Растителни токсини

Пловдивски университет „Паисий Хилендарски”
Химически факултет




Токсични вещества.
Растителни токсини.
(реферат)





Автор: Иван Веселинов Генов

СЪДЪРЖАНИЕ
Рефератът включва:

1. Обща характеристика;
- Отрова;
- Видове отрови;
- Отровни видове в България;
- Токсичност и антидоти.

2. Растителни токсини;
- Етимология и дефиниция.

3. Вещества с токсично за растенията действие;

4. Представители;

5. Действие и приложение;

6. Източници.

Терминът „отрова” се използва в науката като
общо описание на субстанции (корозивни,
канцерогенни, мутагенни, тератогенни), коио
нарушават нормалното протичане на жизнените
процеси в живите организми. Болестните състояния,
които причиняват отровите се наричат отравяния,
чиито тежест и съответен изход зависят от типа и
количеството погълната отрова и реактивността на
организма – по-младите индивиди са по-податливи на
интоксикация поради факта, че притежават по-бърза
обмяна на вещества от по-възрастните индивиди,
затова именно младите организми усвояват и натрупват в себе си повече отрова.
Видовете отрови се класифицират в зависимост от произхода, строежа и
механизмите си на действие. Според произхода си те биват биологични-органични,
които могат да се класифицират в четири основни групи: животински (зоотоксини),
растителни (фитотоксини), гъбни (микотоксини) и микробиални токсини, като
респективно животинските служат за защита от естествени неприятели и улов на
плячката, растителните-за подтискане на конкурентните растителни видове,
микотоксините служат за защита
от естествени неприятели и
микробиалните токсини -за
адаптиране на микроорганизмите
към заразения от тях
макроорганизъм,
представителите на биологични
отровни видове в България са
гръбначни (пепелянка, усойница),
растения (тютюн, рицин, момина
сълза) и гъби (дяволска гъба,
мухоморка).
Един от представителите на растителните биологични отрови – Рицин.
Стандартен символ за отровни
вещества в Европейския съюз,
утвърден с Директива 67/548/EEC.

.
Минералните природни отрови по правило са неорганични-това са цианкалият,
арсенът и други. Според механизма си на действие, токсините биват контактни
(проникващи директно през външната телесна обвивка-кожа, кутикула и др.) и
системни (влизащи в действие паралелно и чрез обмяната на вещества в организма.
Науката за отровите и тяхното развитие се нарича токсикология. В токсикологията
присъства и понятието „токсичност”-това е свойството на дадено вещество да
предизвиква патологични промени в организма; в тесен смисъл това е степента на
отровност, която, за нуждите на медицината, се измерва с леталната (смъртна) доза LD-
50. Против токсините, разбира се, се създават и антидоти (от гръцки - antidoton - нещо,
даващо се против) - химични вещества, които съкращават, подтискат или напълно
неутрализират действието на отровите. Според начина си на действие, антидотите се
делят на две големи групи: общи (ускоряващи изхвърлянето на токсините от организма
– лаксативи, еметици, диуретици, адсорбенти и абсорбенти, отразяващи се върху
освобождаването на дебелото черво, предизвикващи повръщане, увеличаващи
бъбречната пропускливост) и специфични, които избирателно се свързват с
проникналите в организма токсини и образуват с тях безвредни комплекси или
активиращи само подтиснатите от отровата функции на организма. Най-прост пример
за антидот може да бъде кислород O2, който се дава против въглероден диоксид CO2*.

* Фиг. 1. Симптоми
на интоксикация с
Въглероден двуокис.

