TERPENAI: CHARAKTERISTIKOS, STRUKTŪRA, FUNKCIJA, KLASIFIKACIJA - BIOLOGIJA - 2025

Kad terpenų arba izopreoidą junginiai susidariusieji organiniai kartojamieji vienetai izopreno molekulių, kurios yra tik angliavandeniliai struktūrinės 5 anglies atomus. Tai yra, jie yra skirtingo ilgio izopreno polimerai.

Iš pradžių žodis „terpenas“ buvo vartojamas konkrečiai norint apibūdinti natūralius organinius junginius, gautus iš vieno izopreno vieneto, tačiau šiandien terminai „terpenas“ ir „izoprenoidas“ vartojami pakaitomis, dažnai nurodant vienos ar kelių medžiagų medžiagas. izopreno vienetai.

Izopreno vieneto struktūra (Šaltinis: Edgar181, per „Wikimedia Commons“)

Terminas „terpene“ kilęs iš angliško žodžio „terpentine“, kuris kilęs iš lotyniškų žodžių, naudojamų terpentinui apibūdinti - junginys, gautas iš tam tikrų spygliuočių rūšių dervos.

Terpentine yra keletas angliavandenilių junginių, kurie pirmiausia buvo sukurti kaip „terpenai“, taigi tradiciškai visi natūralūs junginiai, pagaminti iš izopreno vienetų ir gaunami iš augalų, yra žymimi kaip terpenai.

Šios molekulės yra sintetinamos iš acetilkoenzimo A kaip pirmtako molekulės. Iš pradžių įvyksta dviejų šių molekulių kondensacija ir susidaro acetoacetil-CoA, kuri vėliau reaguoja su kitu acetil-CoA, sudarydama β-hidroksi-β-metilglutaril-CoA.

Fermentuojant ankstesnį junginį, esant vandeniui ir priklausomai nuo NADPH, gaunama mevalono rūgštis, kurios fosforilinimas suteikia mevalono rūgšties difosfato formą. Pastarasis junginys yra dekarboksilintas ir dehidratuotas, gaunant izopentenilpirofosfatą (IPP), aktyvuotą izopreno vienetą.

IPP izomerizacija, tam tikros cheminės modifikacijos iš eilės ir kondensacija su kitais IPP vienetais sukuria skirtingus žinomus terpenus. Vitaminų A, E ir K, beta-karotino ir skvaleno šoninės grandinės yra žinomų terpenų pavyzdžiai.

Terpenų charakteristika

- Terpenai paprastai yra lakieji aromatiniai junginiai.

- Tai yra nesočiosios angliavandenilių molekulės (jos turi dvigubus ryšius tarp kai kurių jų anglies atomų), randamos visuose gyvuose organizmuose, tačiau jų ypač gausu daugelio daržovių eteriniuose aliejuose.

- Tie terpenai, kurie turi deguonies atomus, yra žinomi kaip „terpenoidai“. Šie junginiai atlieka skirtingas funkcijas gyvuose organizmuose ir yra stebėtinai įvairūs.

- Juos gamina ne tik augalų rūšys, bet jų taip pat gausu daugelyje gyvūnų, kur jie atlieka ne mažiau svarbias funkcijas.

Struktūra

Yra žinoma daugiau nei 30000 terpenų rūšių arba bent jau tai yra apytikslis skaičius literatūroje cituojamų.

Pagrindinė jo struktūra atitinka bendrą principą, kurį sudaro 2-metilbutano liekanos, dažnai žinomos kaip izopreno vienetai, kurie yra molekulės, sudarytos iš 5 anglies atomų; todėl jie taip pat žinomi kaip „izoprenoidai“.

Terpenai gamtoje dažniausiai būna kaip angliavandeniliai, alkoholiai ir jų glikozidai, eteriai, aldehidai, ketonai, karboksirūgštys ir esteriai.

Atsižvelgiant į 2-metilbutano liekanų skaičių, išskiriami:

- Hemiterpenai (C5)

- Monoterpenai (C10)

- Šeškiterpenai (C15)

- Diterpenai (C20)

- Sesterpenai (C25)

- Triterpenai (C30)

- tetraterpenai (C40)

- Polyterpenes (C5) n, turinčių daugiau kaip 8 vienetus

Kiekvieno izopreno vieneto izopropilo dalis yra vadinama „galva“, o etilo dalis - „uodega“. Mono-, sesqui-, di- ir sesterpenuose izopreno vienetai yra sujungti viena su kita pagal galvos ir uodegos seka, tačiau tri- ir tetraterpenų centre yra uodegos ir uodegos jungtis.

Taip pat svarbu pažymėti, kad terpenai logiškai turi anglies atomų skaičių, kuris visada yra 5 kartotinis, nes jų struktūrinius „blokus“ sudaro 5 anglies atomų izoprenai.

