos grupos amino da proteína, que não é removida durante a hidrólise subsequente. Sua primeira etapa é a reação do cloreto de dansila (1-dimetilaminonaftaleno-5-sulfocloreto) com o grupo α-amino não protonado de um peptídeo ou proteína para formar o peptídeo dansila (peptídeo DNS). Na próxima etapa, o peptídeo DNS é hidrolisado (5,7 N HC1, 105°C, 12 - 16 horas) e liberado N-aminoácido α-DNS terminal. Os aminoácidos DNS exibem intensa fluorescência na região ultravioleta do espectro (365 nm); Normalmente 0,1 - 0,5 nmol da substância são suficientes para sua identificação.

Existem vários métodos que podem ser usados ​​para determinar como N-resíduo de aminoácido terminal e sequência de aminoácidos. Estes incluem degradação pelo método Edman e hidrólise enzimática por aminopeptidases. Estes métodos serão discutidos em detalhe abaixo ao descrever a sequência de aminoácidos dos péptidos.

Reações para determinar resíduos de aminoácidos C-terminais:

1) entre métodos químicos de determinação COM-resíduos de aminoácidos terminais, o método da hidrazinólise proposto por S. Akabori e o método da oxazolona merecem atenção. No primeiro deles, quando um peptídeo ou proteína é aquecido com hidrazina anidra a 100 - 120°C, as ligações peptídicas são hidrolisadas para formar hidrazidas de aminoácidos. COM O aminoácido -terminal permanece como um aminoácido livre e pode ser isolado da mistura de reação e identificado (Fig. 6).

Arroz. 6. Clivagem da ligação peptídica com hidrazina
O método tem uma série de limitações. A hidrazinólise destrói glutamina, asparagina, cisteína e cistina; a arginina perde seu grupo guanidina para formar ornitina. As hidrazidas de serina, treonina e glicina são lábeis e facilmente convertidas em aminoácidos livres, dificultando a interpretação dos resultados;

2) O método da oxazolona, ​​frequentemente chamado de método da etiqueta de trítio, baseia-se na capacidade COM O resíduo de aminoácido terminal sofre ciclização sob a influência do anidrido acético para formar oxazolona. Sob condições alcalinas, a mobilidade dos átomos de hidrogênio na posição 4 do anel oxazolona aumenta acentuadamente e eles podem ser facilmente substituídos por trítio. Os produtos de reação formados como resultado da hidrólise ácida subsequente do peptídeo ou proteína tritiada contêm COM-aminoácido terminal. A cromatografia do hidrolisado e a medição da radioatividade permitem a identificação COM-aminoácido terminal de um peptídeo ou proteína;

3) na maioria das vezes para determinar COM Os resíduos de aminoácidos -terminais são hidrolisados ​​enzimaticamente pelas carboxipeptidases, o que também permite a análise da sequência de aminoácidos C-terminal. A carboxipeptidase hidrolisa apenas as ligações peptídicas formadas COM-aminoácido terminal com um grupo α-carboxila livre. Portanto, sob a ação desta enzima, os aminoácidos são clivados sequencialmente do peptídeo, começando com COM-terminal. Isto torna possível determinar a posição relativa dos resíduos de aminoácidos alternados.

Como resultado da identificação N- E COM Os resíduos -terminais do polipeptídeo fornecem dois pontos de referência importantes para determinar sua sequência de aminoácidos (estrutura primária).

4. Fragmentação da cadeia polipeptídica.

Métodos enzimáticos. Para a quebra específica de proteínas em determinados pontos, são utilizados métodos enzimáticos e químicos. Das enzimas que catalisam a hidrólise de proteínas em pontos específicos, a tripsina e a quimotripsina são as mais utilizadas. A tripsina catalisa a hidrólise das ligações peptídicas localizadas após os resíduos de lisina e arginina. A quimotripsina decompõe preferencialmente as proteínas após resíduos de aminoácidos aromáticos - fenilalanina, tirosina e triptofano. Se necessário, a especificidade da tripsina pode ser aumentada ou alterada. Por exemplo, o tratamento da proteína em estudo com anidrido citracónico conduz à acilação de resíduos de lisina. Numa tal proteína modificada, a clivagem ocorrerá apenas nos resíduos de arginina. Além disso, no estudo da estrutura primária das proteínas, a proteinase, que também pertence à classe das serina proteinases, é amplamente utilizada. A enzima tem dois máximos de atividade proteolítica em pH 4,0 e 7,8. A proteinase cliva as ligações peptídicas formadas pelo grupo carboxila do ácido glutâmico com alto rendimento.

