PER QUALSIASI PIANTA
hν
EN
ER
Glicolisi
GI
A
Fotosintesi
CO2
Respirazione
H 2O
O2
N2
batteri
“N”
TRACCE DI METALLI
Na, Ca, K, Mg
Fe, Cu, Co, Mo
NO2-/NO3-/NH4+
H 2O
Le piante, tramite la clorofilla,
utilizzano l’energia del sole
FOTOSINTESI
H2O + CO2=
zuccheri
+
ossigeno
La luce del Sole fornisce
l’energia
necessaria
per
spezzare una molecola d’acqua
rendendo
possibile
la
formazione degli zuccheri che
sono la fonte di energia di
ogni organismo vegetale
METABOLISMO PRIMARIO
Il metabolismo primario comprende i processi chimici che
quotidianamente ogni pianta supporta per sopravvivere e
riprodursi
Fotosintesi
Glicolisi
Ciclo dell’ acido citrico
Sintesi di aminoacidi
Transaminazione
Sintesi di proteine ed enzimi
Sintesi di coenzimi
Sintesi di materiale di sostegno (strutturale)
Duplicazione del materiale genetico
Riproduzione cellulare (crescita)
Assorbimento dei nutrienti
METABOLISMO SECONDARIO
Il metabolismo secondario comprende i processi chimici
che sono unici per ogni pianta, e non sono universali.
Il metabolismo secondario è la “chimica” che porta alla
formazione dei prodotti naturali.
Talvolta i passaggi chimici sono comuni ad un numero di
piante differenti o famiglie di piante, ma il prodotto finale
(prodotto naturale) è generalmente differente da pianta a pianta
Precursori chimici comuni possono portare a risultati differenti.
I metaboliti secondari (nella maggiorparte dei casi) non sono
necessari per la sopravvivenza della pianta, ma probabilmente
conferiscono alla pianta solo un vantaggio competitivo.
Biogenesi dei principi attivi
Per metaboliti secondari o prodotti naturali si intende una vasta
gamma di composti organici tipici di una sola specie vegetale o di
un gruppo di specie tassonomicamente imparentate. I metaboliti
primari al contrario sono presenti in tutto il regno vegetale.
Dal punto di vista funzionale si considerano metaboliti primari quei
composti che partecipano alla nutrizione e ai processi biochimici
fondamentali, mentre metaboliti secondari sono quei composti che
regolano le interazioni ecologiche tra la pianta e l’ambiente che la
circonda
hν
Glucosio
CH2OH
O
CH2OH
O
OH
HO
CO2
OH
HO
OH
OH
fotosintesi
CH2OH
O
CH2OH
O
OH
OH
O
OH
O
OH
O
OH
amido
n
glicolisi
CHO
CH OH
CHO
CH OH
HC OH
CH2OP
CH2OP
eritrosio4-fosfato
CH2OH
C O
CH2
C OP
COOH
COOH acido
shichimico
HO
OH
OH
NH2
Fenilpropani
fenilalanina
tirosina
alcaloidi
fosfoenol
piruvato (PEP)
Acido
antranilico
O
COOH
lisina
ornitina
polichetidi
acetogenine
CH2OP
H3C C SCoA
O
O
Lipidi
acidi grassi
H3C C CH2 C CH2
acetilcoenzimaA
HO
oxaloacetato
triptofano
acido
nicotinico
CH3
acido
mevalonico
ciclo
acido
citrico
Acido
aspartico
energia (ATP)
+ CO2 + H2O
NH3
Acido glutamico
O
O
terpeni
steroidi
carotenoidi
FOTOSINTESI
CO2 + H2O
Glicolisi
Pool di carboidrati
Fosfoenolpiruvato+ Eritrosio = Acido schikimico
4-fosfato
Aminoacidi
Proteine ed
Piruvato
alifatici
alcaloidi
Acetil
-CoA
Malonil
-CoA
Aminoacidi
aromatici
Acidi grassi
Polichetidi
Ac. Mevalonico
Composti isoprenoidi
(monoterpeni, diterpeni,
sesquiterpeni, steroidi, carotenoidi)
CO2
polisaccaridi
Monosaccaridi
Ac. Shikímico
piruvato
fenilpropani
acetato
acetogenina
Ciclo de
Krebs
CO2
proteine
aa
Ac. grassi
Trigliceridi
Ac. mevalonico
geranil
geraniolo farnesolo geraniolo
carotenoidi
squalene
monoterpeni
sesquiterpeni
diterpenodi triterpenodi
flavonoidi
steroidi
alcaloidi
Ac. gallico
Tannini
FUNZIONE DEI METABOLITI SECONDARI
DIFESA
La loro funzione riguarda tutti gli aspetti
delle interazioni chimiche delle piante con
l’ambiente che le circonda
Erbivori
Funghi
Batteri
Virus
Piante
ATTRAZIONE E
STIMOLAZIONE
Impollinazione
Disseminazione
Nutrizione
Accumulazione
Fissazione azoto
PROTEZIONE DA
EFFETTI FISICI
Luce uv
Evaporazione
Temperatura
VIA DELL’ ACIDO SHIKIMICO
1885
