TERPEENIT: OMINAISUUDET, RAKENNE, TOIMINTA, LUOKITTELU - BIOLOGIA - 2026

Muodostuneet terpeenit tai isoprenoidiyhdisteet ovat isopreenimolekyylien orgaanisia toistuvia yksiköitä, jotka ovat vain hiilivetyjä, joiden rakenne on 5 hiiliatomia. Toisin sanoen, ne ovat eripituisia isopreenipolymeerejä.

Aluksi sanaa "terpeeni" käytettiin nimenomaan viitaamaan luonnollisista orgaanisista yhdisteistä, jotka ovat johdettu yhdestä isopreeniyksiköstä, mutta nykyään termejä "terpeeni" ja "isoprenoidi" käytetään vaihdettavasti, usein toistuvasti viittaamaan yhden tai useamman aineeseen. isopreeniyksiköt.

Isopreeniyksikön rakenne (Lähde: Edgar181, Wikimedia Commonsin kautta)

Termi "terpeeni" on peräisin englanninkielisestä sanasta "tärpenttiini", joka on peräisin latinalaisista sanoista, joita käytetään kuvaamaan tärpättiä, yhdistettä, joka on johdettu tiettyjen havupuulajien hartsista.

Terpenttiini sisältää joitain hiilivetyyhdisteitä, jotka ensin kehitettiin "terpeeneiksi", joten perinteisesti kaikki luonnolliset yhdisteet, jotka on valmistettu isopreeniyksiköistä ja johdettu kasveista, kutsutaan terpeeneiksi.

Nämä molekyylit syntetisoidaan asetyylikoentsyymi A: sta edeltäjämolekyylinä. Aluksi tapahtuu kahden näistä molekyyleistä kondensoituminen, jolloin muodostuu asetoasetyyli-CoA, joka sitten reagoi toisen asetyyli-CoA: n kanssa muodostaen P-hydroksi-P-metyyliglutaryyli-CoA.

Edellisen yhdisteen entsymaattinen pelkistys veden läsnä ollessa ja NADPH: sta riippuen tuottaa mevalonihappoa, jonka fosforyloituminen antaa mevalonihapon difosfaattimuodon. Viimeksi mainittu yhdiste dekarboksyloidaan ja dehydratoidaan, jolloin saadaan isopentenyylipyrofosfaatti (IPP), aktivoitu isopreeniyksikkö.

IPP: n isomerointi, joitain peräkkäisiä kemiallisia muunnoksia ja kondensoituminen muiden IPP-yksiköiden kanssa tuottavat tunnetut eri terpeenit. Vitamiinien A, E ja K, beetakaroteenin ja skvaleenin sivuketjut ovat esimerkkejä tunnetuista terpeeneistä.

Terpeenien ominaisuudet

- Terpeenit ovat yleensä haihtuvia aromaattisia yhdisteitä.

- Ne ovat tyydyttymättömiä hiilivetymolekyylejä (niillä on kaksoissidokset joidenkin hiiliatomiensa välillä), joita esiintyy kaikissa elävissä organismeissa, mutta niitä on erityisen runsaasti monien vihannesten eteerisissä öljyissä.

- Ne terpeenit, joissa on happiatomeja, tunnetaan nimellä "terpenoidit". Nämä yhdisteet suorittavat erilaisia ​​toimintoja elävissä organismeissa ja ovat yllättävän erilaisia.

- Niitä ei tuota pelkästään kasvilajeista, vaan niitä on myös runsaasti monissa eläimissä, joissa ne suorittavat yhtä tärkeitä tehtäviä.

Rakenne

Yli 30 000 terpeenilajia tunnetaan, tai ainakin se on likimääräinen lukumäärä niitä, jotka on mainittu kirjallisuudessa.

Sen perusrakenne noudattaa yleistä periaatetta, joka koostuu 2-metyylibutaanitähteistä, joita tunnetaan usein isopreeniyksikköinä ja jotka ovat 5 hiiliatomin molekyylejä; siksi niitä kutsutaan myös "isoprenoideiksi".

Terpeenejä esiintyy luonnossa yleensä hiilivedyinä, alkoholeina ja niiden glykosideina, eettereinä, aldehydeinä, ketoneina, karboksyylihapoina ja estereinä.

