Зберігання овочів
Первинні та вторинні метаболіти мікроорганізмів. Мікробіологія

Первинні та вторинні метаболіти мікроорганізмів. Мікробіологія

НАЦІОНАЛЬНИЙ ФАРМАЦЕВТИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ СПЕЦІАЛЬНІСТЬ «БІОТЕХНОЛОГІЯ»

ДИСЦИПЛІНА «СПІЛЬНА МІКРОБІОЛОГІЯ І ВІРУСОЛОГІЯ» КАФЕДРА БІОТЕХНОЛОГІЇ

БІОСИНТЕТИЧНІ ПРОЦЕСИ У МІКРООРГАНІЗМІВ.

БІОСИНТЕЗ ПЕРВИННИХ МЕТАБОЛІТІВ: АМІНОКИСЛОТ, НУКЛЕОТИДІВ, ВУГЛЕВОДІВ, ЖИРНИХ КИСЛОТ.

БІОСИНТЕТИЧНІ ПРОЦЕСИ У МІКРООРГАНІЗМІВ

БІОСИНТЕЗ АМІНОКИСЛОТ

ПРОМИСЛОВЕ ОТРИМАННЯ АМІНОКИСЛОТ

БІОСИНТЕЗ НУКЛЕОТИДІВ

ПРОМИСЛОВЕ ОТРИМАННЯ НУКЛЕОТИДІВ

БІОСИНТЕЗ ЖИРНИХ КИСЛОТ, ВУГЛЕВОДО, ЦУКОРІВ

БІОСИНТЕТИЧНІ ПРОЦЕСИ У МІКРООРГАНІЗМІВ

МЕТАБОЛІЗМ

ГЛЮКОЗА*

МАЛЮНОК 1 – ЗАГАЛЬНА СХЕМА ШЛЯХІВ БІОСИНТЕЗУ КЛІТИННОГО МАТЕРІАЛУ

З ГЛЮКОЗИ

АМФІБОЛІЗМ КАТАБОЛІЗМ

	ПЕНТОЗОФОСФАТИ
ФОСФОЕНОЛПІВАТ
	МОНОМІРИ	ПОЛІМЕРИ

	Амінокислоти
АЦЕТИЛ-КОА	Вітаміни	Полісахариди
	Сахарофосфати	Полісахариди
	Жирні кислоти
ОКСАЛОАЦЕТАТ	Нуклеотиди	Нуклеїнові
ОКСАЛОАЦЕТАТ

2-ОКСОГЛУТАРАТ

БІОСИНТЕТИЧНІ ПРОЦЕСИ

У МІКРООРГАНІЗМІВ

У процесі зростання мікроорганізмів на глюкозі в аеробних умовах близько 50%

глюкози окислюються до СО2 щоб одержати енергії. Інші 50% глюкози перетворюється на клітинний матеріал. Саме це перетворення і витрачається більшість АТФ, утворена під час окислення субстрату.

МЕТАБОЛІТИ

МІКРООРГАНІЗМІВ

На різних етапах зростання мікроорганізмів утворюються метаболіти.

У логарифмічній фазі зростання утворюються первинні метаболіти (білки, амінокислоти та ін.).

У лаг-фазі та в стаціонарній фазі утворюються вторинні метаболіти, які є біологічно активними сполуками. До них відносяться різні антибіотики, інгібітори ферментів та ін.

МЕТАБОЛІТИ

МІКРООРГАНІЗМІВ

Первинні метаболіти– це низькомолекулярні сполуки (молекулярна маса менше 1500 дальтон), необхідних зростання мікробів; одні є будівельними блоками макромолекул, інші беруть участь у синтезі коферментів. Серед найважливіших для промисловості метаболітів можна виділити амінокислоти, органічні кислоти, пуринові та примідинові нуклеотиди, вітаміни та ін.

Вторинні метаболіти- Це низькомолекулярні сполуки, що утворюються на пізніших стадіях розвитку культури, не потрібні для зростання мікроорганізмів. За хімічною будовою вторинні метаболіти належать до різних груп сполук. До них відносять антибіотики, алкалоїди, гормони росту рослин, токсини та пігменти.

Мікроорганізми – продуценти первинних та вторинних метаболітів використовують у промисловості. Вихідними штамами для промислових процесів служать природні організми та культури з порушеннями регуляції синтезу цих метаболітів, так як звичайні мікробні клітини не виробляють7 надлишку первинних метаболітів.

З усіх продуктів, одержуваних за допомогою мікробних процесів, найбільше значеннямають вторинні метаболіти. Якщо питання про фізіологічну роль вторинних метаболітів у клітинах-продуцентах було предметом серйозних дискусій, то їх промислове отримання представляє безперечний інтерес, оскільки ці метаболіти є біологічно активними речовинами: одні з них мають антимікробну активність, інші є специфічними інгібіторами ферментів, , багато хто має фармакологічну активність. До вторинних метаболітів відносяться антибіотики, алкалоїди та токсини. Фармацевтична промисловість розробила надскладні методи скринінгу (масової перевірки) мікроорганізмів на здатність продукувати цінні вторинні метаболіти.

Терміни "вторинні метаболіти" і "вторинний метаболізм" увійшли до лексики біологів у наприкінці XIXстоліття з легкої рукипрофесора Косселя. У 1891 році в Берліні він прочитав на зборах Фізіологічного товариства лекцію, яка називалася «Про хімічному складіклітин»; походження назви "вторинні метаболіти" - означає другорядні, "випадкові".

Робота містить 1 файл

Вступ

Зі всіх продуктів, одержуваних за допомогою мікробних процесів, найбільше значення мають вторинні метаболіти. Якщо питання про фізіологічну роль вторинних метаболітів у клітинах-продуцентах було предметом серйозних дискусій, то їх промислове отримання представляє безперечний інтерес, оскільки ці метаболіти є біологічно активними речовинами: одні з них мають антимікробну активність, інші є специфічними інгібіторами ферментів, , багато хто має фармакологічну активність. До вторинних метаболітів відносяться антибіотики, алкалоїди та токсини. Фармацевтична промисловість розробила надскладні методи скринінгу (масової перевірки) мікроорганізмів на здатність продукувати цінні вторинні метаболіти.

Терміни "вторинні метаболіти" та "вторинний метаболізм" увійшли до лексики біологів наприкінці XIX століття з легкої руки професора Косселя. У 1891 році в Берліні він прочитав на зборах Фізіологічного товариства лекцію, яка називалася «Про хімічний склад клітин»; походження назви "вторинні метаболіти" - означає другорядні, "випадкові".

Метою даної є вивчення способів синтезу, хімічної структури, властивостей і ролі вторинних метаболітів у житті.

Досягнення поставленої мети вирішувалися такі:

Вивчення процесів, що відбуваються під час синтезу вторинних метаболітів.
Аналіз хімічної структури вторинних метаболітів.
Оцінка ролі вторинних метаболітів у житті їх продуцентів, людини та вищих тварин.

1.Вторинні метаболіти мікроорганізмів. Загальні відомості.

Вторинні метаболіти (ідіоліти) – це речовини мікробного (або рослинного) походження, не суттєві для зростання та репродукції організму, що їх утворює. Кожен вторинний метаболіт виробляється відносно обмеженою кількістю видів. Ці сполуки синтезуються в кінці експоненціальної або протягом стаціонарної фаз росту, та їх формування значною мірою залежить від умов зростання, особливо складу живильного середовища.

Багато вторинні метаболіти мають хімічну структуру, незвичну для біологічної матерії. Ці сполуки відносяться до різноманітних класів органічних речовин, - аміноциклітоли, кумарини, епоксиди, піроли, нерибосомальні пептиди, полієни, терпеноїди, тетрацикліни, полікетиди, ізопреноїди, стероїди, гібереліни, фітоалексини і т.д. На відміну від синтезу первинного метаболіту, який відбувається одночасно зі зростанням та розмноженням культури, для продуцента вторинних метаболітів прийнято говорити про трофофаз (коли культура зростає та розмножується) та ідіофазу (коли зростання уповільнюється або зупиняється і починається синтез продукту). Про механізми перемикання шляхів метаболізму з первинного на вторинний та про фізіологічну роль вторинних метаболітів у житті власного продуцента достовірно відомо дуже мало. Відомі чотири класи біосинтетичних реакцій, що «відводять» інтермедіат (від латинського intermedius – середній - проміжна речовина з коротким часом життя, що утворюється в ході хімічної реакції і потім реагують далі до продуктів реакції на шлях вторинного метаболізму:

перетворення первинного метаболіту на специфічний попередник для вторинного метаболізму;
реакції модифікації або активації, які попередники попереджують шлях вторинного метаболізму;
полімеризація та конденсація;
пізні реакції модифікації.

Рис.1. Зв'язок вторинного та первинного метаболізму (ВМ - вторинний метаболіт)

До вторинних метаболітів відносять антибіотики, токсини, імунодепресанти та стимулятори, а також деякі запасні речовини (полі-β-алканоати). Невідомо, наскільки поширеним є вторинний метаболізм у природі. Саме поняття «вторинний метаболіт» є досить розпливчастим і багато дослідників його не визнають.