Funkcija

Kaip aktyvūs junginiai

- Terpenai yra medžiagos, atsakingos už kai kurių spygliuočių ir citrusinių vaisių, kalendros ir levandų, eukalipto, citrinžolių, lelijų, pipirų ir kai kurių žiedų kvapą, skonį ir specifinę farmakologinę veiklą. , įvairių augalų lapai ir šaknys.

- Šias medžiagas augalai naudoja vabzdžiams ar plėšrūnams naikinti, taip pat pritraukti apdulkintojus ir jų sėklų skleidėjus, nes tai dažnai yra lakieji junginiai, skleidžiantys specifinius aromatus (mažiau lakūs linkę įgauti karčius ar toksiškus skonius).

- Jie taip pat yra naudingi junginiai, signalizuojantys ir reguliuojantys augalų augimą.

Pramonėje ir biomedicinoje

- Kvepalams ruošti ir gaminti naudojami terpenai, kuriems naudojami natūralūs junginiai, tokie kaip mentolis, citrusiniai vaisiai ir daugybė prieskonių.

- Jie taip pat naudingi gaminant natūralios kilmės aromaterapijos sistemas, kurios tradiciškai buvo naudojamos pagerinti žmonių nuotaiką ir, be to, pasižymi atstumiančiu poveikiu kai kuriems vabzdžiams.

- Medicinoje, pavyzdžiui, iš eukalipto aliejaus gauti terpenai turi stimuliuojančių gleivių sekreciją skatinančių savybių, todėl jie dažniausiai naudojami formuojant atsikosėjimą skatinančias medžiagas.

Įvairių formų metolio struktūra (Šaltinis: H Padleckas, per „Wikimedia Commons“)

- Daugelis terpenų taip pat turi diuretikų savybių ir padeda sumažinti virškinimo trakto spazmus.

- Jie taip pat naudojami į losjonus ir kremus, kad sumažintų skausmą ir dilgėlinę, taip pat sumažintų mikrobų infekcijas, ypač antibiotikams atsparius mikroorganizmus, tokius kaip mielės ir grybeliai.

- Terpenai, vartojami užpilant vaistinius augalus, gali padėti pašalinti vidurių pūtimą ir nevirškinimą. Be to, šios medžiagos taip pat yra įtrauktos į daugelį pesticidų gaminių.

klasifikacija

Terpenai klasifikuojami pagal juos sudarančių izopreno vienetų skaičių, kaip minėta anksčiau: hemiterpenai (C5); monoterpenai (C10); seskviterpenai (C15); diterpenai (C20); sesterpenai (C25); triterpenai (C30); tetraterpenai (C40); politerpentai (C5) n, turinčių daugiau kaip 8 vienetus.

Hemiterpenai

Yra žinoma apie 50 hemiterpenų rūšių, tai yra terpenai, sudaryti iš vieno izopreno vieneto. 3-metil-2-buten-1-olis (prenolis) yra gerai žinomas ir randamas aliejuje, išgautame iš Cananga odorata medžio žiedų ir apynių (Humulus lupulus).

Monoterpenai

Monoterpenai yra terpenai, sudaryti iš 2 izopreno vienetų. Yra aciklinių ir ciklinių rūšių ir iš viso yra apie 1500 dokumentais patvirtintų cheminių rūšių.

Limoneno, monoterpeno, cheminė struktūra (Šaltinis: Leyo, per „Wikimedia Commons“)

Dauguma aciklinių monoterpenų yra gaunami iš 2,6-dimetiloktano ir jų izopreno vienetai yra pritvirtinti „nuo galvos iki uodegos“. Kai kurie iš šių junginių praturtina pelargonijų (Pelargonium sp.) Gėlių audinius ir yra vaškuose, dengiančiuose kai kurių paukščių slyvas.

Monocikliniai monoterpenai yra tie, kurių struktūra yra ciklinė, o labiausiai paplitę yra tie, kurie turi ciklopropano, ciklobutano ir cikloheksano žiedus. Taip pat yra bicikliniai monoterpenai, kurie turi du žiedus.

Sesquiterpenes

Sesquiterpenai yra terpenai, sudaryti iš 3 izopreno vienetų, taigi jie turi 15 anglies atomų.

Yra farsėnai (atsakingi už obuolių, kriaušių ir kitų vaisių skonį), germacanai ir elemanai, humulanai, eudesmanai ir furanoeudesmanai, eremofilai, furanoeremophilanes ir valeranai, kardinolai, drimans, the guainanos ir cicloguainanos, be daugelio kitų.

