알칼로이드 : 구조, 생합성, 분류 및 용도 - 생물학 - 2025

알칼로이드는 일반적으로 복합체 고리를 형성하는 분자 구조에 탄소와 질소 원자를 함유하는 분자이다. 약사 W. Meissner가 1819 년에 처음 제안한 용어 알칼로이드는 "알칼리와 유사하다"는 의미입니다.

알칼리라는 단어는 분자가 산에서 수소 이온 (양성자)을 흡수하는 능력을 나타냅니다. 알칼로이드는 개별 분자로 발견되기 때문에 작고 수소 이온을 흡수하여 염기로 바꿀 수 있습니다.

알칼로이드의 생합성

일반적인 염기에는 우유, 제산제의 탄산 칼슘, 세제의 암모니아 등이 있습니다. 알칼로이드는 일부 생물, 특히 식물에서 생성됩니다. 그러나 식물에서 이러한 분자의 역할은 명확하지 않습니다.

식물에서의 역할에 관계없이 많은 알칼로이드는 인간의 의학에서 사용됩니다. 모르핀과 같은 양귀비 식물에서 추출한 진통제는 1805 년부터 사용되어 왔습니다. 또 다른 예로는 400 년 이상 아마존의 부족들이 사용해온 말라리아 방지 퀴닌이 있습니다.

양귀비 속 somniferum, 또는 양귀비 식물

구조

알칼로이드의 화학 구조는 매우 다양합니다. 일반적으로, 알칼로이드는 아민과 같은 구조에 하나 이상의 질소 원자를 포함합니다. 즉, 수소 원자를 탄화수소라고하는 수소-탄소 그룹으로 대체하여 암모니아의 유도체입니다.

이 또는 다른 질소 원자는 산-염기 반응에서 염기로 활성화 될 수 있습니다. 알칼로이드라는 이름은 원래 무기 알칼리처럼 산과 반응하여 염을 형성하기 때문에 이러한 물질에 적용되었습니다.

대부분의 알칼로이드는 종종 고리 시스템이라고 불리는 원자 고리의 일부로 하나 이상의 질소 원자를 가지고 있습니다. 알칼로이드 이름은 일반적으로 아민이라는 화학적 분류를 가리키는 접미사 "-ina"로 끝납니다.

생합성

식물에서 알칼로이드의 생합성은 다양한 단백질 계열에 속하는 효소에 의해 촉진되는 많은 대사 단계를 포함합니다. 이러한 이유로 알칼로이드 생합성 경로는 상당히 복잡합니다.

그러나 몇 가지 일반 사항에 대해 언급 할 수 있습니다. 알칼로이드 합성에는 다음과 같은 몇 가지 주요 분야가 있습니다.

트로 판과 니코틴 알칼로이드의 생합성

이 알칼로이드 그룹에서 생합성은 화합물 L-Arginine 및 Ornithine에서 수행됩니다. 이들은 각각의 효소 인 아르기닌 데카 복실 라제 및 오르니 틴 데카 복실 라제에 의해 매개되는 탈 카르 복 실화 과정을 거칩니다.

이러한 반응의 산물은 푸 트레 신 분자입니다. 메틸기의 전달을 포함한 다른 단계에 따라 니코틴 유도체 (예 : 니코틴) 및 트로 판 유도체 (예 : 아트로핀 및 스코 폴라 민)가 생성됩니다.

벤질 이소 퀴놀린 알칼로이드의 생합성

벤질 이소 퀴놀린 알칼로이드의 합성은 티로신 디카 르 복실 라제 효소에 의해 탈 카르 복 실화되어 티라민 분자를 생성하는 L- 티로신 분자에서 시작됩니다.

효소 norcoclaurin synthase는 이전 단계에서 생성 된 tyramine과 L-DOPA를 사용하여 norcoclaurin 분자를 형성합니다. 알칼로이드 베르베린, 모르핀 및 코데인을 생성하기 위해 또 다른 일련의 복잡한 반응을 겪습니다.

테르펜 인돌 알칼로이드의 생합성

이 알칼로이드 그룹은 L- 트립토판에서 시작하는 경로와 제 라니 올에서 시작하는 두 가지 경로에서 합성됩니다. 이 경로의 생성물은 트립 타민과 세 콜라가 닌이며,이 분자는 스트릭 토시 딘 합성을 촉매하는 효소 스 트렉 토시 딘 신타 제의 기질입니다.

상이한 테르펜 인돌 알칼로이드는 아즈 말리 신, 카타 란 틴, 사문석 및 빈 블라 스틴과 같은 스 트렉 토시 딘으로부터 생산된다; 후자는 Hodgkin의 질병의 치료에 사용되었습니다.

구조 생화학, 분자 및 세포 생물학, 생명 공학 응용 분야에서 새로운 알칼로이드 생합성 효소의 특성화는 최근 몇 년 동안 연구의 초점이되어 왔습니다.

분류

다양성과 구조적 복잡성으로 인해 알칼로이드는 다양한 방식으로 분류 될 수 있습니다.

생합성 기원에 따르면

생합성 기원에 따라 알칼로이드는 세 가지 큰 그룹으로 분류됩니다.

