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植物化学

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植物化学英语:Phytochemistry)严格地来说是对植物化学成分的研究。这些化合物取自植物。在更狭义的层面上,这个术语常被用于描述存在于植物中的大量的多种次级代谢化合物(次級代謝產物)。已知其中有许多化学物质可为植物提供保护以防昆虫的攻击以及抗植物病害。食用植物中的植物化学物质通常在人类生物学中起作用,并且在许多情况下具有健康益处[1]。在植物中发现的化合物有很多种,但大多数属于四种主要的生物化学类别,生物碱糖苷多酚,和萜烯

植物化学可以被认为是植物学化学的子领域。 在民族植物学的帮助下,可以在植物园或野外进行活动。 该学科的应用可以用于药理学,或新药的发现,或作为植物生理学研究的辅助。

技术[编辑]

在植物化学领域常用的技术或工艺有:天然产物萃取、分离与构造确定MS、一维与二维核磁共振)以及许多色谱法技术(中压液相色谱法、高效液相色谱法、液质联用)。

组成元素[编辑]

主要构成植物的简单化学元素列表——等——与动物、真菌甚至是细菌的类似列表是相差无几的。植物的基本原子成分对于所有生命来说是相同的;只是他们之间组合在一起的细节有所不同而已。

下表列出了对植物来说必需的基本的化学元素营养素,并概括了在植物中的用处。

常量营养物(需求量大)
元素 摄取形式 注释
NO3 NH4+ 核酸、蛋白质、激素等
O2 H2O 多种有机物
CO2 多种有机物
H2O 多种有机物
K+ 在蛋白质合成、水平衡等中作为辅因子
Ca2+ 生物膜的合成与稳定性
Mg2+ 组成叶绿素的必需元素
H2PO4 核酸、磷脂、ATP等
SO42– 蛋白质与辅酶的构成部分
微量营养物(需求量少)
元素 摄取形式 注释
Cl- 促进根生长
H BO3 影响生殖
Mn2+ 影响一些酶的活性
Zn2+ 涉及到酶与叶绿素的合成
Cu+ 合成木质素的酶需要此元素
MoO42- 固氮作用,还原硝酸盐类
Ni2+ 在含氮化合物代谢过程中作为酶的辅因子

东方医学[编辑]

植物化学被广泛用于中医学(特别是草药)领域。

植物化学技术主要应用于中药或草药中多种化学物质的质量控制,这些化学物质包括:皂苷生物碱挥发油黄酮类化合物蒽醌类。随着快速且重现性好的分析技术的发展,将高效液相色谱法与不同的检测器相组合(例如色谱检测器英语Chromatography detector(DAD)、示差折射仪英语Differential Refractometer(RID)、蒸发光散射检测器英语Evaporative light scattering detector(ELSD)等)的技术方法得到了极大的发展。

大多数情况下,中药或草药中的生物活性化合物未被检测出来。因此使用植物化学方法来筛选并分析这些组分是很十分重要的,这并不仅仅为了对生进行质量控制,更是为了阐明他们的治疗作用机制。现代药理学研究表明了一些药物作用的第一步就是结合到细胞膜上的受体或离子通道上。植物化学中发展出了一种新型的称作生物色谱法的方法。此法将人类红细胞萃取与高效液相色谱这两种技术相组合在一起以筛选出中药中潜在的活性成分。

植物化学化合物[编辑]

许多植物产生化学化合物以防御食草动物。 这些物质通常可用作药物,这些物质在药用植物中的含量和已知药理活性是其使用的科学依据。 下面描述了主要类别的药理活性植物化學成分,以及含有它们的药用植物的实例[2]。在人类定居点通常被用可作药物的杂草包围,例如荨麻蒲公英鹅肠菜[3][4][5]

生物碱[编辑]

生物碱是有苦味化学物质,在自然界中非常普遍,并且通常是有毒的。 有几种不同的作用方式作为药物,即是娱乐药物也是医药药物。 不同类别的药物包括阿托品东莨菪碱莨菪碱(均来自茄属植物)[6],传统药物小檗碱(来自小檗属十大功劳属[a]咖啡因咖啡屬),可卡因古柯樹),麻黄碱麻黃屬) ),吗啡罂粟),尼古丁烟草[b]利血平蛇根木),奎尼丁奎宁金雞納樹),长春胺英语Vincamine小蔓长春花)和长春新碱长春花[5][9]

糖苷[编辑]

蒽醌糖苷被发现存在于泻药決明屬[11]大黄[12]芦荟[5]

强心甙是来自植物的强力药物,包括毛地黄山谷百合。 它们包括支持心脏跳动的地高辛洋地黄毒苷英语Digitoxin,并充当利尿剂[13]

多酚[编辑]

几类多酚在植物中广泛存在。 它们包括丰富多彩的花青素,激素模拟植物雌激素英语Phytoestrogens和涩单宁[15][5]。 在阿育吠陀中,石榴的涩皮被用作药物[16],而来自植物材料如葡萄籽的多酚提取物因其潜在的健康益处而被出售。他们因其不同的抗癌作用而不断在细胞培养物中进行研究[17][18]

含有植物雌激素英语Phytoestrogens的植物几个世纪来已经被使用于治疗妇科疾病,如生育能力,月经和更年期问题[19]。 这些植物中有葛属葛根[20]野葛[21]当归[22]茴香,和茴芹[23]

萜烯[编辑]

在例如针叶树树脂植物中发现了许多种类的萜烯类萜化合物。 它们具有强烈的芳香性,可以驱除食草动物。 它们的香味使它们可被用于精油,无论是玫瑰薰衣草等香水,还是芳香疗法[5][25][26]。 有些具有药用价值:百里酚是一种抗菌剂,曾被用作驱虫剂(抗蠕虫药)[27]

另见[编辑]

参考资料[编辑]

  1. ^ John T. Arnason; Rachel Mata; John T. Romeo. Phytochemistry of Medicinal Plants. Springer Science & Business Media. 2013-11-11. ISBN 9781489917782. 
  2. ^ Angiosperms: Division Magnoliophyta: General Features. Encyclopædia Britannica (volume 13, 15th edition): 609. 1993. 
  3. ^ Meskin, Mark S. Phytochemicals in Nutrition and Health. CRC Press. 2002: 123. ISBN 978-1-58716-083-7. 
  4. ^ Springbob, Karen & Kutchan, Toni M. Introduction to the different classes of natural products. (编) Lanzotti, Virginia. Plant-Derived Natural Products: Synthesis, Function, and Application. Springer. 2009: 3. ISBN 978-0-387-85497-7. 
  5. ^ 5.0 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 Elumalai, A.; Eswariah, M. Chinna. Herbalism - A Review (PDF). International Journal of Phytotherapy. 2012, 2 (2): 96–105. (原始内容 (PDF)存档于2017年2月17日). 
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  7. ^ Yin, Jun; Xing, Huili; Ye, Jianping. Efficacy of Berberine in Patients with Type 2 Diabetes (PDF). Metabolism. May 2008, 57 (5): 712–717. PMC 2410097. PMID 18442638. doi:10.1016/j.metabol.2008.01.013. 
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文献[编辑]

  1. ^ Berberine is the main active component of an ancient Chinese herb Coptis chinensis French, which has been used to attempt to treat diabetes for thousands of years, although there is no sound evidence of efficacy.[7]
  2. ^ Nicotine has "probably been responsible for more deaths than any other herb", but it was used as a medicine in the societies encountered by Columbus and was considered a panacea in Europe, although it is no longer accepted as medicinal.[8]