Os investigadores também têm à sua disposição um grande conjunto de enzimas proteolíticas menos específicas (pepsina, elastase, subtilisina, papaína, pronase, etc.). Estas enzimas são usadas principalmente para fragmentação adicional de peptídeos. A sua especificidade de substrato é determinada pela natureza dos resíduos de aminoácidos, não só formando uma ligação hidrolisável, mas também mais distantes ao longo da cadeia.

Métodos químicos.

1) dentre os métodos químicos de fragmentação de proteínas, o mais específico e mais utilizado é a clivagem com brometo de cianogênio em resíduos de metionina (Figura 7).

A reação com o brometo de cianogênio resulta na formação do derivado intermediário de cianossulfônio da metionina, que se converte espontaneamente sob condições ácidas em homoserina iminolactona, que, por sua vez, é rapidamente hidrolisada com clivagem da ligação imina. Resultando em COM-terminal dos peptídeos, a lactona de homoserina é ainda parcialmente hidrolisada em homoserina (HSer), resultando em cada fragmento de peptídeo, exceto COM-terminal, existe em duas formas - homosserina e homosserina lactona;

Arroz. 7. Clivagem da cadeia polipeptídica com brometo de cianogênio
2) um grande número de métodos foram propostos para a clivagem de proteínas no grupo carbonila do resíduo de triptofano. Um dos reagentes utilizados para esse fim é N-bromosuccinimida;

3) reação de troca tiol-dissulfeto. Glutationa reduzida, 2-mercaptoetanol e ditiotreitol são usados ​​como reagentes.

5. Determinação da sequência de fragmentos peptídicos. Nesta etapa é estabelecida a sequência de aminoácidos em cada um dos fragmentos peptídicos obtidos na etapa anterior. Para tanto, costuma-se utilizar um método químico desenvolvido por Per Edman. A clivagem de Edman se resume ao fato de que apenas N-resíduo terminal do peptídeo e todas as outras ligações peptídicas não são afetadas. Depois de identificar a divisão N- o restante terminal da etiqueta é introduzido na próxima, que agora se tornou N-terminal, resíduo que é clivado da mesma forma, passando pela mesma série de reações. Assim, eliminando resíduo por resíduo, é possível determinar toda a sequência de aminoácidos de um peptídeo utilizando apenas uma amostra para esse fim. No método Edman, o peptídeo reage primeiro com isotiocianato de fenil, que se liga ao grupo α-amino livre N-resíduo terminal. O tratamento do peptídeo com ácido diluído frio leva à eliminação N-resíduo terminal na forma de derivado de feniltiohidantoína, que pode ser identificado por métodos cromatográficos. O restante do valor do peptídeo após a remoção N-o resíduo terminal parece intacto. A operação é repetida quantas vezes houver resíduos no peptídeo. Desta forma, a sequência de aminoácidos dos péptidos contendo 10-20 resíduos de aminoácidos pode ser facilmente determinada. A sequência de aminoácidos é determinada para todos os fragmentos formados durante a clivagem. Depois disso, surge o próximo problema - determinar em que ordem os fragmentos estavam localizados na cadeia polipeptídica original.

Determinação automática da sequência de aminoácidos . Uma grande conquista no campo dos estudos estruturais de proteínas foi a criação em 1967 por P. Edman e J. Begg sequenciador– um dispositivo que realiza eliminação automática sequencial com alta eficiência N-resíduos de aminoácidos terminais usando o método de Edman. Os sequenciadores modernos implementam vários métodos para determinar sequências de aminoácidos.