Връщайки темата малко назад към биологичните отровни видове, ще се повторя,
че в България природните токсини биват растителни, гъбни и животински. Все пак не
всеки ден ни се налага да се срещаме с пепелянки и дъждовници, също както и не всеки
ден ни се случва да попаднем на дяволски гъби. Разбира се, това са неизменни части от
природата на България, която ни заобикаля и от която нашият вид също е част. Други
са естествените врагове, които допускаме в домовете си, с които украсяваме стаите,
тези своеобразни врагове, чиито отделени вещества често допускаме в белите си
дробове... това са растенията. Защото не всички от тях са ядливи или просто приятни за
окото. Някои видове растения произвеждат вещества, наречени растителни токсини
(фитотоксини – фито– гр. φυτόν/phutón „растение” + -токсин- лат./гр. Τοξικόν/toxikon
„отрова”).
„Фитотоксин” е общ термин в науката, който описва вещества, които влияят
негативно върху растежа и развитието на растенията. Такива субстанции са получени в
резултат от човешка дейност (напр. хербициди) и есествено протичащи химични
реакции. Терминът, от друга страна, се използва и за описание на токсични химикали,
които биват произвеждани и отделяни от самите растения с цел защита от конкурентни
видове, било то растителни или животински. Най-много примери за тази дефиниция на
фитотоксините може да се дадат от различните класове вторични метаболити,
включаещи алкалоидите, терпените и най-вече фенолите, въпреки, че не всички от тези
съединения са токсични и служат за защита.




Фиг. 2. Химична стуркура на Фенол
според Тиле и Кекуле.

Токсините, които някои растителни видове отделят, се делят на алкалоиди,
терпени и феноли. Алкалоидите са производни на аминокиселините, които биват
извличани от аминокиселини и съдържат азот. Те имат физиологично действие върху
нервната система на живите организми. Имат алкален характер, откъдето идва и
наименованието им. Те са вторични метаболити в растенията (например картофови),
някои животни (ракообразни) и при различните видове гъби. Могат да се екстрахират
посредством третиране на части от организма с киселини. Много от алкалоидите са
отровни, повечето от тях са горчиви на вкус, някои от тях (морфин, кодеин) намират
приложение в медицината. Класифицират се въз основа на
общ прекурсор в метаболитния път по който се синтезират. Когато не се знае много за
биосинтезата на конкретен алкалоид, той се групира въз основа на структурата си, към
сходни съединения, понякога дори несъдържащи азотен атом. Първият изолиран
алкалоид е морфинът, изолиран от растението Papaver somniferum (сънотворен мак)
през 1804г. от Фридрих Сетюрнер, германски химик.
Другата категория токсини, които някои растителни видове отделят, са
терпените, наричани понякога и терпеноиди или изопреноиди, са голям клас
разнообразни химични съединения, в частност липиди, прозиводни на пет
въглеродния изопрен, чиито мономери са свързани и модифицирани по хиляди начини.

Фиг. 3. Химична структура на терпеноида изопентенил пирофосфат.

Третата група токсини, които растенията произвеждат, са фенолите: Фенолите са
хидроксилни производни на бензена, при които хидроксилната група е директно
свързана с ароматното ядро. В зависимост от броя на хидроксилните групи фенолите
биват едновалентни, двувалентни, тривалентни и поливалентни. По-сложните феноли
могат да съдържат в молекулата си повече от един фенолен остатък и според това се
разделят на монофеноли, дифеноли, трифеноли и полифеноли. Най -известният
едновалентен монофенол е карболът.

Фиг. 4. Фенол-най-простият от фенолите.





Терминът „фитотоксин” обаче не се използва само за субстанции, които някои
растения произвеждат за едни или други цели. Фитотоксини могат да бъдат наричани и
вещества, препарати, които са токсични спрямо самите растения. В по-обобщен вид-
това са хербицидите (група пестициди, предназначени за унищожаване на тревисти
плевели. Названието им произлиза от латинските думи herba — трева и cideo, ere —
убивам, могат да се използват за унищожаване на плевелите по храстовите и
дървесните култури (малини, лозя, овощи) през цялата година. При тях единственото
ограничение в употребата е съдържанието на хербицида в земеделските продукти да не
превишава максимално допустимите стойности) и бактериалните фитотоксини
(табтоксин, гликопептиди, фазеолотоксин и ризобитоксин).
Растителни токсини има навсякъде около нас, а понякога ние самите допускаме
тези вещества да влязат в живота ни, като се възползваме от своиствата му и в
организма ни, оставяйки
ги да ни влияят по един
или друг начин.
Никотинът, например, е
вещество, което хората
на драго сърце допускат
в организма си. Той е
безцветен, силно
отровен алкалоид, чието
активно вещество се
синтезира от растенията
от семейство Картофови
и представлява почти
3% от сухото вещество
на тютюна. На картината
виждате илюстриран ефекта от влиянието му върху човешката дихателна система.
Никотинът носи името си от растението „Nicotiana tabacum” (култивиран тютюн) още
от 1560г. Той е изолиран в чист вид за първи път от тютюн през 1828 година от лекаря
Вилхелм Хаинрих Поселт и химика Карл Лудвиг Райман от Германия, които го
сметнали за отрова. Много изследвания показват, че никотина предизвиква редица