2. Освіта вторинних метаболітів

З біотехнологічної точки зору важливими є поняття про вторинні метаболіти або про реакції вторинного обміну, які подібні у всіх живих організмів. До реакцій вторинного обміну відносяться ті, що супроводжуються утворенням алкалоїдів, антибіотиків, триспорових кислот гіберелінів та деяких інших речовин, що розцінюються несуттєвими для продуцента. Вторинні метаболіти є продуктами реакцій, що каталізуються ферментами.

Малюнок 2. Схема утворення вторинних метаболітів.

Преметаболіти у схемі є прості поживні речовини, що надходять ззовні (амоній, іони металів, вуглекислота, сульфати, фосфати, нітрати для гетеротрофів - моносахариди та деякі інші).

До інтермедіатів або прометаболітів належать прості цукри, амінокислоти, нуклеїнові основи. Інформаційні молекули ДНК і РНК вичленовані зі складу інших реакцій, хоча синтез та розпад (переривчасті стрілки) також каталізуються ферментами. На відміну від первинних метаболітів, утворення вторинних метаболітів безпосередньо не кодується ядерною або цитоплазматичною ДНК. Згідно з таким уявленням всі живі організми синтезують властиві їм вторинні метаболіти.

З положень, сформульованих В.М. Шапошникова (1939), кожен продуцент у своєму розвитку проходить дві фази, названі Ж.Д. Бу'Локком трофофазою та ідіофазою (від грец. trofe-харчування, idios-свій, специфічний). У період трофофази активно протікають конструктивний та енергетичний обмін – у клітинах переважають синтетичні процеси, наростає кількість первинних метаболітів-ліпідів, гліконів, глікокон'югатів; швидкість росту та розмноження організму при цьому висока, а продуктивність екзогенних вторинних метаболітів низька, і, навпаки, в ідіофазі швидкість росту та розмноження низька, а продукція екзогенних та ендогенних вторинних метаболітів висока. Продуктивність культури може бути підвищена за рахунок внесення попередників метаболітів (переважно в період, що припадає на кінець ідіофази).

Рис. 3. Співвідношення біомаси клітин (а), первинних метаболітів (б) і вторинних метаболітів (в) у культурах Saccharomyces cerevisiae (Пекарські дріжджі) (1), Penicillium chrysogenum (2), Nicotiana tabacum (3), кератоцитів оболонки ока.) (4); М-маса висушених клітин, М*-кількість тварин клітин, t-час на добу, I-трофофаза (заштрихована частина), II-ідіофаза.

З малюнка 3 видно, що тривалість трофофази коротша у дріжджів, ніж у пеніцилу і клітин тютюну. Накопичення етанолу S.cerevisiae супроводжується зростанням інгібуючої активності його на продуцент і тому криві, що припадають на ідіофазу, йдуть майже паралельно, повторюючи характер кривої первинних метаболітів, біосинтез яких почався в період трофофази.

Пеніцилін, що синтезується P. chrysogenum, і не пригнічує продуцент, виражено накопичується в ідіофазі.

Алкалоїд нікотин синтезується клітинами тютюну уповільнено і при переході культури в стаціонарну фазу його помітно зменшується.

У кожному з наведених прикладів можна назвати свої особливості біосинтезу вторинних метаболітів. У будь-якому випадку вони утворюються клітинами як природні продукти у процесі культивування у відповідних середовищах та під каталітичною дією ферментів.

3. Окремі представники вторинних метаболітів

3.1.Антибіотики

Антибіотики – це речовини біологічного походження, здатні навіть у низьких концентраціях пригнічувати зростання мікроорганізмів. Термін «вторинні метаболіти» еквівалентний терміну «антибіотики», що використовується в широкому значенні слова. Здатність утворювати антибіотики поширена в природі, проте вона нерівномірно розподілена між різними таксономічними групами мікроорганізмів. Найбільша кількість антибіотиків отримана з актиноміцетів (променистих грибків) (за різними оцінками від 6000 до 10000,на першому місці за хімічним різноманіттям синтезованих речовин стоять стрептоміцети). З недосконалих грибів виділено близько 1500 антибіотиків, причому близько третини утворюється представниками пологів Penicillium та Aspergillus, проте деякі з них мають практичне значення. Вони відіграють важливу роль як лікувальні засоби, що стимулюють препарати, добавки до кормів тощо. Як продуценти вторинних метаболітів мікроорганізми придбали величезне. економічне значення. Відкриття та дослідження антибіотиків, а також отримання нових напівсинтетичних надало неоціненні послуги медицині.

3.2.Утворення антибіотиків

Вже в минулому столітті було відомо, що між різними мікроорганізмами можуть існувати симбіотичні, так і антагоністичні взаємини. Поштовхом до з'ясування матеріальної основи антибіозу послужило спостереження Флемінга, який виявив (1928), що колонія грибів Penicillium notatum пригнічувала зростання стафілококів. Речовина, що виділяється цим грибом, яка проникла в агар за допомогою дифузії, отримала назву пеніциліну. З того часу було виділено безліч речовин з антибіотичною активністю. Розрізняють речовини, що пригнічують зростання мікробів (бактеріостатичні, фунгістатичні) та вбивають їх (бактерицидні, фунгіцидні).

3.3.Методи виявлення антибіотиків

Перші антибіотики виявили випадково, за утворенням зон придушення зростання. У чашках з живильним агаром, густо засіяним тест-організмом (індикаторними бактеріями), навколо колоній гриба або стрептоміцету зростання не було: антибіотик, що дифундує з колонії в агар, викликав утворення прозорих ділянок у суцільному бактеріальному газоні (Малюнок 4).

Виділення антибіотиків можна виявити за утворенням зон придушення росту індикаторних бактерій (Staphylococcus aureus), рівномірно розсіяних на агарі.

Видами - індикаторами у таких дослідах є типові представники груп мікроорганізмів. Для якісного випробування продуцента антибіотика достатньо посіяти його в середину чашки з живильним агаром, а індикаторні бактерії у вигляді радіальних штрихів (Малюнок 5). Після інкубації за рівнем гальмування росту різних індикаторних організмів судять про спектр дії антибіотика. Антибіотики різняться за впливом на грам-позитивні і грам - негативні бактерії, дріжджі, дерматофіти та інші мікроорганізми.

Рис.5. Визначення спектра дії трьох антибіотиків за допомогою штрихового тесту: 1- Staphylococcus aureus, 2 - Streptococcus, 3 - Escherichia coli, 4 - Pseudomonas aeruginosa (синьогнійна паличка), 5 - Candida albicans, 6 - Trichophyton rubrum

Більшість антибіотиків було відкрито в процесі попереднього відбору (скринінгу).

3.4.Найважливіші антибіотики, що застосовуються в медицині

Перше місце серед них все ще належить пеніциліну, який синтезують Penicillium notatum, P. chrysogenum та деякі інші гриби; вдалося також отримати напівсинтетичні пеніциліни (шляхом розщеплення природних пеніцилінів до 6-амінопеніциланової кислоти, до якої потім хімічним шляхом приєднують різні бічні групи).

Для людини пеніцилін майже не токсичний і лише в окремих випадках викликає побічні алергічні реакції.

Багато бактерій утворюють пенциллиназу, яка розщеплює β-лактамове кільце та інактивує пеніцилін. Впливаючи на 6-амінопені-циланову кислоту хлорангідридами кислот, можна отримувати сотні пеніцилінів (Малюнок 6). Багато напівсинтетичних пеніцилінів не розщеплюються пеніциліназою (фермент, що володіє здатністю розщеплювати (інактивувати) пеніциліни і цефалоспорини) і через їх стійкість до дії кислот можуть вводитися перорально.

Малюнок 6. Отримання напівсинтетичних пеніцилінів дією бактеріальних ферментів на пеніцилін.

Малюнок 7. Структурні формули цефалоспорину С, стрептоміцину А, хлорміцетину, тетрацикліну та актиноміцину D(актиноміцину С 1)

Цефалоспорини-продукти одного з видів гриба Cephalosporium. Цефалоспорин має β-лактамове кільце і за своєю структурою близький до пеніциліну (рисунок 7). Відщеплюючи бічний ланцюг і потім приєднуючи до 7-аміноцефалоспоранової кислоти, що утворилася, інші бічні групи, можна отримувати напівсинтетичні цефалоспорини (цефалотин, цефалоридин), які за своєю дією подібні до похідних пеніциліну.

Стрептоміцин був уперше виділений із культури Streptomyces griseus, проте його синтезують і деякі інші види Streptomyces. Молекула стрептоміцину складається з трьох частин: N-метил-L-2-глюкозаміну, метилпентози та дигуанідинзаміщеного інозитолу (рисунок 7). Успіх застосування стрептоміцину пояснюється його дією на ряд кислотостійких та грамнегативних бактерій, нечутливих до пеніциліну. Однак стрептоміцин викликає у хворих різко виражені алергічні реакції. Цей антибіотик застосовується також у ветеринарії та для боротьби з хворобами рослин.

