ตารางส่วนประกอบและสารเมแทบอลิซึม
ตาราง 3.1: สมุนไพรและส่วนประกอบ
Table 3.1 categorizes major plant constituent groups with herb examples. Carbohydrates include mycopolysaccharides (shiitake mushroom), inulin (elecampane), and mucopolysaccharides (marshmallow). Glycosides include cardiac glycosides (lily of the valley) and cyanogenic glycosides (wild cherry bark). Lipids provide fatty acids (evening primrose oil). Terpenes range from monoterpenes (peppermint) through sesquiterpenes (clove) to triterpenes (wild yam). Phenolics include flavonoids (hawthorn), tannins (agrimony), and lignans (milk thistle). Alkaloids include tropanes (henbane) and purines (guarana).
ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับพฤกษเคมี ฤทธิ์ของสมุนไพรส่วนใหญ่มีความซับซ้อนมากกว่าการแสดงผลของ "สารออกฤทธิ์" อย่างไรก็ตาม การทบทวนส่วนประกอบของพืชที่ออกฤทธิ์สามารถช่วยให้นักกายภาพบำบัดทราบได้ ตัวอย่างเช่น ตามที่เห็นในตาราง 3.1 มักจะเป็นไปได้ที่จะระบุผู้มีส่วนสำคัญต่อการกระทำที่ทราบของสมุนไพร ตารางที่ 3.1. สมุนไพรและส่วนประกอบ กลุ่มที่เป็นส่วนประกอบ ตัวอย่างสมุนไพร คาร์โบไฮเดรต ไมโคโพลีแซ็กคาไรด์ เห็ดหอม (Lentinus edodes) อินนูลิน เอเลคัมเพน (Inula heleniumj Mucopolysaccharides มาร์ชแมลโลว์ รากและใบ (Althaea officinalis) ไกลโคไซด์ ไกลโคไซด์หัวใจ ลิลลี่แห่งหุบเขา (Convallaria majalis) ไซยาโนเจนิกไกลโคไซด์ เปลือกไม้เชอร์รี่ป่า (Prunus serotina) ไขมัน กรดไขมัน น้ำมันอีฟนิ่งพริมโรส (Oenothera biennis) Terpenes Monoterpenes น้ำมันเปปเปอร์มินท์ (Mentha piperita) Iridoid Gentian (Gentiana lutea) Sesquiterpenes Clove (Syzygium aromaticum) Sesquiterpene lactones Feverfew (Tanacetum parthenium) Diterpenes Horehound (Marrubium vulgare) Triterpenes มันเทศป่า (Dioscorea villosa) ฟีโนลิก ฟีนอลธรรมดา Meadowsweet (Filipendula ulmaria) ฟีนิลโพรพานอยด์ ขมิ้น (Curcuma longa) คูมาริน Angelica (Angelica Archangelica) Naphthoquinones Sundew (Drosera rotundifolia) แอนทราควิโนน การกำจัดบัคธอร์น (Rhamnus cathartica) ฟลาโวนอยด์ ฮอว์ธอร์น (Crataegus laevigata) ไอโซฟลาโวนอยด์ Red clover (Trifolium pratense) ลิกแนน Milk thistle (Silybum marianum) แทนนิน Agrimony (Agrimonia eupatoria) กลุ่มส่วนประกอบ สมุนไพรตัวอย่าง อัลคาลอยด์ Piperidines Lobelia (Lobelia inflata) Tropanes Henbane (Hyoscyamus niger) Purines Guarana (Paullinia cupana) Isoquinolines Bloodroot (Sanguinaria canadensis) Indoles Ma Huang (Ephedra sinica) Quinolizidines Scotch broom (Cytisus scoparius)
สารเมแทบอลิซึมปฐมภูมิและทุติยภูมิ
Plant chemical constituents are classified as primary or secondary metabolites. Primary metabolites — sugars, amino acids, fatty acids, nucleotides, and their polymers (polysaccharides, proteins, lipids, RNA, DNA) — are essential for respiration, photosynthesis, and growth. Secondary metabolites have a more limited distribution and serve ecological functions: attracting pollinators, adapting to environmental stress, or defending against predators. The division between primary and secondary is not absolute.
