植物化学

植物化学は、植物由来の化学物質である植物化学物質の研究分野です。植物化学者は、植物に含まれる多数の二次代謝産物の構造、これらの化合物のヒトおよび植物生物学における機能、およびこれらの化合物の生合成を解明しようと努めています。植物は、昆虫の攻撃や植物の病気から身を守るためなど、さまざまな理由で植物化学物質を合成します。植物に含まれる化合物には多くの種類がありますが、そのほとんどは、アルカロイド、フェニルプロパノイド、ポリケチド、テルペノイドの 4 つの主要な生合成クラスに分類できます。

植物化学は、植物学または化学のサブフィールドと考えることができます。民族植物学の助けを借りて、植物園または野生で活動を行うことができます。人間（つまり、新薬の発見）の使用に向けた植物化学の研究は、薬理学の分野に分類される可能性がありますが、植物化学物質の生態学的機能と進化に焦点を当てた植物化学の研究は、化学生態学の分野に分類される可能性があります。植物化学は、植物生理学の分野にも関連しています。

植物化学の分野で一般的に使用される技術には、天然物質の抽出、分離、構造解明（MS、1Dおよび2D NMR）、およびさまざまなクロマトグラフィー技術（MPLC、HPLC、およびLC-MS）があります。

多くの植物は草食動物から身を守るために化学物質を生成します。薬理学的に活性な植物化学物質の主なクラスを、それらを含む薬用植物の例とともに以下に説明します。^{[1]人間の居住地は、}イラクサ、タンポポ、ハコベなど、植物化学物質を含む雑草に囲まれていることがよくあります。^{[2] [3]}

クルクミン、エピガロカテキンガレート、ゲニステイン、レスベラトロールを含む多くの植物化学物質は、全アッセイ干渉化合物であり、創薬には役立ちません。^{[4] [5]}

アルカロイドは苦味のある化学物質で、自然界に広く存在し、毒性があることが多い。娯楽用と医薬品の両方において、薬物としての作用機序が異なるいくつかのクラスがある。異なるクラスの医薬品には、アトロピン、スコポラミン、ヒヨスチアミン（すべてナス科植物から抽出）^[6] 、伝統薬のベルベリン（メギやマホニアなどの植物から抽出）、カフェイン（コーヒーノキ）、コカイン（コカ）、エフェドリン（エフェドラ）、 モルヒネ（ケシ）、ニコチン（タバコ）、レセルピン（キナ）、キニジンとキニーネ（キナ）、ビンカミン（ビンカマイナー）、ビンクリスチン（ニチニチソウ^{） [7]など}がある。

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  アヘン用ケシ（Papaver somniferum）は、アルカロイドの モルヒネとコデインの原料です。
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  タバコに含まれるアルカロイドのニコチンは体内のニコチン性アセチルコリン受容体に直接結合し、その薬理作用を引き起こします。^[8]
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  ベラドンナ（Atropa belladonna ）は、アトロピン、スコポラミン、ヒヨスチアミンなどのトロパンアルカロイドを生産する。^[6]
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  N,N-ジメチルトリプタミン ( DMT ) は、世界中のいくつかの植物種に存在する強力な幻覚剤です。ミモザやアカシアの種によく見られますが、フィラリス・アクアティカなどの草にも含まれていることが発見されています。

アントラキノン 配糖体はセンナ^[9] 、ルバーブ、アロエ^[10]に含まれています。

強心配糖体は、ジギタリスやスズランなどの植物に含まれる植物化学物質です。強心配糖体には利尿剤として作用するジゴキシンやジギトキシンが含まれます。^[11]

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  アントラキノン配糖体を含むセンナアレクサンドリアは、何千年もの間下剤として使用されてきました。 ^[9]
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  ジギタリス・プルプレアには、強心配糖体であるジゴキシンが含まれています。この植物は、この配糖体が特定されるずっと前から心臓病の治療に使用されていました。^{[11] [12]}
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  ジゴキシンは心房細動、心房粗動、時には心不全の治療に使用されます。^[11]

植物には、アントシアニン、植物エストロゲン、タンニンなど、いくつかの種類のポリフェノールが広く含まれています。^[13]ポリフェノールは、果実、花、葉、樹皮など、植物のほぼすべての部分で生成される二次代謝物です。^[13]

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  アンジェリカ（植物性エストロゲンを含む）
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  ポリフェノールには植物性エストロゲン（上と中）が含まれる
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  アントシアニンは、多くの植物の色に寄与するポリフェノールの一種です。
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  タンニン酸は、植物によって生成される多くの複雑なポリフェノール構造の一例です。

針葉樹などの樹脂質植物には、多くの種類のテルペンとテルペノイドが含まれています。これらは芳香性があり、草食動物を撃退するのに役立ちます。その香りは、ローズやラベンダーなどの香水やアロマテラピーの精油に利用されています。^{[14] [15]}いくつかは医療用途にも使用され、チモールは防腐剤であり、かつては駆虫薬として使用されていました。^{[16] [17]}

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  コモンタイム（Thymus vulgaris ）の精油には、防腐剤と抗真菌剤であるモノテルペンチモールが含まれています。^[16]
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  チモールは植物に含まれる多くのテルペンの1つです。 ^[16]
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  テルペンはイソプレンのポリマーである

細菌や真菌とは異なり、植物の代謝経路のほとんどは生合成遺伝子クラスターにグループ化されておらず、個々の遺伝子として散在しています。いくつかの例外が発見されています：ナスのステロイドグリコアルカロイド、ポオイデア科のポリケチド、トウモロコシのベンゾキサジノイド、アヴェナサティバ、ウリ科、シロイヌナズナのトリテルペン、イネのモミラクトンジテルペン。^[18]