Biotehnoloka proizvodnja alkaloida

Biotehnoloka proizvodnja alkaloida

1

Opte karakteristike alkaloida azotne organske baze biljnog porekla nalaze se u elijama biljaka, dok ih alge i mahovine uopte ne sadre naziv je uveo 1819. apotekar Meissner prvi izolovani ist alkaloid bio je morfin (Sertuner 1806.) 1817. Robiquet otkriva narkotin danas je u svetu poznato oko 5000 alkaloida viih biljaka od ega se za 3500 zna hemjska struktura

Hemijska priroda i biosinteza alkaloida alkaloidi su proizvodi metabolizma aminokiselina koje biljka ne izluuje jer sadre azot sinteza AK u viku viak se pretvara u alkaloide biosinteza alkaloida i njihov znaaj za biljke nisu sasvim razjanjeni U biljnoj eliji retko se nalaze u slobodnoj formi, ve su u obliku soli, estara ili amida

Klasifikacija alkaloida alkaloidi bez heterociklinog prstenapirolidin (skr. PRL) i pirolizidin (PRZ) alkaloidipiperidin i piridin (PIR) alkaloidihinolizidin (HLZ) alkaloidihinolin (HIN) alkaloidiizohinolin (IZH) alkaloidiindol (IND) alkaloidipurin (PUR) alkaloididiterpen alkaloidisteroidni (STE) alkaloidi

Podela alkaloidnih biljaka U zavisnosti od stepena zastupljenosti alkaloidnih vrsta biljaka familije se dele u tri grupe: 1. klasu ine visokoalkaloidne familije koje imaju preko 20% rodova sa alkaloidnim vrstama;2. klasi pripadaju srednjealkaloidne familije ijih 10-20% rodova sadri alkaloidne vrste;3. klasa su maloalkaloidne familije ijih 1-10% rodova ima vrste bogate alkaloidima.

Neke od najpoznatijih alkaloidnih familija prisutnih u flori Srbije su:

Liliaceae(ljiljani), koja sadri 232 razliita alkaloidaAmarzllidaceae, sa 187 razliitih alkaloidaBerberidaceaePapaveraceaeChenopodiaceaeRanunculaceaeApocynaceaeSolanaceaeRubiaceaeBorraginaceaeFabaceae

Dobijanje alkaloida iz elijske kultureU nekim sluajevima mnogo vie alkaloida moe da se dobije iz elijske kulture nego iz cele biljke (nikotin, ajmalicin i berberin) Suspenzija elijske kulture omoguava da se alkaloidi biotehnolokom proizvodnjom dobijaju veoma brzo i u velikim koliinama u vetakom okruenju Ova tehnika se zasniva na odravanju kulture sa hranljivim materijama i hormonima rasta u medijumuOsovni zahtev je sterilnost

Alkaloidi mogu da se dobiju iz arne suspenzije kulture, polukontinualne i kontinualne kulture. arni postupak inokulacija elija lag fazafaza brze deobe sporija deoba

Polukontinualni postupak Medijum se uklanja nakon faze brze deobe i zamenjuje se novim medijumom

Kontinualni postupak U kontinualnom postupku se stalno dodaje sve medijum.

Stacionaran rast se postie pomou:hemostata(dinamika ravnotea) iliturbidostata(konstantna el.koncentracija)

Poveanje prinosa alkaloida: -dodavanjem enzima -promenpm sastava medijuma -promenom spoljanjih uslova -imobilizacijom

Dobijanje iz korena biljke In vitro proizvodnja Modifikacija korena hibridizacijom, prenoenjem gena i transformacijom korena je dovela do nastajanja organa sa veim potencijalom produkcije alkaloida

TROPANSKI ALKALOIDIDerivati ornitina Koriste se kao izolovana jedinjenja Familija Solanaceae, rodovi Atropa, Datura, Hyoscyamus, Scopolia i Mandragora Ova grupa alkaloida obuhvata : hiosciamin (Hyoscyamus niger), atropin (Atropa belladonna), skopolamin (Scopola carniolica), kokain (Erythroxylon coca) ekgoninski alkaloid

Biosinteza tropan alkaloidaPrekursor za oba alkaloida N- metil- pirolinijum kation (koji kondenzuje sa acetoacetil- CoA)Tropinon - reduktaze uestvuju u jednoj fazi biosintezeKlju budueg procesa biotransformacije alkaloida lei u manipulaciji biosintetskih puteva u biljkama metodom rekombinantne DNA- tehnologije

Mikrobna proizvodnja tropan alkaloida Nekoliko bakterijskih vrsta poseduje enzim esterazu , koji katalizuje esterifikaciju molekula atropina do tropinola i tropanske kiselineProizvodni mikroorganizmi : Pseudomonas putida (atropin esteraza) i Pseudomonas maltophilia (kokain-esteraza)Najznaajnji enzimi : atropin esteraza, kokain esteraza i tropinol dehidrogenaza