Хлороміцетин (хлорамфенікол) був уперше виявлений у культурах Streptomyces venezuelae, але його можна отримати і синтетичним шляхом (Малюнок 7). Він відрізняється винятковою стабільністю і діє на багато грам-негативних бактерій, включаючи спірохети, рикетсії та актиноміцети, а також на великі віруси.

Тетрацикліни теж є метаболіти різних стрептоміцетів (у тому числі Streptomyces aureofaciens). Хімічно вони дуже близькі між собою і мають основу структури нафтацен (Малюнок 7). Найбільш відомі хлортетрациклін (ауреоміцин), оксіте-трациклін (терраміцин) і тетрациклін. Тетрацикліни відрізняються широким спектром дії та гарною переносимістю.

Src="https://present5.com/presentation/3/52712948_162925886.pdf-img/52712948_162925886.pdf-1.jpg" alt="(!LANG:> Вторинні метаболіти Вторинні метаболіти, органічні речовини"> Вторичные метаболиты Вторичные метаболиты - органические вещества, синтезируемые организмом, но не участвующие в росте, развитии или репродукции. Для своей жизнедеятельности бактерии также производить широкий спектр вторичных метаболитов. Среди них витамины, антибиотики, алкалоиды и прочие. Среди витаминов, образуемых микроорганизмами, заслуживают упоминания рибофлавин и витамин В 12. Рибофлавин выделяют главным образом аскомицеты; однако дрожжи (Candida) и бактерии (Clostridium) тоже синтезируют в !} великих кількостяхфлавини. Здатність до утворення вітаміну В 12 притаманна бактеріям, у метаболізмі яких важливу роль відіграють кориноїди (Propionibacterium, Clostridium). Цей же вітамін утворюють і стрептоміцети. Що стосується алкалоїдів, то одні тільки алкалоїди ріжків, похідні лізергінової кислоти (ерготамін, ерготоксину) добувають з мікроорганізму.

Src="https://present5.com/presentation/3/52712948_162925886.pdf-img/52712948_162925886.pdf-2.jpg" alt="(!LANG:> Антибіотики Антибіотик - речовина мікробної, тваринної"> Антибио тики Антибиотик - вещество микробного, животного или !} рослинного походженняАнтибіотики природного походження найчастіше продукуються актиноміцетами, рідше - неміцеліальними бактеріями. Деякі антибіотики мають сильну переважну дію на ріст і розмноження бактерій і при цьому відносно мало пошкоджують або зовсім не пошкоджують клітини макроорганізму, і тому застосовуються як лікарських засобів. Деякі антибіотики використовуються як цитостатичні (протипухлинні) препарати при лікуванні онкологічних захворювань.

Src="https://present5.com/presentation/3/52712948_162925886.pdf-img/52712948_162925886.pdf-3.jpg" alt="(!LANG:>Класифікація антибіотиків Величезна різноманітність антибіотиків"> Классификация антибиотиков Огромное разнообразие антибиотиков и видов их воздействия на организм человека явилось причиной классифицирования и разделения антибиотиков на группы. По характеру воздействия на бактериальную клетку антибиотики можно разделить на две группы: бактериостатические (бактерии живы, но не в состоянии размножаться), бактерицидные (бактерии погибают, а затем выводятся из организма).!}

Src="https://present5.com/presentation/3/52712948_162925886.pdf-img/52712948_162925886.pdf-4.jpg" alt="(!LANG:>Класифікація антибіотиків по хімічній структурі Бета-лак антибіотики, β-лактами)"> Классификация антибиотиков по химической структуре Бета-лактамные антибиотики (β-лактамные антибиотики, β-лактамы) - группа антибиотиков, которые объединяет наличие в структуре β-лактамного кольца. В бета-лактамам относятся подгруппы пенициллинов, цефалоспоринов, карбапенемов и монобактамов. Сходство химической структуры предопределяет одинаковый механизм действия всех β- лактамов (нарушение синтеза клеточной стенки бактерий). !}

Src="https://present5.com/presentation/3/52712948_162925886.pdf-img/52712948_162925886.pdf-5.jpg" alt="(!LANG:>Будова пеніциліну (1) і цефалоспорину (2)">!}

Src="https://present5.com/presentation/3/52712948_162925886.pdf-img/52712948_162925886.pdf-6.jpg" alt="(!LANG:> Макроліди - група лікарських засобів, переважно антибіотиків, переважно антибіотиків,"> Макролиды - группа лекарственных средств, большей частью антибиотиков, основой химической структуры которых является макроциклическое 14 - или 16 -членное лактонное кольцо, к которому присоединены один или несколько углеводных остатков. Макролиды относятся к классу поликетидов, соединениям естественного происхождения. Также к макролидам относят: азалиды, представляющие собой 15 -членную макроциклическую структуру, получаемую путем включения атома азота в 14 -членное лактонное кольцо между 9 и 10 атомами углерода; телитромицин азитромицин рокитамицин кетолиды - 14 -членные макролиды, у которых к лактонному кольцу при 3 атоме углерода присоединена кетогруппа. природные эритромицин олеандомицин мидекамицин спирамицин лейкомицин джозамицин, полусинтетические рокситромицин кларитромицин диритромицин флуритромицин Макролиды относятся к числу наименее токсичных антибиотиков. При применении макролидов не отмечено случаев нежелательных лекарственных реакций, свойственных другим классам антимикробных препаратов.!}

Src="https://present5.com/presentation/3/52712948_162925886.pdf-img/52712948_162925886.pdf-7.jpg" alt="(!LANG:>Будова еритроміцину">!}

Src="https://present5.com/presentation/3/52712948_162925886.pdf-img/52712948_162925886.pdf-8.jpg" alt="(!LANG:> Тетрацикліни - група антибіотиків, що належать до класу політичних"> Тетрациклины - группа антибиотиков, относящихся к классу поликетидов, близких по химическому строению и биологическим свойствам. Представители данного семейства характеризуются общим спектром и механизмом антимикробного действия, полной перекрёстной устойчивостью, близкими фармакологическими характеристиками. первый представитель данной группы антибиотиков - хлортетрациклин (торговые названия ауреомицин, биомицин) - выделен из культуральной жидкости лучистого гриба Streptomyces aureofaciens; окситетрациклин (террамицин) - выделен из культуральной жидкости другого актиномицета Streptomyces rimosus; полусинтетический антибиотик тетрациклин; был выделен из культуральной жидкости Streptomyces aureofaciens.!}

Src="https://present5.com/presentation/3/52712948_162925886.pdf-img/52712948_162925886.pdf-9.jpg" alt="(!LANG:> Інші важливі тетрацикліни: напівсинтетичні похідні окситетрацикл"> Другие важные тетрациклины: полусинтетические производные окситетрациклина - доксициклин, метациклин. производные тетрациклина - гликоциклин, морфоциклин. комбинированные лекарственные формы с олеандомицином - олететрин, олеморфоциклин. а также миноциклин. Тетрациклины являются антибиотиками широкого спектра действия. Высокоактивны in vitro в отношении большого числа грамположительных и грамотрицательных бактерий. В высоких концентрациях действуют на некоторых простейших. Мало или совсем неактивны в отношении большинства вирусов и плесневых грибов. Недостаточно активны в отношении кислотоустойчивых бактерий!}

Src="https://present5.com/presentation/3/52712948_162925886.pdf-img/52712948_162925886.pdf-10.jpg" alt="(!LANG:>Структура тетрацикліну">!}

Src="https://present5.com/presentation/3/52712948_162925886.pdf-img/52712948_162925886.pdf-11.jpg" alt="(!LANG:> Аміноглікозиди - група антибіотиків, загальним в антибіотиків, загальним в"> Аминогликозиды - группа антибиотиков, общим в химическом строении которых является наличие в молекуле аминосахара, соединённого гликозидной связью с аминоциклическим кольцом. По химическому строению к аминогликозидам близок также спектиномицин, аминоциклитоловый антибиотик. Основное клиническое значение аминогликозидов заключается в их активности в отношении аэробных грамотрицательных бактерий. Аминогликозиды образуют необратимые ковалентные связи с белками 30 S-субъединицы бактериальных рибосом и нарушают биосинтез белков в рибосомах, вызывая разрыв потока генетической информации в клетке. Гентамицин так же может воздействовать на синтез белка, нарушая функции 50 S- субъединицы рибосомы!}

Src="https://present5.com/presentation/3/52712948_162925886.pdf-img/52712948_162925886.pdf-12.jpg" alt="(!LANG:> Аміноглікозиди є бактерицидними антибіотиками, тобто"> Аминогликозиды являются бактерицидными антибиотиками, то есть непосредственно убивают чувствительные к ним микроорганизмы (в отличие от бактериостатических антибиотиков, которые лишь тормозят размножение микроорганизмов, а справиться с их уничтожением должен иммунитет организма хозяина). Поэтому аминогликозиды проявляют быстрый эффект при большинстве тяжёлых инфекций, вызванных чувствительными к ним микроорганизмами, и их клиническая эффективность гораздо меньше зависит от состояния иммунитета больного, чем эффективность бактериостатиков Основные препараты: стрептомицин, канамицин, неомицин, гентамицин, тобрамицин, нетилмицин, сизомицин, амикацин.!}