ефекти в мозъка. По-специално, проучвания на природата на пристрастяването към
него показват, че никотина активира система, регулираща чувството за
удовлетвореност, като повлиява дейността на нервните вериги в мозъка, отговорни за
усещания като удоволствие и еуфория. Той действа като инсектицид и затова в
миналото широко е използван в борбата с насекомите. Зависимостта от никотина
исторически е една от най-големите зависимости, която трудно би могла да се
прекъсне, а пристрастяването към него често е приравнявано към пристрастяването към
хероин и кокаин.
Друг стимулиращ алкалоид е
кофеинът. Вляво виждате неговата
химична структура по IUPAC.
1,3,7-триметил-1H-пурин-
2,6(3H,7H)-дион, както биха го
нарекли някои учени, е умерен
стимулант, който масово се добива
от листата и плодовете на
различни растения като чай, кафе,
какао и други. Той също е
природен пестицит, както
никотинът-всички насекоми, които
погълнат растението умират.
Освен, че е най-употребяваното
психоактивно вещество, кофеинът е и най-разпространеният легален наркотик, който
бива употребяван безконтролно дори от деца. Счита се, че системната консумация на
повече от 1000 милиграма кофеин дневно води до състояние, наречено кафенизъм. Това
състояние обикновено е комбинация от зависимостта, пристрастяването към този
легален наркотик с множество от нежеланите симптоми като раздразнителност,
безсъние, главоболие и други. Леката интоксикация с кофеин се лекува най-лесно чрез
разчитане на времето да си свърши работата, докато по-тежките случаи съответно
изискват лечение чрез перитонеална диализа, хемодиализа или хемофилтрация.


Сн. 3. Растението Coffea arabica-
един от основните източници на кофеин,
редом до чаените листа и ядките на
растението Кола.

Третата субстанция, на която ще обърнем внимание в този реферат е рицинът.
Това е водоразтворима белтъчина (токсалбумин-вид растителен проетин, който
неутрализира рибозомите и пречи на синтеза на белтъци). Рицинът и алкалоидът
рицинин се съдържат в растението Рицин (Ricinus communis-двусемеделно
покритосеменно растение, представител на семейство Млечкови, цялото растение е
отровно, наблюдавано е отравяне
на всички селскостопански
животни, което протича с
поразяване на всички органи и
системи в организма, което от своя
страна е критично за българския
фермер и трябва да се взима под
внимание). При хората веществото,
попаднало в стомаха, предизвиква
дразнене, водещо до възпаления в
стомашната и чревна лигавица,
причинява слепване на
еритроцитите, уврежда бъбреците,
черния дроб и сърцето. LD
(смъртоносната доза) на рицинът е
само 1 / 2 000 000-нна от теглото на
жертвата. В медицината
рициновото масло е фракция,
получавана при студено пресоване
на семената. За разрушаване на
отровния протеин рицин маслото се обработва с гореща водна пара. Рицинът е
химически неустойчив и в резултат на хидролизата се разлага. Поради разнообразието
от цветове на листата му, растението се използва като декоративно. На първата картина
по-долу виждате 3D структура на рицина-в синьо е оцветена веригата А, а в оранжево-
веригата Б, респективно RTA, съ