6. Clivagem da cadeia polipeptídica original de outra forma. Para estabelecer a ordem de arranjo dos fragmentos peptídicos resultantes, pegue uma nova porção da preparação polipeptídica original e divida-a em fragmentos menores de alguma outra forma, pela qual as ligações peptídicas resistentes à ação do reagente anterior são clivadas. Cada um dos peptídeos curtos resultantes é submetido a clivagem sequencial pelo método de Edman (o mesmo da etapa anterior), e assim é determinada sua sequência de aminoácidos.

7. Estabelecimento da estrutura primária do polipeptídeo, levando em consideração as sequências sobrepostas de fragmentos de ambas as clivagens. As sequências de aminoácidos nos fragmentos peptídicos obtidos pelos dois métodos são comparadas para encontrar péptidos no segundo conjunto em que as sequências de secções individuais corresponderiam às sequências de certas secções dos péptidos do primeiro conjunto. Os peptídeos do segundo conjunto com regiões sobrepostas permitem que os fragmentos peptídicos obtidos como resultado da primeira clivagem da cadeia polipeptídica original sejam conectados na ordem correta.

Às vezes, uma segunda clivagem de um polipeptídeo em fragmentos não é suficiente para encontrar regiões sobrepostas para todos os peptídeos obtidos após a primeira clivagem. Nesse caso, um terceiro, e às vezes um quarto, método de clivagem é usado para obter um conjunto de peptídeos que garantem a sobreposição completa de todas as regiões e estabelecem a sequência completa de aminoácidos na cadeia polipeptídica original.

Entre os muitos milhões de tipos de moléculas que constituem o ambiente bioquímico do corpo, existem muitos milhares que desempenham um papel informativo. Mesmo que não consideremos aquelas substâncias que o corpo libera no meio ambiente, comunicando-se a outros seres vivos: companheiros de tribo, inimigos e vítimas, uma enorme variedade de moléculas pode ser atribuída a diferentes classes de substâncias biologicamente ativas (abreviadas como BAS) circulando em meios líquidos organismo e transmitindo esta ou aquela informação do centro para a periferia, de uma célula para outra, ou da periferia para o centro. Apesar da diversidade de composição e estrutura química, todas essas moléculas, de uma forma ou de outra, afetam diretamente os processos metabólicos realizados por células específicas do corpo.

Os mais importantes para a regulação fisiológica das substâncias biologicamente ativas são os mediadores, hormônios, enzimas e vitaminas.

Mediadores - São substâncias de natureza não proteica, de estrutura relativamente simples e baixo peso molecular. Eles são liberados pelas terminações das células nervosas sob a influência do próximo impulso nervoso ali recebido (a partir de vesículas especiais nas quais se acumulam nos intervalos entre os impulsos nervosos). A despolarização da membrana da fibra nervosa leva à ruptura da vesícula madura e gotas do transmissor entram na fenda sináptica. Uma sinapse é a junção de duas fibras nervosas ou de uma fibra nervosa com uma célula de outro tecido. Embora o sinal seja transmitido eletricamente ao longo de uma fibra nervosa, ao contrário dos fios metálicos convencionais, as fibras nervosas não podem simplesmente ser conectadas mecanicamente umas às outras: um impulso não pode ser transmitido dessa forma, uma vez que a bainha da fibra nervosa não é um condutor, mas um isolante. Nesse sentido, a fibra nervosa se parece menos com um fio e mais com um cabo cercado por uma camada de isolante elétrico. É por isso que um mediador químico é necessário. Esse papel é desempenhado precisamente pela molécula mediadora. Uma vez na fenda sináptica, o transmissor atua na membrana pós-sináptica, levando a uma mudança local em sua polarização, e assim é gerado um impulso elétrico na célula para a qual a excitação precisa ser transferida. Na maioria das vezes, as moléculas de acetilcolina, adrenalina, norepinefrina, dopamina e ácido gama-aminobutírico (GABA) atuam como mediadores no corpo humano. Assim que a ação do mediador na membrana pós-sináptica é concluída, a molécula mediadora é destruída com a ajuda de enzimas especiais que estão constantemente presentes nesta junção celular, evitando assim a superexcitação da membrana pós-sináptica e, consequentemente, das células nas quais a influência informacional é exercida. É por esta razão que um impulso que atinge a membrana pré-sináptica gera um único impulso na membrana pós-sináptica. O esgotamento das reservas do transmissor na membrana pré-sináptica pode às vezes causar distúrbios na condução dos impulsos nervosos.

