一、植物的新陳代謝產物
植物為了維持生長、運動、繁殖等生命活動,必須不斷地與周圍環(huán)境進行物質交換,在此過程中所發(fā)生的物質合成、轉化和分解的化學變化,總稱為代謝(metabolism)。
植物一方面從環(huán)境中吸收簡單無機物,轉化為復雜的有機物,綜合成自身的一部分,同時把太陽能轉化為化學能,貯存于有機物中。這種在合成物質的同時又獲得能量的代謝過程,叫做同化作用(assimilaiton)或合成(anabolism)。另一方面,植物又將體內復雜的有機物分解成簡單的無機物,同時把貯存在有機物中的能量釋放出來,供生命活動。這種在分解物質的同時又釋放能量的代謝過程,叫做異化作用(disassimilation)或分解(catabolism)。
有些植物,能直接利用無機碳化合物來合成有機物,這些植物稱為自養(yǎng)植物(autophyte),如大多數高等植物和少數具有色素的微生物。另有些植物,只能利用現成的有機物,經代謝轉化為自身的生命物質,這些植物稱為異養(yǎng)植物(heterophyte),如某些微生物和少數缺乏色素的寄生高等植物。從進化觀點來看,異養(yǎng)植物是最先出現的一些比較原始的生物類型,光合細菌是異養(yǎng)植物發(fā)展到自養(yǎng)植物的橋梁。自養(yǎng)植物在植物界最普通且很重要。
自養(yǎng)植物的同化作用又分兩種類型:綠色植物通過光合作用(photosynthesis)進行合成,即吸收陽光的能量,同化二氧化碳和水,合成碳水化合物,并釋放氧氣。此過程可用下列方程式表示:6CO2+6H2O=C6H12O6+6O2
不具備光合色素的自養(yǎng)型細菌,通過化能合成作用(chemosynthesis)來合成,即只能利用無機物氧化分解放出的化學能量,作為還原二氧化碳的能量來源,它只能在有氧氣的環(huán)境中進行。
有合成必然有降解,兩者構成了植物代謝的過程。各種化合物的合成和降解,分別稱為合成代謝和降解代謝,在每個合成或降解反應中都由酶進行調節(jié)。合成生命活動必需物質的代謝和降解代謝,在每個合成或降解反應中都由酶進行調節(jié)。合成生命活動必需物質的代謝過程稱為初生代謝(primary metabolism),所生成的物質有蛋白質類、氨基酸類、糖類、脂肪類、RNA、DNA等,這些產物稱為初生代謝產物(primary metabolites)。利用初生代謝產物產生對植物本身無明顯作用的化合物,如:甙類、生物堿類、萜類、內酯類、酚類化合物等,它們稱為次生代謝產物(secondary metabolites),這個代謝過程稱次生代謝(secondary metabolism)。
二、有效成分、輔成分和無效成分
生藥雖來源于植物、動物和礦物,但95%以上來自植物,其所含的化學成分主要是指植物新陳代謝所產生的代謝產物。大多為維持本身生命活動所必需的化合物,這些成分含量較高,而生理活性一般較小,臨床應用不多。而植物的次生代謝產物,它們是存在于植物體內的特殊成分,含量較低,但生理活性較強,具有臨床應用的價值。通常把生藥的化學成分分為三類:
1.有效成分(active substances)
指具有顯著生理活性和藥理作用,在臨床上有一定應用價值的成分。這類成分僅存在于某些植物中,包括生物堿類、甙類、揮發(fā)油類等等,如:利血平(reserpine)是蘿芙木降壓的有效成分,苦杏仁甙(amygdalin)是苦杏仁止咳平喘的有效成分,薄荷揮發(fā)油中的薄荷醇(emnthol)和薄荷酮(menthone)是薄荷辛涼解表的有效成分。
2.輔成分(adjuvant substances)
指具有次要生理活性和藥理作用的成分,有時候,它們在臨床上也有一定的應用價值。有些輔成分能促進有效成分的吸收,增強療效,如:洋地黃皂甙能促進洋地黃強心甙的吸收,從而增強洋地黃的強心作用。有些輔成分能使有效成分更好地發(fā)揮作用,如檳榔中的鞣質,可保護檳榔堿(arecoline)在胃液中不溶解,而到腸中才被游離出來,木栓、角質、粘液、色素、樹脂等。在生藥鑒定、有效成分測定或在制備藥劑時必須考慮它們的存在與性質。
3.無效成分(inactive substances)
指無生理活性,在臨床上沒有醫(yī)療作用的成分。它們包括纖維素、木栓、角質、粘液、色素、樹脂等。在生藥鑒定、有效成分測定或在制備藥劑時必須考慮它們的存在與性質。
上述分類并不是絕對的和固定不變的,應根據具體的生藥進行具體分析,才能確定某成分是否是有效成分、輔成分或無效成分。如:鞣質在地榆與五倍子中為有效成分,在大黃中為輔成分,而在肉桂中為無效成分。同時應從發(fā)展的觀點來分析,隨著人們的不斷實踐,特別是現代科學技術的發(fā)展,生藥中越來越多的化學成分被認識,用于藥理研究,進而被開發(fā)用于臨床。原來認為是“無效”成分,現在不少已發(fā)現了它們的醫(yī)療價值,而成為有效成分了。如:天花粉蛋白質有引產、抗癌作用,蘑菇多糖(lentian)對實驗動物的腫瘤有明顯抑制作用,葉綠素能促使肉芽生長,菠蘿蛋白酶有驅蟲、抗炎、抗水腫的作用。
生藥的化學成分不僅與藥理作用、臨床應用有密切的聯系,而且對于生藥的鑒定、質量評價、新制劑的開發(fā)研究、新資源的發(fā)掘利用均有密切聯系。隨著化學成分的生源(biogenesis)和生物合成(biosynthesis)研究的深入,對植物新陳代謝及其代謝產物的內涵也將不斷充實和發(fā)展。(