Zusammenfassung: pflanzliche Primär- und
Sekundärmetabolite
Ágnes Alberti
Semmelweis Universität
Institut für Pharmakognosie
22.11.2016.
Hauptverbindungsgruppen des universalen und speziellen
Stoffwechsels
Saccharide
Phenoloide
Polyketide
Terpenoide
Azotoide
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Themenkatalog - Rigorosum
1. Die Nomenklatur der pflanzlichen Drogen und die Gesichtspunkte ihrer Aufgliederung. Produktion, Anbau, Einsammlung, Verarbeitung und Qualifizierung der Heilpflanzen und der pflanzlichen Drogen.
2. Biogenetisches System der pflanzlichen Stoffwechselprodukte.
3. KOHLENHYDRATE (Saccharide) und ihre Biosynthese. Monosaccharide und ihre Derivate. Monosacchariddrogen: Mel, Ficus carica
4. Oligosaccharide und ihre Drogen: Cyclodextrine, Manna
5. Polysaccharide und ihre Einteilung. Glucane (Stärken, Lana gossypii), Mannane (Orchis morio), Fructane (Cichorium intybus, Taraxacum officinale, Graminis rhizoma), Galactane (Agar-agar, Carrageen) und ihre Drogen.
6. Polyuronide: Pektine und Alginsäuren. Definition, Vorkommen (im Zellwand von Früchten und Gemüsen; Braunalgen), Struktur und Anwendung.
7. Pflanzliche Gummen: Arabisches Gummi, Tragant. Schleimstoffe und ihre Drogen: Trigonella foenum-graecum, Althaea officinalis, Plantago psyllium, Tussilago farfara, Lichen islandicus, Linum usitatissimum, Tiliae flos, Sambuci flos, Malva sylvestris, Plantaginis folium, Verbascum phlomoides
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Themenkatalog - Rigorosum
8. Säurenstoffwechsel. Entstehung der aliphatischen und aromatischen pflanzlichen Säuren und Aminosäuren. Fruchtsäuren und ihre Drogen: Cynosbati pseudofructus, Hibisci sabdariffae flos, Pulpa tamarindorum Kieselsäuredrogen: Urticae herba, Equiseti herba, Pulmonariae folium, Galeopsidis herba, Polygoni avicularis herba
10. POLYKETIDE. Biosynthese der Fettsäuren, Triglyceriden und Lecithinen. Gesättigte und ungesättigte Fettsäuren, pflanzliche Fette, Öle und ihre Drogen. • Fette mit hohem Gehalt an Palmitinsäure und Stearinsäure: Butyrum cacao • Öle mit hohem Gehalt an Ölsäure: Rapae oleum, Olivarum oleum • Öle mit hohem Gehalt an Rizinolsäure: Ricini oleum • Öle mit hohem Gehalt an Linolsäure: Weizenkeimöl, Cucurbitae oleum, Carthami oleum,
Sesami oleum, Sojae oleum Helianthi oleum • Öle mit hohem Gehalt an Linolsäure und γ-Linolensäure: Boraginis oleum, Oenotherae
oleum • Öle mit hohem Gehalt an α-Linolensäure: Lini oleum
10. PHENOLOIDE und die zwei biosynthetischen Wege (Shikimatweg und Polyketidweg). Biosynthese der unterschiedlichen phenolischen Verbindungsgruppen.
