Karotenoidy - biológia
Aké horúce je príliš horúce na život hlboko pod dnom oceánu?
Antibiotiká z baktérií
Migrácia buniek: novoobjavená funkcia známeho proteínu
Molekulárny kompas na zarovnanie buniek
Čo robí listy na jeseň starnúcimi
Demokracia perličiek
Prostredie spoločnosti Ekembo: Ľudia tiež žili v otvorenej krajine
| Genetika | Poľnohospodárstvo, lesníctvo a chov zvierat
Pšeničná odroda vznikla krížením divých tráv
Aké horúce je príliš horúce na život hlboko pod dnom oceánu?
Karotenoidy
Kedy Karotenoidy (tiež: Karotenoidy) odkazuje na rozsiahlu skupinu prírodných farbív, ktoré spôsobujú žlté až červenkasté sfarbenie. Karotenoidy patria medzi terpény. Teraz bolo identifikovaných 800 rôznych karotenoidov.
Vyskytujú sa hlavne v chromoplastoch a plastidoch rastlín, v baktériách, ale aj na pokožke, škrupine a škrupine zvierat, ako aj v perí a vaječných žĺtkoch vtákov, keď príslušné zvieratá prijímajú spolu s potravou rastlinný materiál obsahujúci farbivá. Pretože tieto baktérie sú schopné produkovať iba baktérie, rastliny a huby de novo syntetizovať.
Niektoré karotenoidy sú v EÚ schválené ako potravinové prísady. Tieto majú čísla E E 160a až E 160 g a E 161a až E 161 h. [1]
štruktúra
Karotenoidy pozostávajú väčšinou z nenasýtených uhľovodíkových reťazcov a ich oxidačných produktov. Karotenoidy sú formálne tvorené 8 izoprénovými jednotkami. Delia sa na
- Karotény, ktoré sú zložené iba z uhlíka a vodíka a
- Xantofyly, deriváty karoténov obsahujúce kyslík.
Absorpčné spektrum karotenoidov je vlnová dĺžka 400 až 500 nanometrov.
Fyziológia človeka
| Astaxantín (E 161j) | Krevety, morské raky, losos |
| β-karotén (E 160a) | Mrkva, špenát, marhule, einkorn |
| Kantaxantín (E 161 g) | Krevety, morské raky, lišky |
| Capsanthin (E 160c) | paprika |
| Kapsorubín | paprika |
| Kryptoxantín | oranžová |
| Luteín (E 161b) | Kel, špenát, vaječný žĺtok |
| Luteoxantín | Pomaranče |
| Lykopén (E 160d) | Paradajky, vodné melóny |
| Zeaxantín (E 161 h) | Kukurica |
Najznámejším a najbežnejším karotenoidom je β-karotén (mrkva), tiež známy ako provitamín A. Tento účinok vykazuje asi 50 karotenoidov; H. sa v ľudskom tele premieňajú na retinol. Tento účinok sa vyjadruje pomocou takzvaných ekvivalentov retinolu, pričom asi 6 mg p-karoténu a 12 mg zmiešaných karotenoidov zodpovedá jednému ekvivalentu retinoalu. Karotenoidy sa tiež považujú za látky dôležité pre zdravie. Šesť karotenoidov hrá v ľudskom tele zásadnú úlohu: β-karotén, α-karotén, lykopén, β-kryptoxantín, luteín a zeaxantín. Väčšina z nich má funkciu antioxidantov. To je určené na prevenciu mnohých chorôb, ako sú rakovina, artérioskleróza, reumatizmus, Alzheimerova a Parkinsonova choroba, katarakta alebo starnutie pokožky.
Zo všetkých karotenoidov v strave má lykopén (napr. V paradajkách) najväčší antioxidačný potenciál a považuje sa za najúčinnejšiu ochranu pred obzvlášť reaktívnym singletovým kyslíkom. Lykopén tiež účinnejšie inhibuje rast nádorových buniek ako α- alebo β-karotén.
Antikarcinogénny účinok karotenoidov tiež teoreticky vyplýva z ich vlastnosti byť schopný nadviazať dobre fungujúcu komunikáciu medzi bunkami. Najmä β-karotén, kryptoxantín a kantaxantín stimulujú výmenu medzi bunkami tým, že spôsobujú syntézu konexínu. Toto spojenie hrá kľúčovú úlohu pri vytváraní medzičasových križovatiek, ktorých počet je v rakovinových bunkách znížený. Karotenoidy by sa však mali používať iba na prevenciu, pretože pri skutočnej liečbe rakoviny alebo pri prevencii relapsov nemajú žiadny účinok. Obzvlášť u pacientov, ktorí už trpia rakovinou, sa pri vysokodávkových prípravkoch odporúča opatrnosť.
Niektoré karotenoidy sa nachádzajú v podstatne vyšších koncentráciách v pečeni, očiach, koži a tukovom tkanive ako v iných telesných tkanivách. Karotenoidy luteín a zeaxantín sa vyskytujú vo veľkom množstve v sietnici oka, v takzvanej žltej škvrne (makula). Tieto karotenoidy pravdepodobne pôsobia ako prirodzené ochranné mechanizmy, pretože sietnica so svojimi polynenasýtenými mastnými kyselinami, ktoré sú obzvlášť citlivé na oxidáciu, je obzvlášť náchylná na napadnutie voľnými radikálmi.
