7. Изопреноиды. Феромоны насекомых.

ИЗОПРЕНОИДЫ, обширная группа прир. соед. с регулярным строением углеродного скелета (открытой или изоциклич. структуры), содержащего изопентановые звенья (насыщенные и ненасыщенные), связанные за редким исключением (т. наз. нерегулярные изопреноиды) в строго определенном порядке ("голова к хвосту") - т. наз. изопреновое правило Ружички. Изопреноиды подразделяют на терпены и их производные, смоляные кислоты, стероиды и полиизопреноиды (см., напр., Каучук натуральный). Изопреноиды образуются в живых организмах из уксусной к-ты через промежут. мевалоновую к-ту НООССН2С(СН3)(ОН)СН2СН2ОН. К изопреноидам относятся каротиноиды, напр., витамин А1, нек-рые аттрактанты, феромоны, ювенильные гормоны, каучук, гуттаперча.

Основным биогенетическим предшественником всех изопреноидов является изопрен (2-метилбутадиен-1,3) — разветвленный ненасыщенный углеводород из пяти углеродных атомов. В организмах животных и в растениях активный изопрен, 5-изопентенилдифосфат, служит исходным соединением для биосинтеза линейных и циклических олигомеров и полимеров. У приведенных на схеме произвольно выбранных представителей этого большого класса соединений внизу (l = ) указано число содержащихся в них изопреновых звеньев.

От активного изопрена главный путь биосинтеза ведет через димеризацию к активному гераниолу (l = 2) (геранилдифосфату), а затем к активному фарнезолу (l = 3) (фарнезилдифосфату). Здесь основной путь биосинтеза терпенов разветвляется. Последовательное наращивание цепи фарнезола изопреновыми звеньями (по схеме «голова к хвосту») приводит к полимерам с возрастающим количествам изопреновых звеньев: фитолу (l = 4), долихолу (l=14-24), наконец, к каучуку (l = 700-5000). Альтернативный путь — конденсация двух молекул фарнезола по схеме «голова к голове» — приводит к сквалену (l = 6), который может подвергаться окислительной циклизации с образованием холестерина (l = 6) и других стероидов.

Способность синтезировать специфические изопреноиды свойственна лишь отдельным видам животных и растений. Так, натуральный каучук синтезируется лишь немногими видами растений, главным образом каучуконосом гевея бразильская (Неvеа brasiliensis). Некоторые изопреноиды играют важную роль в метаболизме, но не могут синтезироваться в организме человека. К этой группе относятся витамины A, D, E и К. Из-за структурного и функционального сродства со стероидными гормонами витамин D относят к гормонам (см. рис. 63, 323).

Метаболизм изопрена в растениях весьма многообразен. В растениях на основе изопрена синтезируется множестве душистых веществ и эфирных масел. В качестве примера здесь приведены терпены ментол (l = 2), камфора (l = 2) и цитронеллол (l = 2). Соединения из трех изопреновых звеньев (l = 3) называются сесквитерпенами, а стероиды (l = 6) — тритерпенами.

Наиболее важной группой изопреноидов являются соединения, обладающие гормональными и сигнальными функциями. К этой группе относятся стероидные гормоны (l = 6), ретиноевая кислота (l = 4) позвоночных, а также ювенильные гормоны (l = 3) насекомых. К классу изопреноидов относятся также некоторые растительные гормоны, например цитокинины, абсцизовая кислота и брассиностероиды.

Полиизопреновые цепи иногда выступают в роли липидного «якоря», с помощью которого молекулы белков или других соединений удерживаются на мембране. Группа коферментов с изопреноидным якорем включает убихинон (кофермент Q; l = 6-10), пластохинон (l = 9) и менахинон (витамин K2, l = 4-6). В молекуле хлорофилла также имеется липидный якорь в виде остатка фитила (l = 4). Некоторые белки также удерживаются на мембране благодаря наличию изопренильного фрагмента.

Феромо́ны (др.-греч. φέρω — несу + ὁρμάω — возбуждаю, побуждаю) — собирательное название веществ — продуктов внешней секреции, выделяемых некоторыми видами животных и обеспечивающих химическую коммуникацию между особями одного вида. Феромоны синтезируются и растениями. Феромоны — биологические маркеры собственного вида, летучие хемосигналы, управляющие нейроэндокринными поведенческими реакциями, процессами развития, а также многими процессами, связанными с социальным поведением и размножением.

Феромоны модифицируют поведение, физиологическое и эмоциональное состояние или метаболизм других особей того же вида. Как правило, феромоны продуцируются специализированными железами.