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• Shikimisäureweg: führt zu den aromatischen Aminosäuren (Thema 8)
• Acetat-Malonat-Weg: schließt sich an die Fettsäurebiosynthese an. die durch Kondensation einer neuen C2-Einheit entstehenden β-Ketocarbonsäurederivate werden nicht reduziert → Polyketoverbindungen bilden sich, die zu Phenoloiden zyklisiert werden können • Acetat-Mevalonat-Weg: führt zu den Isoprenoiden
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Bildung aromatischer Verbindungen durch drei verschiedene Wege
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Zimtsäure-Derivate
Phenylpropan-Derivate Lignane
ätherische Phenylpropane
Di-OH-Zimtsäure-Derivate Kaffeesäure-Ester und -Glykoside
o-OH-Zimtsäure-Derivate Cumarine
degradierte Zimtsäure-Derivate
Phenolglykoside
Gallo- und Ellag-Tannine
Gerbstoffe
Cinnamoyl-Ketide
Cinnamoyl-CoA
+ 2x MaCoA Styrylpyrone
(+ 1x MaCoA) Diarylheptane
+ 3x MaCoA
Stilbene (C6C2C6)
Chalkone - Flavonoide (C6C3C6) -
Anthocyanine - Catechine
Proanthocyanidine
Gerbstoffe
Phenoloid-chinone Acetyl-CoA
+ 5x MaCoA Naphthochinone
+ 7x MaCoA Anthrachinone
Isovaleroyl-CoA + 3x MaCoA + C5 Phloroglucine
Terpenophenoloide
Hexanoyl-CoA + 3x MaCoA + C10 Cannabinoide
Phenoloide
Shikimatweg
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Shikimatweg
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β-Oxid. (-C2)
-CO2
(-C1)
Phenol-Glykoside
(dimere Phenylpropane)
Phenyalanin Zimtsäure
Zimtaldehyd
Zimtalkohol
Lignin
Benzoesäure
Pheylpropan-Isomere
Benzaldehyd
Benzylalkohol
Lignane
Cumarine
Biosynthese der Zimtsäure-
Derivate
Biosynthese der Cumarine
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Biosynthese der Lignane
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Biosynthese der Flavonoide
Biosynthese der Anthrachinone
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Biosynthese der Cannabinoide
Themenkatalog - Rigorosum
11. Degenerierte Zimtsäurederivate und ihre Drogen. C6C0 einfache Phenolglykoside (Arbutin): Uvae ursi folium, Vaccinium vitis-idaea C6C1 Salicylglykoside: Populi gemma, Salicis cortex, Filipendulae herba Vanillinglykoside: Vanillae fructus Benzoide (Benzyl- und Coniferylbenzoate): Benzoe, Balsamum peruvianum Gallotannine: Cotini folium, Galla
12. Kaffeesäurederivate und ihre Drogen: Cynarae folium, Orthosiphonis folium, Echinaceae angustifoliae et pallidae radix, Ballota nigra
13. Styrylpyrone (Kavalactone, Kavapyrone): Piper methysticum Diarylheptanoide (Curcuminoide): Curcumae radix Arylalkanone: Zingiberis rhizoma Stilbene (Resveratrol): Vitis vinifera, Combretum caffrum
14. Cumarine: Biosynthese, Aufgliederung und Wirkungen. Cumarindrogen. Drogen mit einfachen Cumarinen: Meliloti herba (+ Dicumarol), Asperulae odoratae herba (Galiae odoratae herba), Hippocastani semen (Aesculetin), Solanaceae-Arten (Scopoletin), Herniariae herba (Herniarin), Rutae herba, Matricaria recutita, Manna (Fraxin, Fraxetin) Drogen mit Furanocumarinen: Ammi majus, Pastinaca sativa, Levisticum officinale, Citrus- und Heracleum-Arten Drogen mit Pyranocumarinen: Ammi visnaga
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15. Biosynthese der Flavonoide und ihre strukturelle Aufgliederung. Wirkungen der Flavonoide, Struktur-Wirkungsbeziehung.
