Štruktúra, funkcie a fyziologická úloha karotenoidov. Karotenoidy sú univerzálne molekulárne zariadenia na prácu so svetlom

Názory: 143

25.11.2018

Prírodné farbivá, ktoré dodávajú listom, kvetom, plodom, koreňom a iným častiam rastlín farbu (žltá, oranžová, červená, hnedá), tvoria skupinukarotenoidy , vo vode nerozpustné biologicky aktívne látky, ktoré sú syntetizované všetkými druhmi rastlín, ako aj niektorými mikroorganizmami.

karotenoidy spolu schlorofyl , poskytujúce rastlinám zelenú farbu, sú dve skupinyfotosyntetické pigmenty a vykonávajú funkcie absorpcie svetla s následnou premenou slnečnej energie na chemickú energiu. Okrem toho majú karotenoidy ochrannú úlohu, chránia chlorofyl pred nadmerným vystavením slnečnej energii a pred oxidáciou kyslíkom uvoľňovaným počas fotosyntézy. Poskytujú tiež štruktúru fotosystému, pričom vo fotosyntetických membránach zaujímajú presne definovanú pozíciu.

Napriek podobnosti svojej úlohy v živote rastlín majú chlorofyly a karotenoidy množstvo rozdielov. Chlorofyly teda absorbujú hlavne svetelné vlny červenej, infračervenej (vlnová dĺžka 650 - 710 nm), modrej a ultrafialovej (vlnová dĺžka 400 - 500 nm) časti spektra a karotenoidy - hlavne zelená, modrá, fialová, ultrafialová oblasť (vlny dĺžky 280 - 550 nm). Okrem toho majú odlišnú molekulárnu štruktúru; karotenoidy na rozdiel od chlorofylu neobsahujú kovy.

Karotenoidy sú zas reprezentované dvoma typmi polynenasýtených uhľovodíkových zlúčenín rozpustných v tukoch z radu terpénov:karotény a xantofyly . Xantofyly sa od karoténov líšia tým, že okrem uhlíka a vodíka obsahujú aj atómy kyslíka.

Xantofyly, ktoré sú v tkanivách a bunkách rastlín, im poskytujú žltú farbu. Prvýkrát ich izoloval z jesenných listov v roku 1837 švédsky chemik a mineralóg Jöns Jakob Berzelius, ktorý im dal toto meno.

Doteraz bolo študovaných asi 650 rôznych zástupcov karotenoidov. Medzi nimi je najbežnejší a najznámejší oranžový pigment. karotén dodáva ovociu a zelenine, ako aj iným častiam rastlín (listy, korene atď.) žlto-oranžovú farbu a červený pigment lykopén(ovocie paradajok, dužina melónu, ovocie, bobule), čo je v podstate jeho izomér. Karotény môžete považovať aj za deriváty lykopénu.

Prvý karotenoidový pigment, ktorý je nám dnes známy akokarotén(lat. karota ), získal z koreňov mrkvy a žltej repy v roku 1831 nemecký vedec Ferdinand Wackenroder. Oveľa neskôr nemecký chemik Richard Wilstetter navrhol empirický vzorec pre karotén C 40 N 56 . A až v roku 1930, takmer storočie po oficiálnom objave karoténu, švajčiarsky chemik Paul Carrer konečne potvrdil jeho štruktúrny vzorec, za ktorý bol vedec ocenený Nobelovou cenou (1937).

Štúdie ukázali, že karotén môže existovať v štyroch formách:α - karotén, β - karotén, γ - karotén a δ -karotén, z ktorých sú prvé tri formyprovitamín A . Keď sa dostanú do ľudského (zvieracieho) tela, premenia sa na životne dôležité látkyretinoidy(A 1, A 2 , kyselina retinová a pod.), ktoré majú antioxidačné vlastnosti (ochrana buniek pred škodlivými účinkami svetelnej energie). β-karotén je vo svojom účinku najúčinnejší, pretože sa premieňa na dve molekuly retinolu, zatiaľ čo zvyšok (α- a γ-karotén) môže tvoriť iba jednu.

Otvorenie vitamín A stalo v roku 1913. Jeho význam pre život bioorganizmov možno len ťažko preceňovať. Ako štrukturálna zložka bunkových membrán má priaznivý vplyv na rast a vývoj a je súčasťou hlavného zrakového pigmentu.rodopsín poskytuje antioxidačnú ochranu. Nedostatok tohto vitamínu v strave výrazne znižuje imunitu, spomaľuje rastové procesy, negatívne ovplyvňuje zrakové funkcie.

Nedávne štúdie potvrdili protinádorové a rádioprotektívne vlastnosti β-karoténu. Pomáha obnoviť obranyschopnosť organizmu, priaznivo ovplyvňuje činnosť kardiovaskulárneho systému, je indikovaný pri niektorých gynekologických ochoreniach a intracelulárnej hypoxii. Pre regeneračné vlastnosti sa olejové prípravky s karoténom používajú na liečbu popálenín, omrzlín, rôznych kožných ochorení. Okrem toho je β-karotén karcino- a hepatoprotektor.

Keďže ľudské telo nie je schopné syntetizovať vitamín A samo, jeho zásoby sa dopĺňajú vhodne zvolenou výživou. Rastlinné potraviny bohaté na provitamín A zahŕňajú mrkvu, paradajky, červenú papriku, špenátové listy, tekvicu, zelenú cibuľku, brokolicu a mnohé bobule a ovocie. Pri konzumácii potravín bohatých na β-karotén treba pamätať na to, že je slabo rozpustný vo vode, takže pri kombinácii s malým množstvom tuku je zabezpečená dobrá absorpcia provitamínu. Veľmi užitočné sú živočíšne produkty s obsahom retinoidov (vitamín A v najdostupnejšej forme): mlieko, maslo, kyslá smotana, tvaroh, vaječný žĺtok, rybí tuk, pečeň, kaviár.

Karotén ako farbivo (farbivo E160 a E160a) sa používa v potravinárskom a cukrárenskom priemysle. Hlavným zdrojom jeho priemyselnej výroby sú plody takých rastlín, ako je rakytník, divoká ruža, niektoré druhy húb a mikroorganizmov.

Takmer od detstva počúvame, že na našom stole by malo byť viac zeleniny a ovocia. Obsahujú vitamíny a minerály, ktoré sú tak potrebné pre správne fungovanie nášho tela. Patria sem aj karotenoidy. Čo to je? Akú úlohu zohrávajú tieto látky v tele? Uvažujme ďalej.

Čo sú karotenoidy

Sú to práve látky, vďaka ktorým je zelenina a ovocie žlté, oranžové. Rastliny potrebujú karotenoidy na absorbovanie slnečnej energie. Treba poznamenať, že farebné pigmenty sú prítomné v absolútne každom zástupcovi kráľovstva živých organizmov.

Medzi všetkými známymi pigmentmi sú najbežnejšie a sú prezentované v širokej škále.

