Биологический каталог




Биохимия природных пигментов

Автор Г.Бриттон

их главах; в них же рассматривается применение спектроскопических методов для изучения пигментов.

1.9. Дополнительная литература

Banwell С. N. (1972). Fundamentals of molecular spectroscopy, 2nd edition, London, McGraw-Hill.

•Carey P. R. (1978). Resonance Raman spectroscopy. In: Biochemistry and biology, Quart. Rev. Biophys., 11, 309.

Clayton R. K. (1971). Light and living matter, vols 1 and 2, New York, McGraw-Hill.

Czygan F.-C. (ed.) (1980). Pigments in plants, 2nd Edition, Stuttgart and New York, Qustav Fischer.

Fox D. L. (1953). Animal biochromes and structural colours, Cambridge University Press.

Fox D. L. (1976). Animal biochromes and structural colors, 2nd edition, Berkeley, Los Angeles and London, University of California Press.

Fox D. L. (1979). Biochromy: natural coloration of living things, Berkeley, Los Angeles and London, University of California Press.

Fox H. M., Vevers G. (I960). The nature of animal colours, London, Sidgwick and Jackson.

Goodwin Т. W. (ed.) (1976). Chemistry and biochemistry of plant pigments, 2nd edition, vols 1 and 2, London, New York and San Francisco, Academic Press.

Huxley J. (1975). The basis of structural colour variation in two species of

Papilio, J. EntomoL, 50A, 9. lunge W. (1976). Flash kinetic spectrophotometry in the study of plant pigments.

In: Chemistry and biochemistry of plant pigments, 2nd edition, vol. 2, ed.

T. W. Goodwin, p. 233, London, New York and San Francisco, Academic

Press.

MacMunn C. A. (1883). Studies on animal chromatology, Proc. Birmingham

Nat. Hist. Soc, 3, 351. MacMunn С. A (1890). Contribution to animal chromatology, Quart. J. Microsc.

Sci., 30, 51.

Murrell J. JV\ (1963). The theory of the electronic spectra of organic molecules, London, Mathuen.

Needham A. E. (1974). The significance of zoochromes, Berlin, Heidelberg and New York, Springer-Verlag.

Newblgin M. I. (1898). Colour in nature. London, John Murray.

Simon H. (1971). The splendor of iridescence: structural colors in the animal world, New York, Dodd, Mead.

Snatzke G. (ed.) (1967). Optical rotatory dispersion and circular dichroism in organic chemistry, London, Heyden.

Vuillaume M. (1969). Les pigments des invertebres, Paris, Masson.

Warshel A. (1977). Interpretation of resonance Raman spectra of biological molecules, Ann. Rev. Biophys. Bioeng., 6, 273.

3—84

Глава 2 Каротиноиды

2.1. Введение

Из всех классов природных пигментов каротиноиды, по-видимому, наиболее широко распространены и, несомненно, принадлежат к числу наиболее важных соединений. Они обнаружены у всех представителей растительного царства как в фо-тосинтезирующих, так и в нефотосинтезирующих тканях, а также часто встречаются у микроорганизмов. Они полностью или частично обусловливают окраску многих животных, особенно птиц, рыб и насекомых. Каротиноиды и их производные имеют большое значение для животных, поскольку они являются основой зрительных пигментов, ответственных за восприятие света и различение цветов.

2.2. Структура и номенклатура

2.2.1. Основная структура

Практически все каротиноиды представляют собой или тетратерпены, т. е. С40-соединения, углеродный скелет которых построен из восьми Cs-изопреновых фрагментов (2.1), или их производные. Основная структура молекулы симметрична и состоит из двух Сго-половин; примером такого соединения может служить ликопин (2.2) — красный пигмент томатов.

С

I

Основная структура иногда бывает модифицирована: на одном или на обоих концах молекулы может присутствовать ше-стичленное (или иногда пятичленное) кольцо, как, например, у р-каротина (2.3). Последний является оранжевым пигментом корней моркови и обычно рассматривается как «прародитель» для всей группы каротиноидов.

(2.3) (З-Каротин

даротиноидные углеводороды известны под названием каротинов. Все их производные с кислородсодержащими функциональными группами именуются ксантофиллами. В кароти-ноидах обнаруживается большинство обычных кислородсодержащих функциональных групп, например гидрокси-, метокси-, зпокси-, кето-, альдегидная и карбоксильная группы; при этом соответствующие группы могут быть этерифицированы или гликозилированы. Заместители обычно локализованы у Сд-кон-цевых групп (см. ниже). До настоящего времени в природе не найдены каротиноиды, включающие азот-, серу- или галогенсо-держащие заместители.

2.2.2. Номенклатура

Идентифицировано и охарактеризовано около 500 природных каротиноидов. Многие из них, особенно наиболее важные и известные уже в течение многих лет, носят общепринятые тривиальные названия. Обычно такие названия происходят от биологического источника, из которого эти каротиноиды были впервые выделены. В последние годы для внесения ясности в случайную и часто запутанную тривиальную номенклатуру была введена новая полусистематическая номенклатура.

В этой книге хорошо известные каротиноиды обычно будут называться своими тривиальными названиями, но в соответствии с современной практикой при первом упоминании каждому каротиноиду будет дано также полусистематическое наименование.

2.2.3. Правила IUPAC для номенклатуры каротиноидов

Все специальные названия каротиноидов основаны на названии «каротин», соответствующем структуре и порядку нумерации углеродных атомов, показанным на рис. 2.1, на

а ациклический каротиноид ликопин (2.2) получил название я|;,г|;-каротина.