สารเมแทบอลิซึมของพืชปฐมภูมิและทุติยภูมิ องค์ประกอบทางเคมีที่พบในพืชมักถูกจำแนกว่าเป็นสารเมตาโบไลต์ปฐมภูมิหรือทุติยภูมิ ในสิ่งมีชีวิตทุกชนิด สารประกอบเคมีจะถูกสังเคราะห์และสลายตัวผ่านชุดของสารเคมี ปฏิกิริยาแต่ละอย่างเป็นสื่อกลางโดยเอนไซม์ กระบวนการที่ซับซ้อนนี้เรียกว่าเมแทบอลิซึมซึ่งประกอบด้วยแคแทบอลิซึม (การสลาย) และแอแนบอลิซึม (การสังเคราะห์) สิ่งมีชีวิตทั้งหมดมีวิถีเมแทบอลิซึมที่คล้ายคลึงกันสำหรับการสังเคราะห์และการใช้สารเคมีที่จำเป็นบางชนิด ได้แก่ น้ำตาล กรดอะมิโน กรดไขมันทั่วไป นิวคลีโอไทด์ และโพลีเมอร์ที่ได้มาจากสิ่งเหล่านี้ (รวมถึงโพลีแซ็กคาไรด์ โปรตีน ลิพิด อาร์เอ็นเอ และดีเอ็นเอ) สารประกอบที่มีความจำเป็นต่อการอยู่รอดและความเป็นอยู่ที่ดีของสิ่งมีชีวิตเป็นสารหลัก ในพืช สารประกอบดังกล่าวมีหน้าที่ในกระบวนการหายใจ การสังเคราะห์ด้วยแสง การเจริญเติบโต และหน้าที่ที่สำคัญอื่นๆ พืชยังใช้วิถีทางเมแทบอลิซึมอื่นๆ เพื่อสร้างสารประกอบที่มักไม่มีหน้าที่ที่ชัดเจน สิ่งเหล่านี้คือสารทุติยภูมิและวิถีการสังเคราะห์และการใช้ประโยชน์ของสารเหล่านี้ประกอบเป็นสารเมแทบอลิซึมทุติยภูมิ การกระจายตัวของพืชมีความหลากหลายมากขึ้น ซึ่งมักถูกจำกัดอยู่เพียงกลุ่มอนุกรมวิธานโดยเฉพาะ สารประกอบทุติยภูมิเหล่านี้ดูเหมือนจะไม่มีบทบาทโดยตรงในการเผาผลาญปฐมภูมิของพืช แต่ดูเหมือนว่าจะมีหน้าที่ทางนิเวศน์ พวกมันอาจดึงดูดแมลงผสมเกสร ช่วยให้พืชปรับตัวเข้ากับแรงกดดันด้านสิ่งแวดล้อม หรือทำหน้าที่ป้องกันสารเคมีต่อจุลินทรีย์ แมลง และผู้ล่าอื่นๆ หรือแม้แต่พืชชนิดอื่น
วิถีสารเมแทบอลิซึมทุติยภูมิ
Secondary metabolites are divided into three groups by their biosynthetic route: terpenes (lipids synthesized via the mevalonic acid pathway), phenolics (aromatic substances formed via the shikimic or malonic acid pathway), and nitrogen-containing compounds such as alkaloids (biosynthesized from amino acids). New molecules are discovered at a rate of about 3,000 per year, with an estimated 80,000–100,000 total compounds of known structure. The chapters ahead focus on these three key groups: terpenes, polyphenols, and alkaloids.