Vlastnosti karotenoidov

Rôzne skupiny týchto zlúčenín majú rôznu schopnosť absorbovať slnečné svetlo. Existuje však niekoľko vlastností, ktoré ich spájajú:

Karotenoidy sa nerozpúšťajú vo vode.
Majú dobrú rozpustnosť v organických rozpúšťadlách: benzén, hexán, chloroform.
Schopnosť selektívnej absorpcie na minerálnych absorbentoch sa využíva na ich separáciu chromatografiou.
Vo svojej čistej forme sú karotenoidy veľmi labilné: dobre reagujú na slnečné svetlo, sú citlivé na kyslík, neznášajú silné teplo, pôsobenie kyselín a zásad. Pod vplyvom týchto negatívnych faktorov sa ničí farbivo karotén.
Ako súčasť proteínových komplexov sa karotenoidy stávajú stabilnejšími.

Odrody karotenoidov

Napriek tomu, že všetky látky patria do rovnakej skupiny a majú podobnú štruktúru, sú klasifikované v závislosti od farebnej pigmentácie do 2 skupín:

karotény. Sú to uhľovodíky.V štruktúre nie sú žiadne atómy kyslíka.
Xantofyly - maľované v rôznych farbách, od žltej po červenú.

Karotenoidy sú:

Alfa karotén. Vo veľkom množstve sa nachádza v oranžovo sfarbenej zelenine. Akonáhle je v tele, je schopný premeniť sa na vitamín A. Nedostatok alfa-karoténu vedie k rozvoju kardiovaskulárnych patológií.

Beta karotén. Nachádza sa v žltom ovocí a zelenine. Chráni telo pred škodlivými účinkami voľných radikálov. Je to silný antioxidant, ktorý možno nazvať ochrancom imunitného systému.
luteín. Chráni zdravie sietnice a chráni ju pred škodlivými účinkami ultrafialového žiarenia. Pri pravidelnom používaní znižuje riziko vzniku šedého zákalu o 25 %. Veľa luteínu sa nachádza v špenáte, kapuste, cukete a mrkve.
Beta kryptoxantín. Znižuje riziko vzniku zápalových patológií, najmä reumatoidnej artritídy a iných kĺbových ochorení. Vo veľkom množstve sa nachádza v citrusových plodoch, tekvici a sladkej paprike.
Lykopén. Priamo sa podieľa na normalizácii metabolizmu cholesterolu. Zabraňuje rozvoju aterosklerózy, pomáha bojovať s nadváhou. Potláča rozvoj patogénnej črevnej mikroflóry. Zdrojom lykopénu sú paradajky, paradajkový pretlak, vodné melóny.

Všetky druhy karotenoidov hrajú dôležitú úlohu v živote živých organizmov.

Úloha karotenoidov

Zvážte význam týchto pigmentov pre ľudí:

Karotenoidy sú látky, ktoré sú provitamínmi vitamínu A. Ten sa v tele nevytvára, ale je potrebný pre normálny život.
Ovplyvňujú stav pokožky a slizníc.
Karotenoidy plnia antioxidačnú funkciu.
Majú imunostimulačný účinok.
Zabráňte chromozomálnym mutáciám.
Zúčastňujú sa genetických programov na ničenie rakovinových buniek.
Majú inhibičný účinok na proces delenia buniek.
Potlačiť onkogény.
Inhibujú rozvoj zápalových procesov, ktoré vedú k degeneratívnym ochoreniam.
Podporujte zdravie orgánov zraku.

Aktivujú enzýmy, ktoré ničia škodlivé látky.
Ovplyvňujú pravidelnosť menštruačného cyklu u žien.
Pomáha udržiavať vodnú rovnováhu.
Podporovať transport vápnika cez bunkovú membránu.
V ľudskom tele sú karotenoidy látky, ktoré sa využívajú aj ako zásoba kyslíka v neurónovom dýchacom reťazci.

Zoznam ukazuje, že karotenoidy zohrávajú v tele dôležitú úlohu a keďže sa nedajú syntetizovať, musia pochádzať zvonku.

Prírodné zdroje farebných pigmentov

Všetky žlté druhy ovocia a zeleniny obsahujú karotenoidy. Tieto látky sa nachádzali aj v zeleni, práve kvôli zelenému chlorofylu ich nevidno a v jesennom období sú to práve tie, ktoré dodávajú listom jasnú farbu.

Medzi hlavné zdroje karotenoidov patria:

Palmový olej. Považuje sa za lídra v obsahu koenzýmu Q10, vitamínu E a karotenoidov.
Mrkva.
Plody jarabiny.
Pomarančové korenie.
Kukurica.
Všetky citrusy.
Persimmon.
Marhule.
Tekvica.
Šípka.
Broskyne.
Paradajky.
Rakytník rešetliakový.

Pigmenty sa našli aj v kvetoch, napríklad okvetné lístky nechtíka sú bohaté na karotenoidy, peľ rastlín. Nachádzajú sa aj vo vaječnom žĺtku a v niektorých druhoch rýb.

Proces asimilácie pigmentov v ľudskom tele

Po vstupe týchto látok do tela začína asimilačný proces v tenkom čreve za účasti určitej skupiny enzýmov. V procese výskumu sa však zistilo, že absorpcia karotenoidov nastáva lepšie, ak sa používajú jemne nasekané a tepelne upravené potraviny.

Je dôležitý pre úplnú absorpciu a prítomnosť tuku. Napríklad, ak sa zo surovej mrkvy absorbuje len asi 1% karotenoidov, potom po pridaní oleja sa percento zvýši na 25.

Vitamín A v ampulkách

Ak sa s jedlom dostáva do tela nedostatočné množstvo karotenoidov, potom sa tento problém dá vyriešiť užívaním syntetických multivitamínov s obsahom týchto látok. Výrobcovia vydávajú finančné prostriedky vo forme:

Kompozícia môže okrem vitamínu A obsahovať ďalšie zložky:

vitamíny skupiny B.
Vitamín C.
Kyselina listová.
nikotínamid.
Biotín.
kyselina pantoténová.
Vápnik.
Vitamín K.
Fosfor.
Horčík a železo.
kremík a vanád.
molybdén a selén.

Vitamín A v ampulkách sa má užívať len po konzultácii s lekárom, aby nedošlo k predávkovaniu.

Dávkovanie karotenoidov

Ak jedlo obsahuje málo karoténu (čo to je, sme už zvážili), potom je potrebné užívať syntetické drogy.

Denná dávka by mala byť najmenej 25 000 IU vitamínu A. V prítomnosti určitých patológií bude potrebné upraviť dávku, znížiť alebo zvýšiť.

Pre lepšiu asimiláciu je potrebné rozdeliť dennú normu na dve dávky. Dávkovanie závisí aj od toho, či užívate vitamínový komplex alebo doplnok s obsahom len jedného druhu karoténu: alfakarotén, betakarotén, lykopén.

Je potrebné mať na pamäti, že vitamín karotén by mal byť dodaný do tela dospelého človeka v množstve 2-6 mg denne. Napríklad jedna mrkva obsahuje 8 mg, no nezabúdajte, že nie celé množstvo telo vstrebe.

Kto by mal užívať karotenoidy?

Na zníženie rizika vzniku onkologických patológií prostaty, pľúc.
Na ochranu srdcového svalu pred chorobami.
Aby sa znížila rýchlosť vývoja zmien súvisiacich s vekom v sietnici.
Na posilnenie imunitného systému.

