Биологический каталог




Биохимия природных пигментов

Автор Г.Бриттон

при любой степени окисления флавоноидной молекулы.

(4 32) Кофеиная кислота

В реакциях О-метилирования в качестве донора метильных групп используется S-аденозилметионин, причем ферменты, катализирующие эти реакции, чрезвычайно специфичны как по отношению к месту метилирования, так и по отношению к классу метилируемого соединения. В нормальных условиях метилтрансферазы флавоноидов катализируют метилирование только на уровне флавонов и флавонолов и не катализируют метилирование антоцианидинов.

Что касается довольно простого процесса — О-гликозилиро-вания, то источником моносахаридных фрагментов в нем являются активированные UDP-производные.

Рис, 4,14. Предполагаемый механизм биосинтеза производных флавана (замещающие ОН-группы в кольцевых не показаны).

лируют со специфическими генетическими факторами. Генетические исследования помогли установить пути биосинтеза флавоноидов, а также заложили основу многих обширных программ селекции, осуществленных в целях получения новых сортов культурных растений.

4.6.7. Другие факторы, влияющие на биосинтез флавоноидов

На биосинтез флавоноидов и его регуляцию оказывают влияние многие внутренние факторы и факторы окружающей среды. К наиболее важным из них относятся свет и стрессовые условия, такие, как ранение или инфекция. Однако в большинстве случаев их влияние изучено на физиологическом,, а не биохимическом уровне.

Свет. Наиболее широко исследовалось влияние света. Обычно свет стимулирует синтез флавоноидов, особенно антоцианов^ влияя главным образом на активность участвующих в этом процессе ферментов. По своей реакции на индукцию светом эта ферменты подразделяются на две группы. ФАЛ и ферменты^ которые превращают коричную кислоту в я-кумароил-СоА,. индуцируются значительно быстрее, чем ферменты, катализирующие более поздние биосинтетические реакции и образующие вторую группу. Синтез ферментов de novo начинается после индукции светом, причем главной регуляторной точкой является ФАЛ. У многих видов показано участие в этом процессе фито-хрома, однако могут также функционировать и другие фоторецепторы, например флавин или флавопротеин. Интересно отметить, что регулируется, по-видимому, только образование кольца В (шикиматный путь), тогда как синтез кольца А (поликетидный путь) не подвержен регуляции.

Повреждение или инфекция. Синтез флавоноидов в зеленых растениях часто усиливается после механических повреждений или заражения патогенными организмами. Наблюдаемое увеличение содержания флавоноидов может, однако, просто отражать общее возрастание активности фенилаланин—аммиак-лиазь* вызванное необходимостью образования фенольных фитоале* синов и связанное с повышением устойчивости растения к з ? болеванию.

Избыточное образование зараженными тканями антоцианог легко заметно, например в случае поражения грибом листьер персика и миндаля, которое выражается в курчавости листьев. Пораженные листья приобретают вид ярких оранжево-красных стручков или плодов. Другой пример — яблоки. Незрелые пло ды, пораженные личинками насекомых, обычно синтезируют повышенное количество антоцианов и преждевременно выглядят почти зрелыми. По этому признаку их можно легко отличить на дереве от здоровых плодов.

Возраст. Образование флавоноидов в зеленых тканях растений, по-видимому, зависит также от таких факторов, как возраст и общая стадия развития. В молодых тканях содержится -больше флавоноидов, чем в зрелых. В частности, антоцианы часто образуются в больших количествах в новых побегах и в листьях; в результате последние могут иметь красную окраску в отличие от зеленой у зрелых листьев.

4.7. Метаболизм флавоноидов у животных

Все травоядные животные поглощают с пищей большое количество флавоноидов. Однако они редко утилизируются животными для пигментации или других целей (разд. 4.4.1). В подавляющем же большинстве случаев флавоноиды, подобно другим чужеродным фенольньтм соединениям, либо превращаются в •сульфаты или глюкуронаты и выделяются, либо расщепляются до фенолкарбоновых кислот (рис. 4.15,Л). Сообщения о каком-либо вредном действии флавоноидов на животных отсутствуют.

4.8. Разрушение флавоноидов микроорганизмами

Работ, посвященных разрушению флавоноидов микроорганизмами, известно очень мало. Показано лишь, что некоторые грибы могут расщеплять С3-связующий фрагмент флавоно-идной молекулы и продуцировать таким образом простые фенолы из колец А и В (рис. 4.15, Б). Вполне вероятно также, что те почвенные микроорганизмы, которые способны окислять и расщеплять ароматические кольца простых фенолов, могут сходным образом разрушать и флавоноиды.

4.9. Функции флавоноидов в растениях

Главная функция флавоноидов в растениях состоит й пигментации тканей, в которых они синтезируются и накапливаются (гл. 8). Не исключено, что по крайней мере некоторые флавоноиды могут выполнять другие важные функции. Сильное поглощение флавонами, флавонолами и антоцианамн света в УФ-диапазоне позволило предположить, что они могут защищать ткани от вредного действия УФ-излучения.