2-metyylibutaanitähteiden lukumäärästä riippuen erotetaan seuraavat:

- Hemiterpeenit (C5)

- monoterpeenit (C10)

- Sesquiterpenes (C15)

- Diterpeenit (C20)

- Sesterpeenit (C25)

- triterpeenit (C30)

- Tetrapenteenit (C40)

- Polyterpeenit (C5) n, yli 8 yksikköä

Kunkin isopreeniyksikön isopropyyliosa tunnetaan nimellä "pää" ja etyyliosa tunnetaan nimellä "häntä". Mono-, sesqui-, di- ja sesterpeeneissä isopreeniyksiköt on kytketty toisiinsa pään-hännän järjestyksessä, mutta tri- ja tetraterpeenien keskellä on häntä-häntä-yhteys.

On myös tärkeää huomata, että terpeeneissä on loogisesti useita hiiliatomeja, jotka ovat aina 5: n kerrannaisia, koska niiden rakenteelliset "lohkot" koostuvat 5 hiiliatomin isopreenistä.

toiminto

Vaikuttavina yhdisteinä

- Terpeenit ovat aineita, jotka aiheuttavat tiettyjen havupuiden ja sitrushedelmien, korianterin ja laventelin, eukalyptuksen, sitruunaruohon, liljojen, pippurin ja joidenkin kukkien tuoksun, maun ja niiden erityisen farmakologisen vaikutuksen., monien kasvien lehdet ja juuret.

- Kasvit käyttävät näitä aineita hyönteisten tai petoeläinten karkottamiseen ja myös siementen pölyttäjiin ja levittäjiin houkuttelemiseen, koska ne ovat usein haihtuvia yhdisteitä, jotka lähettävät erityisiä aromeja (vähemmän haihtuvilla yhdistelmillä on yleensä katkera tai myrkyllinen maku).

- Ne ovat myös hyödyllisiä yhdisteitä kasvien kasvun signaloinnin ja säätelyn kannalta.

Teollisuudessa ja biolääketieteessä

- Terpeenejä käytetään hajusteiden valmistukseen ja tuotantoon, joihin käytetään luonnollisia yhdisteitä, kuten mentolia, sitrushedelmiä ja monia mausteita.

- Ne ovat hyödyllisiä myös luonnollista alkuperää olevien aromaterapiajärjestelmien valmistuksessa, joita on perinteisesti käytetty parantamaan yksilöiden mielialaa ja joilla on lisäksi repeävä vaikutus joihinkin hyönteisiin.

- Lääketieteellisesti esimerkiksi eukalyptusöljystä johdetuilla terpeeneillä on stimuloivia ominaisuuksia liman erittymiselle, minkä vuoksi niitä käytetään yleisesti peruutusaineiden formuloinnissa.

Metolien eri muotojen rakenne (Lähde: H Padleckas, Wikimedia Commonsin kautta)

- Monilla terpeeneillä on myös diureettisia ominaisuuksia ja ne helpottavat maha-suolikanavan kouristuksia.

- Ne sisällytetään myös voiteisiin ja voiteisiin kivun ja urtikarian vähentämiseksi sekä mikrobi-infektioiden, etenkin antibioottiresistenttien mikro-organismien, kuten hiivan ja sienten, vähentämiseksi.

- Lääkekasvien infuusioina käytettävät terpeenit voivat auttaa poistamaan ilmavaivat ja ruoansulatushäiriöt. Lisäksi nämä aineet sisältyvät myös moniin torjunta-aineisiin.

Luokittelu

Terpeenit luokitellaan niitä muodostavien isopreeniyksiköiden lukumäärän perusteella, kuten aiemmin mainittiin: hemiterpeenit (C5); monoterpeenit (C10); sesquiterpenes (C15); diterpeenit (C20); sesterpeenit (C25); triterpeenit (C30); tetraterpeenit (C40); polyterpentteja (C5) n, joissa on yli 8 yksikköä.

Hemiterpenes

Tunnetaan noin 50 hemiterpeenityyppiä, jotka ovat terpeenejä, jotka koostuvat yhdestä isopreeniyksiköstä. 3-metyyli-2-buten-1-oli (prenoli) tunnetaan hyvin ja sitä löytyy öljystä, jota uutetaan Cananga odorata -puun ja humalan (Humulus lupulus) kukista.

monoterpeenit

Monoterpeenit ovat terpeenejä, jotka koostuvat 2 isopreeniyksiköstä. Niitä on asyklisiä ja syklisiä, ja yhteensä on noin 1 500 dokumentoitua kemiallista lajia.

Monoterpeenin limoneenin kemiallinen rakenne (Lähde: Leyo, Wikimedia Commonsin kautta)

Suurin osa asyklisistä monoterpeeneistä on johdettu 2,6-dimetyylioktaanista ja niiden isopreeniyksiköt on kiinnitetty "päästä hännään". Jotkut näistä yhdisteistä rikastuttavat pelargonioiden (Pelargonium sp.) Kukkakudoksia ja ovat vahassa, joka peittää joidenkin lintujen höyhenen.