Src="https://present5.com/presentation/3/52712948_162925886.pdf-img/52712948_162925886.pdf-13.jpg" alt="(!LANG:> Левоміцетіни (Хлорамфенікол) - перший антибіотин."> Левомицетины (Хлорамфеникол) - первый антибиотик, полученный синтетически. Применяют для лечения брюшного тифа, дизентерии и других заболеваний Использование ограничено по причине повышенной опасности серьезных Хлорамфеникол (левомицетин) осложнений - поражении костного мозга, вырабатывающего клетки крови. Действие - бактериостатическое.!}

Src="https://present5.com/presentation/3/52712948_162925886.pdf-img/52712948_162925886.pdf-14.jpg" alt="(!LANG:> Глікопептидні антибіотики - складаються з глікозів."> Гликопептидные антибиотики - состоят из гликозилированных циклических или полициклических нерибосомных пептидов. Значимые гликопептидные антибиотики включают ванкомицин, тейкопланин, телаванцин, блеомицин, рамопланин и декапланин. Гликопептидные антибиотики нарушают синтез клеточной стенки бактерий. Оказывают бактерицидное действие, однако в отношении энтерококков, некоторых стрептококков и стафилококков действуют бактериостатически. Линкозамиды - группа антибиотиков, в которую входят природный антибиотик линкомицин и его полусинтетический аналог клиндамицин. Обладают бактериостатическими или бактерицидными свойствами в зависимости от концентрации в организме и чувствительности микроорганизмов. Полимиксины - группа бактерицидных антибиотиков, обладающих узким спектром активности против грамотрицательной флоры. . По химической природе это полиеновые соединения, включающие остатки полипептидов. В обычных дозах препараты этой группы действуют бактериостатически, в высоких концентрациях - оказывают бактерицидное действие. Из препаратов в основном применяются полимиксин В и полимиксин М. Обладают выраженной нефро- и нейротоксичностью.!}

Src="https://present5.com/presentation/3/52712948_162925886.pdf-img/52712948_162925886.pdf-15.jpg" alt="(!LANG:> Антибіотики тваринного походження Лізоци м (мурамідаза)"> Антибиотики животного происхождения Лизоци м (мурамидаза) - антибактериальный агент, фермент класса гидролаз, разрушающий клеточные стенки бактерий путём гидролиза пептидогликана клеточной стенки бактерий муреина. ферменты содержатся в организмах животных, в первую очередь, в местах соприкосновения с !} довкіллям- у слизовій оболонці шлунково-кишкового тракту, сльозової рідини, грудному молоці, Слині, слизу носоглотки і т. д. У великих кількостях лізоцими містяться в слині, чим пояснюються її антибактеріальні властивості. У грудному молоці людини концентрація лізоциму дуже висока (близько 400 мг/л). Це набагато більше, ніж у коров'ячому. При цьому концентрація лізоциму у грудному молоці не знижується з часом, через півроку після народження дитини вона починає зростати. Екмолін – білковий антибіотик. Має антибактеріальні властивості. Виділено з печінки риб. Посилює дію низки бактеріальних антибіотиків

Src="https://present5.com/presentation/3/52712948_162925886.pdf-img/52712948_162925886.pdf-16.jpg" alt="(!LANG:> Антибіотики рослинного походження (фітонциди)"> Антибиотики растительного происхождения (фитонциды) По химической природе очень разнообразны: гликозиды, терпеноиды, алкалоиды и другие вторичные метаболиты растений. Защитная роль проявляется не только в уничтожении микроорганизмов, но и в подавлении их размножения, в отрицательном хемотаксисе подвижных форм микроорганизмов, в стимулировании жизнедеятельности микроорганизмов, являющихся антагонистами патогенных форм для данного растения Например - аллейцин (род Allium - лук, чеснок,), иманин (зверобой), синигрин (хрен - р. Armorácia) и т. д.!}

Src="https://present5.com/presentation/3/52712948_162925886.pdf-img/52712948_162925886.pdf-17.jpg" alt="(!LANG:>Антибактеріальні речовини Сульфані ламі ди - це група хімічних речовин, похідних пара-"> Антибактеріальні речовини Сульфаніламі ди - це група хімічних речовин, похідних пара-амінобензолсульфаміду - аміду сульфанілової кислоти (пара-амінобензосульфокислоти). пара-Амінобензолсульфамід - найпростіше з'єднання класу - також називається білим стре. пронтозил (червоний стрептоцид) був першим препаратом цієї групи та взагалі першим у світі синтетичним антибактеріальним препаратом

Src="https://present5.com/presentation/3/52712948_162925886.pdf-img/52712948_162925886.pdf-18.jpg" alt="(!LANG:>Антибактеріальні речовини Наявні сульфаніламідні засоби."> Антибактериальные вещества Имеющиеся сульфаниламидные средства различаются по фармакологическим параметрам. Стрептоцид, норсульфазол, сульфазин, сульфадимезин, этазол, сульфапиридазин, сульфадиметоксин и др. относительно легко всасываются и быстро накапливатся в крови и органах в бактериостатических концентрациях, проникают через гистогематические барьеры (гематоэнцефалический, плацентарный и др.); они находят применение при лечении различных инфекционных заболеваний. Другие препараты, такие как фталазол, фтазин, сульгин, трудно всасываются, относительно долго находятся в кишечнике в высоких концентрациях и выделяются преимущественно с калом. Поэтому они применяются главным образом при инфекционных заболеваниях желудочно- кишечного тракта. Уросульфан выделяется в значительном количестве почками; он применяется преимущественно при инфекциях мочевых путей!}

Src="https://present5.com/presentation/3/52712948_162925886.pdf-img/52712948_162925886.pdf-19.jpg" alt="(!LANG:>Антибактеріальні речовини Хіноло ни - група антибактеріальних препаратівтакож включає фторхінолони. Перші "> Антибактеріальні речовини Хінолони - група антибактеріальних препаратів, що також включає фторхінолони. Перші препарати цієї групи, насамперед налідиксова кислота, протягом багатьох років застосовувалися тільки при інфекціях сечовивідних шляхів. широко застосовуються в медицині в якості антибіотиків широкого спектра дії.По широті спектру протимікробної дії, активності, і показанням до застосування вони дійсно близькі до антибіотиків. , Спарфлоксацин, моксифлоксацин.

Src="https://present5.com/presentation/3/52712948_162925886.pdf-img/52712948_162925886.pdf-20.jpg" alt="(!LANG:>Антибактеріальні речовини Нітрофурани - група антибактеріальних засобів."> Антибактериальные вещества Нитрофураны - группа антибактериальных средств, производные фурана. К нитрофуранам чувствительны грамположительные и грамотрицательные бактерии, а также хламидии и некоторые простейшие (трихомонады, лямблии). Обычно Нитрофураны действуют на микроорганизмы бактериостатически, однако в высоких дозах они могут оказывать бактерицидное действие. Кроме того анибактериальное действие могут оказывать тяжелые металлы, цианиды, фенолы и т. д.!}

Продукти (речовини) вторинного метаболізмусинтезуються на основі первинних сполук і можуть накопичуватися в рослинах нерідко у значних кількостях, зумовлюючи цим специфіку їх обміну. У рослинах міститься дуже багато речовин вторинного походження, які можна розділені різні групи.

Серед біологічно активних речовин (БАВ) найбільш відомі такі великі класи сполук, як алкалоїди, ізопреноїди, фенольні сполуки та їх похідні.

Алкалоїди- азотовмісні органічні сполуки основного характеру, переважно рослинного походження. Будова молекул алкалоїдів дуже різноманітна і нерідко досить складна. Азот, як правило, розташовується в гетероциклах, але іноді знаходиться у боковому ланцюзі. Найчастіше алкалоїди класифікують на основі будови цих гетероциклів або відповідно до їх біогенетичних попередників - амінокислот. Виділяють такі основні групи алкалоїдів: піролідинові, піридинові, піперидинові, пірролізидинові, хінолізидинові, хіназолінові, хінолінові, ізохінолінові, індольні, дигідроіндольні (беталаїни), імідазолові, пуринові, дитерпеніди. Багато з алкалоїдів мають специфічну, часто унікальну фізіологічну дію і широко використовуються в медицині. Деякі алкалоїди – сильні отрути (наприклад, алкалоїди кураре).

Антрацінпохідні- Група природних сполук жовтого, помаранчевого або червоного забарвлення, в основі яких лежить структура антрацену. Вони можуть мати різний ступіньокисленості середнього кільця (похідні антрону, антранолу та антрахінону) та структуру вуглецевого скелета (мономірні, димерні та конденсовані сполуки). Більшість з них є похідними хризацину (1,8-дигідроксиантрахінону). Рідше зустрічаються похідні алізарину (1,2-дигідроксиантрахінону). У рослинах похідні антрацену можуть бути у вільному вигляді (аглікони) або у вигляді глікозидів (антраглікозиди).

Вітаноліди- Група фітостероїдів, які отримали свою назву від індійської рослини Withania somnifera (L.) Dunal (сем. Solanaceae), з якого було виділено перше з'єднання цього класу - Вітаферін А. В даний час відомо кілька рядів цього класу сполук. Вітаноліди - це поліоксистероїди, у яких в положенні 17 знаходиться шестичленне кільце лактонне, а в кільці А - кетогрупа у С 1 . У деяких сполуках виявлено 4- бета-гідрокси-, 5- бета-, 6-бета-епоксигрупування.

