Биологический каталог




Биохимия природных пигментов

Автор Г.Бриттон

альдегида. Более детально эти комплексы и их функции в процессе зрения обсуждаются в гл. 9.

2.9. Функции каротиноидов

Основные функции каротиноидов в биологических тканях обусловлены главным образом их способностью поглощать свет. Роль каротиноидов в фотосинтезе, защите от вредного действия света, фототропизме и фоторецепции, а также их вклад в окраску содержащих их тканей обсуждаются во второй части данной книги.

Других функций у каротиноидов не обнаружено. Содержа-тше каротиноидов в высоких концентрациях в репродуктивных тканях грибов, водорослей, растений и животных указывает на возможную роль и участие этих соединений в процессах размножения, однако четкие данные по этому поводу отсутствуют.

2.10. Каротиноиды как пищевые красители

Уже в течение многих лет каротиноиды используют в качестве красителей в пищевой промышленности. Их присутствие во многих природных пищевых продуктах делает их идеРетинальдегид

Рис 2 32 Образование ретинальдегида путем окислительного расщепления

р-каротина.

ально пригодными для этой цели. В пищевые жиры, особенно в маргарин, добавляют р-каротин, благодаря чему организм получает дополнительное количество необходимого для него витамина А. Водорастворимые или по крайней мере диспергируемые в воде производные р-каротина, кантаксантин и апо-каротиноиды, применяются для окрашивания напитков и других пищевых продуктов. Если число каротиноидов, которые могут быть использованы, и особенно диапазон красок, который может быть получен, увеличатся, то применение каротиноидов в пищевой промышленности станет еще более широким.

2.11. Использование каротиноидов в медицине

В медицине каротиноиды используются главным образом для профилактики или лечения авитаминоза А. В этих случаях рекомендуется пищевой рацион, богатый каротиноидами, или специальные препараты. Вместе с тем, как недавно показано, при некоторых кожных заболеваниях, которые обостряются под действием солнечного излучения, каротиноиды играют защитную роль. В частности, большие дозы р-каротина значительно смякают симптомы эритропоэтической порфирии. Для этой болезни характерно нарушение метаболизма порфи-ринов, в результате чего они накапливаются в организме и начинают играть роль фотосенсибилизаторов. У таких больных под влиянием солнечного света появляется зуд, жжение и отечность. В настоящее время рассматривается также возможность использования каротиноидов, главным образом р-каротина и кантаксантина, а также ретиноидов (производных витамина А) для защиты от некоторых видов рака кожи, вызываемого действием УФ-излучения или химических веществ.

2.12. Другие полиеновые пигменты

Светопоглощающие свойства каротиноидов обусловлены главным образом наличием в них сопряженной полиеновой системы. Поэтому не удивительно, что спектры поглощения сопряженных полиенов некаротиноидной природы очень сходны

соон

(2 93) Валлемик А

со спектрами собственно каротиноидов, причем настолько сходны, что те немногие сопряженные некаротиноидные полиены, которые сейчас известны, считали сначала каротиноидами.

Все некаротиноидные полиеновые пигменты имеют грибное или бактериальное происхождение. Плодовые тела гриба Corti-cium salicinum содержат красный пигмент кортизалин (2.92), а другой гриб, Wallemia sebi, обычно обнаруживаемый на внутренней стороне пчелиных ульев, содержит пиррольные полиены, например валлемию А (2.93). Из некоторых бактерий были получены арильные полиены, причем оказалось, что они присутствуют в них наряду с каротиноидами. Скользящие бактерии типа Cytophaga —? Flexibacterium содержат флексирубины — сложные зфиры со структурой, представленной формулой (2.94), и их хлорпроизводные. Некоторые морские виды Xantho-monas содержат сложные эфиры бромированных арильных полиенов, например ксантомонадин I (2.95).

С12Н25 он

(2.95) Ксантомомадин 1

Биосинтез этих полиенов не изучался. По-видимому, они не-изопреноидного происхождения и, скорее всего, синтезируются по поликетидному пути (гл. 3). Информация о распространении, локализации внутри клетки и функциях какого-либо из этих пигментов отсутствует.

2.13. Заключение и комментарии

Каротиноиды представляют собой классический пример группы природных пигментов. Все члены этой группы обладают очень близкой структурой, основанной на сопряженном полиеновом хромофоре, который и обусловливает их светопо-глощающие свойства. Они дают возможность наблюдать четкую корреляцию между максимумом поглощения и длиной хромофора. Каротиноиды чрезвычайно широко распространены у живых организмов и принимают участие во всех фотофункциях, обычно связанных с природными пигментами. Именно по этим причинам (а не потому, что автор лучше знаком с данным классом соединений) каротиноиды были рассмотрены более детально, чем будут рассматриваться некоторые другие группы пигментов.

