Каротеноиди - Биология

Колко горещо е твърде горещо за живота дълбоко под дъното на океана?

Антибиотици от бактерии

Клетъчна миграция: новооткрита функция на известен протеин

Молекулярен компас за подравняване на клетките

Какво кара листата да стареят през есента

Демокрацията на лешоядите токачки

Околната среда на Ekembo: Хората също живееха в открити пейзажи

| Генетика | Земеделие, горско стопанство и животновъдство

Сортът пшеница е създаден чрез кръстосване на диви треви

Колко горещо е твърде горещо за живота дълбоко под дъното на океана?

Каротеноиди

Кога Каротеноиди (също: Каротеноиди) се отнася до обширен клас естествени багрила, които причиняват жълт до червеникав цвят. Каротеноидите са сред терпените. Сега са идентифицирани 800 различни каротеноида.

Те се срещат главно в хромопластите и пластидите на растенията, в бактериите, но също и в кожата, черупката и черупката на животните, както и в перата и яйчните жълтъци на птиците, когато въпросните животни поглъщат с храната си растителен материал, съдържащ багрила. Защото само бактериите, растенията и гъбите са в състояние да произвеждат тези пигменти de novo да синтезира.

Някои каротеноиди са одобрени като хранителни добавки в ЕС. Те имат Е номера от E 160a до E 160 g и E 161a до E 161 h. [1]

структура

Каротеноидите се състоят предимно от ненаситени въглеводородни вериги и техните продукти на окисление. Каротеноидите формално се състоят от 8 изопренови единици. Те са разделени на

Каротини, които са съставени само от въглерод и водород и
Ксантофили, съдържащи кислород производни на каротини.

Абсорбционният спектър на каротеноидите е с дължина на вълната от 400 до 500 нанометра.

Човешка физиология

Поява в храната [2] Появяване на каротеноиди (Е число)

Астаксантин (E 161j)	Скариди, омари, сьомга
β-каротин (E 160a)	Моркови, спанак, кайсии, лимец
Кантаксантин (Е 161 g)	Скариди, омари, лисички
Капсантин (E 160c)	червен пипер
Капсорубин	червен пипер
Криптоксантин	оранжево
Лутеин (E 161b)	Кейл, спанак, яйчен жълтък
Лутеоксантин	Портокали
Ликопен (E 160d)	Домати, дини
Зеаксантин (E 161 h)	Царевица

Най-известният и най-разпространен каротиноид е β-каротинът (морков), известен още като провитамин А. Около 50 каротеноиди показват този ефект; H. се превръщат в ретинол в човешкото тяло. Този ефект се изразява с помощта на така наречените ретинолови еквиваленти, с около 6 mg β-каротин и 12 mg смесени каротиноиди, съответстващи на един ретиноален еквивалент. Каротеноидите също се считат за изключително важни за здравето. 6 каротеноида играят съществена роля в човешкото тяло: β-каротин, α-каротин, ликопен, β-криптоксантин, лутеин и зеаксантин. Повечето от тях имат функцията на антиоксиданти. Това е предназначено да предотврати много заболявания като рак, артериосклероза, ревматизъм, болест на Алцхаймер и Паркинсон, катаракта или стареене на кожата.

От всички хранителни каротеноиди ликопенът (напр. В доматите) има най-голям антиоксидантен потенциал и се счита за най-ефективната защита срещу особено реактивния синглетен кислород. Ликопенът също така инхибира растежа на туморните клетки по-ефективно от α- или β-каротина.

Антиканцерогенният ефект на каротеноидите също възниква теоретично от тяхното свойство да могат да установят добре функционираща комуникация между клетките. По-специално, β-каротин, криптоксантин и кантаксантин стимулират обмена между клетките, като предизвикват синтеза на коннексин. Тази връзка играе ключова роля за образуването на междинни връзки, чийто брой намалява в раковите клетки. Каротеноидите обаче трябва да се използват само за профилактика, тъй като те нямат ефект при действителната терапия на рака или при предотвратяването на рецидиви. Особено при пациенти, които вече страдат от рак, се препоръчва повишено внимание при високи дози препарати.

Някои каротеноиди се намират в значително по-високи концентрации в черния дроб, очите, кожата и мастната тъкан, отколкото в други телесни тъкани. Каротеноидите лутеин и зеаксантин се срещат в големи количества в ретината на окото, в така нареченото жълто петно (макула). Тези каротеноиди вероятно действат като естествени защитни механизми, тъй като ретината със своите полиненаситени мастни киселини, които са особено чувствителни към окисляване, е особено податлива на атака от свободните радикали.