Shikimmo-ki
Illicium anisatum
ANIMALI
PIANTE SUPERIORI
BATTERI
PEPTIDI,PROTEINE,NUMEROSI METABOLITI SECONDARI
ED ATTRAVERSO L’ACIDO GALLICO I TANNINI
TANNINI
- L’acido gallico è l’unità fondamentale di molti tannini
- sono pressoché ubiquitari
- confinati in foglie, frutti immaturi, corteccia o legno
- sapore astringente
- con i sali di ferro formano composti solubili (inchiostro)
- formano composti insolubili con le proteine (pellami)
- astringenti (diarrea e sanguinamenti)
CLASSIFICAZIONE DEI
TANNINI
IDROLIZZABILI
CONDENSATI
(catechine)
L’ UNITA’ FONDAMENTALE DEI
TANNINI E’ L’ACIDO GALLICO
Tannino purificato = miscela di gallati di glucosio
Galle di galeppo
(Siria, Iraq,Grecia)
GALLE (Gallae): escrescienze prodotte dalle piante (Quercus
infectoria) quando attaccate da alcuni insetti
(galla-vespa Alderia-tinctoria)
50-70% di tannino
Estrazione in miscela di etere/etanolo/acqua (acido gallico e
gallato di glucosio)
AMAMELIDE (Hamamelis virginiana)
BALSAMO DEL PERU’ (Myroxylon balsamum
Var. pereirae)
Il balsamo è un prodotto patologico che si forma
quando l’albero viene traumatizzato
Esteri degli acidi cinnamico e benzoico (50-70%)
vanillina
Proprietà: antisettiche e parassiticida (unguenti)
BALSAMO DEL TOLU’ (Myroxylon balsamum Var. balsamum)
Esteri dell’acido cinnamico (fino 80%) ; vanillina
Proprietà: usato come balsamico delle vie aeree
TIPI DI ALCALODI
1. Derivati dagli aa:
- alifatici : ornitina, lisina
- aromatici: fenilalanina, tirosina, triptofano
2. Derivati dai terpenoidi
3. Derivati dagli steroidi
ALCALOIDI
VERI
Possiedono un
anello eterociclico
contenente azoto
Protoalcaloidi
Non possegono anelli
eterociclici contenenti
azoto
PSEUDOALCALOIDI
Possiedono un anello
eterociclico contenete
Azoto ma non derivano
da aminoacidi
I composti detti pseudoalcaloidi possono derivare da:
TERPENOIDI (diterpenoidi) o dagli
STEROIDI
ALCALOIDI
DERIVATI DALLA LISINA E
DALLA TIROSINA
GENERALITA’
Gli Alcaloidi sono basi organiche
azotate, che presentano le seguenti
caratteristiche:
Reattività alcalina.
Contengono almeno un atomo di azoto
in un anello eterociclico.
Derivano biosinteticamente dagli aa.
Sono spesso di origine vegetale.
Inducono azioni sull’uomo e sugli
animali.
Alcune piante producono
numerosi A. :
- Chincona (30)
- Papaverum somniferum (25)
STORIA DEGLI ALCALOIDI
La scoperta e l’isolamento degli A. dai vegetali
costituisce un importante contributo della
scienza del XIX sec.
Nel 1803 un farmacista francese pubblica una
memoria sull’oppio con la quale rende nota
l’avvenuta estrazione di un sale cristallizzato a
reazione basica che egli designa con il nome di
“sale di oppio”.
L’anno seguente un farmacista tedesco separa
la morfina e l’acido meconico dall’oppio.
Bisogna attendere fino al 1817 perché la
presenza di composti organici di natura basica
sia universalmente accettata.
STORIA DEGLI ALCALOIDI
La scoperta e l’isolamento degli A.dai vegetali
costituisce un importante contributo della
scienza del XIX sec.
Nel 1803 un farmacista francese pubblica una
memoria sull’oppio con la quale rende nota
l’avvenuta estrazione di un sale cristallizzato a
reazione basica che egli designa con il nome di
“sale di oppio”.
L’anno seguente un farmacista tedesco separa
la morfina e l’acido meconico dall’oppio.
Bisogna attendere fino al 1817 perché la
presenza di composti organici di natura basica
sia universalmente accettata.
Alla fine del XIX sec. gli A. chiaramente
identificati sono oltre 100.
Oggi si conoscono oltre 3000 A. isolati da
circa 4000 specie e molti di essi possiedono
potenti attività farmacologiche.
Numerose piante ed A. hanno svolto, per la
loro capacità di influire sui processi
dell’ideazione e sul comportamento, un
importante ruolo sociale e religioso nell’ambito
di molti popoli antichi.