진정한 알칼로이드

그들은 아미노산에서 파생되고 헤테로 고리 고리의 일부로 질소 원자를 가진 것들입니다. 예 : hygrine, cocaine 및 physostigmine.

프로토 알칼로이드

그들은 또한 아미노산에서 파생되지만 질소는 헤테로 고리 고리의 일부가 아닙니다. 예 : 에페드린과 콜히친.

의사 알칼로이드

그들은 아미노산에서 파생되지 않는 알칼로이드이며 질소는 헤테로 고리 구조의 일부입니다. 예 : 아 코니 틴 (테르펜 알칼로이드) 및 솔라 니딘 (스테로이드 알칼로이드).

생물 유전 학적 전구체에 따르면

이 분류에서 알칼로이드는 합성이 시작되는 분자에 따라 그룹화됩니다. 따라서 다음에서 파생 된 알칼로이드가 있습니다.

-L- 페닐알라닌.

-L- 티로신.

-L- 트립토판.

-L- 오르니 틴.

-L- 라이신.

-L- 히스티딘.

-니코틴산.

-안트라 닐산.

-보라색베이스.

-테르펜 신진 대사.

화학 구조 또는 기본 핵에 따라

-피 롤리 딘.

-피리딘-피 롤리 딘.

-이소 퀴놀린.

-이미 다졸.

-피 페리 딘.

-피리딘-피 페리 딘.

-퀴놀린.

-퓨리나.

-Tropane.

-인돌 .

응용

알칼로이드는 자연과 사회 모두에서 다양한 용도와 응용을 가지고 있습니다. 의학에서 알칼로이드의 사용은 화합물의 독성을 측정하는 신체에서 유발하는 생리적 효과에 기반합니다.

생명체가 생성하는 유기 분자 인 알칼로이드는 생물학적 시스템과 상호 작용하고 유기체의 생리에 직접적으로 영향을 미치는 구조적 능력을 가지고 있습니다. 이 속성은 위험 해 보일 수 있지만 통제 된 방식으로 알칼로이드를 사용하는 것은 매우 유용합니다.

독성에도 불구하고 일부 알칼로이드는 올바른 용량으로 사용하면 도움이됩니다. 과도한 복용량은 손상을 일으킬 수 있으며 신체에 유독 한 것으로 간주됩니다.

알칼로이드는 주로 관목과 허브에서 얻습니다. 그들은 잎, 줄기, 뿌리 등과 같은 식물의 다른 부분에서 찾을 수 있습니다.

알칼로이드는 의약품으로 사용할 수 있습니다.

일부 알칼로이드에는 상당한 약리 활성이 있습니다. 이러한 생리적 효과는 일부 심각한 장애를 치료하는 약으로 가치가 있습니다.

예 : Vinca roseus의 Vincristine은 항암제로 사용되며 Ephedra distachya의 에페드린은 혈압 조절에 사용됩니다.

다른 예로는 curare에서 발견되고 강력한 근육 이완제 인 curarina; 동공을 확장하는 데 사용되는 아트로핀; 기침 억제제로 사용되는 코데인; 편두통을 완화하는 데 사용되는 맥각 알칼로이드 등이 있습니다.

알칼로이드는 마약으로 사용될 수 있습니다

중추 신경계에 작용하는 많은 향정신성 물질은 알칼로이드입니다. 예를 들어, 아편 (Papaver somniferum)에서 추출한 모르핀은 약물 및 진통제로 간주됩니다. LSD로 더 잘 알려진 리 세르 그산 디 에틸 아미드는 알칼로이드이자 환각제입니다.

이 마약은 현대 의학에 따르면 유해한 것으로 간주되지만 고대부터 정신적 흥분과 행복감을위한 도구로 사용되었습니다.

알칼로이드는 살충제 및 방충제로 사용할 수 있습니다.

대부분의 천연 살충제 및 방충제는 식물에서 추출되며, 식물에 영향을 미치는 곤충, 곰팡이 또는 박테리아에 대한 식물 자체 방어 시스템의 일부로 작용합니다. 이러한 화합물은 일반적으로 알칼로이드입니다.

위에서 언급했듯이 이러한 알칼로이드는 본질적으로 독성이 있지만이 특성은 농도에 크게 의존합니다.

예를 들어, 피레 트린은 모기에게는 치명적이지만 인간에게는 치명적이지 않은 농도로 방충제로 사용됩니다.

알칼로이드는 과학 연구에 사용될 수 있습니다.

신체에 미치는 특정 영향으로 인해 알칼로이드는 과학 연구에서 널리 사용됩니다. 예를 들어, 알칼로이드 아트로핀은 동공을 팽창시킬 수 있습니다.

따라서 새로운 물질이 유사하거나 반대 효과가 있는지 평가하기 위해 아트로핀의 효과와 비교됩니다.

일부 알칼로이드는 빈 블라 스틴 및 빈 크리스틴과 같은 항 종양 특성으로 인해 큰 관심을 가지고 연구됩니다.

과학 연구에서 다른 중요한 알칼로이드로는 퀴닌, 코데인, 니코틴, 모르핀, 스코 폴라 민, 레 세르 핀 등이 있습니다.

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