16. Flavonoiddrogen: Inhaltsstoffe, Wirkungen, Anwendungsgebiete. • auf das Herz-Kreislauf-System wirkenede Flavonoide: Fagopyri herba, Ginkgo bilobae
folium, Crataegi folium cum flore, Rutae herba, Aurantii pericarpium, Capsella bursae pastoris, Citri pericarpium
• diaphoretische Flavonoide: Tiliae flos, Solidaginis herba, Filipendulae herba, Verbasci flos, Violae tricoloris herba, Sambuci flos, Betulae folium
• Isoflavonoide: Ononidis radix (diuretisch) • Rotenoide: Tuba-Wurzel (insekticid), Cube-Wurzel (insekticid)
17. Biosynthese und strukturelle Aufgliederung der Lignane. Biosynthese der Flavanolignane. Lignan- und Flavanolignandrogen. Podophyllum peltatum, Podophyllum emodi, Piper cubeba, Guaiacum, Larreae tridentatae herba, Eleutherococci radix; Silybi mariani fructus
18. Anthocyane: Biosynthese, chemische Eigenschaften und pharmakologische Bedeutung. Anthocyandrogen. Myrtilli fructus recens, Ribes nigrum, Papaveris rhoeados flos, Cyani flos, Calcatrippae flos
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Themenkatalog - Rigorosum
19. Biosynthese, Biologie und Chemie der Gerbstoffe. Gerbstoffdrogen. • Catechingerbstoffe / kondensierte Proanthocyanidine: Agrimoniae herba,
Ratanhiae radix, Tormentillae rhizoma, Hamamelidis folium, Myrtilli fructus siccus
• Hydrolysierbare Gerbstoffe / Gallotannine: Galla, Cotini folium • Komplexe Gerbstoffe: Quercus cortex, Theae folium
20. Biosynthese der Chinone (Anthrachinone und Naphthochinone). • Naphthochinondrogen: Juglandis folium, Lawsoniae folium, Alkannae radix • Anthrachinondrogen: Sennesblätter, Alexandriner-Sennesfrüchte, Tinnevelly-
Sennesfrüchte, Faulbaumrinde, Curaçao-Aloe, Kap-Aloe, Cascararinde, Rhabarberwurzel
• Naphtodianthrondrogen: Hypericum perforatum
21. Terpenophenoloide: Biosynthese, Chemie und Wirkungen der Phloroglucine und der Cannabinoide. Phloroglucindrogen, Cannabis. • Humulon/Lupulon: Lupuli flos, Dryopteris filix-mas, Koso flos, Kamala • Hyperforin: Hypericum perforatum • Cannabinoide: Cannabis sativa
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Themenkatalog - Rigorosum
1. TERPENOIDE (Isoprenoide): Biosynthese, Einteilung, Vorkommen in der Pflanzenwelt.
2. Ätherische Öle. Definition, Entstehung in den Pflanzen, biologische und chemische Eigenschaften, Extraktions- und analytische Methoden, therapeutische und andere Wirkungen.
3. Azyklische und monozyklishe Monoterpene und ihre Drogen. • Drogen (ätherische Öle), die überwiegend azyklische Monoterpene enthalten: Lavandulae
flos, Melissae folium, Coriandri fructus, Rosae petalum, Citri pericarpium • Drogen (ätherische Öle), die überwiegend monozyklische Monoterpene enthalten:
Menthae piperitae folium, Menthae crispae folium, Carvi fructus, Rosmarini folium, Eucalypti folium, Majoranae herba, Cardamomi fructus, Angelicae radix, Pyrethri flos
4. Bizyklische und aromatische Monoterpene und ihre Drogen. Flüchtige Phenylpropanoide und ihre Drogen. • Drogen/ätherische Öle mit bizyklischen Monoterpenen: Camphora, Salviae folium,
Juniperi pseudo-fructus • Drogen/ätherische Öle mit aromatischen Monoterpenen: Thymi herba, Serpylli herba • Drogen/ätherische Öle mit Phenylpropanoiden: Anisi fructus, Foeniculi fructus,
Cinnamomi zeylanici cortex, Caryophylli flos, Myristicae semen, Pimentae fructus, Vanillae fructus, Zingiberis rhizoma, Levistici radix
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Themenkatalog - Rigorosum
Biosynthese der Terpenoide / Isoprenoide
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1. TERPENOIDE (Isoprenoide): Biosynthese, Einteilung, Vorkommen in der Pflanzenwelt.
2. Ätherische Öle. Definition, Entstehung in den Pflanzen, biologische und chemische Eigenschaften, Extraktions- und analytische Methoden, therapeutische und andere Wirkungen.