ระบบการเผาผลาญไม่สมบูรณ์ ตัวอย่างเช่น สเตียรอยด์แอลกอฮอล์ (สเตอรอล) หลายชนิดมีบทบาทเชิงโครงสร้างที่สำคัญในสิ่งมีชีวิต ดังนั้นจึงต้องถูกพิจารณาว่าเป็นสารเมตาบอไลต์หลัก2 นอกจากนี้ เมแทบอลิซึมทั้งสองประเภทนี้ยังเชื่อมโยงกันอย่างลึกซึ้ง เมตาบอลิซึมปฐมภูมิให้โมเลกุลขนาดเล็กที่ใช้เป็นวัตถุดิบเริ่มต้นสำหรับเส้นทางเมแทบอลิซึมทุติยภูมิที่สำคัญทั้งหมด สารทุติยภูมิสามารถแบ่งกว้าง ๆ ออกเป็นสามกลุ่มตามเส้นทางการสังเคราะห์ทางชีวภาพ: เทอร์พีน ฟีนอล และสารประกอบที่มีไนโตรเจน Terpenes เป็นไขมันที่สังเคราะห์จากอะซิติลโคเอ็นไซม์ A ผ่านทางเดินของกรดเมวาโลนิก สารประกอบฟีนอลิกเป็นสารอะโรมาติกที่เกิดขึ้นในรูปแบบต่างๆ ผ่านวิถีไดชิคิมิกหรือกรดมาโลนิก ผลิตภัณฑ์รองที่มีไนโตรเจน เช่น อัลคาลอยด์ ได้รับการสังเคราะห์ทางชีวภาพจากกรดอะมิโนเป็นหลัก
คำถามที่ยังไม่มีคำตอบที่น่าสนใจสองสามข้อเกิดขึ้นที่นี่ มีสารทุติยภูมิจากพืชจำนวนเท่าใด และสามารถเกิดขึ้นได้ในพืชชนิดเดียวได้กี่ชนิด? โมเลกุลใหม่กำลังถูกแยกออกและมีลักษณะเฉพาะในอัตราประมาณ 3,000 ต่อปี และการประมาณการที่ดีที่สุดของจำนวนทั้งหมดที่ทราบดูเหมือนจะเป็นสารประกอบที่แยกได้ 80,000 ถึง 100,000 รายการที่มีโครงสร้างที่กำหนด พจนานุกรมผลิตภัณฑ์จากธรรมชาติซึ่งเป็นฐานข้อมูลที่ครอบคลุมที่สุดเกี่ยวกับผลิตภัณฑ์จากธรรมชาติ แสดงรายการสารประกอบ 170,000 รายการ แต่ครอบคลุมแหล่งที่มาทางธรรมชาติทั้งหมด รวมถึงจากทะเลและจุลินทรีย์3 อย่างไรก็ตาม วรรณกรรมยังขาดการประมาณจำนวนองค์ประกอบทั้งหมดในเซลล์พืชเดียวโดยไม่คาดคิด ประเภทของส่วนประกอบของพืชที่จะกล่าวถึงในบทต่อๆ ไปคือองค์ประกอบที่เกี่ยวข้องอย่างยิ่งต่อการทำงานของพืชสมุนไพร แน่นอนว่าสารเมตาบอไลต์หลักนั้นมีความจำเป็นต่อสุขภาพ เนื่องจากเป็นพื้นฐานของอาหารของมนุษย์ อย่างไรก็ตาม ตามที่ระบุไว้แล้ว มีหลายครั้งที่ไม่มีการแบ่งแยกที่ชัดเจนระหว่างสารหลักและสารทุติยภูมิ นี่เป็นกรณีที่มีสารหลักที่สำคัญพื้นฐานที่เรียกว่าคาร์โบไฮเดรตและไขมัน หนังสือเล่มนี้จะกล่าวถึงสิ่งเหล่านี้จากมุมมองของฤทธิ์ทางเภสัชวิทยาของสมุนไพร ไม่ใช่โภชนาการ การอภิปรายเกี่ยวกับสารพฤกษเคมีอื่นๆ มุ่งเน้นไปที่กลุ่มสารทุติยภูมิสามกลุ่มหลัก ได้แก่ เทอร์พีน โพลีฟีนอล และอัลคาลอยด์ สิ่งเหล่านี้เป็นส่วนสำคัญในการทำความเข้าใจเกี่ยวกับกิจกรรมของสมุนไพรโดยใช้สารเคมี อย่างไรก็ตาม โปรดจำไว้ว่า ไม่สามารถระบุกลไกทางเคมีที่อธิบายการกระทำของสมุนไพรได้เสมอไป สิ่งนี้ไม่ควรตีความว่าหมายความว่าสมุนไพรที่ตายแล้วไม่ได้ผล แต่เป็นการบอกเป็นนัยว่าขาดการวิจัย ในทางกลับกัน การขาดการวิจัยเกี่ยวกับพืชมักหมายความว่าไม่มีใครได้รับทุนวิจัย!