植物化學

植物化學（英語：phytochemistry）嚴格地來說是對植物化學成分的研究。這些化合物取自植物。在更狹義的層面上，這個術語常被用於描述存在於植物中的大量的多種次級代謝化合物(次級代謝產物)。已知其中有許多化學物質可為植物提供保護以防昆蟲的攻擊以及抗植物病害。食用植物中的植物化學物質通常在人類生物學中起作用，並且在許多情況下具有健康益處^[1]。在植物中發現的化合物有很多種，但大多數屬於四種主要的生物化學類別，生物鹼，醣苷，多酚，和萜烯。

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植物化學可以被認為是植物學或化學的子領域。 在民族植物學的幫助下，可以在植物園或野外進行活動。 該學科的應用可以用於藥理學，或新藥的發現，或作為植物生理學研究的輔助。

技術

在植物化學領域常用的技術或工藝有：天然產物的萃取、分離與構造確定（MS、一維與二維核磁共振）以及許多色譜法技術（中壓液相色譜法、高效液相色譜法、液質聯用）。

組成元素

主要構成植物的簡單化學元素列表——碳、氧、氫、鈣、磷等——與動物、真菌甚至是細菌的類似列表是相差無幾的。植物的基本原子成分對於所有生命來說是相同的；只是他們之間組合在一起的細節有所不同而已。

下表列出了對植物來說必需的基本的化學元素營養素，並概括了在植物中的用處。

常量營養物（需求量大）

元素	攝取形式	注釋
氮	NO3– NH4+	核酸、蛋白質、激素等
氧	O2 H2O	多種有機物
碳	CO2	多種有機物
氫	H2O	多種有機物
鉀	K+	在蛋白質合成、水平衡等中作為輔因子
鈣	Ca2+	生物膜的合成與穩定性
鎂	Mg2+	組成葉綠素的必需元素
磷	H2PO4–	核酸、磷脂、ATP等
硫	SO42–	蛋白質與輔酶的構成部分

微量營養物（需求量少）

元素	攝取形式	注釋
氯	Cl-	促進根生長
硼	H BO3	影響生殖
錳	Mn2+	影響一些酶的活性
鋅	Zn2+	涉及到酶與葉綠素的合成
銅	Cu+	合成木質素的酶需要此元素
鉬	MoO42-	固氮作用，還原硝酸鹽類
鎳	Ni2+	在含氮化合物代謝過程中作為酶的輔因子

東方醫學

植物化學被廣泛用於中醫學（特別是草藥）領域。

植物化學技術主要應用於中藥或草藥中多種化學物質的質量控制，這些化學物質包括：皂苷、生物鹼、揮髮油、黃酮類化合物與蒽醌類。隨著快速且重現性好的分析技術的發展，將高效液相色譜法與不同的檢測器相組合（例如色譜檢測器（英語：Chromatography detector）（DAD）、示差折射儀（英語：Differential Refractometer）（RID）、蒸發光散射檢測器（英語：Evaporative light scattering detector）（ELSD）等）的技術方法得到了極大的發展。

大多數情況下，中藥或草藥中的生物活性化合物未被檢測出來。因此使用植物化學方法來篩選並分析這些組分是很十分重要的，這並不僅僅為了對生藥進行質量控制，更是為了闡明他們的治療作用機制。現代藥理學研究表明了一些藥物作用的第一步就是結合到細胞膜上的受體或離子通道上。植物化學中發展出了一種新型的稱作生物色譜法的方法。此法將人類紅血球萃取與高效液相色譜這兩種技術相組合在一起以篩選出中藥中潛在的活性成分。

植物化學化合物

許多植物產生化學化合物以防禦食草動物。 這些物質通常可用作藥物，這些物質在藥用植物中的含量和已知藥理活性是其使用的科學依據。 下面描述了主要類別的藥理活性植物化學成分，以及含有它們的藥用植物的實例^[2]。在人類定居點通常被用可作藥物的雜草包圍，例如蕁麻，蒲公英和鵝腸菜^[3][4][5]。