Rovnako ako iné sekundárne rastlinné látky, ani karotenoidy by sa nemali konzumovať vo forme izolovaných, vysoko koncentrovaných prípravkov, ale v prírodnej kombinácii s inými výživovými zložkami. Požitie vysokodávkových prípravkov dokonca predstavuje nebezpečenstvo. Skutočná otrava karotenoidmi nie je možná, ale doplnky β-karoténu môžu potenciálne zvyšovať riziko rakoviny. [2]
Farba kože, šupiny a perie
Vtáky
Okrem melanínov hrajú pri vývoji farieb u vtákov úlohu aj karotenoidy. Požívajú sa s jedlom a vedú k červeným, oranžovým a žltým tónom. Vtáky, u ktorých sa karotenoidy podieľajú na vývoji farby, sú napríklad konipas žltý (Motacilla flava), Fitis (Phylloscopus trochilus), modrá sýkorka (Cyanistes caeruleus), sýkorka veľká (Parus major) a žluva (Oriolus oriolus). Naproti tomu červenkasté červené prsia (Erithacus rubecula) spôsobený feomelanínom. Ak jedlo neobsahuje dostatok karoténov, zodpovedajúce oblasti peria budú po ďalšom chutí biele. Mutácie, ktoré vedú k narušeniu akumulácie karotenoidov v perí, sú zriedkavé. [3]
Ryby, obojživelníky a plazy
U rýb, obojživelníkov a plazov farba kože a šupín vzniká, keď svetlo interaguje s tromi rôznymi typmi chromatoforov (pigmentové bunky, bunky tvoriace farbivá), melanofory, xantofory a iridofory. Okrem pteridínov a flavínov obsahujú xantofory aj karotény z potravy. Tieto tri typy farbív sú zodpovedné za žltkasté alebo červené farby. [4] [5] [6]
Funkcia pri fotosyntéze
Primárnou úlohou karotenoidov vo fotosyntéze rastlín je chrániť molekuly chlorofylu pred zničením fotooxidáciou. Pôsobia ako fotoprotektívne látky, ktoré chránia rastlinné bunky pred reaktívnymi formami kyslíka prostredníctvom nefotochemického hasenia. Okrem toho rozširujú absorpčné spektrum fotosyntetických organizmov v modrozelenom spektrálnom rozsahu a čiastočne sa podieľajú na prenose energie v komplexoch antén a fotosystémoch. Tam pracujú ako pigmenty na ľahký zber v komplexe na zber svetla, ktoré absorbujú fotóny a odovzdávajú energiu ďalej fotosyntetickému reakčnému centru. Preto sa nazývajú spolu s fykobilínmi doplnkovými pigmentmi fotosyntézy. V xantofylovom cykle, ktorý prebieha v chloroplastoch, je prebytočné svetelné žiarenie absorbované a prevedené na neškodné teplo.
Odhady ročnej syntézy karotenoidov v rastlinách dosahujú 100 miliónov ton ročne.
Alokácia karotenoidov na sekundárne rastlinné látky preto nie je úplne správna, pretože na rozdiel od definície sekundárnych rastlinných metabolitov im možno priradiť jasné, primárne funkcie vo fotosyntéze.
Technický význam a syntéza
Z približne 700 známych prírodných karotenoidov majú niektoré väčší technický význam a syntetizujú sa v priemyselnom meradle: β-karotén, astaxantín, kantaxantín, etylester kyseliny 8'-apo-β-karoténovej, 8'-apo-β-karotenaldehyd, citranaxantín, lykopén a zeaxantín. Technická výroba prírodne identických karotenoidov bola vyvinutá v Hoffmann-La Roche AG a BASF SE. Postupy sú zložité a zahŕňajú univerzálne metódy prepojenia:
- Wittigova reakcia
- Horner-Wadsworth-Emmonsova reakcia
- Sulfónová väzba podľa Júlie
- Kondenzácia enoléteru
- Prestavovanie Saucy-Marbet.
Pretože často (E.,Z) Vznikajú izomérne zmesi, často nasleduje fotochemická izomerizácia (premena väčšinou nežiaducich (Z) Tvar do požadovaného tvaru (E.) Tvar. [8]
Biotechnologická výroba
Je možné zaviesť gény pre biosyntézu karotenoidov v hubách, baktériách a rastlinách alebo zvýšiť obsah enzýmov obmedzujúcich rýchlosť s cieľom zvýšiť produkciu karotenoidov. Kvasinky Phaffia rhodozyma môžu byť geneticky modifikované tak, aby produkovali viac astaxantínu a cudzích karotenoidov. Je tiež možné významne zvýšiť akumuláciu zeaxantínu v zemiakových hľuzách. [9] Transgénna odroda ryže s prezývkou zlatá ryža bola špeciálne vyvinutá pre rozvojové krajiny na potlačenie nedostatku vitamínu A.
Použite ako farbivo
Karotenoidy sa často pridávajú ako prísada do krmiva, aby napríklad ovplyvnili farbu mäsa chovaného lososa, ktoré by zošedlo, keby bolo kŕmené kúskami rybej múčky v zajatí bez prísad. Spravidla absorbujú farbivo z potravy malých kôrovcov. Ani oni sami neprodukujú astaxantín, ale skôr jedia malé riasy. [10]
Z rovnakého dôvodu sa plameniaky v zoologickej záhrade kŕmia aj karotenoidmi, pretože nemôžu prijímať kôrovce a riasy obsahujúce karotén a inak by stratili operenie. Na farbu vaječného žĺtka môžu mať vplyv aj kŕmne doplnkové látky pre kurčatá, pretože zvieratá takmer nekonzumujú žiadnu trávu alebo kukuricu, ktorá obsahuje prírodné karotenoidy. Potraviny, ktoré sú farbené priamo karotenoidmi, sú napríklad margarín a ovocné džúsy. [11]