Отмечены также и другие формы защитного действия флавоноидов. Было высказано мнение, например, что флавоноиды, содержащиеся в листьях, могут отпугивать насекомых и таким образом в течение долгого времени предохранять растение от повреждений. Вместе с другими растительными фенолами флавоноиды также, по-видимому, участвуют в формировании устой*-чивости растений к болезням или инфекции.

Протокатеховзя кислота

Рис. 4.15. Метаболизм гликозидов кверцетина, например рутина, у животных (А) и у микроорганизмов (Б). Gly — гликозил.

Наконец, в последнее время флавоноиды обнаружены в хлоропластах, причем они были найдены у всех видов, в которых их искали. Это позволяет предполагать, что флавоноиды могут иметь важную, но пока неизвестную функцию в этой органелле.

4.10. Использование антоцианов в качестве пищевых красителей

Применение антоцианов в качестве красящих добавок к пище ограничено использованием экстрактов из сильно пигментированных плодов, таких, как черный виноград и черника. Эти экстракты представляют собой многокомпонентные смеси, включающие много различных водорастворимых веществ. Чистые препараты антоцианов пока не используются в качестве пищевых красителей, поскольку при значениях рН выше 4 их окраска нестабильна. Однако в настоящее время разрабатываются методы, с помощью которых антоцианидины в форме солей флавилия ,или хиноидных оснований можно стабилизировать в диапазоне рН, характерном для пищевых продуктов и напитков. Так, например, при этом используют самоассоциацию молекул в форме катионов в высоких концентрациях, благодаря которой получают интенсивную и стабильную окраску. Помогает также ко-нигментация, особенно с присоединением ацетальдегида, что дает сильноокрашенные и стабильные пигменты даже при рН 6.

4.11. Заключение и комментарии

После гетерогенных хинонов в этой главе мы рассмотрели группу соединений, имеющих один и тот же углеродный скелет — флавоноиды. Различная степень окисления обусловливает существование разных классов флавоноидов, каждый из которых характеризуется собственными светопоглощающими свойствами. Соединения одного из классов — антоцианы (возможно, в хиноноидной форме) придают цветкам и плодам наиболее яркую окраску. Они вызывают особый интерес у садоводов, и изменение их состава лежит в основе многих программ по выведению растений с новой необычной окраской цветков.

Состав флавоноидов, в том числе и множества их гликозид-ных производных, служит и будет продолжать служить полезным признаком для выявления таксономических корреляций. В систематических исследованиях, вероятно, будут обнаружены все новые типы флавоноидов, структуру которых предстоит расшифровать химикам-органикам. Многое еще предстоит сделать и для выяснения биосинтеза флавоноидов. Прямые доказательства предложенных ферментативных взаимопревращений различных классов флавоноидов во многих случаях все еще отсутствуют, механизмы многих реакций до конца не выяснены, а подробных исследований, посвященных катализирующим их ферментам, почти нет. В последнем случае исключение составляют работы с суспензионными культурами клеток некоторых растений (в частности, петрушки). Хотя физиологические факторы и факторы окружающей среды (например, свет), которые регулируют биосинтез флавоноидов, в целом выявлены, механизмы, регулирующие состав флавоноидов и их раздельный биосинтез, особенно антоцианов, в различным образом окрашенных участках цветков и других растительных тканей, почти неизвестны. Их выяснение имеет особый интерес для садоводов, поскольку позволит лучше понять механизм копигментации и другие феномены, ответственные за изменение основной окраски, обусловленной антоцианами in vivo. Именно при изучении флавоноидов очень полезным может оказаться метод культуры растительных тканей, особенно в случае их биосинтеза и регуляции, а также механизмов обогащения окраски.

Вместе с тем многие проблемы остаются нерешенными. Если небольшие количества флавоноидов содержатся в растительных хлоропластах, то какова их функция в этих органеллах? Действительно ли они отсутствуют у водорослей, хотя присутствуют и играют какую-то роль в хлоропластах растений? Многие животные, в том числе человек, потребляют большие количества флавоноидов с пищей. Каким образом они метаболизиру-ются? Оказывают ли они какое-либо вредное действие? Используются ли они в организме животных ?1

По мере роста требований к применению пищевых добавок интерес к флавоноидам (особенно к антоцианам) как к промышленным пищевым красителям природного происхождения несомненно будет увеличиваться. Поэтому вопросы, связанные с их метаболической судьбой в организме животных, и в частности человека, приобретают еще большую важность. Со временем будут найдены методы промышленного синтеза некоторых флавоноидов или их крупномасштабного биологического производства, возможно, с использованием культур тканей. Особое значение приобретут и способы стабилизации окраски анто*-цианов в пищевых препаратах.

4.12. Рекомендуемая литература

1 Если функции фла

страница 22
< 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
(25.04.2017)