Hlavný efekt ich užívania je spôsobený tým, že karotenoidy sú prírodné antioxidanty. Molekuly sú schopné neutralizovať nestabilné voľné radikály. Treba však poznamenať, že napriek podobnosti medzi sebou má každá skupina karotenoidov svoj vlastný účinok na určitý typ tkaniva v ľudskom tele.

Nie všetky druhy karotenoidov sa premieňajú na vitamín A s rovnakým úspechom, najlepšie to robí betakarotén, ale alfakarotén a kryptoxantín sú schopné takýchto metamorfóz, no v menšej miere.

Kontraindikácie na použitie

Tiež nie je potrebné kombinovať príjem vitamínov s terapiou inými liekmi. Pred použitím sa určite poraďte s lekárom.

Vedľajšie účinky

Ak jete dostatok potravín s obsahom karoténu (čo to je, už viete) a popri tom užívate syntetické vitamíny, hrozí predávkovanie a vedľajšie účinky. Prvým znakom bude oranžové sfarbenie kože na rukách a nohách. To nie je nebezpečné, s poklesom dávkovania sa všetko vráti do normálu.

Ak dôjde k súčasnému príjmu rôznych skupín karotenoidov, potom narúšajú vzájomnú absorpciu av niektorých prípadoch môžu poškodiť telo.

Pred použitím takýchto látok, najmä v prítomnosti chronických patológií, je potrebné poradiť sa s lekárom.

Karotenoidy v prevencii chorôb

Ak tieto látky vstupujú do tela neustále a v dostatočnom množstve, môžu hrať preventívnu úlohu pri prevencii určitých patológií:

Chráňte sa pred mnohými druhmi rakoviny. Napríklad lykopén inhibuje vývoj rakovinových buniek v prostatickej žľaze. Štúdie zistili, že pravidelná konzumácia potravín obsahujúcich paradajky, ktoré sú bohaté na lykopén, znižuje riziko vzniku rakoviny prostaty o 45 %. Tento karotenoid je tiež schopný chrániť pred rakovinou žalúdka a tráviaceho traktu.
Alfa-karotén znižuje riziko rakoviny krčka maternice, zatiaľ čo luteín a zeaxantín chránia pred rakovinou pľúc.
Konzumácia karotenoidov znižuje riziko vzniku srdcových ochorení. Stála prítomnosť týchto látok v potravinách znižuje riziko srdcového infarktu o 75 %.
Všetky karotenoidy robia vynikajúcu prácu so zlým cholesterolom.
Znižuje sa riziko na sietnici, čo spôsobuje slepotu v starobe.
Karotenoidy zabraňujú poškodeniu šošovky.
Znižuje riziko sivého zákalu.

Je možné uviesť niektoré fakty a poskytnúť užitočné odporúčania na používanie tejto skupiny látok.

Zdá sa, že pri takom množstve produktov nemôže moderný človek pociťovať nedostatok karotenoidov, ale ako poznamenávajú odborníci, takmer 40-60% dospelej populácie prijíma menej týchto látok s jedlom. Preto by mala byť strava pestrá a bohatá na zeleninu a ovocie.

Ak tomu tak nie je, je potrebné zakúpiť syntetické vitamíny a doplnky stravy, ktoré zabezpečia plnohodnotné fungovanie organizmu.

1. KAROTENOIDY

Úžasná pestrosť farieb živých organizmov prináša nielen estetické potešenie, ale poukazuje aj na vysoký biologický význam pigmentov.

Jednou z najvýraznejších krás a biologickej aktivity prírodných pigmentov sú karotenoidy. Ide o zlúčeniny rozpustné v tukoch syntetizované rastlinami, riasami, baktériami a hubami (Sandmann, 2001). Ich výskum sa začal už v roku 1831, keď Wackenroder izoloval žltý pigment β-karotén v kryštalickej forme z mrkvy a v roku 1837 Berzelius izoloval žlté pigmenty z jesenných listov a nazval ich xantofyly. Po 100 rokoch v roku 1933 už bolo známych 15 rôznych karotenoidov, v roku 1947 asi 80 a počas nasledujúcich dvadsiatich rokov táto hodnota presiahla 300. V súčasnosti je do skupiny karotenoidov zaradených asi 700 pigmentov. V prírode tieto látky určujú farbu padajúcich listov, farbu kvetov (narcisy, nechtíky) a ovocia (citrusy, paprika, paradajky, mrkva, tekvica), hmyzu (lienky), peria vtákov (plamienok, ibis, kanáriky) a morské organizmy (krevety, losos). Tieto pigmenty poskytujú rôzne farby od žltej po tmavo červenú a v kombinácii s proteínmi môžu poskytnúť zelené a modré sfarbenie.

V rastlinách sú sekundárnymi metabolitmi a delia sa do dvoch skupín: oxidované xantofyly ako luteín, zeaxantín, violaxantín a karotenoidy-uhľovodíky ako β- a α-karotény a lykopén.

Zo známych rastlinných pigmentov sú karotenoidy najbežnejšie a líšia sa štruktúrnou diverzitou a širokou škálou biologických aktivít. Vo vyšších rastlinách sú karotenoidy syntetizované a lokalizované v bunkových plastidoch, kde sú viazané do fotosenzitívnych komplexov, podieľajúcich sa na procese fotosyntézy a ochraňujúcich rastliny pred oxidačným stresom spôsobeným nadmerným svetlom.

Zo 700 známych karotenoidov je 40 neustále prítomných v ľudskej potrave; iba β-karotén, alfa-karotén a kryptoxantíny majú provitamínovú (A) aktivitu u cicavcov.

Karotenoidy sú považované za jednu z najsilnejších pascí singletového kyslíka. Práve antioxidačné vlastnosti týchto zlúčenín do značnej miery určujú ich biologickú aktivitu. Hoci karotenoidy sú prítomné v mnohých tradičných potravinách, najbohatším zdrojom pre ľudí je pestrofarebná zelenina, ovocie a šťavy, pričom žlto-oranžová zelenina a ovocie poskytujú väčšinu β- a α-karoténu, oranžové ovocie je zdrojom α-kryptoxantínu, tmavozelená zelenina - luteín, korenie - kapsantín a kapsorubín a paradajky a výrobky z nich - lykopén Johnson, 2002.

Špenát, bohatý na luteín a zeaxantín, ako aj zástupcovia rodu Capsicum obsahujúca kapsantín a kapsorubín v ovocí.

Z exogénnych faktorov má významný vplyv na akumuláciu karotenoidov rastová teplota, intenzita svetla, dĺžka svetelnej periódy a používanie hnojív. Je teda známe, že v tieni je obsah luteínu a β-karoténu v rastlinách nižší ako na svetle a v lete pestovaný kel má vyššie koncentrácie týchto karotenoidov ako pri pestovaní v zime. S rastom sa obsah karotenoidov v listoch zvyšuje a v štádiu starnutia klesá, to znamená, že množstvo karotenoidov v rastline závisí aj od času zberu. Experimentálne štúdie potvrdzujú, že organické poľnohospodárstvo poskytuje najväčšiu akumuláciu červených a žltých pigmentov plodmi sladkej papriky (tabuľka 2).