3. Azyklische und monozyklishe Monoterpene und ihre Drogen. • Drogen (ätherische Öle), die überwiegend azyklische Monoterpene enthalten: Lavandulae
flos, Melissae folium, Coriandri fructus, Rosae petalum, Citri pericarpium • Drogen (ätherische Öle), die überwiegend monozyklische Monoterpene enthalten:
Menthae piperitae folium, Menthae crispae folium, Carvi fructus, Rosmarini folium, Eucalypti folium, Majoranae herba, Cardamomi fructus, Angelicae radix, Pyrethri flos
4. Bizyklische und aromatische Monoterpene und ihre Drogen. Flüchtige Phenylpropanoide und ihre Drogen. • Drogen/ätherische Öle mit bizyklischen Monoterpenen: Camphora, Salviae folium,
Juniperi pseudo-fructus • Drogen/ätherische Öle mit aromatischen Monoterpenen: Thymi herba, Serpylli herba • Drogen/ätherische Öle mit Phenylpropanoiden: Anisi fructus, Foeniculi fructus,
Cinnamomi zeylanici cortex, Caryophylli flos, Myristicae semen, Pimentae fructus, Vanillae fructus, Zingiberis rhizoma, Levistici radix
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5. Sesquiterpene und Sesquiterpenlactone und ihre Drogen. Matricariae flos, Chamomillae romanae flos, Artemisia absinthium, Artemisia annua, Tanacetum vulgare, Tanacetum parthenium, Cnici benedicti herba
6. Esteriridoide (Valepotriate), Iridoid- und Secoiridoidglykoside und ihre Drogen. • nichtglykosidische Iridoide/Esteriridoide: Valerianae radix • Iridoid- und Secoiridoidglykoside : Harpagophyti radix, Agni casti fructus, Verbasci flos,
Plantaginis lanceolatae folium, Verbenae herba, Veronicae herba, Euphrasiae herba
7. Bitterstoffe und ihre Drogen. • Secoiridoidglykoside: Gentianae radix, Centaurii herba, Menyanthidis trifoliatae folium • Sesquiterpenlactone: Cnici benedicti herba, Millefolii herba, Absinthii herba, Taraxaci
radix, Arnicae flos • Diterpene: Marrubii herba, Salviae officinalis folium
8. Triterpensäuren, Triterpenalkohole und ihre Drogen: Cimicifugae rhizoma, Betulae cortex, Calendulae flos, Olibanum indicum
9. Triterpensaponine: Aufgliederung, Biosynthese, Wirkungen und ihre Drogen. Liquiritiae radix, Hippocastani semen, Centellae asiaticae herba, Hederae folium, Primulae radix, Polygalae radix, Quillajae cortex Steroidsaponine und ihre Drogen: Dioscorea-Arten, Sarsaparillae radix, Rusci rhizoma
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10. Adaptogene und ihre Drogen. Ginsengwurzel. Ginseng radix; Eleutherococci radix, Rhodiola rosea (Schisandra chinensis, Withania somnifera, Ocimum tenuiflorum, Ganoderma lucidum, Rhaponticum carthamoides)
11. Herzwirksame Steroide und ihre Drogen. Digitalis purpureae folium, Digitalis lanatae folium, Strophanthi semen, Adonidis herba, Convallariae herba, Scillae bulbus, Hellebori rhizoma, Nerium oleander
12. Phytosterole und ihre Drogen. Ecdysteroide. • Phytosterole: Pruni africanae cortex, Sabalis serrulatae fructus, Cucurbitae
semen, Cimicifugae rhizoma, Agni casti fructus, Urticae folium, Epilobii herba • Steroidglykoside mit speziellen Strukturen: Uzarae radix, Condurango cortex • Ecdysteroide: Leuzea carthamoides
13. ALKALOIDE. Einteilung und Biosynthese der echten Alkaloide.
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Themenkatalog - Rigorosum
Einteilung der Alkaloide I.
Echte Alkaloide: sie lassen als Bauelement ein biogenes Amin erkennen, das mit einer Nichtaminkomponente zu einem hetererozyklischen System kondensiert ist.
Protoalkaloide: lassen als Bauelement ein biogenes Amin (Decarboxylierungsprodukt einer proteinogenen Aminosäure) erkennen, wobei aber das Amin mit der Nichtaminkomponente nicht zu einem heterozyklischen System kondensiert ist (z.B. Ephedrine, Capsaicine).
