Terpeni e terpenoidi: classificazione, biosintesi e funzioni biologiche

UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DELLA BASILICATA

Corso di Laurea Magistrale a ciclo unico in FARMACIA (LM-13) a.a. 2024-25

CORSO DI BOTANICA FARMACEUTICA E FARMACOGNOSIA

MODULO DI FARMACOGNOSIA

PROF. LUIGI MILELLA luigi.milella@unibas.it

TERPENI

Terpeni e terpenoidi (multipli interi di unità C5)

I terpeni sono una vasta famiglia di sostanze naturali => 20.000 strutture Interazione pianta-pianta, pianta-organismo Funzioni ecologiche (insetticidi) o fisiologiche (ormoni) costituiti da uno scheletro in cui si ha la ripetizione dell'unità C5 (regola isoprenica) l'unità monomerica C, è chiamata isoprene isoprene unità isoprenica (isopentenilica) A parte i terpenoidi, esistono altri composti detti meroterpenoidi, formati da unità isopreniche ed unità non isopreniche => es. alcaloidi della segale, chinica, cannabinoidi, tocoferoli (vit. E)

Modulo di Farmacognosia, 2024-25

TERPENI

Gli emiterpeni e i monoterpeni sono composti molto volatili e profumati che molto probabilmente svolgono un ruolo di difesa antiparassitaria della pianta e possono essere coinvolti nella riproduzione della stessa. Pertanto si può attribuire un ruolo ecologico a tali composti. Il fitoene, composto aciclico di 40 atomi di carbonio, va considerato come il dimero di un diterpene aciclico. Dal fitoene si formano molecole colorate come il licopene ed i carotenoidi. Di origine isoprenica sono anche la catena laterale di 50 atomi di carbonio del Coenzima Q10, presente nella catena respiratoria mitocondriale, e la catena laterale di 45 atomi di carbonio del Plastochinone-9, un chinone somigliante all'Ubichinone, presente nel sistema fotosintetico. Le gomme naturali sono prodotti della polimerizzazione di unità isopreniche. Infine alcuni composti fitotossici prodotti da funghi fitopatogeni, definiti fitotossine, sono sesterterpeni.

Modulo di Farmacognonia, 2024-25

TERPENI

I composti terpenici - biogenesi via Ac-CoA-Mevalonato

Via acetato/mevalonato: attiva nel citosol ed ER Forme attivate is openten il PP di ispoprene imetalli PP C5 + C5 Isogrene CH Gliceraldeide fosfato/piruvato: plastidi geranil PP momoterpeni C10 + C5 CH-CH-CH farnes il PP sesquiterpeni C15 + C5 2 x C15 geranii-gerani PP diterpeni C20 2 x C20 C30 squalene fitoen C4 T C30 triterpen tetraterpeni (-).Scareol Isoprene, C10, C20, C40: plastidi C27 steroli carotenoidi C40

Modulo di Farmacognonia, 2024-25

TERPENI

Composti ciclici aventi origine triterpenica sono gli steroidi. Questi posseggono un caratteristico nucleo strutturale tetraciclico, da cui derivano diverse famiglie di composti naturali di interesse biologico, come ormoni sessuali, acidi biliari, steroli e corticosteroidi. Il precursore degli steroli vegetali, detti anche fitosteroli, é un triterpene tetraciclico, il cicloartenolo, Il precursore degli steroli presenti negli animali e nei microrganismi é il lanosterolo, anche quest'ultimo di natura triterpenica. Sterolo vegetale molto diffuso è lo stigmasterolo. Sterolo animale molto diffuso è il colesterolo. Sterolo fungino molto diffuso è l'ergosterolo.

HO Brassicasterol Ciclopentamperidrofenantrene Avenasterol

Modulo di Farmacognosia, 2024-25

TERPENI

Terpeni e terpenoidi (multipli interi di unità C5)

Cs emiterpeni C10 monoterpeni sesquiterpeni C2 diterpeni C25 sesterterpeni C30 triterpeni CAO tetraterpeni o carotenoidi Cn gomma naturale e guttaperca

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1 Cholesterol Campestaral Sitosterel Stigmasterol

Classificazione

C15, C30 e politerpeni: ER o citosol C40

CH CH30/05/2025

TERPENI

Terpeni e terpenoidi (multipli interi di unità C5)

0-P-o-P-o- CH3 IPP isopentenil difosfato H2C C CH CH2 or O O Isoprene (2-methyl-1,3-butadiene) DMAPP dimetil allil difosfato O 1.JOH HOOC OH OPP OPP Acetil CoA Acido (3R)-mevalonico IPP C-5 C-5