Vďaka svojim antioxidačným vlastnostiam pritiahli karotenoidy mimoriadnu pozornosť v boji proti chronickým ochoreniam, akými sú rakovina, kardiovaskulárne ochorenia, cukrovka a osteoporóza.

Tabuľka 2. Obsah karotenoidov v sladkej paprike Almuden v podmienkach organických hnojív, konvenčných a integrovaných technológií (mg/kg vlhkej hmotnosti) (Perez-Lopez a kol., 1999)

karotenoid	ekologické poľnohospodárstvo	Integrované poľnohospodárstvo	tradičné poľnohospodárstvo
Všeobecný obsah	3231	2493	1829
Červená frakcia*	2038	1542	1088
žltá frakcia	1193

*červená frakcia = kapsorubín + kapsantín a izoméry

Žltá frakcia = β-karotén + β-kryptoxantín + zeaxantín + violaxantín

Najdôležitejšou biologickou funkciou karotenoidov v ľudskom tele je aktivita provitamínu (A). Karotenoidy s takouto aktivitou 1) podporujú diferenciáciu zdravých epiteliálnych buniek, 2) normalizujú reprodukčné funkcie a 3) videnie. Vitamín A je súčasťou zrakového pigmentu rodopsínu, čo vysvetľuje dôležitú úlohu β-karoténu, α-karoténu a kryptoxantínov pri udržiavaní zraku. Najmä nedostatok vitamínu A v potrave môže viesť k rozvoju takzvanej „nočnej slepoty“, charakterizovanej výrazným znížením citlivosti sietnice za súmraku a v závažných prípadoch k rozvoju tzv. - nazývané „tubulárne“ videnie, keď svetlocitlivé bunky periférnej časti sietnice prestanú fungovať. Luteín a zeaxantín sú dva zo 7 karotenoidov nachádzajúcich sa v plazme a sú to jediné karotenoidy sietnice a šošovky. V sietnici sú luteín a zeaxantín zodpovedné za žltú pigmentáciu a nazývajú sa makulárne pigmenty. Táto oblasť zaberá len 2 % celého povrchu sietnice a pozostáva výlučne z čípkových buniek zodpovedných za farebné videnie. Predpokladá sa, že makulárne pigmenty sa podieľajú na fotoprotekcii a znížené hladiny luteínu a zeaxantínu môžu byť spojené s poškodením sietnice. Zvýšenie množstva týchto pigmentov je možné dosiahnuť zvýšením príjmu antioxidantov, zeleniny a ovocia, potravinových karotenoidov, normalizáciou indexu telesnej hmotnosti a nefajčením. Mnohé z týchto faktorov sú tiež spojené so zníženým rizikom vzniku senilnej makulárnej degenerácie, čo naznačuje kauzálny vzťah. Štúdie ukazujú, že zvýšenie podielu luteínu a zeaxantínu, ako aj lykopénu, znižuje riziko makulárnej degenerácie. Osobitne treba poznamenať, že vysoká konzumácia rôznych druhov zeleniny, ktorá poskytuje telu množstvo karotenoidov, znižuje riziko očných chorôb silnejšie ako konzumácia jednotlivých karotenoidov.

Vo všeobecnosti údaje z epidemiologických štúdií naznačujú pozitívny vzťah medzi vysokým príjmom karotenoidov a nízkym rizikom chronických, kardiovaskulárnych ochorení, niektorých foriem rakoviny a úrovňou imunity.

Štúdie antikarcinogénneho účinku karotenoidov odhalili ochranný účinok β-karoténu proti rakovine pľúc u nefajčiarov a najmä u mužov. Konzumácia vysokých dávok karotenoidov znižuje riziko niektorých typov lymfómov, ale neovplyvňuje veľkosť rizika vzniku rakoviny močového mechúra. Lykopén je schopný zabrániť rakovine prostaty.

Zníženie rizika kardiovaskulárnych ochorení pri pôsobení karotenoidov je spôsobené ochranou lipoproteínov s nízkou hustotou pred peroxidáciou a znížením intenzity oxidačného stresu pri lokalizácii aterosklerotických plátov. Štúdie kohorty preukázali ochrannú úlohu karotenoidov v strave proti kardiovaskulárnym ochoreniam v Taliansku, Japonsku, Európe a Kostarike.Existuje množstvo prác, ktoré potvrdzujú ochranný účinok lykopénu vo vzťahu k prevencii kardiovaskulárnych ochorení. Epidemiologické štúdie u 662 pacientov a 717 zdravých ľudí z 10 rôznych európskych krajín ukázali na dávke závislý vzťah medzi úrovňou spotreby lykopénu a rizikom infarktu myokardu. Porovnanie úrovní príjmu lykopénu v Litve a Švédsku ukázalo zvýšenie rizika rozvoja a úmrtnosti na ischemickú chorobu srdca v podmienkach nedostatočného príjmu lykopénu. Ako sa ukázalo, lykopén z paradajok, omáčok, kečupov, paradajkovej šťavy výrazne znižuje hladinu oxidovaných foriem lipoproteínov s nízkou hustotou a znižuje hladinu cholesterolu v krvi, čím znižuje riziko kardiovaskulárnych ochorení.

Prevencia rakoviny konzumáciou vysokých dávok karotenoidov je spojená so schopnosťou karotenoidov inhibovať bunkovú proliferáciu, ich transformáciu a modulovať expresiu determinantných génov. Oxidované karotenoidy (ako β-kryptoxantín a luteín), ako aj neoxidované formy (ako β-karotén a lykopén) sú spojené so zníženým rizikom rakoviny. Štúdie na bunkových kultúrach ukázali, že okrem β-karoténu môžu vykazovať antikarcinogénnu aktivitu aj niektoré ďalšie karotenoidy a aktivita je v niektorých prípadoch vyššia ako aktivita β-karoténu (napríklad kapsantín, α-karotén, luteín , zeaxantín atď.).

Asi 90 % všetkých karotenoidov v potravinách a ľudskom tele sú β- a α-karotén, lykopén, luteín a kryptoxantín. Lykopén je jedným z hlavných karotenoidov stredomorskej stravy a zabezpečuje, že až 50 % všetkých karotenoidov sa dostane do ľudského tela. Zo zeleniny sú hlavným zdrojom lykopénu paradajky a výrobky na báze paradajok (kečup, paradajkový pretlak, omáčky) poskytujú človeku 85 % všetkého lykopénu z potravy. Antikarcinogénne vlastnosti lykopénu potvrdzujú epidemiologické štúdie, štúdie in vitro u laboratórnych zvierat aj u ľudí.

Za hlavné mechanizmy antikarcinogénneho pôsobenia lykopénu sa považuje účasť na deaktivácii reaktívnych foriem kyslíka, regulácii detoxikačného systému, účinku na bunkovú proliferáciu, indukcii bunkových prepojení, inhibícii bunkového cyklu a modulácii signalizácia.