Hormônios - substâncias de alto peso molecular produzidas pelas glândulas endócrinas para controlar a atividade de outros órgãos e sistemas do corpo.

Em termos de composição química, os hormônios podem pertencer a diferentes classes de compostos orgânicos, que diferem significativamente no tamanho molecular (Tabela 13). A composição química do hormônio determina o mecanismo de sua interação com as células-alvo.

Os hormônios podem ser de dois tipos - ação direta ou trópico. Os primeiros afetam diretamente as células somáticas, alterando seu estado metabólico e fazendo com que alterem sua atividade funcional. Estas últimas têm como objetivo influenciar outras glândulas endócrinas, nas quais, sob a influência dos hormônios trópicos, a produção dos próprios hormônios, que geralmente atuam diretamente nas células somáticas, é acelerada ou desacelerada.

As substâncias (abreviadas como BAS) são substâncias químicas especiais que, em baixas concentrações, apresentam alta atividade contra determinados grupos de organismos (humanos, plantas, animais, fungos) ou determinados grupos de células. Os BAS são utilizados na medicina e na prevenção de doenças, bem como para manter as funções normais da vida.

As substâncias biologicamente ativas são:

1. Os alcalóides contêm nitrogênio por natureza. Normalmente de origem vegetal. Eles têm propriedades básicas. Insolúveis em água, formam vários sais com ácidos. Eles têm boa atividade fisiológica. Em grandes doses são venenos fortes, em pequenas doses são medicamentos (medicamentos “Atropina”, “Papaverina”, “Efedrina”).

2. As vitaminas são um grupo especial de compostos orgânicos vitais para animais e humanos para um bom metabolismo e pleno funcionamento. Muitas das vitaminas participam na formação de enzimas necessárias e inibem ou aceleram a atividade de certos sistemas enzimáticos. As vitaminas também são utilizadas como alimento (estão incluídas em sua composição). Algumas vitaminas entram no corpo com os alimentos, outras são formadas por micróbios nos intestinos e outras aparecem como resultado da síntese de substâncias semelhantes à gordura sob a influência da radiação ultravioleta. A falta de vitaminas pode levar a vários distúrbios metabólicos. Uma doença que ocorre como resultado da baixa ingestão de vitaminas pelo organismo é chamada de deficiência de vitaminas. Uma deficiência – e uma quantidade excessiva – é a hipervitaminose.

3. Os glicosídeos são compostos de natureza orgânica. Eles têm uma grande variedade de efeitos. As moléculas de glicosídeo consistem em duas partes importantes: uma parte sem açúcar (aglicona ou genina) e uma parte com açúcar (glicona). Na medicina, é utilizado no tratamento de doenças do coração e dos vasos sanguíneos, como antimicrobiano e expectorante. Os glicosídeos também aliviam a fadiga mental e física, desinfetam o trato urinário, acalmam o sistema nervoso central, melhoram a digestão e aumentam o apetite.

4. Os glicoalcalóides são substâncias biologicamente ativas relacionadas aos glicosídeos. Deles podem ser obtidos os seguintes medicamentos: “Cortisona”, “Hidrocortisona” e outros.

5. (outro nome é taninos) são capazes de precipitar proteínas, muco, adesivos e alcalóides. Por esse motivo, são incompatíveis com essas substâncias em medicamentos. Com as proteínas formam albuminatos (um agente antiinflamatório).

6. Os óleos graxos são ácidos graxos ou álcool tri-hídrico. Alguns ácidos graxos estão envolvidos na remoção do colesterol do corpo.

7. As cumarinas são substâncias biologicamente ativas à base de isocumarina ou cumarina. Este grupo também inclui piranocumarinas e furocumarinas. Algumas cumarinas têm efeito antiespasmódico, outras exibem atividade de fortalecimento capilar. Existem também cumarinas com efeitos anti-helmínticos, diuréticos, semelhantes ao curare, antimicrobianos, analgésicos e outros.