Pseudoalkaloide: basisch reagierende Heterozyklen, deren Stickstoff nicht als Teilelement eines biogenen Amins oder einer Aminosäure eingebaut ist (z.B. methylierte Xanthine: Coffein; Steroidalkaloide: Stickstoff in Form von Ammonium-N).
aus biosynthetischer Sicht
echte Alkaloide Pseudoalkaloide Protoalkaloide
N-Atom im Ring (vorwiegend als
tertiäres Amin, selten als quaternäres Amin)
exozyklisches N-Atom (vorwiegend als primäres Amin)
gemäß der Position des N-Atoms
echte Alkaloide
Stickstoff nicht als Teilelement einer
Aminosäure
Stickstoff als Teilelement einer
Aminosäure
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Biogenetische Herkunft der Alkaloide aus Aminosäuren
Aminkomponente: die aliphatischen oder aromatischen Aminosäuren werden nach Decarboxylierung in Form biogener Amine eingebaut Ornithin: Pyrrolidin-, Pyrrolizidin-, Tropanalkaloide Lysin: Piperidin-, Chinolizidinalkaloide Tyrosin (Dihydroxyphenylalalanin/DOPA): Isochinolinalkaloide Tryptophan: Indolalkaloide kein biogenes Amin als Vorstufe: Pyridin-, Chinolinalkaloide Anthranilsäure: Baustein der Chinolinalkaloide
(Aminkomponente: dick ausgezogen)
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Nichtaminkomponente der Alkaloide
weitere C-Einheiten werden eingebaut:
• Methyl-Gruppe: C1
• 2 Acetat-Einheiten: C3
• Zimtsäure: C6-C3
• Benzoylacetat: C6-C2
• Monoterpenoides Derivat (Loganin): C10
Indol- (β-Carbolin-) alkaloide, Chinolinalkaloide (Cinchona-Alkaloide)
Hemiterpen: C5
Lisergsäure-Derivate (Ergotalkaloide)
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Einteilung der echten Alkaloide
Gemäß der Ringstruktur und der biogenetischen Herkunft aus Aminosäuren:
1. Pyrrolidin- und Tropanalkaloide aus Ornithin
2. Pyrrolizidinalkaloide
3. Piperidin- und andere Alkaloide aus Lysin
4. Piridinalkaloide aus Nicotinsäure
5. Alkaloide aus Phenylalanin (Tyrosin, DOPA)
6. Alkaloide aus Triptophan
7. Imidazolalkaloide
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Pyrrolidin-, Tropan- und Piperidinalkaloide aus Ornithin und Lysin
Ornithin
Lysin
Pyrrolidin
Piperidin
Tropin
Nicotin
Nicotinsäure
Benzoyl-acetat
2 Acetat
Ecgonin
Anabasin
Pelletierin
Lobelin
Arecolin
Coniin
Piperidin-pseudoalkaloide,
nicht aus Lysin
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Isochinolinalkaloide aus Phenylalanin
Phenylalanin Isochinolin
Loganin
Ephedrin (Protoalkaloid)
Emetin R: CH3
Cephelin R: H
Morphinan-Gerüst
Morphin
Benzylisochinolin
Tyrosin
Tyrosin
Phenylalanin Trizyklisches Tropiliden-
Gerüst
Fenylethylisochinolin Colchicin
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Phenylalanin Phenylalanin
Phenylalanin Isochinolin
Loganin
Ephedrin (Protoalkaloid)
Emetin R: CH3
Cephelin R: H
Morphinan-Gerüst
Morphin
Benzylisochinolin
Tyrosin
Tyrosin
Trizyklisches Tropiliden-
Gerüst
Fenylethylisochinolin Colchicin
Phenylalanin Isochinolin
Loganin
Morphinan-Gerüst
Morphin
Benzylisochinolin
Tyrosin
Tyrosin
Trizyklisches Tropiliden-
Gerüst
Fenylethylisochinolin Colchicin
Biosynthese der Indol- und Chinolinalkaloide aus Tryptophan
Tryptophan
Indol
Tryptophan Chinolin
Eserolin
Norharman oder β-Carbolin
Monoterpen
(Loganin)
Vincamin, Reserpin, Strichnin
Lisergsäure
Physostigmin
Monoterpen (Loganin)
Aminosäure Grundgerüst C- Bruchstück
Alkaloidgerüst
Chinin, Chinidin, Cinchonin, Cinchonidin
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13. ALKALOIDE. Einteilung und Biosynthese der echten Alkaloide.
