ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Природные пигменты и образующие их группы из "Основы физической биохимии" Некоторые сложные белки, объединяемые под общим названием хромопротеиды, окрашены и включают в себя довольно разнообразные вещества небелковой природы, несущие окраску. Среди таких белков следует отметить прежде всего гемоглобин и миоглобин, у которых небелковые (простетиче-ские) группы являются производными железопорфиринов. [c.97] Близко к гемоглобину по своей структуре стоят некоторые ферменты — цитохромы, каталаза, пероксидаза. С другой стороны, хлорофиллы — это порфирины, содержащие магний. Таким образом, и в клеточном дыхании, где участвуют железо-порфирины, и в фотосинтезе, где в ряду с железопорфиринами на первое место выступают хлорофиллы, участвуют производные металлопорфирина. [c.98] Такая молекула вследствие сопряженных двойных связей должна образовывать протяженную молекулярную орбиталь, что влечет за собой большие пространственные затруднения для свободного вращения и стабилизирует плоскую форму. Расчеты показывают, что при такой структуре создается высокая электронная плотность у атомов азота. Пиррольные ядра в порфирине обозначаются первыми буквами латинского алфавита. [c.98] Производные порфирина, лишенные винильной группы, не могут включать атом железа в молекулу и присоединять к нему атомы азота. [c.98] Полная структура молекулы хлорофилла, весьма важного пигмента в поглощении света и преобразовании его энергии в процессе фотосинтеза, представлена на рис. 39. [c.100] На схеме изображены структуры трех основных типов хлорофилла протохлорофилла, образующегося в этиолированных растениях, выращенных в темноте хлорофилла, образующего ся из протохлорофилла на свету (а и й) бактериохлорофилла, который участвует в поглощении и превращении света в фотосинтезирующих пурпурных и зеленых бактериях. [c.100] Как видно из этой схемы, в молекулах хлорофилла центральным атомом является магний. Основное различие между протохлорофиллом и хлорофиллом заключается в присоединении двух атомов водорода по месту двойной связи в кольце О. Бактериохлорофилл отличается от хлорофилла присоединением двух атомов водорода по месту двойной связи в кольце В. [c.100] Толщина плоского ядра молекулы хлорофилла составляет 3,5—4,0А, а прикрепленная к ядру фитольная цепь с четырьмя выступающими метильными группами имеет длину примерно 10—20А. Следует отметить, что ядро молекулы хлорофилла довольно велико. Особенность такой структуры заключается в том, что она не обладает способностью к образованию кристаллов в виде пачки или колоды карт. Они всегда расположены под некоторым углом друг к другу. Изучение порфиринов показало, что хлорофиллы по своей структуре довольно близки к тему. На это обстоятельство, имеющее исключительно важное научное значение, впервые обратил внимание М. В. Ненцкий и его сотрудники Шунк и Мархлевский (1894). Близость химической природы хлорофилла и гема представляет тем больший интерес, что гематин — железопорфириновый компонент молекулы гемоглобина — хромопротеида крови — находится также в растениях. Было доказано, что гематин в тканях самых различных растений и животных связан со специфическими белками и что некоторые из этих гемопротеинов являются внутриклеточными катализаторами. Вполне вероятно, что хлорофилл обычно также связан с белком. [c.101] Взаимная связь между железопорфириновыми производными и соединениями магнийпорфиринового характера в растительных организмах с биохимической стороны еще недостаточно ясна. Как те, так и другие входят в структурные компоненты клеток, но биологическая роль их весьма различна. [c.101] Ненасыщенность молекул обусловливает окраску и ряд других свойств каротиноидов. Однако в растениях содержатся и более гидрогенизированные каротиноиды, которые бесцветны. [c.102] Каротиноиды можно подразделить на две главные группы углеводороды общего состава С40Н56, получивщие название каротинов, и их кислородсодержащие производные, обычно называемые ксантофиллами. [c.102] Как видно из этих схем, в каротиноидах имеются сопряженные углеродные цепи. я-Связи, соединяющие каждую пару углеродных атомов, перекрываются и образуют молекулярную орбиталь, окружающую много ядер. Число возможных изомеров, обусловленных г ис-гранс-изомерией относительно двойных связей, весьма велико. Для р-каротина с 11 двойными связями это составит 272, а для ликопина с 13 двойными связями — 1056. [c.102] Муликен (1939) и другие исследователи природы окраски молекул с сопряженными связями пришли к заключению, что интенсивность поглощения света у цис-транс-шои роз связана с их конфигурацией. В частности, общие коэффициенты абсорбции для двух конфигураций — протяженной максимально выпрямленной гранс-формы и наиболее искривленной по центральной двойной связи моно-цис-фориы—должны быть пропорциональны квадратам расстояний между их концами. [c.103] Таким образом, для р-каротина в транс-форме и г с-форме при углах связи в 125°1б отношение этих расстояний составляет 1 0,78, а отношение их квадратов — 1 0,61, что находится в хорошем совпадении с отношением интенсивностей окраски 1 0,67, установленным Цехмейстером и Тузсоном (1938). [c.103] Очевидна связь между спектральной характеристикой и стереопревращениями в молекулах каротиноидов. Всякое отступление от полной гране-конфигурации влечет за собой ослабление поглощения в видимой части спектра и некоторый сдвиг максимума в этой области в сторону более коротких волн. Одновременно несколько ослабляется поглощение характерной для каротиноидов второй полосы поглощения, находящейся в ультрафиолетовой части спектра ниже 320 ммк. [c.103] Так как каротиноиды являются в различной степени биологически активными провитаминами А, то вопросы их изомеризации имеют не только теоретический, но и практический интерес. Форма их молекул имеет в биохимии большое значение. [c.103] Каротиноиды могут иметь и структурные изменения в боковых кольцах, которые обладают обычно пониженной биологической активностью по сравнению с исходной транс-формой Р-каротина. Так, например, а-каротин, у которого двойная связь у одного кольца выведена из сопряжения (находится в положении 4,5, а не 5,6), обладает всего лищь 53% активности р-каротина, а моно-цис- -каротт с молекулой, изогнутой в центре,— 50% и с молекулой, изогнутой вне центра,— 38% активности транс-формы р-каротина. Однако для птицы биологическая активность каротиноидов вообще выще, чем для млекопитающих, и даже неактивные для последних кислородсодержащие каротиноиды для организма птицы имеют больщое значение. [c.104] Присоединение кислорода к каротинам в первую очередь происходит у 3,3 -углеродных атомов (см. формулу на стр. 103), которые вообще отличаются высокой реакционной способностью и благодаря которым, по-видимому, происходит соединение каротиноидов с другими веществами. [c.104] Более щирокий набор каротиноидов встречается в различных плодах. Так, в семенах желтой кукурузы, в красных ягодах и чашечках цветов физалиса и некоторых цитрусовых находится криптоксантин, в плодах шиповника — рубиксан-тин, в плодах стручкового перца — капсантин и т. п. [c.105] Вернуться к основной статье