Глікозиди- широко поширені природні сполуки, що розпадаються під впливом різних агентів (кислота, луг або фермент) на вуглеводну частину та аглікон (генін). Глікозидний зв'язок між цукром та агліконом може бути утворений за участю атомів О, N або S (О-, N- або S-глікозиди), а також за рахунок С-С атомів(С-глікозиди). Найбільшого поширення у рослинному світі мають О-глікозиди. Між собою глікозиди можуть відрізнятися структурою аглікону, так і будовою цукрового ланцюга. Вуглеводні компоненти представлені моносахаридами, дисахаридами та олігосахаридами, і відповідно глікозиди називаються монозидами, біозидами та олігозидами. Своєрідними групами природних сполук є ціаногенні глікозидиі тіоглікозиди (глюкозинолати). Ціаногенні глікозиди можуть бути представлені як похідні альфа-гідроксинітрилів, що містять у своєму складі синильну кислоту Широке поширення вони мають серед рослин сем. Rosaceae, підсім. Prunoideae, концентруючись переважно в їх насінні (наприклад, глікозиди амігдалін і пруназин в насінні Amygdalus communis L., Armeniaca vulgaris Lam.).

Тіоглікозиди (глюкозинолати) в даний час розглядаються як похідні гіпотетичного аніону - глюкозинолату, звідси і друга назва. Глюкозинолати знайдені поки що тільки у дводольних рослин і характерні для цього. Brassicaceae, Capparidaceae, Resedaceae та інших представників порядку Capparales. У рослинах вони містяться у вигляді солей із лужними металами, найчастіше з калієм (наприклад, глюкозинолат синігрін із насіння Brassica juncea (L.) Czern. та В. nigra (L.) Koch).

Ізопреноїди- великий клас природних сполук, які розглядаються як продукти біогенного перетворення ізопрену. До них відносяться різні терпени, їх похідні - терпеноїди та стероїди. Деякі ізопреноїди – структурні фрагменти антибіотиків, деяких вітамінів, алкалоїдів та гормонів тварин.

Терпениі терпеноїди- ненасичені вуглеводні та їх похідні складу (З 5 Н 8) n , де n = 2 або n > 2. За кількістю ізопренових ланок їх ділять на кілька класів: моно-, сескві-, ді-, три-, тетра-і політерпеноїди.

Монотерпеноїди(З 10 Н 16) та сесквітерпеноїди(З 15 Н 24) є звичайними компонентами ефірних олій. До групи циклопентаноїдних монотерпеноїдів відносяться іридоїдні глікозиди (псевдоіндикани)добре розчинні у воді і часто володіють гірким смаком. Назва «іридоїди» пов'язана зі структурною і, можливо, біогенетичною спорідненістю аглікону з іридодіалем, який був отриманий з мурах роду Iridomyrmex; «псевдоіндикани» - з утворенням синього забарвлення у кислому середовищі. За кількістю вуглецевих атомів скелета агліконової частини іридоїдні глікозиди поділяються на 4 типи: 8 , 9 , 10 і 14 . Вони властиві лише покритонасінним рослинам класу дводольних, і до найбагатших іридоїдів відносяться сімейства Scrophulariaceae, Rubiaceae, Lamiaceае, Verbenaceae та Bignoniaceae.

Дитерпеноїди(З 20 Н 32) входять головним чином склад різних смол. Вони представлені кислотами (резинолові кислоти), спиртами (резиноли) та вуглеводнями (резени). Розрізняють власне смоли (каніфоль, даммара), масло-смоли (терпентин, канадський бальзам), камеде-смоли (гуммігут), масло-камеде-смоли (ладан, мірра, асафетида). Масло-смоли, що є розчином смол в ефірній олії і містять бензойну і коричну кислоти, називають бальзамами. У медицині застосовують перувіанський, толутанський, стираксовий бальзами та ін.

Тритерпеноїди(З 30 Н 48) переважно зустрічаються у вигляді сапонінів, аглікони яких представлені пентациклічними (похідні урсана, олеанану, лупана, гопана та ін) або тетрациклічними (похідні даммарана, циклоартану, зуфану) сполуками.

До тетратерпеноїдів(З 40 Н 64) відносяться жиророзчинні рослинні пігменти жовтого, помаранчевого та червоного кольору – каротиноїди, попередники вітаміну А (провітаміни А). Вони діляться на каротини (ненасичені вуглеводні, що не містять кисню) і ксантофіли (кисневмісні каротиноїди, що мають гідрокси-, метокси-, карбокси-, кето-і епоксигрупи). Широко поширені у рослинах альфа-, бета- І гамма-каротини, лікопін, зеаксантин, віолаксантін та ін.

Останню групу ізопреноїдів складу (З 5 Н 8) n представляють політерпеноїди, до яких належать природний каучук та гутта.

Кардіотонічні глікозиди, або серцеві глікозиди, - гетерозиди, аглікони яких є стероїдами, але відрізняються від інших стероїдів наявністю в молекулі замість бічного ланцюга при 17 С ненасиченого лактонного кільця: п'ятичленного бутенолідного ( карденоліди) або шестичленного кумалінового кільця ( буфадієноліди). Усі аглікони кардіотонічних глікозидів мають у З 3 і З 14 гідроксильні групи, а у З 13 - метильну. При 10 може бути альфа-орієнтована метильна, альдегідна, карбінольна або карбоксильна групи Крім того, вони можуть мати додаткові гідроксильні групи у 1 , 2 , 5 , 11 , 12 і 16 ; остання іноді буває ацильована мурашиною, оцтовою чи ізовалеріановою кислотою. Кардіотонічні глікозиди використовуються в медицині для стимуляції скорочень міокарда. Частина з них – діуретики.

Ксантони- клас фенольних сполук, що мають структуру дибензо- гамма-пірона. Як заступники містять у молекулі гідрокси-, метокси-, ацетокси-, метилендіокси- та інші радикали. Відомі сполуки, що містять піранове кільце. Особливістю ксантонів є поширення похідних, що містять хлор. Ксантони знаходять у вільному вигляді та у складі О- та С-глікозидів. З ксантонових С-глікозидів найбільш відомий мангіферин, який одним із перших введений у медичну практику.

Кумарини- природні сполуки, в основі будови яких лежить 9,10-бензо- альфа-пірон. Їх можна також розглядати як похідні кислоти орто-гідроксикоричної ( орто-Кумарової). Вони класифікуються на окси- та метоксипохідні, фуро- та піранокумарини, 3,4-бензокумарини та куместани (куместроли).

Лігнани- природні фенольні речовини, похідні димерів фенілпропанових одиниць (С6-С3), з'єднаних між собою бета-Вуглецевими атомами бічних ланцюгів. Різноманітність лігнанів обумовлена наявністю різних заступників у бензольних кільцях і характером зв'язку між ними, ступенем насиченості бічних ланцюгів та ін. глюкозид), дифенілтетрагідрофурофурановий (сезамін, сирінгарезінол), дибензоциклооктановий (схізандрин, схізандрол) типи та ін.

Лігніниявляють собою нерегулярні тривимірні полімери, попередниками яких є гідроксикоричні спирти ( пара-кумаровий, коніфериловий та синаповий), і є будівельним матеріаломклітинних стін деревини. Лігнін міститься в деревних рослинних тканинах поряд з целюлозою і геміцелюлозами і бере участь у створенні опорних елементів механічної тканини.

Меланіни- полімерні фенольні сполуки, які в рослинах зустрічаються спорадично і є найменш вивченою групою природних сполук. Пофарбовані вони у чорний або чорно-коричневий колір та називаються аломеланінами.На відміну від пігментів тваринного походження вони не містять азоту (або його дуже мало). При лужному розщепленні утворюють пірокатехін, протокатехову та саліцилову кислоти.

Нафтохінони- хіноїдні пігменти рослин, які знайдені в різних органах(у корінні, деревині, корі, листі, плодах і рідше в квітках). Як заступники похідні 1,4-нафтохінону містять гідроксильні, метильні, пренільні та інші групи. Найбільш відомим є червоний пігмент шиконін, виявлений у деяких представниках сем. Boraginaceae (види пологів Arnebia Forrsk., Echium L., Lithospermum L. та Onosma L.).

Сапоніни (сапонізиди)- глікозиди, що мають гемолітичну та поверхневу активність (детергенти), а також токсичність для холоднокровних тварин. Залежно від будови аглікону (сапогеніну), їх ділять на стероїдні та тритерпеноїдні. Вуглеводна частина сапонінів може містити від 1 до 11 моносахаридів. Найчастіше зустрічаються D-глюкоза, D-галактоза, D-ксилоза, L-рамноза, L-арабінозу, D-галактуронова та D-глюкуронова кислоти. Вони утворюють лінійні або розгалужені ланцюги і можуть приєднуватися гідроксильною або карбоксильною групою аглікону.