8. Microelementos, assim como vitaminas, também são adicionados a suplementos alimentares biologicamente ativos. Fazem parte de vitaminas, hormônios, pigmentos, enzimas, formam compostos químicos com proteínas, acumulam-se em tecidos e órgãos, nas glândulas endócrinas. Os seguintes microelementos são importantes para os humanos: boro, níquel, zinco, cobalto, molibdênio, chumbo, flúor, selênio, cobre, manganês.

Existem outras substâncias biologicamente ativas: (existem substâncias voláteis e não voláteis), substâncias de pectina, pigmentos (outro nome são substâncias corantes), esteróides, carotenóides, flavonóides, fitoncidas, ecdisonas, óleos essenciais.

Substâncias biologicamente ativas de plantas medicinais

1. Classificação de substâncias biologicamente ativas

Substâncias biologicamente ativas– são substâncias que influenciam os processos biológicos no corpo de humanos e animais.

Podem ser produtos de biossíntese primária (vitaminas, gorduras, carboidratos, proteínas) e secundária (alcalóides, glicosídeos, taninos).

As plantas contêm sempre um complexo de substâncias biologicamente ativas, mas uma ou mais têm efeito terapêutico e preventivo. Eles são chamados Ingredientes ativos e utilizado na produção de medicamentos.

As plantas também contêm os chamados Substâncias relacionadas. Este é o nome convencional dos produtos de síntese primária e secundária em plantas (mentol, papaverina, tanino). Algumas substâncias acompanhantes têm um efeito positivo no corpo humano, pois complementam a ação da substância ativa principal. Por exemplo, vitaminas, minerais e flavonóides aumentam a absorção de substâncias ativas, aumentam os efeitos benéficos ou enfraquecem os efeitos nocivos de compostos potentes. Juntamente com substâncias acompanhantes úteis, as plantas também contêm substâncias nocivas que devem ser removidas. Por exemplo, as sementes de mamona, além do óleo de mamona, também contêm a substância tóxica ricina, que pode ser destruída por tratamento térmico. A casca do espinheiro contém glicosídeos oxidados, que têm efeito terapêutico, e não oxidados, que causam dores de estômago e vômitos. Estas substâncias podem ser removidas por tratamento térmico ou armazenamento durante um ano.

Juntamente com substâncias relacionadas, distingue-se um grupo Substâncias de lastro(farmacologicamente indiferente). Estes incluem principalmente produtos de síntese primária. O conceito de lastro é condicional, pois essas substâncias também afetam o corpo humano e animal. Por exemplo, a fibra estimula a motilidade intestinal, normaliza o metabolismo do colesterol e aumenta a secreção de suco gástrico. Se essas substâncias forem utilizadas na medicina e na farmácia, serão classificadas como básicas.

Todos os processos bioquímicos em uma planta ocorrem em ambiente aquático. O teor de água nas plantas medicinais é de 50-90%. A maior parte está em estado livre, aproximadamente 5% está vinculado. Portanto, as plantas secam com relativa facilidade.

Todas as substâncias vegetais podem ser divididas em dois grupos: minerais e orgânicos. Os minerais são divididos em microelementos e macroelementos.

2. Alcalóides

Estes são compostos alcalinos complexos contendo nitrogênio produzidos no corpo das plantas. Eles podem ser contendo oxigênio (sólidos) ou isentos de oxigênio (líquidos). Eles são encontrados nas plantas na forma de sais de ácidos bloco, oxálico, cítrico, tartárico e outros. Os alcalóides estão presentes em todas as partes da planta, mas estão distribuídos de forma desigual: em algumas plantas - nos frutos, em outras - na casca e nas raízes. O conteúdo de alcalóides depende das condições ambientais, das características biológicas da planta e do estágio de seu desenvolvimento.

Os alcalóides são extraídos das plantas por extração, ao mesmo tempo que os taninos, o muco e as resinas são obtidos das matérias-primas. Os alcalóides são substâncias potentes com amplo espectro de ação. Alguns deles se caracterizam pela baixa toxicidade e ação seletiva, pois no organismo dos animais se decompõem em derivados semelhantes aos inerentes à sua biossíntese. Por exemplo, os alcalóides da cafeína (derivados de purina) se decompõem no corpo em hipoxantina, xantina e ácido ureico. No corpo animal, ocorre uma degradação semelhante no metabolismo das proteínas. Portanto a toxicidade é baixa.