Vo všeobecnosti človek absorbuje asi 10-30% lykopénu. Prítomnosť zlúčenín rozpustných v tukoch, vrátane iných karotenoidov, má pozitívny vplyv na úroveň absorpcie lykopénu. Priestorová konfigurácia centrálnej dvojitej väzby molekuly lykopénu prekvapivo určuje intenzitu jej absorpcie. Ukázalo sa, že cislykopén, ktorý vzniká pri tepelnej úprave paradajok, sa absorbuje efektívnejšie ako trans izomér surového ovocia. Cis-izoméry sa tiež tvoria v tele ľudí a zvierat, keď sa konzumujú trans-formy.

Okrem krvného séra sa lykopén vo významnom množstve hromadí v semenníkoch, nadobličkách, prostate a mliečnych žľazách, ako aj v pečeni.

Antikarcinogénne vlastnosti paradajkového lykopénu sa prejavujú vo vzťahu k rakovine prostaty, prsníka, krčka maternice, vaječníkov, pečene, pľúc, gastrointestinálneho traktu, pankreasu.

Vďaka svojim antioxidačným vlastnostiam sú karotenoidy schopné chrániť telo pred ďalšími patologickými stavmi spojenými s oxidačným stresom. Epidemiologické štúdie ukazujú, že β-karotén a lykopén spolu s vitamínmi C a E výrazne znižujú riziko osteoporózy. Táto skutočnosť sa javí ako dôležitá najmä pri prevencii osteoporózy u žien v období menopauzy, ktorá sa vyznačuje výrazným znížením antioxidačnej ochrany.

Bol preukázaný pozitívny účinok lykopénu na zníženie systolického tlaku u pacientov s hypertenziou, ktorí sú charakterizovaní rozvojom oxidačného stresu.

Mužská neplodnosť je, ako je známe, spojená s tvorbou významného množstva reaktívnych foriem kyslíka v spermiách, zatiaľ čo u zdravých mužov sa reaktívne formy kyslíka v semene nenašli. Vzhľadom na to, že obsah lykopénu v sperme neplodných mužov je nižší ako u zdravých jedincov, bol urobený pokus o korekciu podávania lykopénu. Konzumácia 8 mg lykopénu denne u takýchto pacientov počas roka výrazne zvýšila pohyblivosť spermií, zlepšila ich morfológiu a zabezpečila 5 % prípadov počatia.

V súčasnosti sa skúma úloha lykopénu pri rozvoji neurodegeneratívnych ochorení, ako je Alzheimerova choroba. Kvôli vysokej úrovni príjmu kyslíka, vysokým koncentráciám lipidov a nízkej antioxidačnej kapacite je ľudský mozog veľmi zraniteľný voči účinkom oxidantov. Ukázalo sa, že lykopén je prítomný v nízkych koncentráciách v nervovom tkanive a jeho koncentrácia je znížená pri Parkinsonovej chorobe a vaskulárnej demencii. V Japonsku bol preukázaný ochranný účinok paradajkového lykopénu proti vzniku a rozvoju emfyzému. Predpokladá sa, že ochranný účinok lykopénu sa môže prejaviť u pacientov s cukrovkou, kožnými ochoreniami, reumatoidnou artritídou, paradentózou a zápalovými procesmi. Antioxidačné vlastnosti lykopénu otvárajú široké možnosti jeho využitia aj vo farmaceutickom, potravinárskom a kozmetickom priemysle.

Lykopén sa stále nepovažuje za základnú živinu, a preto neboli stanovené optimálne hladiny príjmu. Na základe údajov zo štúdií o ochrannom účinku lykopénu však možno konštatovať, že denný príjem na boj proti oxidačnému stresu a prevenciu chronických ochorení by mal byť 5-7 mg (Levin, 2008). V prípade chorôb, ako je rakovina alebo kardiovaskulárne choroby, je žiaduce zvýšiť príjem lykopénu na 35-75 mg. Skutočné hladiny príjmu lykopénu sú 3-16,2 mg/deň v USA, 25,2 mg v Kanade, 1,3 mg v Nemecku, 1,1 mg vo Veľkej Británii a 0,7 mg vo Fínsku.

Karotenoidy
Biologické pôsobenie	Prevencia chorôb
Provitamínová aktivita	"Kuracia" slepota
Deaktivácia reaktívnych foriem kyslíka	Sivý zákal
Regulácia detoxikačného systému	Osteoporóza
Vplyv na bunkovú proliferáciu	Raky
Indukcia bunkových prepojení	HIV
Inhibícia bunkového cyklu choroby	Srdcovo-cievne ochorenia
Modulácia prenosu signálu	Reumatoidná artritída
Udržiavanie imunity	Kožné ochorenia
Podieľa sa na metabolizme liekov	Ochrana pred inými zápalovými ochoreniami

2. Flavonoidy

Biodiverzita prírody je nevyčerpateľná.

Ďalšia skupina antioxidantov, polyfenoly, tvorí ešte väčšiu skupinu prírodných zlúčenín (známych je viac ako 8000) (Ross & Kasum, 2002).

Bioflavonoidy. Stručná informácia

Bioflavonoidy alebo vitamín P. Vitamín P (z latinského „paprika“ – korenie a „permeabilitus“ – priepustnosť) spája rodinu bioflavonoidov. Ide o veľmi rôznorodú skupinu rastlinných polyfenolových zlúčenín, ktoré ovplyvňujú vaskulárnu permeabilitu podobne ako vitamín C.

Zdroje: citróny, pohánka, arónia, čierne ríbezle, čajové lístky, šípky, cibuľa, kapusta, jablká.

denná požiadavka pre ľudí nebola stanovená.

Biologická úloha je stabilizovať medzibunkovú matricu spojivového tkaniva a znížiť priepustnosť kapilár.

Veľký záujem o bioflavonoidy sa v poslednom čase zvýšil vďaka epidemiologickým štúdiám, ktoré odhalili ochranný účinok zeleniny a ovocia s obsahom bioflavonoidov pri vzniku spoločensky významných chronických neprenosných ochorení: kardiovaskulárnych a malígnych. Početné experimenty ukázali, že flavonoidy:

majú antioxidačné vlastnosti;
zabrániť rozvoju aterosklerotického poškodenia stien tepien, potlačiť procesy intracelulárnej peroxidácie lipidov;
inhibovať agregáciu krvných doštičiek;
zabrániť oxidačnému poškodeniu nukleových kyselín a zabrániť rozvoju procesov karcinogenézy. Predpokladá sa, že flavonoidy majú aj antialergické, protizápalové (inhibujú COX 1 a COX 2), antivírusové a antiproliferatívne účinky.

Klinický prejav hypovitaminózy pre vitamín P je charakteristická zvýšená krvácavosť ďasien a petechiálne podkožné krvácania, celková slabosť, únava a bolesť končatín.