Farmakoloka aktivnost tropan alkaloida Hionsciamin i atropin

Skopolamin

Kokain

ERGOT ALKALOIDI Derivati amida lizergne (odnosno, izolizergne) kiseline Dobijaju se iz raane glavice parazitske gljive koja raste na rai i jemu Najznaajniji predstavnik ove grupe je Ergotamin Bioloki izvor: Claviceps purpurea Znaajan derivat lizergne kiseline je i dietilamid-D-lizergne kiseline (LSD)

Ergotamin

Primena ergot alkaloida Koriste se u akuerstvu, porodiljstvu i kod poremeaja cirkulacije za zaustavljanje krvarenja posle poroaja ili nekih intervencijakao specifini analgetici u terapiji migreneKlavini su znaajni kao sirovina za kasniju polusintezu i dobijanje odgovarajuih alkaloida

Naini dobijanja ergot alkaloidaekstrakcijom iz sklerocijuma gajenjem gljivica u saprofitskim kulturama

Mikrobioloka proizvodnja ergot-alkaloida:-proizvodnja in vitro u tenoj kulturi Sphacelia sorghi

Izohinolinski alkaloidi Dele se u etiri grupe: 1. derivati benzilizohinolina - papaverin2. derivati ftalidizohinolina - narkotin3. derivati fenantrena - alkaloidi grupe morfina - morfin i kodein 4. Derivati protopina - protoalkaloida odnosno feniletilaminskih alkaloida - meskalin, efedrin, kapsaicin

Morfin Najvazniji alkaloid opijuma, deluje kao snazan analgetik Bioloki izvor: Papaver somniferum, PapaveraceaePrimena:Jak analgetikU dozama veim od 200mg je letalan

Kodein Bioloki izvor: Papaver somniferum, PapaveraceaeOpijum sadri 0.2 3.0% kodeinaPrimena:AntitusikU kombinaciji sa acetilsalicilnom kiselinom kao analgetik

Heroin predstavlja polusintetski derivate morfina, diacetilmorfin

PapaverinBioloki izvor: Papaver somniferum, PapaveraceaeU opijumu je zastupljen u koliini od oko 1%Chelidonium majus, PapaveraceaeZeljasti delovi sadre 0.1 1% alkaloidaOputa glatku muskulaturuPrimena:U terapiji senilnostiU terapiji cerebo-vaskularnin ostecenja,problema sa orjentacijom i ravnotezom

glavni precursor u biosintezi tirozinstereospecificni enzimivazan intermedijer (S) - retikulin iz koga dalje nastaju kodein, morfin, laurin, berberin, sanguinarinenzimi u biosintezi morfina i kodeina pokazuju visoku specificnost prema supstratu i stereo selektivni su dok su oksidoreduktaze koje ucestvuju u ovim transformacijama NADPH zavisne

Morfin prvi put sintetizovan 1951 nemogucnost industrijske proizvodnjeU cilju produkovanja efikasnijih analgetika tezi se stvaranju polusintetskih derivata alkaloida opijuma - hidromorfin, nalbufin, dihidrokodein,oksikodon neekonomicna hemijska sinteza

Prva ispitivanja su izvodjena na gljivama-Trametes sanguinea,T.cinnabarinGljivicni soj Cylindrocarpon didymum enzim- p-fenoloksidaza mogucnost transformacije morfina u pseudomorfin i dalje u mono i dihidroksi derivate

Upotreba bakterijaDizajnirana Pseudomonas putida M10 rast na morfinu i kodeinu produkcija morfin dehidrogenaza i morfin reduktaza mogucnost transformacije morfina i kodeina u morfinon,hidromorfon,dihidromorfin odnosno kodeinon,hidrokodon,dihidrokodein

Monoterpenski indolni alkaloidi izolovani iz Alstonia Lunnanensis Struktura im je utvrdjena putem spektometrijske metode Najznaajniji predstavnici su hinin i hinidin, cinhonin i cinhonidinIzazivaju konvulzije (specifican polozaj organizma)

Hinin Iz kore drveta CinchomaAntimalarina svojstva i kao biljni lek 1944. Vudvord i Doering prva lab. sinteza stereospecifian mehanizam za sintezu zbog prisustva 4 stereocentra

Hinidin antiaritmikmnogo izrazitije od hinina deluje na miokardsmanjuje osetljivost elija, skrauje vreme depolarizacije, a produuje vreme relaksacijekoristi u profilaksi sranih aritmija i fibrilacija pretkomora

Zakljuak Alkaloidi kao aktivni sastojci droga znacajni su lekovi u terapijskim dozama, dok su u vecim dozama toksicni.Prirodni alkaloidi ili njihovi derivati, koriste se za izradu doziranih farmaceutskih oblika (tableta, kapsula, draeja, injekcionih rastvora) i kao sastojci razlicitih lekova I preparata, mogu biti veoma vazni za covjeka. Pojavom vitamina, antibiotika I sintetskih lekova upotreba alkaloida I alkaloidnih droga je poslednjih nekoliko decenije smanjena, ali je njihov broj iz godine u godinu sve veci tako da I dalje spadaju u vrlo vazne prirodne lekove koji se koriste u savremenoj terapiji. Ipak, nikako se ne moze izostaviti ona druga, tamnija strana njihovo koriscene u vidu opojnih sredstava za uzivanje, odnosno droge.

Hvala na panji!!! Rada Saka Milica Ksenija