Os próprios alcalóides não se dissolvem em água, mas seus sais se dissolvem bem. Seu conteúdo nas plantas varia de vestígios a 2-3% no produto seco (na casca da cinchona até 16%). A maioria das plantas contém vários alcalóides diferentes, por exemplo, a papoula sonolenta e a celidônia têm 26 deles cada. A formação de alcalóides é inerente às plantas das famílias da papoula, ranunculáceas, erva-moura e leguminosas.

Os alcalóides mais famosos: morfina - nas cabeças de papoula, atropina - beladona vulgaris, nicotina - nas folhas de tabaco. Este grupo também inclui alguns estimulantes do sistema nervoso - derivados de xantina - cafeína - nas sementes do cafeeiro, cola e cacau, e nas folhas do arbusto do chá; teobromina - nas sementes de cacau, teofilina - nas folhas de chá.

Os medicamentos feitos a partir de alcalóides têm um efeito complexo e multifacetado no corpo. Eles ativam a divisão celular, aumentam a pressão arterial, melhoram o metabolismo geral e melhoram a secreção das glândulas digestivas.

Das plantas alcalóides, as mais comumente usadas são a papoula soporífica, a celidônia, a bérberis comum, a ferrugem de cabeça redonda, a ferrugem do centeio, as folhas de chá, a raiz de rauwolfia vulgaris e as sementes de nozes eméticas.

3. Glicosídeos

Eles consistem em compostos de glicose ou outros açúcares com diversas substâncias. Os glicosídeos se decompõem facilmente em uma parte de carbono - glicona e um ou mais compostos não açucarados - agliconas ou geninas. De acordo com sua estrutura química, as agliconas de glicosídeos podem ser compostos alifáticos, aromáticos ou heterocíclicos.

As agliconas têm propriedades medicinais. Mas na sua forma pura são pouco solúveis em água e, por isso, são pouco absorvidos pelo trato gastrointestinal e absorvidos. Ao mesmo tempo, os glicosídeos são facilmente dissolvidos e absorvidos e, portanto, mais ativos.

Os alcalóides incluem: aldeídos, alcalóides, álcoois, terpenos, flavonas, ácidos orgânicos. A quebra dos glicosídeos ocorre durante a fervura em água, aquecimento com ácidos ou bases diluídas, e também sob a ação de enzimas - glicosidases. Os glicosídeos são substâncias predominantemente cristalinas, menos frequentemente amorfas, altamente solúveis em água e álcool e têm sabor amargo. São extraídos de plantas com água ou etanol em baixa concentração.

Dependendo da sua natureza química, os glicosídeos são divididos em três grupos:

1. O-hicosídeos, cujas agliconas não contêm nitrogênio (glicosídeos do grupo digital), mais frequentemente encontrados na natureza

2. N-glicosídeos, cujas agliconas contêm nitrogênio (glicosídeos nitrílicos, cianoglicosídeos - amigdalina)

A amigdalina é formada em sementes de espécies de frutas de caroço (damasco, cereja, amêndoa, ameixa, pêssego, abrunho e outras), bem como em condições extremas (pisoteio, granizo, chuva) em sorgo, capim Sudão, campo e trevo rasteiro, e linho do campo. A amigdalina, quando decomposta, forma ácido cianídrico (um veneno forte).

3. S-glicosídeos, cujas agliconas contêm nitrogênio e enxofre (tioglicosídeos, glicosídeos de mostarda)

Os seguintes grupos principais desses compostos são usados ​​​​na medicina:

A) fenilglicosídeos, que contêm radical fenil na aglicona (fenóis monohídricos e poliatômicos);

B) antraglicosídeos, que contêm um derivado de antraquinona (isolado de espinheiro, ruibarbo, babosa)

C) glicosídeos de flavona, cuja aglicona é um derivado da flavona (rutina, catequina)

D) glicosídeos esteróides ou cardíacos (O-glicosídeos), contêm um grupo esteróide na aglicona e atuam no músculo cardíaco (glicosídeos de lírio do vale, adônis de primavera, dedaleira).