生物鹼

主條目：生物鹼

生物鹼是有苦味化學物質，在自然界中非常普遍，並且通常是有毒的。 有幾種不同的作用方式作為藥物，即是娛樂藥物也是醫藥藥物。 不同類別的藥物包括阿托品，東莨菪鹼和莨菪鹼（均來自茄屬植物）^[6]，傳統藥物小檗鹼（來自小檗屬和十大功勞屬）^[a]，咖啡因（咖啡屬），古柯鹼（古柯樹），麻黃鹼（麻黃屬） ），嗎啡（罌粟），尼古丁（菸草）^[b]，利血平（蛇根木），奎尼丁和奎寧（金雞納樹），長春胺（小蔓長春花）和長春新鹼（長春花）^[5][9]。

• 
  罌粟是生物鹼 嗎啡和可待因的來源^[5]。
• 
  來自菸草的生物鹼尼古丁直接與身體的菸鹼乙醯膽鹼受體（英語：Nicotinic acetylcholine receptor）結合，從而解釋其藥理作用^[10]。
• 
  茄屬植物顛茄（Atropa belladonna）產生莨菪烷類生物鹼，包括阿托品，東莨菪鹼和莨菪鹼^[6]。

醣苷

主條目：醣苷

蒽醌醣苷被發現存在於瀉藥決明屬^[11]，大黃^[12]和蘆薈中^[5]。

強心甙是來自植物的強力藥物，包括毛地黃和山谷百合。 它們包括支持心臟跳動的地高辛和洋地黃毒苷（英語：Digitoxin），並充當利尿劑^[13]。

• 
  包含蒽醌醣苷的決明屬在幾千年來一直被用作瀉藥^[11]。
• 
  毛地黃屬的毛地黃含有地高辛（一種強心甙）。 該植物在被確定醣苷之前很久就被用於治療心臟病^[13][14]。
• 
  地高辛用於治療心房顫動，心房撲動，有時還有心臟衰竭^[13]。

多酚

主條目：多酚

幾類多酚在植物中廣泛存在。 它們包括豐富多彩的花青素，激素模擬植物雌激素和澀單寧^[5][15]。 在阿育吠陀中，石榴的澀皮被用作藥物^[16]，而來自植物材料如葡萄籽的多酚提取物因其潛在的健康益處而被出售。他們因其不同的抗癌作用而不斷在細胞培養物中進行研究^[17][18]。

含有植物雌激素的植物幾個世紀來已經被使用於治療婦科疾病，如生育能力，月經和更年期問題^[19]。 這些植物中有葛屬葛根^[20]，野葛^[21]，當歸^[22]，茴香，和茴芹^[23]。

• 
  當歸含有植物雌激素，長期以來一直用於治療婦科疾病。
• 
  多酚包括植物雌激素（頂部和中部），是動物雌激素的有效模擬物（底部）。^[24]

萜烯

主條目：萜烯

在例如針葉樹的樹脂植物中發現了許多種類的萜烯和類萜化合物。 它們具有強烈的芳香性，可以驅除食草動物。 它們的香味使它們可被用於精油，無論是玫瑰和薰衣草等香水，還是芳香療法^[5][25][26]。 有些具有藥用價值：百里酚是一種抗菌劑，曾被用作驅蟲劑（抗蠕蟲藥）^[27]。

• 
  常見的銀斑百里香的精油含有單萜百里酚，一種抗菌藥和抗真菌藥^[27]。
• 
  百里酚是植物中被發現的許多萜烯之一^[27]。

另見

• 賈瓦哈拉爾尼赫魯熱帶植物園和研究所（英語：Jawaharlal Nehru Tropical Botanic Garden and Research Institute）
• 不列顛哥倫比亞大學植物園（英語：UBC Botanical Garden）
• 生藥學
• 植物藥理學（英語：Phytopharmacology）
• 植物營養學