Bylinné prípravky, s obsahom flavonoidov, našli široké klinické využitie pri liečbe ochorení pečene: môžu to byť jednoduché nálevy liečivých rastlín, ako sú kvety slamienky piesočnatej alebo koncentrované extrakty - flamin (suchý koncentrát slamienky piesočnatej), konviflavín (z ďalekého východu ľalia z údolná bylina). Komplexný prípravok silymarín (obsahuje zmes bioflavonoidov pestreca mariánskeho) pôsobí hepatotropne a antitoxicky a používa sa pri toxickom poškodení pečene.

takže, Flavonoidy sú najväčšou triedou rastlinných polyfenolov. Polyfenoly sú triedou chemických zlúčenín charakterizovaných prítomnosťou viac ako jednej fenolové skupín na molekulu. Fenoly- organické zlúčeniny aromatického radu, v molekulách ktorých sú OH-hydroxylové skupiny viazané na atómy uhlíka aromatického kruhu.

Sú to najbežnejšie antioxidanty v rastlinnom svete. sám flavonoidy(hydroxyderiváty flavón ) sú schopné mať protizápalové, antivírusové, hormonálne, antimutagénne účinky, chrániť pred rakovinou a prejavovať obrovské množstvo vlastností, ktoré sú prospešné pre človeka. Zistilo sa, že všetky prírodné rastlinné polyfenoly majú antikarcinogénny účinok.

Účinok flavonoidov:

Protizápalové
Antikarcinogénne (ochrana pred rakovinou pľúc a prsníka)
Antivírusový
Antioxidant
Kardioprotektívne
Hormonálne
Antiulceróza
Protihnačkové
Spazmolytikum
Zlepšenie pamäti, učenia a poznania
neuroprotektívne
Zníženie rizika osteoporózy

Úloha flavonoidov pri udržiavaní ľudského zdravia je obrovská. Epidemiologické štúdie naznačujú, že konzumácia ovocia a zeleniny je spojená so zníženým rizikom chronických ochorení, vrátane kardiovaskulárnych ochorení a rakoviny. Predpokladá sa, že flavonoidy a iné polyfenoly sú najdôležitejšie biologicky aktívne zlúčeniny, ktoré určujú pozitívny vplyv zeleniny a ovocia na ľudské zdravie.

Epidemiologické štúdie potvrdzujú ochranný účinok flavonoidov proti rakovine a kardiovaskulárnym ochoreniam (Ghosh & Scheepens, 2009). Významný rozdiel bol zistený v úmrtnosti populácie s vysokou (Čína) a nízkou (Severná Amerika, Európa) konzumáciou flavonoidov. Iba 2 zo 7 rozsiahlych štúdií nepreukázali významný ochranný účinok a obe štúdie boli vykonané u Európanov s nízkym príjmom flavonoidov. Štrnásť z 19 štúdií preukázalo inverznú koreláciu medzi výskytom rakoviny prsníka a hladinami flavonoidov v krvi. Konzumácia potravín bohatých na flavonoidy je spojená s nižším výskytom srdcových chorôb, infarktov, rakoviny a iných chronických ochorení. Bola preukázaná inverzná korelácia medzi úrovňou príjmu flavonoidov a rizikom mŕtvice, ako aj rakoviny pľúc a konečníka (Trichopoulos, 2003; Hirvonen et al, 2001). Keďže tieto chronické ochorenia sú spojené so zvýšeným oxidačným stresom a flavonoidy sú silnými antioxidantmi in vitro, predpokladá sa, že flavonoidy v strave majú priaznivý účinok tým, že posilňujú antioxidačnú obranu. Antioxidačná aktivita flavonoidov sa prejavuje zvýšením antioxidačného stavu plazmy, ochranným účinkom na vitamín E, membrány erytrocytov a lipoproteíny s nízkou hustotou, ako aj ochranou PUFA membrán erytrocytov pred peroxidáciou.

Početné štúdie naznačujú, že flavonoidy vykazujú u ľudí antialergické, antivírusové, protizápalové a vazodilatačné účinky. Flavonoidy vrátane kvercetín a taxifolin, majú priaznivý vplyv na gastrointestinálny trakt, vykazujú protivredovú, spazmolytickú a protihnačkovú aktivitu. Je dokázané, že konzumácia zeleniny a ovocia s vysokým obsahom polyfenolov znižuje riziko vzniku a rozvoja osteoporózy.

Zistilo sa, že kvercetín chráni pred infekciou HIV, zabraňuje oxidácii lipoproteínov s vysokou hustotou, čím znižuje riziko kardiovaskulárnych ochorení. Konzumácia značného množstva potravín obsahujúcich kvercetín (cibuľa, grapefruit, jablká) znižuje riziko vzniku rakoviny pľúc.

Široké spektrum biologickej aktivity rastlín rodu Allium(Tabuľka 1) je spojená nielen s prítomnosťou zlúčenín obsahujúcich síru, ale aj s vysokou koncentráciou flavonoidov. Konzumácia cibule inhibuje rast nádorov a mikrobiálnych buniek, znižuje riziko rakoviny, deaktivuje voľné radikály a chráni pred kardiovaskulárnymi ochoreniami. Bola preukázaná vysoká antioxidačná aktivita všetkých cibuľových plodín (Kim & Kim, 2006; Corzo-Martinez et al, 2007).

Tabuľka 1. Biologické pôsobenie rastlín rodu Allium

Biologické pôsobenie	Celkový počet prác	Počet štúdií na ľuďoch
Kardioprotektívne
Antimikrobiálne
Antikarcinogénne
Antioxidant
Hypoglykemický
Protizápalové

Deväť epidemiologických štúdií v rôznych častiach sveta (Čína, Taliansko, Argentína, USA atď.) teda jednoznačne preukázalo významné zníženie rizika rakoviny tráviaceho traktu so zvýšením spotreby cesnaku (You et al, 1989; Buiatti et al. , 1989). Posledné pozorovanie súvisí so schopnosťou cesnaku znižovať hladinu dusitanov v gastrointestinálnom trakte (prekurzory karcinogénnych nitrozamínov) a bakteriostatickým pôsobením proti Helicobacter pylori, spôsobujúce rozvoj vredov a rakoviny žalúdka (Lanzotti, 2006). Ochranný účinok alyldi- a trisulfidov rastlín rodu Allium z rakoviny pečene spôsobenej aflatoxínom.

karotenoidy - v tukoch rozpustné pigmenty žltej, oranžovej, červenej farby – prítomné v chloroplastoch všetkých rastlín. Sú tiež súčasťou chromoplastov v nezelených častiach rastlín, napríklad v koreňoch mrkvy, z latinského názvu (Daucus carota L.) dostali svoje meno. V zelených listoch sú karotenoidy zvyčajne neviditeľné kvôli prítomnosti chlorofylu, ale na jeseň, keď je chlorofyl zničený, sú to práve karotenoidy, ktoré dodávajú listom charakteristickú žltú a oranžovú farbu. Karotenoidy sú tiež syntetizované baktériami a hubami, nie však zvieratami. V súčasnosti je známych asi 400 pigmentov patriacich do tejto skupiny.

Štruktúra a vlastnosti. Elementárne zloženie karotenoidov stanovil Wilstetter. Od roku 1920 do roku 1930 bola určená štruktúra hlavných pigmentov tejto skupiny. Umelá syntéza množstva karotenoidov sa prvýkrát uskutočnila v roku 1950 v laboratóriu P. Carreru. Karotenoidy zahŕňajú tri skupiny zlúčenín: 1) oranžové alebo červené pigmenty karotény(C40H56); 2) žltá xantofyly(C40H5602 a C40H5104); 3) kyseliny karotenoidy - produkty oxidácie karotenoidov so skráteným reťazcom a karboxylovými skupinami (napríklad C 20 H 24 O 2 - krocetín s dvomi karboxylovými skupinami).