E) os tioglicosídeos são o grupo menos comum entre as plantas. Eles contêm enxofre e são encontrados nas sementes de plantas da família do repolho.

Com base no seu efeito no corpo, distinguem-se os seguintes glicosídeos: cardíacos, antraglicosídeos, tioglicosídeos, saponinas, glicosídeos amargos (não cardíacos).

1. Glicosídeos cardíacos ou esteróides.

Compostos químicos que atuam no músculo cardíaco, aumentando sua contração (efeito cardiotônico). Alguns deles têm um efeito calmante no sistema nervoso central. A overdose pode causar a morte.

A sua composição química é a mesma. Suas agliconas são derivados do ciclopentano-peridrofenantreno e pertencem à classe dos esteróides.

Os glicosídeos cardíacos reduzem o conteúdo de íons potássio nas células e aumentam o conteúdo de íons sódio e cálcio, melhoram a penetração dos açúcares através da membrana celular, ativam a respiração celular, aumentam o conteúdo proteico total ou aumentam a quantidade de nitrogênio não proteico. Este grupo de glicosídeos normaliza os processos enzimáticos do metabolismo dos carboidratos-fósforo no músculo cardíaco e facilita a absorção de ATP.

Os glicosídeos cardíacos contêm adonis, dedaleira, lírio do vale e strophanthus.

2. Antraglicosídeos

As agliconas deste grupo de glicosídeos são monômeros: antranóis, antronas, antraquinonas e seus dímeros. Eles são encontrados na babosa, na casca e nos frutos do espinheiro, nas folhas e raízes do ruibarbo. O conteúdo de ingredientes ativos no aloe vera é de pelo menos 18%, nas folhas do feno 2,5-3%, na casca do espinheiro - até 7%, nas raízes do ruibarbo 2,6%. Extratos e decocções de uma mistura de antraglicosídeos apresentam efeito mais forte do que aqueles isolados na forma pura. Apresentam efeito sinérgico em relação a outras drogas e antagônico em relação aos taninos.

3. Trioglicosídeos.

Compostos cujas agliconas incluem enxofre, que participa da liberação do componente açúcar. Esses compostos têm sabor amargo e picante. Estimulam o apetite, são capazes de irritar as mucosas e a pele, pelo que aumentam a circulação sanguínea quando aplicados externamente, e apresentam efeito bactericida e bacteriostático ativo sobre grupos patogênicos de microrganismos que causam inflamação da pele, tecido subcutâneo e músculos. Em pequenas quantidades estimulam o apetite e aumentam a circulação sanguínea.

4. Saponinas

São compostos heterosídeos de agliconas de esterol ou triterpênico com vários açúcares (glicose, ramnose, arabinose, galactose), bem como ácido glucurônico. Eles são encontrados em muitas plantas, especialmente nas famílias das prímulas e dos cravos, e em algumas (saboneteira, prímula, glaucoma) acumulam-se em quantidades significativas. As saponinas dissolvem-se bem em água, formando soluções coloidais e, ao vibrar, espuma espessa. Mesmo em soluções muito concentradas eles estão em estado molecular ou iônico. Uma característica das saponinas é a sua capacidade de formar compostos complexos com certos álcoois e fenóis, especialmente o colesterol. Este tipo de composto permite que as saponinas permaneçam em estado inerte e somente quando se decompõem sob a influência da alta temperatura sua ação é ativada.

– as saponinas esteróides pertencem ao grupo dos glicosídeos naturais, que se caracterizam por alta atividade hemolítica. São encontrados em plantas de diferentes famílias, mas principalmente em plantas das famílias Dioscoreaceae, Legumeaceae, Ranunculaceae e Liliaceae. As saponinas esteróides têm efeitos fungicidas, antitumorais e citostáticos. Eles reduzem a pressão arterial, normalizam a frequência cardíaca e tornam a respiração mais suave e profunda. Essas saponinas são utilizadas como matérias-primas derivadas para a síntese de hormônios esteróides.