Що се отнася до другите вторични растителни вещества, същото се отнася и за каротеноидите, че те не трябва да се консумират под формата на изолирани, силно концентрирани препарати, а в естествена комбинация с други хранителни съставки. Поглъщането на препарати с високи дози крие дори опасности. Истинското отравяне с каротеноиди не е възможно, но добавките с β-каротин потенциално могат да увеличат риска от рак. [2]

Цвят на кожата, люспите и перата

Птици

В допълнение към меланините, каротеноидите също играят роля в развитието на цветовете при птиците. Те се поглъщат с храна и водят до червени, оранжеви и жълти тонове. Птиците, при които каротеноидите участват в развитието на цвета, са например жълтата платна (Motacilla flava), Fitis (Phylloscopus trochilus), синята синигер (Cyanistes caeruleus), голямата синигер (Парус майор) и иволгата (Ориолус Ориолус). За разлика от това червените гърди на робина (Erithacus rubecula), причинени от феомеланин. Ако храната не съдържа достатъчно каротини, съответните области на перата ще бъдат бели след следващата линеене. Мутациите, които водят до нарушения в натрупването на каротеноиди в перата, са редки. [3]

Риби, земноводни и влечуги

При рибите, земноводните и влечугите цветът на кожата и люспите възниква, когато светлината взаимодейства с три различни вида хроматофори (пигментни клетки, оформящи багрила клетки), меланофори, ксантофори и иридофори. В допълнение към птеридините и флавините, ксантофорите съдържат и каротини, взети от храната. Тези три вида багрила са отговорни за жълтеникавите или червените цветове. [4] [5] [6]

Функция при фотосинтезата

Основната задача на каротеноидите при фотосинтезата на растенията е да предпазват молекулите на хлорофила от разрушаване при фотоокисляване. Те действат като фотозащитни агенти, които предпазват растителната клетка от реактивни кислородни видове чрез нефотохимично закаляване. В допълнение, те разширяват спектъра на абсорбция на фотосинтетичните организми в синьо-зеления спектрален диапазон и отчасти участват в енергийния трансфер в антенните комплекси и фотосистемите. Там те работят като леки реколта пигменти в комплекса за събиране на светлина, които абсорбират фотоните и предават енергията на фотосинтетичния реакционен център. Следователно те се наричат, заедно с фикобилините, допълнителни пигменти на фотосинтезата. В цикъла на ксантофила, който протича в хлоропластите, излишната светлинна радиация се абсорбира и превръща в безвредна топлина.

Оценките за годишния синтез на каротеноиди от растенията възлизат на 100 милиона тона годишно.

Следователно разпределението на каротеноидите към вторичните растителни вещества не е напълно правилно, тъй като противно на дефиницията за вторичните растителни метаболити могат да им бъдат възложени ясни, първични функции във фотосинтезата.

Техническо значение и синтез

От приблизително 700 известни природни каротеноиди, някои са от по-голямо техническо значение и се синтезират в индустриален мащаб: β-каротин, астаксантин, кантаксантин, 8'-апо-β-каротенова киселина етилов естер, 8'-апо-β-каротеналдехид, цитраксантин, ликопентан и зеаксантин. Техническото производство на идентични на природата каротеноиди е разработено за първи път в Hoffmann-La Roche AG и в BASF SE. Процедурите са сложни и включват като универсални методи за свързване:

Реакция на Витиг
Реакция на Хорнър-Уодсуърт-Емънс
Сулфон връзка по Джулия
Кондензация на енолов етер
Преустройства на Saucy-Marbet.

Тъй като често (Д.,Z.) Появяват се изомерни смеси, често следва фотохимична изомеризация (преобразуване на предимно нежеланите (Z.) Оформете в желаното (Д.) Форма. [8-ми]

Биотехнологично производство

Възможно е да се въведат гени за биосинтеза на каротеноиди в гъби, бактерии и растения или да се увеличи съдържанието на ограничаващи скоростта ензими, за да се увеличи производството на каротеноиди. Дрождената гъба Phaffia rhodozyma може да бъде генетично модифицирана по такъв начин, че да произвежда повече астаксантин и извънземни каротеноиди. Също така е възможно значително да се увеличи натрупването на зеаксантин в картофените клубени. [9] Трансгенният сорт ориз с прякор златен ориз е разработен специално за развиващите се страни за противодействие на дефицита на витамин А.

Използвайте като багрило

Каротеноидите често се добавят като фуражна добавка, за да влияят, например, върху цвета на месото от отгледана сьомга, което би станало сиво, ако се храни с парчета рибено брашно в плен без добавки. Те обикновено поглъщат боята от ядене на малки ракообразни. Те също не произвеждат астаксантин сами, а по-скоро ядат малки водорасли. [10]

По същата причина фламинготата в зоологическата градина също се хранят с каротеноиди, тъй като не могат да поглъщат съдържащи каротин ракообразни и водорасли и иначе биха загубили оперението си. Цветът на яйчния жълтък може да бъде повлиян и от фуражни добавки за пилета, тъй като животните почти не ядат трева или царевица, която съдържа естествени каротеноиди. Храните, които са оцветени директно с каротеноиди, са например маргарин и плодови сокове. [11]