Karotény a xantofyly sú ľahko rozpustné v chloroforme, benzéne, sírouhlíku a acetóne. Karotény sú ľahko rozpustné v petroleji a dietyléteroch, ale takmer nerozpustné v metanole a etanole. Xantofyly sú vysoko rozpustné v alkoholoch a oveľa horšie v petroléteri.

Všetky karotenoidy sú polyénové zlúčeniny. Karotenoidy prvých dvoch skupín pozostávajú z ôsmich izoprénových zvyškov, ktoré tvoria reťazec konjugovaných dvojitých väzieb. Karotenoidy môžu byť acyklické (alifatické), mono- a bicyklické. Cykly na koncoch molekúl karotenoidov sú deriváty ionónu (obr. 1).

Obr.1. Štruktúrne vzorce karotenoidov a postupnosť ich premien

Príkladom acyklického karotenoidu je lykopén(C 40 H 56) - hlavný karotén niektorých druhov ovocia (najmä paradajok) a purpurových baktérií.

karotén(obr. 1) má dva β-ionónové kruhy (dvojitá väzba medzi C5 a C6). Pri hydrolýze β-karoténu na centrálnej dvojitej väzbe vznikajú dve molekuly vitamínu A (retinol). α-karotén sa líši od β-karoténu tým, že má jeden kruh β-ionón a druhý - J-ionón (dvojitá väzba medzi C4 a C5).

xantofyl luteín- derivát a-karoténu, a zeaxantín- β-karotén. Tieto xantofyly majú jednu hydroxylovú skupinu v každom iónovom kruhu. Dodatočné zahrnutie dvoch atómov kyslíka do molekuly zeaxantínu na dvojité väzby C 5 - C 6 (epoxidové skupiny) vedie k vzniku violaxantín. názov

"violaxantín" je spojený s uvoľňovaním tejto zlúčeniny z okvetných lístkov žltých macešiek (Viola tricolor). Zeaxantín bol prvýkrát získaný z kukuričných zŕn (Zea mays). Luteín (z lat. luteus-žltá) sa nachádza najmä v žĺtku kuracích vajec. Najviac oxidované izoméry sú luteín fukoxantín(C 40 H 60 O 6) - hlavný xantofyl hnedých rias.

Hlavnými karotenoidy plastidov vyšších rastlín a rias sú β-karotén, luteín, violaxantín a neoxantín. Syntéza karotenoidov začína od acetyl-CoA cez kyselinu mevalónovú, geranylgeranylpyrofosfát až po lykopén, ktorý je prekurzorom všetkých ostatných karotenoidov. Syntéza karotenoidov prebieha v tme, ale pôsobením svetla sa prudko zrýchľuje. Absorpčné spektrá karotenoidov sú charakterizované dvoma pásmi vo fialovo-modrej a modrej oblasti od 400 do 500 nm (pozri obr. 4.3). Počet a poloha absorpčných maxím závisí od rozpúšťadla. Toto absorpčné spektrum je určené systémom konjugovaných dvojitých väzieb. S nárastom počtu takýchto väzieb sa absorpčné maximá posúvajú do oblasti s dlhými vlnovými dĺžkami spektra. Karotenoidy, podobne ako chlorofyly, sú nekovalentne viazané na proteíny a lipidy fotosyntetických membrán.

Úloha karotenoidov vo fotosyntéze

Karotenoidy sú základnými zložkami pigmentových systémov všetkých fotosyntetických organizmov. Plnia množstvo funkcií, z ktorých hlavné sú: 1) účasť na absorpcii svetla ako dodatočné pigmenty, 2) ochrana molekúl chlorofylu pred nevratnou fotooxidáciou. Je možné, že karotenoidy sa podieľajú na výmene kyslíka počas fotosyntézy.

Význam karotenoidov ako doplnkových pigmentov, ktoré absorbujú svetlo v modrofialovej a modrej časti spektra, sa ukáže pri uvažovaní o rozložení energie v spektre celkového slnečného žiarenia na povrchu Zeme. Ako vyplýva z obrázku 2, maximum tohto žiarenia dopadá na modro-modrú a zelenú časť spektra (480 - 530 nm). V prirodzených podmienkach sa celkové žiarenie dopadajúce na zemský povrch skladá z priameho toku slnečného žiarenia na vodorovný povrch a rozptýleného žiarenia oblohy.

Obr. 2. Rozloženie energie v spektre celkového a rozptýleného žiarenia na bezoblačnej oblohe

K rozptylu svetla v atmosfére dochádza v dôsledku aerosólových častíc (kvapky vody, prachové častice atď.) a kolísania hustoty vzduchu (molekulárny rozptyl). Spektrálne zloženie celkového žiarenia v oblasti 350 - 800 nm pri bezoblačnej oblohe počas dňa sa takmer nemení. Vysvetľuje to skutočnosť, že zvýšenie podielu červených lúčov v priamom slnečnom žiarení pri nízkom postavení Slnka je sprevádzané zvýšením podielu rozptýleného svetla, v ktorom je veľa modrofialových lúčov. Zemská atmosféra rozptyľuje lúče krátkovlnnej časti spektra v oveľa väčšej miere (intenzita rozptylu je nepriamo úmerná vlnovej dĺžke k štvrtej mocnine), takže obloha vyzerá modro. Pri nedostatku priameho slnečného žiarenia (zamračené počasie) sa zvyšuje podiel modrofialových lúčov. Tieto údaje poukazujú na dôležitosť krátkovlnnej časti spektra, keď suchozemské rastliny využívajú rozptýlené svetlo a možnosť účasti karotenoidov na fotosyntéze ako dodatočné pigmenty. Modelové experimenty ukazujú vysokú účinnosť prenosu svetelnej energie z karotenoidov do chlorofylu a, navyše túto schopnosť majú molekuly karoténov, ale nie xantofyly.

Druhá funkcia karotenoidov je ochranná. Údaje o tom, že karotenoidy môžu chrániť molekuly chlorofylu pred zničením, prvýkrát získal D. I. Ivanovsky. Pri jeho pokusoch boli skúmavky obsahujúce rovnaký objem roztoku chlorofylu a rôzne koncentrácie karotenoidov vystavené priamemu slnečnému žiareniu po dobu 3 hodín. Ukázalo sa, že čím viac karotenoidov bolo v skúmavke, tým menej chlorofylu bolo zničených. Následne tieto údaje získali množstvo potvrdení. Mutanty chlamydomonas bez karotenoidov teda umierajú na svetle v kyslíkovej atmosfére, zatiaľ čo v tme s heterotrofným spôsobom výživy sa normálne vyvíjajú a množia. V kukuričnom mutante, ktorému chýbala syntéza karotenoidov, bol chlorofyl vytvorený v aeróbnych podmienkach pri silnom osvetlení rýchlo zničený. V neprítomnosti kyslíka sa chlorofyl nezničil.