Каротиноиды предоставляют химику-органику большие возможности проявить свое мастерство в установлении структуры молекул. Новые соединения открывают довольно часто, особенно у микроорганизмов и морских животных. В большинстве случаев это сравнительно небольшие модификации основной структуры, однако всегда существует вероятность обнаружить ранее неизвестный тип кольца или открыть азот-, серу- или га-логенсодержащие каротиноиды. Необходимо также помнить, что полная характеристика каротиноида должна включать определение его стереохимии, и в первую очередь хнральности, поскольку в настоящее время известно, что «один и тот же» каротиноид может существовать в различных хиральных формах. Искусство химика проверяется также по способности разрабатывать новые методы синтеза, особенно стереоконтроли-руемого синтеза полиеновой цепи, и вводить хиральные концевые группы.

Возможно, самые трудные проблемы в области изучения каротиноидов связаны с их биохимией. Главные пути биосинтеза и последовательности реакций >же хорошо известны, и предстоит определить лишь стереохимию и механизм некоторые из этих реакций. Однако особого внимания требуют исследования на ферментном уровне, не исключено, что ферменты организованы в связанные с мембранами комплексы, и это может создавать значительные методические трудности. До тех нор пока не будет достигнут прогресс в этой области, невозможно выяснить детали механизмов регуляции и контроля биосинтеза каротиноидов (особенно фоторегуляции). Что касается вопроса о происхождении каротиноидов у животных, то здесь не исключены сюрпризы; старая идея о том, что животные получают каротиноиды только с пищей, сейчас кажется несостоятельной. Животные способны модифицировать попавшие с пищей каротиноиды различными путями, в том числе с помощью стереохимических превращений. Исследование последних очень перспективно, несмотря на то что метаболические превращения обычно происходят медленно и в связи с этим их трудно обнаружить

Ассоциация каротиноидов с белками, в основном с образованием синих комплексов у морских беспозвоночных, — область, в которой можно ожидать прогресса уже в ближайшем будущем. Будучи интересными сами по себе, эти комплексы служат очень полезными моделями взаимодействия белка с небольшими липидными молекулами, п полученные при этом результаты будут представлять несомненную ценность для многих разделов биохимии. Микроокружение и белковые комплекi —.—, ? — 11 — ?

сы каротиноидов в разных тканях, особенно в фотосинтетических мембранах, — также важная область исследования. Полученные здесь результаты несомненно будут способствовать лучшему пониманию механизма фотосинтеза. Существует широкий простор для проверки оригинальных идей и исследований функций и механизма действия каротиноидов у различных видов живых организмов и в самых разных тканях.

Использование каротиноидов в качестве пищевых добавок, красителей и провитаминов А уже происходит в больших масштабах и, вполне вероятно, будет расширяться. Эго связано с увеличением спроса на природные красители, которые часто предпочитают чисто синтетическим красящим веществам, а также с тем, что постепенно налаживается промышленное производство каротиноидов. В будущем не исключено открытие новых функций каротиноидов у животных, в том числе и у человека. Каротиноиды применяются и будут применяться в дальнейшем в медицине в их собственной роли, а не только в качестве предшественника витамина А.

2.14. Рекомендуемая литература

В качестве стандартного справочника может быть использована обширная монография под редакцией Ислера (Is-ler, 1971), поскольку она дает очень подробный обзор по химии, спектроскопии, биосинтезу, функциям и промышленному использованию каротиноидов. Эта книга очень хорошо дополняется двухтомной «Сравнительной биохимией каротиноидов» Гудвина (Goodwin, 1980), для которой характерен более биологический и биохимический подход. Первый том посвящен растительному (и микробному), а второй животному царству. «Химия и биохимия растительных пигментов» (под ред Гудвина; Goodwin, 1976) содержит хотя и не всеобъемлющие, но чрезвычайно полезные статьи по химии (Moss, Weedon), распространению в природе (Goodwin) и биосинтезу (Britton) каротиноидов. Более старые работы Фокса (Fox, 1953), Цехмейстера (Zechmeister, 1962), Каррера и Юкера (Karrer, Jucker, 1950) содержат информацию, которая также может быть полезной.

Химия и биохимия каротиноидов ежегодно освещается исчерпывающими литературными обзорами в серии «Терпеноиды и стероиды», издаваемой в рамках серии «Chemical Society's Specialist Periodical Reports» (например, Britton, 1979), и в выходящих раз в три года публикациях трудов Международного симпозиума по каротиноидам (1966, 1969, 1972, 1975, 1978, 1981) (см. Plenary and Session Lectures, 1967, 1969, 1973, 1976, 1979, 1982).

Каротинопротеины специально обсуждаются в обзорах Чиз-мана и др. (Cheesman et al., 1967), Загальского (Zagalsky, 1976) и Бриттона (Симпозиум по каротиноидам, Britton, 1981); много статей по этому вопросу собрано в книге Ли (Lee, 1977).

Обзор использования каротиноидов в медицине был представлен Мэтьюз-Ротом, (Mathews-Roth, 1981) в трудах Симпозиума по каротиноидам, а возможная роль каротино

страница 13
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67

Скачать книгу "Биохимия природных пигментов" (3.06Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(25.11.2017)