14. Tropan- und Ecgoninalkaloide und ihre Drogen. Belladonnae folium, Belladonnae radix, Stramonii folium, Hyoscyami folium, Cocae folium
15. Nicotiana- und Lobelia-Alkaloide und ihre Drogen. Nicotianae folium, Lobeliae herba
16. Chinolizidin- und Pyrrolizidinalkaloide: Biosynthese, Vorkommen in der Pflanzenwelt und ihre Wirkungen. • Chinolizidinalkaloide: Lupinus-, Baptisia-, Cytisus- und Genista-Arten • Pyrrolizidinalkaloide: Boraginaceae (Borago, Symphytum), Asteraceae (Petasites,
Tussilago, Eupatorium)
17. Indolalkaloide: Secale cornutum und die Mutterkornalkaloide. Chinolinalkaloide: Chinarinde und die Chinaalkaloide.
18. Monoterpenoide Indolalkaloide und ihre Drogen. • Imidazolalkaloide/Pilocarpus-Alkaloide: Pilocarpus-Arten • Loganiaceae-Alkaloide: Strychni semen • Apocynaceae-Alkaloide: Catharanthi herba • Rauwolfia-Alkaloide: Rauwolfiae radix • Vinca-Alkaloide: Vincae minoris herba
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Themenkatalog - Rigorosum
19. Benzylisochinolinalkaloide 1. Aporphin-, Morphinan- und substituierte Benzochinolizidinalkaloide und ihre Drogen. • Morphinan-Alkaloide: Papaveris fructus, Opium, Papaver rhoeas; • Aporphin-Alkaloide Boldi folium; Aristolochiasäuren • Monoterpenoide Isochinolinalkaloide/Benzochinolizidinalkaloide: Ipecacuanhae
radix
20. Benzylisochinolinalkaloide 2. Protopin-, Protoberberin-, Benzophenantridin-, Phthalidisochinolin- und Bis-benzylisochinolinalkaloide und ihre Drogen. • Protopinalkaloide: Chelidonii herba, Fumariae herba • Protoberberinalkaloide: Berberidis radicis cortex, Colombo radix, Corydalidis
cavae tuber • Benzophenantridinalkaloide: Chelidonii herba, Fumariae herba • Phthalidisochinolinalkaloide: Hydrastidis rhizoma • Bis-benzylisochinolinalkaloide: Curare
21. Von Phenylalanin (Phenylalanin, Tyrosin, DOPA) abgeleitete Protoalkaloide und ihre Drogen: Colchicum autumnale, Ephedrae herba, Katha edulis, Lophophora williamsii Säureamiddrogen: Capsici fructus, Piper nigrum 31
Themenkatalog - Rigorosum
22. Pseudoalkaloide 1. Purin- und Pirimidinalkaloide und ihre Drogen. Purinalkaloide: Theae folium, Coffeae semen, Theobroma cacao, Guaranae semen, Colae semen, Ilex paraguariensis Pirimidinalkaloide: Piper methysticum
23. Pseudoalkaloide 2. Terpenoide Alkaloide, Steroidalkaloide und ihre Drogen. • Diterpenoide Pseudoalkaloide: Aconitum napellus (Aconitin), Taxus-Arten (Taxol) • Steroidalkaloide und ihre Drogen: Solanum dulcamara, Solanum nigrum • Pseudoalkalkaloide mit einem modifizierten Steroidgerüst: Veratri rhizoma et radix
24. Cyanogene Glykoside und Senfölglykoside (Glucosinolate) und ihre Drogen. Cyanogene Glykoside: • Amygdalin: Pflaume (Prunus domestica), Schlehdorn (Prunus spinosa), Aprikose (Prunus
armeniaca), Mandel (Prunus dulcis) • Sambunigrin: Holunder und Apfelsamen • Linamarin: Maniok, Limabohne, Flachs • Lotaustralin: Leguminosen, Maniok (Manihot esculenta), Limabohne, Rosenwurz, Weiß-
Klee Senfölglykoside (Glucosinolate): Brassica- und Sinapis-Arten
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Themenkatalog - Rigorosum