Ako karotenoidy zabraňujú zničeniu chlorofylu? Teraz sa ukázalo, že karotenoidy sú schopné reagovať s chlorofylom v tripletovom stave, čím zabraňujú jeho nevratnej oxidácii. V tomto prípade sa energia tripletového excitovaného stavu chlorofylu premieňa na teplo.

Obr.3. Reakcia karotenoidov s chlorofylom

Okrem toho karotenoidy, ktoré interagujú s excitovaným (singletovým) kyslíkom, ktorý nešpecificky oxiduje mnohé organické látky, ho môžu preniesť do základného stavu.

Obr.4. Reakcia karotenoidov s excitovaným kyslíkom

Menej jasná je úloha karotenoidov pri výmene kyslíka počas fotosyntézy. Vo vyšších rastlinách, machoch, zelených a hnedých riasach dochádza k na svetle závislej reverzibilnej hĺbkovej oxidácii xantofylov. Príkladom takejto transformácie je violaxantínový cyklus.

Obr.5. Violaxantínový cyklus

Význam violaxantínového cyklu zostáva nejasný. Možno slúži na odstránenie prebytočného kyslíka. Karotenoidy v rastlinách vykonávajú iné funkcie, ktoré nesúvisia s fotosyntézou. V svetlocitlivých „očkách“ jednobunkovcov a vo vrcholoch výhonkov vyšších rastlín pomáhajú karotenoidy kontrastovaním svetla určiť jeho smer. To je nevyhnutné pre fototaxiu u bičíkov a fototropizmus u vyšších rastlín.

Karotenoidy určujú farbu okvetných lístkov a plodov niektorých rastlín Deriváty karotenoidov - vitamín A, xantoxín, pôsobiaci ako ABA, a ďalšie biologicky aktívne zlúčeniny. Chromoproteín rodopsín, ktorý sa nachádza v niektorých halofilných baktériách, absorbuje svetlo a funguje ako H+ -pumpa. Chromoforová skupina bakteriorodopsínu je sietnicová, aldehydová forma vitamínu A. Bakteriorhodopsín je podobný rodopsínu vo vizuálnych analyzátoroch zvierat.

Karotenoidy sú žlté, oranžové alebo červené pigmenty syntetizované rastlinami (ale aj baktériami a hubami), nerozpustné vo vode, blízke vitamínu A (retinolu) a cez neho až k veľmi dôležitému chromofóru sietnice. Karotenoidy patria medzi faktory, ktoré chránia organizmus pred vznikom nádorov.Karotenoidy čiastočne plnia úlohu doplnkových fotosyntetických pigmentov, ale môžu plniť aj iné funkcie nesúvisiace s fotosyntézou. Karotenoidy zahŕňajú široko rozšírené karotény a xantofyly. Chemickou povahou ide o izoprenoidné uhľovodíky obsahujúce 40 atómov uhlíka (obr. 12). Patria k pomocným fotosyntetickým pigmentom, ktoré obsahujú všetky fotosyntetické organizmy, patria sem karotenoidy, veľká skupina chemických zlúčenín, ktoré sú kondenzačným produktom izoprénových zvyškov (obr. 128).

Xantofyly sú oxidované karotény. Na karotény sú bohaté najmä zelené listy niektorých rastlín (napríklad špenát), okopaniny mrkvy, šípky, ríbezle, paradajky atď. V rastlinách sú karotenoidy zastúpené najmä fyziologicky najaktívnejším p-karoténom. Karotény spolu s xantofylmi často určujú farbu určitých organizmov. Napríklad sfarbenie fialových baktérií sa pripisuje prítomnosti xantofylov robotínového typu a spirillotoxínu; hnedá - hnedá a rozsievky - fukoxantín.

Zvieratá a ľudia nie sú schopní syntetizovať karotenoidy, ale keď ich prijímajú potravou, používajú ich na syntézu vitamínu A. Karotenoidy, podobne ako chlorofyly, sa veľmi slabo viažu na bielkoviny, ľahko sa extrahujú z rastlín a používajú sa ako lieky a farbivá.

Väčšina karotenoidov je postavená na základe kondenzácie 8 izoprenoidových zvyškov. V niektorých karotenoidoch je polyizoprenoidový reťazec otvorený a neobsahuje cyklické skupiny. Takéto karotenoidy sa nazývajú alifatické. Väčšina z nich má aromatický alebo beta-ionónový kruh na jednom alebo oboch koncoch reťazca. Karotenoidy prvého typu sú aryl, druhý - alicyklický. Existujú aj karotenoidy, ktoré v molekule neobsahujú kyslík, a karotenoidy obsahujúce kyslík, ktorých všeobecný názov je xantofyly.

Zloženie karotenoidov vo fotosyntetických eubaktériách je rôznorodé. Spolu s pigmentmi, ktoré sú rovnaké v rôznych skupinách, boli pre každú z nich nájdené určité karotenoidy alebo ich súbory.

Najrozmanitejšie zloženie karotenoidných pigmentov vo fialových baktériách, z ktorých bolo izolovaných viac ako 50 karotenoidov. Bunky väčšiny fialových baktérií obsahujú iba alifatické karotenoidy, z ktorých mnohé patria do skupiny xantofylov. Aryl monocyklický karotenoid okenón bol nájdený v niektorých purpurových sírových baktériách a malé množstvá beta-karoténu, alicyklického karotenoidu bežného v cyanobaktériách a fotosyntetických eukaryotických organizmoch, boli nájdené v dvoch druhoch nesírnych purpurových baktérií.

Štrukturálne vzorce niektorých karotenoidov charakteristických pre fialové baktérie sú znázornené na obr. 70, 2-5. Súbor a množstvo jednotlivých karotenoidov určuje farbu fialových baktérií, ktorých husté suspenzie sú fialovofialové, červené, ružové, hnedé a žlté.

Karotenoidové pigmenty absorbujú svetlo v modrej a zelenej oblasti spektra, t.j. v rozsahu vlnových dĺžok 400-550 nm. Tieto pigmenty, podobne ako chlorofyly, sú lokalizované v membránach a sú spojené s membránovými proteínmi bez účasti kovalentných väzieb.

Funkcie karotenoidov vo fotosyntetických eubaktériách sú rôznorodé. Ako pomocné fotosyntetické pigmenty absorbujú karotenoidy svetelné kvantá v oblasti krátkych vlnových dĺžok spektra, ktoré sa potom prenášajú do chlorofylu. U siníc sa svetelná energia absorbovaná karotenoidmi dostáva do fotosystému I. Účinnosť prenosu energie pre rôzne karotenoidy sa pohybuje od 30 do 90 %.

Je známa účasť karotenoidov na realizácii fototaxických reakcií, ako aj na ochrane bunky pred toxickými účinkami singletového kyslíka.

Pôsobenie karotenoidov sa neobmedzuje len na ich účasť na ochrane pred fotodynamickým efektom. Zhášajú singletový stav kyslíka bez ohľadu na reakcie, pri ktorých k nemu dochádza: na svetle alebo v tme.

Páčil sa vám článok? Zdieľaj to

Vytlačiť článok