72 Сурет - Кейбір каротиноидтардың құрылымдық формуласы.
А-сарцинаксантин; Б-алеурексантин; В-2-гидроксифлеиксантин;
Г-актиноэритрин; Д-бактериоруберин моногликозид;
R-глюкоза немесе маноза.
Молекуласында бес мүшелі сақина және кета тобы бар каротиноидтар табылды, мысалыға актиноэритрин (71 сурет, Г), сондай-ақ триметилфенильді соңғы топтарын құрайтын және каротинодты гликозидтері бар арилкаротиноидтар да табылды (71 сурет ,Д).
Жақында тағыда каротиноидтардың бір тобы ашылды – бұл ω- фениларалас полиенді карбоксилді қышқылдар, этерифицирленген 2,5-диалкилирленген резорцинмен (флексирубин, хлорофлексирубин), олар Fleхidacter elegans бен Cytophaga johnsonal пайда болғандар.
Табиғатта сондай-ақ құрамында 40 көміртегі атомын құрайтын каротиноидтар да кездеседі. Олар апокаротиноидтар деген атқа ие болды – бұл, мысалға кейбір өсімдіктерге тән β -цитраурин (3-гидроокси-8-апо-каротин-81-ал) саңырауқұлақтың триспора қышқылына, А витамині және т.б.
Бұл пигменттердің әртүрлі химиялық құрылысына негізделген каротиноидтардың белгілі классификациясы. Каротиноидтарды, мысалыға, каротиндер (құрамында тек көміртегін және сутегін құрайтын) және молекуласының құрамына сондай-ақ оттегі кіретін гидроксикаротиноидтарға бөледі. Соңғы кездері жалпы термині ксантофиллдер деп аталады. Екінші бір химиялық классификациясы бойынша каротиноидтарды – ациклді, моноциклді және бициклді деп бөледі. Сондай-ақ осы пигменттердің функциональды мәнінің айырмашылығына негізделген каротиноидтар классификациясы да бар.
Қазіргі кезге дейін 500-ге жуық каротиноидтардың химиялық құрылысы зерттелген.
Физика-химиялық әдіспен зерттеудің арқасында бізге белгілі пигменттер саны артуда. Табиғи аумақтардан каротиноидтарды бөліп алудың дәстүрлі әдісі мұздату кезінде биомассаны гомогенизациялау (процесс әдетте, антиоксиданттардың қатысуымен қараңғыда жүргізіледі), пигменттерді полярлы ерітінділермен бөліп алады мысалыға, ацетонмен немесе метанолмен бөледі. Содан соң каротиноидтарды полярлы емес ерітінділерге-гексан немесе петролейнді эфирге ауыстырады. Жеке пигменттерді адсорбенттің (силикагель, алюминий) жұқа қабатында хромотографиялау арқылы алынады. Соңғы сорбентті қолданар алдында каротиноидтарды бөледі, құрамында әртүрлі мөлшерде гексан мен ацетон бар еріткіштер жүйесінде жүргізеді. Ксантофильді бөлу кезінде силикагельде жұқа қабатты хромотографиялаудан алдын ала сілтілік, метанолиз жүргізеді. Егер каротиноидтар ақуызбен байланысты болса, онда оларды бөлу үшін детергентерді қолданады, мысалыға тритон Х-100 (2%) немесе натрий додецилсульфат (1%).
Бөлініп алынған каротиноидтың құрамы туралы алғашқы ақпаратты белгілі бір аумақта пигментті жұту спектрлерін зерттегенде берілді. Бұл мәліметтер каротиноидтарды зерттеуде химиялық әдісті қолданумен бірге (озонолиз, NaBH4 тотықсыздану және т.б.) пигменттің құрамы туралы ұсыныстарды қалыптастыра бастады. Содан соң әртүрлі хромотографиялық жүйеде зерттеліп жатқан пигменттің салыстырмалы полярланғанын анықтады.
Масс–спектрометрия каротиноидтың молекуларлық массасы мен құрылысының ерекшелігін анықтауда қолданылады. Пигменттегі белгілі бір функциональды топтары бар екені туралы ақпаратты ИК-және ЯМР-спектрлері бере алады. Каротиноидтар стереохимиясы болып оларды зерттеудің соңғы сатысы саналады. Каротиноидтардың стереохимиясы туралы толығырақ мәліметті дөңгелек дихроизма спектрі мен төменгі температуралы жұту спектрін (сұйық азот температурасында) қолдана отырып алуға болады. Зерттеліп отырған каротиноидтың құрамы туралы соңғы нақтылы қорытындыны рентген құрылыстық анализі және полиеннің тотальды синтезі бере алады. Айтылған анализдердің барлығын сынаманың азғана мөлшерімен (шамамен 10-20 мг жуық) жүргізуге болады.
Каротиноидтардың биосинтезі
Радиоктивті белгі (14С) зерттеуде қолданылған, сондай-ақ мутантты микроорганизмдердің және арнайы ингибиторлардың қатысуымен ортада каротиноидтардың пайда болғаны бақалған, бұл пигметтердің биосинтезі бірнеше сатымен жүргізілетіні бекітілген.
1.Біріншілік С5-предшественниктің түзілуі. Каротиниодтар биосинтезінде алғашқы қосылыс болып ацетат саналды. Ацетил – КоА-ның екі молекуласы ацетоацетил – КоА пайда болуымен конденсирленеді, ол өз кезегінде ацетил-КоА тағы бір молекуласымен, β-гидрокси-β-метилглутарил-КоА пайда болуымен конденсирлейді. Осы қосылыс тотықсызданып жатқанда мевалон қышқылы (МВҚ) түзіледі, бұл АТФ-тың қатысуымен фосфорирленеді де МВҚ пирофосфат түзіледі. АТФ-ты қатыстыру арқылы МВҚ пирофосфат декарбоксилирлеу және дегидрирлеу әдісімен 5-көміртекті изопренді бірлікке –изопентенилпирофосфатқа айналады (73 сурет).
2.С5-предшественниктен түссіз С40-полиеннің биосинтезі. Изопентенилпирофосфат (ИПФ) диметилалилпирофосфат (ДМАПФ) сатысына дейін изомеризденеді. Сосын ИПФ мен ДМАПФ конденсацияланып геранилпирофосфат түзіледі. Бұл қосылыс, құрамында көміртегінің 10 атомы құрайтын ИПФ-мен конденсирленеді де фарнезилпирофосфат түзіледі, одан кейін конденсациялау жолымен 20-көміртегі бірлігі – геранилгеранилпирофосфаты түзіледі. Бұл кейін димеризацияланады да, фитоин (7,8,11,12,7´,8´,11´,12´,-октагидро-φ-φ-каротин)-бірінші каротиноидтардың С40- предшественигі түзіледі.
Қос байланыстың үшеуінен тұратын фитоиннің орталық хромоформы бірнеше стереохимиялық изомерлердің болатындығын жорамалдайды. Табиғи аумақтарда фитоинның екі изомері түрінде кездеседі: 15-цис-және 15-транс-фитоин.
Шарт бойынша бірінші изомер-басым, ал екінші изомерсіз түрінде кездеседі. Бірақ кейбір микроорганизмдерде барлық фитоин 15-тарнс-изомер түрінде болуы мүмкін. Фитоин изомерге тән қасиеттер каротиноидтар биосинтезінің келесі предшественниктерінің конфигурациясын анықтайды, көбінесе фитофлуин.