– As saponinas triterpênicas têm principalmente um efeito hemolítico. Eles destroem a membrana dos glóbulos vermelhos e liberam hemoglobina. As saponinas têm sabor amargo e pungente, irritam a mucosa da faringe, estômago e intestinos, causam vômitos e aumentam a secreção brônquica. Eles são prescritos para tosse pulmonar grave ao tossir.

As saponinas de diferentes plantas têm efeitos diferentes. Assim, as saponinas do alcaçuz têm atividade estrogênica, eleutherococcus - aumentam a imunidade, ginseng - têm efeito adaptogênico.

As saponinas promovem a secreção da bile e sua rarefação, ativam a secreção do suco gástrico e intestinal, do suco pancreático.

Preparações fitoterápicas contendo saponinas, tomadas por via oral, mesmo em pequenas doses, irritam as terminações nervosas da mucosa gástrica e causam náuseas. Ao mesmo tempo, o centro respiratório fica irritado, a respiração se aprofunda e se torna mais frequente. O muco aquoso resultante facilita a tosse e o aumento da respiração ajuda a eliminar o muco das vias aéreas.

As saponinas aumentam a permeabilidade das paredes da membrana mucosa do canal digestivo e melhoram a absorção de sais de cálcio, ferro e glicosídeos cardíacos. Esta característica é de grande importância para a absorção de vitaminas ou sais minerais contidos no tomate, feijão e outras frutas e vegetais que contenham glicosídeos saponínicos.

As saponinas administradas por via parenteral (intramuscular ou subcutânea) irritam os tecidos, causando inflamação, supuração e necrose. Eles agem como o veneno protoplásmico mais forte. Em primeiro lugar, o efeito das saponinas se manifesta nos órgãos parenquimatosos. O sistema capilar do fígado, rins e músculo cardíaco é significativamente afetado, hemorragias e alterações destrutivas ocorrem no sistema alveolar dos pulmões e do intestino delgado.

Ao formar compostos complexos com colesterol e substâncias esteróides, as saponinas levam à hemólise, anemia hemolítica, graves danos à função hematopoiética e à medula óssea. Alguns deles (tóxicos) aumentam excessivamente a hemólise dos eritrócitos, enquanto outros (pouco tóxicos), ao contrário, retardam esse processo: combinam-se com as albuminas sanguíneas em complexos bastante estáveis.

Injetados por via intramuscular em grandes quantidades, eles primeiro excitam e depois afetam partes importantes do cérebro e da medula espinhal, do centro respiratório e do músculo cardíaco.

As plantas contendo saponinas são utilizadas na medicina como expectorantes para doenças respiratórias, como diuréticos, restauradores, estimulantes e tônicos. Parte significativa deles é utilizada no tratamento de doenças do aparelho cardiovascular, como sedativos e anti-escleróticos. Eficaz no tratamento da aterosclerose cerebral, aterosclerose em conjunto com hipertensão e neoplasias malignas.

5. Glicosídeos amargos (não cardíacos)

Sabor muito amargo. Ao contrário dos alcalóides amargos e dos glicosídeos cardíacos amargos, eles não são perigosos e são usados ​​​​na prática médica para melhorar a função secretora do estômago e melhorar a digestão dos alimentos. Os glicosídeos amargos incluem absintina (de absinto), aucubina (de Veronica officinalis) e eritaurina (de centauro). Os glicosídeos amargos também são classificados como amargos.

6. Glicoalcolóides

Nas plantas eles são formados como “híbridos” entre alcalóides e glicosídeos. Pela primeira vez, um glicoalcalóide foi isolado dos frutos da erva-moura, que por muito tempo não teve utilidade na medicina. Durante muito tempo, o córtex adrenal foi utilizado para a síntese de hormônios e, em particular, de cortisona, que não era economicamente rentável. Em 1935, deles foram extraídos 20 hormônios para fins medicinais. Essas substâncias são usadas como um poderoso regulador do metabolismo do corpo.

Foi necessário encontrar um análogo vegetal para obter hormônios. Essa planta acabou sendo uma erva-moura lobada, que cresce na Austrália. Esta planta contém as moléculas de solasodina mais difíceis de sintetizar para a indústria farmacêutica para a produção de medicamentos hormonais.