Diterpenai

Diterpenai turi 4 izopreno vienetus (C20) ir taip pat yra gana įvairi terpenų grupė, kurią sudaro fitanai, ciklofitanai, labdanai, pimaranai ir izopimaranai, beyerans, atisans, giberelans, cembrans, tt

Sesterpenai

Jie sudaryti iš 5 izopreno vienetų ir gali būti cikliniai arba acikliniai. Šie junginiai retai pasitaiko „aukštesniuose“ augaluose, apie juos buvo pranešta kai kuriuose jūros kempinėse ir kituose jūros gyvūnuose.

Triterpenai

Triterpenai, sudaryti iš 6 izopreno vienetų (C30), yra būdingi kai kurių augalų molekulėms, nes jie yra brassinosteroidų, fitoeleksinų, kai kurių toksinų ir tam tikrų apsauginių vaškų dalis.

Daugelis iš jų yra linijiniai junginiai, kurių dauguma yra gauti iš skvaleno, o du farneseno vienetai yra sujungti uodega į uodegą; Taip pat yra ciklinių triterpenų.

Tetraterpenai

Tetrapenpenai yra sudaryti iš 7 izopreno vienetų, taigi jie turi 35 anglies atomus. Šioje grupėje yra karotenoidai, kurie yra gausiausiai gamtoje.

Karotinoidai yra visi β-karotino skilimo struktūriniai variantai arba dariniai, turintys nuo 11 iki 12 konjuguotų dvigubų jungčių. Karotenoidai randami aukštesnių augalų lapuose, stiebuose ir šaknyse - tai sudaro iki 0,1% viso augalo sauso svorio.

B-karotino, tetraterpeno struktūra (Šaltinis: NEUROtiker / Public domain, per Wikimedia Commons)

Jie veikia kaip „spalvų filtrai“ fotosintezei lapuose ir yra atsakingi už gelsvas ir rausvas kai kurių medžių lapų spalvas rudenį, nes jie skaidosi lėčiau nei chlorofilas (žalias).

Nors augaluose nėra tiek funkcijų, kiek antocianinų ir flavonoidų, tačiau karotenoidai dažo daugelio daržovių gėles ir vaisius.

Politerpenai

Tai yra daugiau kaip 8 izopreno vienetų izoprenoidai. „Natūralus kaučiukas“, gaunamas koaguliuojant Hevea brasiliensis lateksą, iš esmės sudarytas iš cis-poliizoprenoidų.

Dolicholiai su 14-20 izopreno vienetų randami kaip fosforo rūgšties esteriai nervų ląstelių ir kai kurių endokrininių liaukų lipidų membranose. Jie veikia perduodant oligosacharidus glikolipidų ir glikoproteinų sintezei.

Terpenų pavyzdžiai

- Triene

Iš baziliko, lauro lapų ir karčiojo apelsino lapų ekstrahuotame aliejuje gausu aciklinių monoterpenoidų, vadinamų „triene“, iš kurių išsiskiria β-mircenas ir β-ocimene konformaciniai izomerai.

Mikrceno, monoterpeno, cheminė struktūra (Šaltinis: Janas Heroldas, Leyo, viešoji nuosavybė, per „Wikimedia Commons“

- Limonene

Limonenas, monoterpenas, esantis citrusinių vaisių žievėse ir jų medžių lapuose, taip pat tokiuose augaluose kaip mėtos, kadagiai, marihuana, rozmarinas ir pušis, pramoniniu būdu naudojamas farmacijoje, kosmetologijoje, biotechnologijos ir maisto pramonėje.

Jis turi antidepresantų, anksiolitinių, antibakterinių ir imunostimuliuojančių savybių, todėl daugeliu aspektų yra labai patrauklus.

- karotinoidai

Karotenoidai yra terpenai, kurie veikia kaip natūralūs pigmentai daugelyje augalų, grybelių ir bakterijų. Jie yra būtini vitamino A sintezei gyvūnuose ir turi būti vartojami su maistu, nes žmogaus ir kitų žinduolių organizmas nesugeba jų susintetinti.

Nuorodos

1. Bouvier, F., Rahier, A., ir Camara, B. (2005). Augalų izoprenoidų biogenezė, molekulinis reguliavimas ir funkcijos. Lipidų tyrimų pažanga, 44 (6), 357–429.
2. Breitmaier, E. (2006). Terpenai: kvapikliai, aromatai, vaistai, feromonai. Johnas Wiley ir sūnūs.
3. Holšteinas, SA ir Hohl, RJ (2004). Izoprenoidai: puiki formos ir funkcijos įvairovė. Lipidai, 39 (4), 293–309.
4. Kandi, S., Godishala, V., Rao, P., & Ramana, KV (2015). Biomedicininė terpenų reikšmė: įžvalga. Biomedicina, 3 (1), 8-10.
5. Tetali, SD (2019). Terpenai ir izoprenoidai: daugybė junginių, naudojamų visame pasaulyje. Augalas, 249 (1), 1-8.