TERPENI

Terpeni e terpenoidi (multipli interi di unità C5)

Myrcene dalla corteccia di alcune conifere CH3 CH2 CH3C CHCH2CH2CCH CH2

Modulo di Farmacognosia, 2024-25

TERPENI

Terpeni e terpenoidi (multipli interi di unità C5)

Isoprene Myrcene contiene due unità isopreniche

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TERPENI

Terpeni e terpenoidi (multipli interi di unità C5)

Isoprene ACCOPPIAMENTO testa coda TESTA-CODA Myrcene Formazione di nuovo legame C-C

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TERPENI

Terpeni e terpenoidi (multipli interi di unità C5)

Isoprene testa coda TESTA-CODA Myrcene Formazione di nuovo legame C-C nuovo legame C-C

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Monoterpeni

OH O H a-Phellandrene (eucalipto) Menthol (menta) Citral (citronella)

Modulo di Farmacognosia, 2024-25

2 3 *SCOA

Via del mevalonato

DMAPP ACCOPPIAMENTO

Monoterpeni30/05/2025

Monoterpeni

a-Phellandrene (eucalipto) Menthol (menta) Citral (citronella)

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Monoterpeni

OH O H a-Phellandrene (eucalipto) Menthol (menta) Citral (citronella)

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Diterpeni

OH Vitamina A

Modulo di Farmacognonia, 2024-25

Diterpeni

Vitamina A

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Diterpeni

HO Vitamina A

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Steroidi (multipli non interi di unità C5)

Classificazione

• Steroli (liberi, esterificati, glicosidi)
• Acidi biliari
• Ormoni (sessuali e corticosteroidi)
• Glicosidi cardiotonici
• Saponine steroidiche
• Ecdisteroidi

Modulo di Farmacognosia, 2024-25

330/05/2025

VIA DEL MEVALONATO: Terpeni e degli steroidi

Mevalonic acid Methylerythritol phosphate Hemikrpenes (Cs) dimesbylallyl PP (DMAPP) (C)) (PP) (C)) Tarsesol (Cas) 1 Y C. 1 phytoene (Ca) Sederterpenes (Cm)) OH menthol (Ce) hipholens (Cas) taxademe (Cz))

BIOSINTESI DELL'UNITÀ C5

O H O O SCOA SCOA O H O O OH O HOOC SCoA SCnA HMG-CoA SEnz HMG-CoA reduttasi NADPH OH HOOC OH 3R)-acido mevalonico (MVA)

Modulo di Farmacognosia, 2024-25

BIOSINTESI DELL'UNITÀ C5

O 2 x ATP 2 × ADP HO -0- ADE O OH OH HOOC. *OH O ATP acido meval onico (MVA) co Pi ADE 5 3 1 4 2 OPP isopentenil PP H OPP OPE HR H. Isopentenil PP (IPP) dimetilallil PP (DMAPP)

Modulo di Farmacognonia, 2024-25

Monoterpeni C10

Sono composti molto volatili e profumati che molto probabilmente svolgono un ruolo di difesa antiparassitaria della pianta e possono essere coinvolti nella riproduzione della stessa. Pertanto si può attribuire un ruolo ecologico a tali composti. I monoterpeni sono costituenti di oli essenziali e vengono sintetizzati in speciali strutture anatomiche della pianta come peli ghiandolari, canali secretori, idioblasti e canali resiniferi. In queste strutture i siti della biosintesi dei monoterpeni sono i plastidi

Modulo di Farmacognosia, 2024-25

Monoterpeni

Composto progenitore: geranil pirofosfato (GPP) emiterpene Isopenicame Isogrene Hrad-to-tall Head to head Hrad-to-middle 4. IRIDOIDI (10 atomi di carbonio e da un anello lattonico)

Modulo di Farmacognonia, 2024-25

BIOSINTESI DELL'UNITÀ C10

OOPP 0 DMAPP Bopp POPE Opp H DMAPP IPP OPP = OPP geranil PP (GPP)

Modulo an Nemacognosia, 2024-25

OPP GPP

1. MONOTERPENI LINEARI
2. MONOTERPENI MONOCICLICI
3. MONOTEROENI BICICLICI

Modulo di Farmacognonia, 2024-25

geraniol (Cu) P OH H OPP Enz-SH O 430/05/2025

MONOTERPENI A CATENA APERTA

OOPP E OPP OPP O linalil PP (LPP Z opp OPP nerl PP (NPP)