Стероїди- клас сполук, у молекулі яких присутній циклопентанпергідрофенантреновий скелет. До стероїдів відносять стерини, вітаміни групи D, стероїдні гормони, аглікони стероїдних сапонінів та кардіотонічних глікозидів, екдизони, вітаноліди, стероїдні алкалоїди.

Рослинні стерини, або фітостерини - спирти, що містять 28-30 вуглецевих атомів. До них належать бета-ситостерин, стигмастерин, ергостерин, кампестерин, спинастерин та ін. Деякі з них, наприклад бета-ситостерин, знаходять застосування у медицині. Інші використовуються для отримання стероїдних лікарських засобів – стероїдних гормонів, вітаміну D та ін.

Стероїдні сапоніни містять 27 атомів вуглецю, бічний ланцюг їх утворює спірокетальну систему спіростанолового або фураностанолового типів. Один із стероїдних сапогенінів – діосгенін, виділений із кореневищ діоскореї, – є джерелом для отримання важливих для медицини гормональних препаратів (кортизону, прогестерону).

Стильбениможна розглядати як фенольні сполуки з двома бензольними кільцями, що мають структуру 6 -З 2 -З 6 . Це порівняно невелика група речовин, які зустрічаються переважно у деревині різних видівсосни, ялини, евкаліпта є структурними елементами танідів.

Таніди (дубільні речовини)- високомолекулярні сполуки із середньою молекулярною масою порядку 500-5000, іноді до 20000, здатні брати в облогу білки, алкалоїди і мають в'яжучий смак. Таніди поділяють на гідролізовані, що розпадаються в умовах кислотного або ензиматичного гідролізу на найпростіші частини (до них відносяться галотаніни, елагатаніни та нецукрові ефіри карбонових кислот), і конденсовані, що не розпадаються під дією кислот, а утворюють продукти конденсації - флобафени. Структурно вони можуть розглядатися як похідні флаван-3-олів (катехінів), флаван-3,4-діолів (лейкоантоціанідинів) та гідроксистильбенів.

Фенольні сполукиє одним з найбільш поширених в рослинних організмах і численних класів вторинних сполук з різною біологічною активністю. До них відносяться речовини ароматичної природи, що містять одну або кілька гідроксильних груп, пов'язаних з атомами вуглецю ароматичного ядра. Ці сполуки дуже неоднорідні за хімічною будовою, у рослинах зустрічаються у вигляді мономерів, димерів, олігомерів та полімерів.

В основу класифікації природних фенолів покладено біогенетичний принцип. Сучасні ставлення до біосинтезу дозволяють розбити сполуки фенольної природи кілька основних груп, розташувавши в порядку ускладнення молекулярної структури.

Найбільш простими є сполуки з одним бензольним кільцем - прості феноли, бензойні кислоти, фенолоспирти, фенілоцтові кислоти та їх похідні. За кількістю ОН-груп розрізняють одноатомні (фенол), двоатомні (пірокатехін, резорцин, гідрохінон) та трихатомні (пірогаллол, флороглюцин та ін) прості феноли. Найчастіше вони знаходяться у зв'язаному вигляді у формі глікозидів або складних ефірів і є структурними елементами складніших сполук, у тому числі полімерних (дубільні речовини).

Більш різноманітними фенолами є похідні фенілпропанового ряду (фенілпропаноїди), що містять у структурі один або кілька фрагментів 6 -З 3 . До простих фенілпропаноїдів можна віднести гідроксикоричні спирти та кислоти, їх складні ефіри та глікозильовані форми, а також фенілпропани та циннамоїламіди.

До сполук, біогенетично споріднених з фенілпропаноїдами, відносяться кумарини, флавоноїди, хромони, димерні сполуки - лігнани і полімерні сполуки - лігніни.

Нечисленні групи фенілпропаноїдних сполук складають оригінальні комплекси, що поєднують у собі похідні флавоноїдів, кумаринів, ксантонів та алкалоїдів з лігнанами (флаволігнани, кумаринолігнани, ксантолигнани та алкалоїдолігнани). Унікальною групою біологічно активних речовин є флаволігнани Silybum marianum (L.) Gaertn. (Сілібін, силідіанін, силікристин), які виявляють гепатозахисні властивості.

Фітонциди- це незвичайні сполуки вторинного біосинтезу, що продукуються вищими рослинами і впливають інші організми, головним чином мікроорганізми. Найбільш активні антибактеріальні речовини містяться в ріпчастій цибулі (Allium сірка L.) і часнику (Allium sativum L.), з останнього виділено антибіотичне з'єднання аліцин (похідне амінокислоти аліну).

Флавоноїдивідносять до групи сполук зі структурою З 6 -З 3 -З 6 і більшість з них являють собою похідні 2-фенілбензопірана (флавана) або 2-фенілбензо- гамма-пірона (флавона). Класифікація їх заснована на ступені окислення тривуглецевого фрагмента, положенні бічного фенільного радикала, величині гетероциклу та інших ознаках. До похідних флавану належать катехіни, лейкоантоціанідини та антоціанідини; до похідних флавона - флавони, флавоноли, флаванони, флаваноноли. До флавоноїдів відносяться також аурони (похідні 2-бензофуранону або 2-бензиліден кумаранону), халкони та дигідрохалкони (з'єднання з розкритим пірановим кільцем). Менш поширені в природі ізофлавоноїди (з фенільним радикалом у С 3), неофлавоноїди (похідні 4-фенілхромону), біфлавоноїди (димерні сполуки, що складаються зі зв'язаних С-З-зв'язком флавонів, флаванонів та флавон-флаванонів). До незвичайних похідних ізофлавоноїдів відносяться птерокарпаниі ротеноїди, які містять додатковий гетероцикл Птерокарпани привернули увагу після того, як було з'ясовано, що багато з них відіграють роль фітоалексинів, що виконують захисні функції проти фітопатогенів Ротенон та близькі до нього сполуки токсичні для комах, тому є ефективними інсектицидами.

Хромони- з'єднання, що виходять в результаті конденсації гамма-піронового та бензольного кілець (похідні бензо- гамма-пірона). Зазвичай всі сполуки цього класу мають 2 метильну або оксиметильну (ацилоксиметильну) групу. Класифікуються вони за тим самим принципом, що й кумарини: за кількістю і типом циклів, сконденсованих з хромоновим ядром (бензохромони, фурохромони, піранохромони та ін.).

Екдистероїди- поліоксистероїдні сполуки, що мають активність гормонів линяння комах та метаморфозу членистоногих. Найбільш відомими природними гормонами є альфа-екдизон та бета-екдізон (екдістерон) В основі будови екдизонів лежить стероїдний скелет, де в положенні 17 приєднується аліфатичний ланцюг з 8 вуглецевих атомів. Згідно з сучасними уявленнями, до справжніх екдистероїдів відносяться всі стероїдні єднання, що мають цис-зчленування кілець А і В, 6-кетогрупу, подвійний зв'язок між 7 і 8 і 14- альфа-Гідроксильну групу, незалежно від їх активності в тесті на гормон линяння. Число та становище інших заступників, включаючи ОН-групи, різні. Фітоекдистероїди відносяться до широко поширених вторинних метаболітів (встановлено більше 150 різних структур) і більш варіабельні, ніж зоекдістероїди. Загальна кількість вуглецевих атомів сполуки даної групи може бути від 19 до 30.

Ефірні масла- леткі рідкі суміші органічних речовин, що виробляються рослинами, що зумовлюють їхній запах. До складу ефірних олій входять вуглеводні, спирти, складні ефіри, кетони, лактони, ароматичні компоненти. Переважають терпеноїдні сполуки з підкласів монотерпеноїдів, сесквітерпеноїдів, рідко дитерпеноїдів; крім того, досить звичайні «ароматичні терпеноїди» та фенілпропаноїди. Рослини, що містять ефірні олії (ефіроноси), широко представлені у світовій флорі. Особливо багаті на них рослини тропіків і сухих субтропіків.

Переважна більшість продуктів вторинного метаболізму може бути синтезована суто хімічним шляхом у лабораторії, і в окремих випадках такий синтез виявляється економічно вигідним. Однак не слід забувати, що у фітотерапії значення має вся сума біологічних речовин, що накопичуються в рослині. Тому сама собою можливість синтезу перестав бути у сенсі вирішальної.

Під метаболізмом,або обміном речовин, розуміють сукупність хімічних реакцій в організмі, що забезпечують його речовинами для побудови тіла та енергією для підтримки життєдіяльності. Частина реакцій виявляється подібною для всіх живих організмів (утворення та розщеплення нуклеїнових кислот, білків та пептидів, а також більшості вуглеводів, деяких карбонових кислот тощо) та отримала назву первинного обміну (чи первинного метаболізму).

Крім реакцій первинного обміну, існує значне число метаболічних шляхів, що призводять до утворення сполук, властивих лише певним, іноді небагатьом, групам організмів.

Ці реакції, згідно з І.Чапеком (1921) та К.Пеху (1940), об'єднуються терміном вторинний метаболізм , або обмін,а їх продукти називаються продуктами вторинного метаболізму, або вторинними сполуками (іноді вторинними метаболітами).

