Каротиноиды Определение и функции
Каротиноиды – это разновидность вспомогательного пигмента, созданного растениями, чтобы помочь им поглощать световую энергию и преобразовывать ее в химическую энергию. Существует два типа каротиноидов, ксантофиллов и каротинов, которые отличаются только содержанием кислорода. Каротиноиды имеют сходную базовую структуру, состоящую из 8 молекул изопрена. Молекулы изопрена имеют 5 атомов углерода, и 8 из них вместе имеют 40 атомов углерода. Все каротиноиды разделяют эту структуру и как таковые также называются тетратерпеноидами.
Вспомогательные пигменты, такие как каротиноиды, используются по разным причинам в растениях. Некоторые из них используются для сбора различных длин волн света, чем первичный пигмент, хлорофилл, Другие каротиноиды используются для извлечения энергии из хлорофилла, когда он возбуждается светом, и передачи энергии по цепочке. Хотя листья обычно выглядят зелеными из-за обилия зеленого хлорофилла, осенью они становятся красными и коричневыми. Это потому, что хлорофилл деградирует, поскольку доступного света становится меньше. Как листья умирают, каротиноиды остаются, производя широкий спектр оранжевого и красного цветов.
Животные не производят каротиноиды естественным путем и должны получать каротиноиды в своем рационе. Строго плотоядные животные, которые не питаются растениями, получают свои каротиноиды из избытка, накопленного в жировых запасах своей добычи. Некоторые животные также разработали пути для концентрации и отображения этих каротиноидов. Животные, такие как фламинго, лосось и лобстеры, имеют одинаковую окраску из-за накопления каротиноидов.
Каротиноиды, как и другие антиоксиданты, оказывают защитное действие против некоторых видов рака. Кроме того, определенные каротиноиды необходимы в рационе. Именно из этих каротиноидов организм вырабатывает необходимые витамины. Каротиноиды также служат основой для молекул животных, таких как холестерин и некоторые гормоны, необходимые для регуляции обмена веществ.
Типы каротиноидов
ксантофиллов
Существует два основных типа каротиноидов: ксантофиллы и каротины. Ксантофиллы легко распознаются по желтой окраске и в большом количестве присутствуют в листьях. Осенью эти каротиноиды ответственны за желтые листья. Ксантофиллы также придают цвет фруктам и овощам, таким как папайя, тыква и персики. Желтое пятно в сетчатке человека получает окраску от этих каротиноидов, которые играют важную роль в зрении. Они помогают защитить сетчатку от синего и ультрафиолетового света, который имеет тенденцию вызывать радикальные ионы в ткань.
каротинов
Каротины, в отличие от ксантофиллов, являются каротиноидами без атомов кислорода. Они отражают в основном красный и оранжевый свет. Каротины отвечают за цвет всего: от моркови до сладкого картофеля и дыни. Каротины, как дополнительный пигмент, работают, передавая энергию, которую они собирают, от света в хлорофилл, который затем может использоваться для накопления энергии в форме глюкозы. Каротины присутствуют почти в каждом овоще и фрукте в некотором количестве. Хотя животные не могут продуцировать эти каротиноиды, они выполняют важные биохимические функции и служат предшественниками многих молекул.
Примеры каротиноидов
Бета-каротин
Бета-каротин является специфическим каротиноидом растений и плодов. При выделении имеет красно-оранжевую окраску. Бета-каротин является наиболее распространенным каротином, встречающимся в растениях. У людей и других животных бета-каротин становится предшественником витамина А и должен потребляться в рационе для выживания. Бета-каротин содержится в моркови, тыкве, сладком картофеле и даже листовой зелени, такой как шпинат и капуста. Избыточное потребление бета-каротина, хотя и не является явно вредным, приведет к кожа с оранжевой окраской, так как каротиноид хранится в жировом слое под кожей.
Лютеин
Лютеин – это ксантофилл, найденный в зеленых листовых растениях. Лютеин – пигмент желтого цвета. Придает желтый цвет яичным желткам и желтой моркови. Как и все каротиноиды, он синтезируется в растениях. Животные могут накапливать пигмент в жире, и недавние исследования показали, что он может выполнять функцию человеческого глаза. Заболевания, такие как дегенерация желтого пятна, могут быть вызваны неспособностью организма включать и использовать каротиноиды, такие как лютеин.
викторина
1. Буревестник – это морская птица, которая выживает в основном на диете из мелкой приманки. Рыба-приманка выживает в основном на криле, который питается в основном водоросли, У тупиков ярко-оранжевые пятна на клювах, частично вызванные накоплением каротиноидов. Какое звено в пищевой цепи обеспечивает эти каротиноиды?A. КрильB. ВодорослиC. Приманка
Ответ на вопрос № 1
В верно. Водоросли являются единственными организм способен производить каротиноиды. Остальные организмы просто накапливают его в своих телах. Некоторые, такие как криль и тупик, могут использовать его для окрашивания. Рыба-приманка может просто накапливать ее в жире. В конечном счете, это пробивается к тупику, обеспечивая богатую окраску тупиков, ищущих в их товарищах.
2. Фламинго розовые из-за дополнительных каротиноидов, которые они хранят в своих перьях. Они едят крошечные креветки, которые в свою очередь накапливают каротиноиды из водорослей, которые они едят. Что произойдет, если фламинго получат диету без каротиноидов?A. Они бы стали краснымиB. Они становятся белымиC. Они бы сразу умерли
Ответ на вопрос № 2
В верно. Фламинго без каротиноидов в их рационе станут белыми, поскольку они израсходуют каротиноиды в их системе и заменят их розовые перья. В то время как они, вероятно, будут получать достаточно, чтобы жить, им нужно некоторое количество каротиноидов, чтобы производить необходимые витамины. Фламинго в дикой природе ярко розовые, потому что они накапливают большое количество каротиноидов. В некотором смысле, это прямой сигнал потенциальным партнерам о том, насколько конкурентоспособен фламинго. Чем розовее птица, тем больше они съели, доказав успех партнера.
3. Что будет с растение без каротиноидов?A. Было бы в состоянии поглотить более широкий диапазон определенных частотB. фотосинтез сломался быC. Каротиноиды по существу ничего не делают для растения
Ответ на вопрос № 3
В верно. Каротиноиды обеспечивают множество функций для фотосинтеза. Они не только расширяют диапазон длин волн, из которых может быть извлечена энергия, но также служат важнейшими буферами для поглощения свободных радикалов, образующихся в процессе фотосинтеза. Без этих буферов хлорофилловые пигменты были бы разрушены, и вся цепь событий была бы разрушена.
Ссылки
- Брюс, П. Ю. (2011). Органическая химия (6-е изд.). Бостон: Прентис Холл.
- McMahon, M.J., Kofranek, A.M. & Rubatzky, V.E. (2011). Наука о растениях: рост, развитие и использование культурных растений (5-е изд.). Бостон: Прентинс Холл.
- Нельсон Д.Л. и Кокс М.М. (2008). Принципы биохимия, Нью-Йорк: W.H. Фримен и Компания.