Каротиноидные углеводороды, отличающиеся от исходных каротинов уровнем восстановления, являются важными биосинтетическими промежуточными продуктами. Их название образуется добавлением к исходному названию приставки «де(2.4) а-Карошн

гидро» или «гидро» (с соответствующим коэффициентом), а также указанием номеров атомов углерода, к которым присоединены или у которых отняты водородные атомы. Примером может служить р-зеакаротин (2.5), имеющий полуспстематиче-ское название 7/,8'-днгидро-р,1|>каротин.

(2.5 ) ^-Зеакаротин

Ксантофиллы. Все кислородсодержащие производные каро-тиноидных углеводородов в настоящее время называют ксантофиллами, хотя в прошлом название «ксантофилл» использовалось только для обозначения каротинолов (каротиноидов. содержащих спиртовые группы) и даже одного-единственного соединения — лютеина (см. ниже).

3 этом разделе будет приведено лишь несколько примеров строения молекулы и номенклатуры некоторых наиболее важных из сотен встречающихся в природе ксантофиллов. Из всех ксантофиллов наиболее важными и наиболее распространенными являются каротинолы. Самые широкораспространениые и известные из них — это пигменты листьев — лютеин (2.6) и зе-аксантин (2.7), которые являются дигидроксипроизводными а-каротина и fS-каротина соответственно и называются по новой системе р,е-каротин,-3,3'-диолом и р,(3-каротин-3,3'-диолом. Известны также ксантофиллы с гидроксигруппами в других положениях молекулы, например при С-2 и С-4 в кольце, а ациклические соединения с третичными гидроксигруппами при С-1 широко распространены у некоторых бактерий (разд. 2.4.4).

Циклические каротиноиды могут иметь эпоксигруппы при С-5,6, например в пигменте хлоропластов, виолаксантине [5,6, 5',6'-диэпокси-5,6/5,6'-тетрагидро-р,р-каротин-3,3'-диол (2.8)].

(2.7) Зеаксантин

Кетогруппы в циклических каротиноидах обычно локализованы при С-4 и находятся в сопряжении с полиеновой системой. Примером такого соединения является астаксантин [3,3'-дигидрокси-р,р-каротин-4,4'-дион (2.9)]—каротиноид, характерный для многих морских животных.

о

(2.9) Астаксантин

Со многими другими примерами структуры и номенклатуры ксантофиллов мы встретимся в последующих разделах этой главы.

Ретро-каротиноиды. Термин регро-каротиноид используется для описания структуры, в которой имеет место формальный сдвиг на одну позицию одинарных и двойных связей в сопряженной полиеновой системе. Примером природного ретро-ка

ротиноида может служить родоксантин [4',5/-дидегидро-4,5/-ретро-$,р-каротин-3,3'-дион (2.10)], который придает красный цвет присемянникам («ягодам») тисса.

Примечание. Согласно новой номенклатуре, в паре цифр,, предшествующей приставке «ретро1», первая цифра означает атом углерода, который формально потерял протон, а вторая — углеродный атом, который его приобрел.

Гомо-, апо- и нор-каротиноиды. Хотя большинство каротиноидов представляют собой С40-соединения, некоторые могут иметь больше или меньше, чем 40, атомов углерода. С45 и С50-каротиноиды, которые найдены у некоторых бактерий, часто называют высшими или гомо-каротиноидами. Они представля(2.10) Родоксантин

ют собой нормальную С^-каротиноидную молекулу с одним или двумя Сб-заместителями при С-2, С-2'. Они могут быть циклическими или ациклическими, как, например, декапреноксантин [2,2/-бис(4-гидрокси-3-метилбут-2-енил)-е,Е-каротин (2.11)] и бактериоруберин [2,2'-бис (З-гидрокси-З-метилбутил) -3,4,3',4'-тетрадегидро-1,2,Г^'-тетрагидро-я^-каротин-1,Г-диол (2.12) ].

сн2он

НОН2С

(2.11) Декапреноксантин

Каротиноиды с меньшим, чем 40, числом атомов углерода подразделяются на две категории. Молекулы, в которых С40-углеродный скелет укорочен формальным удалением фрагментов с одного или обоих концов, называются апо-(или диапо-)каро-тиноидами. Например, Сзо-соединение р-цитраурин [3-гидрокси-в'-апо-р-каротин-в'-аль (2.13)]. Этот и близкие к нему апо-ка-ротиноиды обусловливают окраску апельсинов и плодов других цитрусовых.

(2.13) (З-Цитраурин

O.COR

RCOO

Нор-каротиноид — это такой каротиноид, в котором отсутствует один или небольшая группа атомов С не на концах молекулы, а в ее внутренней части. Например, актиния (Actinia equina) содержит заметное количество пурпурного пигмента актиниоэритрина, который лишен С-2 и С-2' и поэтому называется 3,3/-дигидрокси-2,2/-динор-р,р-каротин-4,4/-дион-3,3/-ди-ацилатом (2.14).

2.2.5. Стереохимия

Геометрическая изомерия. Полиеновая система каротиноидов предоставляет широкий простор для существования большого числа геометрических (цис-транс) -изомеров. Так, ликопин (2.2)—симметричная молекула с 11 сопряженными двойными связями — теоретически способен существовать

страница 7
< 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
(29.05.2017)