Вторинні з'єднанняутворюються переважно у вегетативно малорухомих групживих організмів - рослин та грибів, а також у багатьох прокаріотів.

У тварин продукти вторинного обміну утворюються рідко, але часто надходять ззовні разом із рослинною їжею.

Роль продуктів вторинного метаболізму та причини їх появи у тій чи іншій групі різні. У загальній формі їм приписуються адаптивне значення й у сенсі захисні властивості.

Стрімкий розвиток хімії природних сполук за останні три десятиліття, пов'язане зі створенням високодозвільних аналітичних інструментів, призвело до того, що світ "вторинних з'єднань"значно розширився. Наприклад, кількість відомих на сьогодні алкалоїдів наближається до 5000 (за деякими даними, до 10 000), фенольних сполук - до 10 000, причому ці цифри зростають не лише з кожним роком, а й з кожним місяцем.

Будь-яка рослинна сировина завжди містить складний набір первинних та вторинних сполук, які, як уже говорилося, визначають різнобічний характер дії лікарських рослин. Однак роль тих та інших у сучасній фітотерапії поки що різна.

Відомо щодо небагато об'єктів, використання яких у медицині визначається насамперед наявністю в них первинних сполук. Однак у майбутньому не виключено підвищення їх ролі в медицині та використання як джерела отримання нових імуномодулюючих засобів.

Продукти вторинного обміну застосовуються у сучасній медицині значно частіше та ширше. Це обумовлено відчутним і нерідко дуже яскравим їх фармакологічним ефектом.

Утворюючись з урахуванням первинних сполук, можуть або накопичуватися у чистому вигляді, або піддаються гликозилированию під час реакцій обміну, тобто. виявляються приєднаними до молекули будь-якого цукру.

В результаті глікозилювання виникають молекули - гетерозиди, які відрізняються від вторинних сполук, як правило, найкращою розчинністю, що полегшує їхню участь у реакціях обміну і має в цьому сенсі найважливіше біологічне значення.

Глікозильовані форми будь-яких вторинних сполук прийнято називати глікозидами.

Речовини первинного синтезуутворюються у процесі асиміляції, тобто. перетворення речовин, що надходять в організм ззовні, на речовини самого організму (протопласт клітин, запасні речовини і т.д.).

До речовин первинного синтезу відносять амінокислоти, білки, ліпіди, вуглеводи, ферменти, вітаміни та органічні кислоти.

Ліпіди (жири), вуглеводи (полісахариди) та вітаміни широко використовуються в медичній практиці (характеристика цих груп речовин дана у відповідних темах).

Білки, поряд з ліпідами та вуглеводами, складають структуру клітин та тканин рослинного організму, беруть участь у процесах біосинтезу, є ефективним енергетичним матеріалом.

Білки та амінокислоти лікарських рослин надають неспецифічну сприятливу дію на організм хворого. Вони впливають на синтез білків, створюють умови для посиленого синтезу імунних тіл, що призводить до підвищення захисних силорганізму. Поліпшений синтез білків включає також посилений синтез ферментів, внаслідок чого поліпшується обмін речовин. Біогенні аміни та амінокислоти відіграють важливу роль у нормалізації нервових процесів.

Білки- біополімери, структурну основу яких складають довгі поліпептидні ланцюги, побудовані із залишків α-амінокислот, з'єднаних між собою пептидними зв'язками. Білки ділять на прості (при гідролізі дають тільки амінокислоти) і складні - в них білок пов'язаний з речовинами небілкової природи: з нуклеїновими кислотами (нуклеопротеїди), полісахаридами (глікопротеїди), ліпідами (ліпопротеїди), пігментами (хромопротеїди) , залишками фосфорної кислоти (фосфопротеїди)

На даний момент майже немає об'єктів рослинного походження, застосування яких визначалося б наявністю в них головним чином білків. Однак не виключено, що в майбутньому модифіковані рослинні білки можуть бути використані як засоби, що регулюють обмін речовин у організмі людини.

Ліпіди -жири та жироподібні речовини, які є похідними вищих жирних кислот, спиртів або альдегідів.

Поділяються на прості та складні.

До простихвідносяться ліпіди, молекули яких містять лише залишки жирних кислот (або альдегідів) та спиртів. З простих ліпідів в рослинах і тварин зустрічаються жири і жирні олії, що є триацилгліцеринами (тригліцеридами) і восками.

Останні складаються із складних ефірів вищих жирних кислот одно-або двоатомних вищих спиртів. До жирів близькі простагландини, що утворюються в організмі з поліненасичених жирних кислот. За хімічною природою це похідні простаноєвої кислоти зі скелетом з 20 атомів вуглецю і містять циклопентанове кільце.

Складні ліпіди ділять на дві великі групи:

фосфоліпіди та гліколіпіди (тобто сполуки, що мають у своїй структурі залишок кислоти фосфорної або вуглеводний компонент). У складі живих клітин ліпіди відіграють важливу роль у процесах життєзабезпечення, утворюючи енергетичні резерви у рослин та тварин.

Нуклеїнові кислоти - біополімери, мономерними ланками яких є нуклеотиди, що складаються з залишку фосфорної кислоти, вуглеводного компонента (рибози або дезоксирибози) та азотистої (пуринової або піримідинової) основи. Розрізняють дезоксирибойуклеїнові (ДНК) та рибонуклеїнові (РНК) кислоти. Нуклеїнові кислоти з рослин у лікувальних ціляхдоки не використовуються.

Ферментизаймають особливе місце серед білків. Роль ферментів у рослинах специфічна – вони є каталізаторами більшості хімічних реакцій.

Усі ферменти поділяються на 2 класи: однокомпонентні та двокомпонентні. Однокомпонентні ферменти складаються тільки з білка,

двокомпонентні - з білка (апоферменту) та небілкової частини (коферменту). Коферменти можуть бути вітаміни.

У медичній практиці використовують такі ферментні препарати:

- "Нігедаза " - з насіння чорнушки дамаської - Nigella damascena, сем. лютикових - Ранункуляція. В основі препарату фермент ліполітичної дії, що викликає гідролітичне розщеплення жирів рослинного та тваринного походження.

Препарат ефективний при панкреатитах, ентероколітах та віковому зниженні ліполітичної активності травного соку.

- "Карипазим" та "Лекозим" - з висушеного соку (латексу) папайї (динного дерева) - Carica papaya L., сем. папаєвих - Cariacaceae.

В основі "Карипазіма- сума протеолітичних ферментів (папаїн, хімопапаїн, пептидаза).

Застосовують при опіках ІІІ ступеня, прискорює відторгнення струпів, очищає гранулюючі рани від гнійно-некротичних мас.

В основі "Лекозима- протеолітичний фермент папаїн та муколітичний фермент лізоцим. Застосовують в ортопедичній, травматологічній та нейрохірургічній практиці при міжхребцевому остеохондрозі, а також в офтальмології для розсмоктування ексудатів.

Органічні кислоти,поряд з вуглеводами та білками, є найпоширенішими речовинами в рослинах.

Вони беруть участь у диханні рослин, біосинтезі білків, жирів та інших речовин. Органічні кислоти відносяться до речовин як первинного синтезу (яблучна, оцтова, щавлева, аскорбінова), так і вторинного синтезу (урсолова, олеанолова).

Органічні кислоти є фармакологічно активними речовинами та беруть участь у сумарному ефекті препаратів та лікарських форм рослин:

Саліцилова і урсолова кислоти мають протизапальну дію;

Яблучна та янтарна кислоти - донори енергетичних груп, що сприяють підвищенню фізичної та розумової працездатності;

Аскорбінова кислота – вітамін С.

Вітаміни- особлива група органічних речовин, що виконують важливі біологічні та біохімічні функції у живих організмах. Ці органічні сполуки різної хімічної природи синтезуються переважно рослинами, і навіть мікроорганізмами.

Людині та тваринам, які їх не синтезують, вітаміни потрібні в дуже малих кількостях порівняно з поживними речовинами (білками, вуглеводами, жирами).

Відомо понад 20 вітамінів. Вони мають буквені позначення, назви хімічні та назви, що характеризують їх фізіологічну дію. Класифікуються вітамінина водорозчинні (кислота аскорбінова, тіамін, рибофлавін, кислота пантотенова, піридоксин, кислота фолієва, ціанокобаламін, нікотинамід, біотин)

та жиророзчинні (ретинол, філлохінон, кальцифероли, токофероли). До вітаміноподібнихречовин належать деякі флавоноїди, ліпоєва, оротова, пангамова кислоти, холін, інозит.

Біологічна роль вітамінів різноманітна. Встановлено тісний зв'язок між вітамінами та ферментами. Наприклад, більшість вітамінів групи В є попередниками коферментів та простетичних груп ферментів.

Вуглеводи- Великий клас органічних речовин, до якого належать поліоксикарбонільні сполуки та їх похідні. Залежно від числа мономерів у молекулі вони поділяються на моносахариди, олігосахариди та полісахариди.

Вуглеводи, що складаються виключно з поліоксикарбонільних сполук, отримали назву гомозидів, а їх похідні, в молекулі яких є залишки інших сполук, називаються гетерозидами. До гетерозидів відносяться всі види глікозидів.