Essi rientravano, oltre che nella
composizione dei medicamenti, anche nelle
formule di bevande impiegate nel corso di riti
religiosi e divinatori.
In Messico, nell’epoca precolombiana, le cerimonie
religiose erano guidate da sacerdoti che
masticavano pezzi di Peyotel con lo scopo di
raggiungere uno stato di piena esaltazione religiosa
e di stimolare le capacità percettive così
importanti ai fini delle predizioni.
Particolare rilievo hanno avuto quei vegetali che
contengono delle sostanze capaci di :
- evocare allucinazioni;
- sospendere le emozioni, inducendo un illusorio
stato di benessere fisico e mentale come:
. Peyotel
. Psilociba
. Agarico Muscarico
. Coca e oppio
La gamma delle allucinazioni suscitate è
estremamente varia e molteplice.
Interessarono tutti i più diversi settori
della sfera psico-sensoriale per
raggiungere effetti rappresentativi di
grande verosimiglianza e spiccata
intensità.
Queste caratteristiche allucinogene
sollecitarono la fantasia delle popolazioni
primitive.
Molte di queste piante capaci di
produrre questi fenomeni psichici anormali
furono persino divinizzate.
Qualche A. è caratteristico delle piante di una
determinata famiglia:
- Atropina reperibile solo tra le Solanacee.
Altri A. sono presenti in tutte le piante di un
determinato genere:
- Pilocarpina presente nelle foglie delle piante del
genere Pilocarpus.
Altri sono prodotti solo da una determinata specie
vegetale:
- Morfina presente nel latice dell’oppio.
Gli A. possono trovarsi in varie parti della pianta, ma di
solito uno o più organi hanno un contenuto più alto
rispetto agli altri.
* A. tropanici,nelle foglie e nelle radici
* A. dell’oppio, nei vasi latticiferi del papavero.
L’organo con il contenuto maggiore
di alcaloidi non è necessariamente
l’organo dove questi sono
sintetizzati:
- A. tropanici della Belladonna,
sintetizzati nelle radici e trasportati
nelle foglie per essere
immagazzinate.
- A. del lupino, sintetizzati nel
fusto e poi trasportati nelle radici.
Varie sono le interpretazioni che gli
autori danno intorno alla loro natura:
Prodotti della degradazione plasmatica
di alcune determinate cellule;
Sostanze aventi funzioni di difesa
contro diversi organismi;
Prodotti del metabolismo;
Materiali di riserva;
Sostanze aventi una funzione analoga a
quella degli ormoni negli animali.
La quantità di un determinato A. contenuto
nella droga da cui si estrae varia a seconda:
- della composizione del terreno di coltura
- del clima
- dei metodi di coltivazione, essicamento e
conservazione.
Per le droghe più importanti del commercio,
ricavate con metodi precisi e da colture uniformi,
il valore di A. presenti è apprezzabilmente
costante.
Da un punto di vista chimico si vuole distinguere
gli A. in due categorie:
- ossigenati, generalmente solidi, cristallini,
insolubili in acqua, stabili all’aria, di sapore
amaro.
- non ossigenati, liquidi, volatili, solubili in acqua,
dotati di sapore pungente.
Pochi sono gli A. colorati, in tal caso, in rosso o in
giallo (sanguirina, berberina, armalina), alcuni sono
anche fluorescenti (cocaina, tropocaina ) e il loro
sapore è molto marcato.
La quasi totalità degli A. sono levogiri.
Sono molto solubili in solventi organici come: alcool,
etere, cloroformio e benzene.
Per il loro riconoscimento vengono utilizzate le
reazioni con particolari reattivi come quello
sulfomolibdico.
BRUCINA
prima rosso poi giallo
azzurro
verde “
“
CODEINA
verde
violetto “
MORFINA
“
CURARINA
violetto
giallo
violetto “
PAPAVERINA “
giallo
rosso
“
TEBAINA
“
Altri reattivi specifici sono:
- sali di mercurio
- iodobismutato di potassio
Oggi il loro riconoscimento si avvale di tecniche
più sensibili come la TLC.
Gli A.occupano una posizione di
estremo rilievo nella vita umana
Importanti per l’economia: Alcuni
popoli basano la loro economia sulla
produzione di caffè, te, tabacco.
Importanti per la società: Gli A.,
quali la cocaina e oppio, per il loro
frequente abuso sono diventate un
problema sociale.
Importanti per la medicina: Gli A. rivestono una
grande importanza in quanto la loro azione
farmacologica si esplica prevalentemente sul
sistema nervoso influenzando quindi non solo le
facoltà volitive e intellettive, ma anche funzioni:
- metabolismo;
- pressione sanguigna;
- temperatura corporea;
- respirazione;
- diuresi;
regolate da impulsi nervosi di origine simpatica
o parasimpatica.