Modulo di Farmacognonia, 2024-25

MONOTERPENI A CATENA APERTA

Derivano dal GPP per effetto di idrolisi, isomerizzazione, riduzione, disidratazione OH OH OH Geraniolo Nerolo Linalo lo O Citro ne llale Mirce ne

Modulo di Farmacognosia, 2024-25

MONOTERPENI MONOCICLICI

OPP Opp = Opp GPP LPP NPF OPP catione mentile o @-terpinile

Modulo di Farmacognonia, 2024-25

Chirality

ICH CH2

Modulo di Farmacognonia, 2024-25

I terpeni possono essere chirali, cioè presentano una forma destrogira (+, otticamente attiva) e una forma levogira (-), che sono immagini speculari non sovrapponibili. Questo significa che non sono sovrapponibili alla loro immagine speculare, e questo le rende otticamente attive, ovvero in grado di ruotare la luce polarizzata. Spesso si verifica che le forme (+) e (-) hanno caratteristiche sensoriali diverse.

MONOTERPENI BICICLICI

catione isocanfile canfene OH O catione bomile borneolo canfora catione pinile OH O a-pinene B-pinene Modulo di Farmac catione fenchile fencolo fencone

ESSENZE e PROFUMI

futura

Modulo di Farmacognosia, 2024-25

5 geranil PP (GPP) OPP30/05/2025

RELAZIONE STRUTTURA-ATTIVITA'

Terpenoidi

Odore delle arance H CH, CH CHO (+)-limonene H CH

AROMATICI

VULNERARI: medicamento ad uso esterno con ottime proprietà rigeneranti e risananti DIURETICI: medicamento utilizzato per stimolare la secrezione di acqua ed elettroliti dai reni aumentando la produzione e l'escrezione dell'urina

CH CH

Eucalyptus globulus

Myrtaceae albero di ragguardevoli dimensioni fino 70-80 metri, ma in genere ha altezze di 40-55 metri. Italia ha più contenuto non supera i 20-25 metri di altezza. Droga: foglie Costituenti: eucaliptolo, eugenolo, pinene, canfene Attività: secreto per via bronchiale, antisettico Balsamico, espettorante, secretolitico ma anche secretomotorio Attenzione: nei bambini- convulsioni Aumenta il metabolismo epatico di farmaci che subiscono la metabolizzazione microsomiale

Modulo di Farmacognosia, 2024-25

Eucalyptus globulus

"Borocillina EUCALIPTOLO eucaliptolo H3CO. HO eugenolo

Modulo di Farmacognonia, 2024-25

Illicium verum - anice stellato

(Magnoliacee) Pianta erbacea con fiori con perianzio bianco formato da 15-20 antofilli disposti a spirale. Frutto formato da 8-12 follicoli su peduncolo (columella) Droga: frutto (follicoli-diacheni) Costituenti: anetolo, estragolo, limonene Attività: spasmolitico, carminativo, antidiarroico, stimola la secrezione salivare Oseltamivir Attenzione: anetolo provoca tossicità sul SNC, letargie e convulsioni

Modulo di Farmacognosia, 2024-25

Lavandula officinalis (angustifolia), Lavandula latifolia (spigo)

(Labiate) Pianta suffrutice foglie lineari pelose e poi glabre, spicastri terminali Droga: fiori - essenza di lavanda Costituenti: linalolo, geraniolo, borneolo Attività: Sedativo blando, Antisettica, cicatrizzante, bechica, Vasodilatatoria, antinevralgica, sedativa Lavandino (ibrido) antiparassitario veterinario

Modulo di Farmacognonia, 2024-25

Rosmarinus officinalis

(Labiate) Pianta frutrice foglie coriacee persistenti, fiori piccoli bilabiati Droga: parti aeree fiorite Costituenti: monoterpeni (borneolo (10-15%), canfora, pinene, limonene), triterpeni pentaciclici (a-ß-amirina) flavonoidi (apigenina, crisina), acidi polifenolici (a. rosmarinico) Attività: Eupeptico, revulsivo, analgesico, batteriostatico, antiossidante, spasmolitico

Modulo di Farmacognosia, 2024-25

6

TONICO

miglioramento delle condizioni generali

CARMINATIVI

medicamenti che, hanno la proprietà di promuovere l'eliminazione dei gas dal tubo digerente e di calmare i dolori che producono

CH Mentolo H (-) limonene CH Odore dei linoni

Modulo di Farmacognonia, 2024-25

Pinene

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