Моно- та олігосахариди – нормальні компоненти будь-якої живої клітини. У тих випадках, коли вони накопичуються у значних кількостях, їх належать до так званих ергастичних речовин.

Полісахариди, як правило, завжди накопичуються у значних кількостях як продукти життєдіяльності протопласту.

Моносахариди та олігосахариди використовуються в чистому вигляді, зазвичай у вигляді глюкози, фруктози та сахарози. Будучи енергетичними речовинами, моно-і олігосахариди, як правило, застосовуються як наповнювачі при виготовленні різних лікарських форм.

Рослини є джерелами отримання цих вуглеводів (цукрова тростина, буряк, виноград, гідролізована деревина ряду хвойних та деревних покритонасінних).

У рослинах синтезуються різні форми полісахаридів, які відрізняються один від одного як за структурою, так і за функціями, що виконуються. Полісахариди знаходять досить широке застосування в медицині у різних формах. Зокрема, широко використовуються крохмаль та продукти його гідролізу, а також целюлоза, пектин, альгінати, камеді та слизу.

Целюлоза (клітковина)) - полімер, що становить основну масу клітинних стінок рослин. Вважають, що молекула клітковини у різних рослин містить від 1400 до 10 000 залишків β-D-глюкози.

Крохмаль та інулін відносяться до запасних полісахаридів.

Крохмаль на 96-97,6% складається з двох полісахаридів: амілози (лінійний глюкан) та амілопектину (розгалужений глюкан).

Він завжди запасається у вигляді крохмальних зерен під час активного фотосинтезу. У представників сім. Аsteraсеаєі Сатрапі/асеаїнакопичуються фруктозани (інулін), особливо у великих кількостях у підземних органах.

Слизу та камеді (гуммі) - суміші гомо-і гетеросахаридів та поліуронидів. Камеді складаються з гетерополісахаридів з обов'язковою участю уронових кислот, карбонільні групи яких пов'язані з іонами Са 2+ , К + і Мg 2+ .

За розчинністю у воді камеді поділяються на 3 групи:

Арабінові, добре розчинні у воді (абрикосова та аравійська);

Бассоринові, погано розчинні у воді, але сильно в ній набухають (трагакантова)

І церазинові, погано розчинні та погано набухають у воді (вишнева).

Слизу, На відміну від камедей, можуть бути і нейтральними (не містять уронових кислот), а також мають меншу молекулярну масу і добре розчиняються у воді.

Пектинові речовини- високомолекулярні гетерополісахариди, головним структурним компонентом яких є β-D-галактуронова кислота (полігалактуронід).

У рослинах пектинові речовини присутні у вигляді нерозчинного протопектину - полімеру метоксильованої полігалактуронової кислоти з галактаном і арабаном клітинної стінки: поліуронідні ланцюжки з'єднані між собою іонами Са 2+ і Мg 2+ .

Речовини вторинного метаболізму

Речовини вторинного синтезуутворюються в рослинах в результаті

Дисиміляція.

Дисиміляція - процес розпаду речовин первинного синтезу до найпростіших речовин, що супроводжується виділенням енергії. З цих простих речовин із витратою енергії, що виділилася, утворюються речовини вторинного синтезу. Наприклад, глюкоза (речовина первинного синтезу) розпадається до оцтової кислоти, з якої синтезується мевалонова кислота і через низку проміжних продуктів – усі терпені.

До речовин вторинного синтезу належать терпени, глікозиди, фенольні сполуки, алкалоїди. Всі вони беруть участь в обміні речовин і виконують певні важливі для рослин функції.

Речовини вторинного синтезу застосовуються в медичній практиці значно частіше та ширше, ніж речовини первинного синтезу.

Кожна група речовин рослин не є ізольованою і нерозривно пов'язана з іншими біохімічними групами процесами.

Наприклад:

Більшість фенольних сполук є глікозидами;

Гіркоти з класу терпенов є глікозидами;

Рослинні стероїди за походженням є терпенами, водночас серцеві глікозиди, стероїдні сапоніни та стероїдні алкалоїди є глікозидами;

Каротиноїди, похідні тетратерпенів, є вітамінами;

Моносахариди та олігосахариди входять до складу глікозидів.

Речовини первинного синтезу містять усі рослини, речовини вторин-

ного синтезу накопичують рослини окремих видів, пологів, родин.

Вторинні метаболітиутворюються переважно у вегетативно малорухливих груп живих організмів - рослин та грибів.

Роль продуктів вторинного метаболізму та причини їх появи у тій чи іншій систематичній групі різні. У загальній формі їм приписується адаптивне значення й у сенсі захисні властивості.

У сучасній медицині продукти вторинного обміну застосовуються значно ширше та частіше, ніж первинні метаболіти.

Це пов'язано нерідко з дуже яскравим фармакологічним ефектом та множинним впливом на різні системи та органи людини та тварин. Синтезуються вони на основі первинних сполук і можуть накопичуватися або у вільному вигляді, або в ході реакцій обміну піддаються глікозилюванню, тобто зв'язуються з цукром.

Алкалоїди - азотовмісні органічні сполуки основного характеру, переважно рослинного походження. Будова молекул алкалоїдів дуже різноманітна і нерідко досить складна.

Азот, як правило, розташовується в гетероциклах, але іноді знаходиться у боковому ланцюзі. Найчастіше алкалоїди класифікують на основі будови цих гетероциклів, або відповідно до їх біогенетичних попередників - амінокислот.

Виділяють наступні основні групи алкалоїдів: піролідинові, піридинові, піперидинові,піролізидинові, хінолізидинові, хіназо-лінові,хінолінові, ізохінолінові, індольні, дигідроіндольні (беталаїни), імідазолові, пуринові, дитерпени, Багато з алкалоїдів мають специфічну, часто унікальну фізіологічну дію і широко використовуються в медицині. Деякі алкалоїди – сильні отрути (наприклад, алкалоїди кураре).

Антрацінпохідні-група природних сполук жовтого, помаранчевого або червоного забарвлення, в основі яких лежить структура антрацену. Вони можуть мати різний ступінь окислення середнього кільця (похідні антрону, антранолу та антрахінону) та структуру вуглецевого скелета (мономірні, димерні та конденсовані сполуки). Більшість з них є похідними хризацину (1,8-дигідроксиантрахінону). Рідше зустрічаються похідні алізарину (1,2-дигідроксиантрахінону). У рослинах похідні антрацену можуть бути у вільному вигляді (аглікони) або у вигляді глікозидів (антраглікозиди).

Вітаноліди - Група фітостероїдів, В даний час відомо кілька рядів цього класу сполук. Вітаноліди - це поліоксистероїди, у яких в положенні 17 знаходиться 6-членне лактонне кільце, а в кільці А - кетогрупа у 1 .

Глікозиди - широко поширені природні сполуки, що розпадаються під впливом різних агентів (кислота, луг або фермент) на вуглеводну частину та аглікон (генін). Глікозидний зв'язок між цукром та агліконом може бути утворений за участю атомів О, N або S (О-, N- або S-глікозиди), а також за рахунок С-С атомів (С-глікозиди).

Найбільшого поширення у рослинному світі мають O-глікозиди). Між собою глікозиди можуть відрізнятися структурою аглікону, так і будовою цукрового ланцюга. Вуглеводні компоненти представлені моносахаридами, дисахаридами та олігосахаридами, і, відповідно, глікозиди називаються монозидами, біозидами та олігозидами.

Своєрідними групами природних сполук є ціаногенні глікозидиі тіоглікозиди (глюкозинолати).

Ціаногенні глікозидиможуть бути представлені як похідні α-гідроксинітрилів, що містять у своєму складі синильну кислоту.

Широке поширення вони мають серед рослин сем. Ros асеаї,підсім. Рrіпоідеае,концентруючись переважно в їх насінні (наприклад, глікозиди амігдалін і пруназин у насінні Атуgdalus соттіnis, Артеніаса vі1garis).

Тіоглікозиди (глюкозинолати) в даний час розглядаються як похідні гіпотетичного аніону - глюкозинолата, звідси і друга назва.

Глюкозинолати знайдені поки що тільки у дводольних рослин і характерні для цього. Вrassiсасеае, Сарраridaсеае, Resedасеаета інших представників порядку Сарраrа1еs.

У рослинах вони містяться у вигляді солей із лужними металами, найчастіше з калієм (наприклад, глюкозинолат синігрін із насіння Вrassica jіпсеаі В.nigra.

Ізопреноїди - обширний клас природних сполук, розглядає

них як продукт біогенного перетворення ізопрену.

До них відносяться різні терпени, їх похідні - терпеноїди та стероїди. Деякі ізопреноїди – структурні фрагменти антибіотиків, деякі – вітамінів, алкалоїдів та гормонів тварин.

Терпени та терпеноїди- ненасичені вуглеводні та їх похідні складу (З 5 Н 8) n , де n = 2 або n > 2. За кількістю ізопренових ланок їх ділять на кілька класів: моно-, сескві-, ді-, три-, тетра - та політер-пеноїди.

Монотерпеноїди (З 10 Н 16) та сесквітерпеноїди (З 15 Н 24)є звичайними компонентами ефірних олій.