Dusíkaté heterocykly Vitaminy ~ Kofaktory ~ Alkaloidy ~ Drogy © Biochemický ústav LF MU (J.D.) 2008 Přehled základních heterocyklů Vitaminy a kofaktory Vitaminy • přijímáme v potravě • strukturně jednodušší Kofaktory • vznikají v těle z vitaminů • strukturně složitější Nikotinamid (niacin, vitamin B[3]) NAD^+ je kofaktor dehydrogenas • nikotiamid adenin dinukleotid • oxidační činidlo - odnímá 2H ze substrátu • jeden H se jako hydridový anion (H^-) aduje do para-polohy pyridiniového kationtu • druhý H se jako proton (H^+) uvolňuje do prostředí • příklady reakcí: viz předchozí přednáška Struktura NAD^+ Transformace energie v organismu Pyridoxin (vitamin B[6]) • souhrnný název pro tři formy • liší se skupinou v para-poloze pyridinu • pyridoxal (-CH=O) - aldehydová skupina • pyridoxin (pyridoxol) (-CH[2]OH) - hydroxymethyl • pyridoxamin (-CH[2]NH[2]) - aminomethyl Pyridoxal je aldehydová forma vitaminu Pyridoxalfosfát je kofaktor transaminací Riboflavin (vitamin B[2]) je žlutý • derivát pteridinu + ribitol • má jasně žlutou barvu • součást flavinových kofaktorů FAD, FMN Pteridin je kondenzovaný systém Heterocyklus riboflavinu je žlutý Riboflavin obsahuje ribitol navázaný na dimethylisoalloxazin FAD je kofaktor dehydrogenas • flavin adenin dinukleotid • dehydrogenace -CH[2]-CH[2]- skupiny • dva atomy H se vážou na dva dusíky riboflavinu (N-1 a N-10) • příklady reakcí: viz předchozí přednáška Struktura FAD Tetrahydrobiopterin (BH[4]) je kofaktor hydroxylací Hydroxylace fenylalaninu tetrahydrobiopterin dihydrobiopterin BH[4] BH[2] (chinoidní) Listová kyselina (folát) Tetrahydrofolát je kofaktor přenášející 1C skupiny Biotin (vitamin H) Karboxybiotin je kofaktor karboxylačních reakcí Thiamin (vitamin B[1]) Thiamindifosfát (TDP) je kofaktorem oxidační dekarboxylace pyruvátu Kyano/hydroxokobalamin je červený vitamin B[12] Methylkobalamin je kofaktorem methylačních reakcí Pět vitaminů vzniká v těle, ale jen čtyři se využijí Většina alkaloidů je bazická Dvě formy alkaloidů Dvě formy alkaloidů Chinin Sulfát chininu Opiové alkaloidy jsou deriváty dvou cyklických systémů Morfin Morfinium-chlorid Kolik asymetrických uhlíků je v molekule morfinu? Kodein Dihydrogenfosfát kodeinu Atropin je ester tropinu a tropové kyseliny Atropin Atropinium-sulfát Existují i nebazické alkaloidy, které netvoří soli • často obsahují amidovou (laktamovou) skupinu (-CO-NH-) • kolchicin (léčba dny) • paklitaxel (Taxol, cytostatikum) • piperin (pálivá chuť pepře) • kapsaicin (pálivá paprika, chilli, feferonky) v lékárně: kapsaicinová náplast (capsaicini emplastrum) • kofein (1,3,7-trimethylxanthin) Kofein je nebazický alkaloid Drogy Tabák Opiáty Stimulační drogy Tlumivé látky Halucinogeny Konopné drogy Těkavé látky Alkohol Tabák Nikotin je hlavní alkaloid tabáku Co se děje při hoření cigarety? • teplota kolem 900 °C • sušený tabák podléhá nedokonalému spalování, vzniká velmi složitá směs produktů • nikotin částečně destiluje a přechází do kouře (aerosolu), částečně se pyrolyticky rozkládá Cigaretový kouř obsahuje • volný nikotin (bázi) - váže se na receptory v mozku • CO - váže se na hemoglobin, vzniká karbonylhemoglobin – ischemie tkání • oxidy dusíku - mohou generovat volné radikály • polykondezované aromatické uhlovodíky (PAU) (pyren, chrysen …), hlavní složky dehtu, atakují a poškozují DNA, karcinogeny • další látky (N[2], CO[2], HCN, CH[4], terpeny, estery …) Karbonylhemoglobin v krvi (% z celkového hemoglobinu) Na krabičce cigaret Jak odhalit kuřáka? • test se slinami kuřákovy sliny obsahují mnohonásobně více thiokyanatanu než sliny nekuřáka, poločas 6 dní, thiokyanatan vzniká biotransformací CN^- → SCN^- reakcí s Fe^3+ ionty → červený komplex • nikotin v moči • minoritní tabákové alkaloidy v moči (kotinin, nornikotin, anatabin, anabasin) Opiáty Heroin (diacetylmorfin) Dvě chemické formy heroinu Tzv. hnědý heroin (brown sugar) je volná báze Stimulační drogy Fenethylaminy Čtyři izomery efedrinu Kathinon je “rostlinný amfetamin” Kokain Dvě formy kokainu Coca-Cola: stručná historie Tlumivé látky (sedativa) Barbituráty Diazepin Benzo[f]diazepin Benzodiazepiny modifikace struktury vede k odlišným farmakologickým účinkům Srovnejte: GABA vs. GHB Halucinogeny LSD PCP Mezkalin strukturně patří mezi fenethylaminy. Není stimulant, ale halucinogen Toxiny muchomůrky červené (Amanita muscaria) Psylocybin a psylocin lysohlávka česká (Psilocybe bohemica) • kvartérní amoniová sůl • muskarinové učinky: pocení, slzení, slinění, zvracení, průjem • protijed atropin • muskarinové houby strmělky a vláknice • A. muscaria obsahuje velmi málo muskarinu Toxiny v našich houbách (viz Semináře, str. 51, ot. 43) Konopné drogy Tetrahydrokannabinol (THC) je derivát dibenzopyranu Těkavé látky Jak odhalit čichače toluenu? Alkohol Hladina alkoholu v krvi se vypočte z poměru hmotností čistého alkoholu a celkové tělesné vody (viz Praktická cvičení, str. 30)