Monosyklisiä monoterpeenejä ovat ne, joiden rakenteessa on syklinen osa, ja yleisimmät ovat ne, joissa on syklopropaani-, syklobutaani- ja sykloheksaanirenkaat. On myös bisyklisiä monoterpeenejä, joissa on kaksi rengasta.

seskviterpeenien

Sesquiterpeenit ovat terpeenejä, jotka koostuvat 3 isopreeniyksiköstä, joten niissä on 15 hiiliatomia.

Siellä ovat Farneseans (jotka vastaavat omenoiden, päärynien ja muiden hedelmien peittämisen makuista), germakraanialaiset ja elemaanit, humulanit, eudesmalaiset ja furanoeudesmanit, eremofilaanit, furanoeremophilaanit ja valeranit, kardinaanit, drimanit, guainanos ja cicloguainanos, muun muassa.

diterpeenit

Diterpeeneissä on 4 isopreeniyksikköä (C20), ja ne ovat myös melko monipuolinen ryhmä terpeenejä, joihin kuuluvat fytaanit, syklofytaanit, labdanit, pimaraanit ja isopimaraanit, beyeraanit, atisanit, giberelaanit, cembranit, jne.

Sesterpenes

Ne koostuvat 5 isopreeniyksiköstä ja voivat olla syklisiä tai asyklisiä. Näitä yhdisteitä esiintyy harvoin "korkeammissa" kasveissa, ja niistä on ilmoitettu joissakin merisienissä ja muissa merieläimissä.

triterpenes

Triterpeenit, jotka koostuvat 6 isopreeniyksiköstä (C30), ovat joillekin kasveille tyypillisiä molekyylejä, koska ne ovat osa brassinosteroideja, fytoakseliineja, joitain toksiineja ja tiettyjä suojavahoja.

Monet näistä ovat lineaarisia yhdisteitä, joista suurin osa on johdettu skvaleenista, ja kaksi farneseeniyksikköä on kytketty hännestä häntään; On myös syklisiä triterpeenejä.

tetraterpeenejä

Tetrapenteenit koostuvat 7 isopreeniyksiköstä, joten niissä on 35 hiiliatomia. Tähän ryhmään kuuluvat karotenoidit, jotka ovat luonteeltaan runsaimpia.

Karotenoidit ovat kaikki beetakaroteenin hajoamisen rakennevariantteja tai johdannaisia, joissa on 11 - 12 konjugoitua kaksoissidosta. Karotenoideja on korkeampien kasvien lehdissä, varressa ja juurissa, ja niiden osuus on jopa 0,1% koko kasvin kuivapainosta.

B-karoteenin, tetraterpeenin rakenne (Lähde: NEUROtiker / Public domain, Wikimedia Commonsin kautta)

Ne toimivat "värisuodattimina" lehtien synteesissä ja ovat vastuussa joidenkin puiden lehtien kellertävistä ja punertavista väreistä syksyn aikana, koska ne hajoavat hitaammin kuin klorofylli (vihreä).

Vaikka karotenoideilla ei ole yhtä monta funktiota kuin kasvien antosyanaineilla ja flavonoideilla, karotenoidit vaikuttavat monien vihannesten kukien ja hedelmien väritykseen.

polyterpeenit

Nämä ovat yli 8 isopreeniyksikön isoprenoideja. "Luonnonkumi", joka saadaan Hevea brasiliensiksen lateksin hyytymisestä, koostuu pääosin cis-polyisoprenoideista.

Dolikoleja, joissa on 14 - 20 isopreeniyksikköä, on fosforihappoestereinä hermosolujen ja joidenkin endokriinisten rauhasten lipidikalvoissa. Ne toimivat siirtämällä oligosakkarideja glykolipidien ja glykoproteiinien synteesiin.

Esimerkkejä terpeeneistä

- Triene

Basilikan, laakerinlehden ja katkeran appelsiinin lehdistä uutetussa öljyssä on runsaasti asyklisiä monoterpenoideja, jotka tunnetaan nimellä "trieeni", joista β-myraseeni ja β-okseenin konformaatioisomeerit erottuvat.

Myrkeenin, monoterpeenin kemiallinen rakenne (Lähde: Jan Herold, Leyo / Julkinen verkkotunnus, Wikimedia Commonsin kautta)

- Limoneeni

Limoneenia, monoterpeenia, jota esiintyy sitrushedelmien kuorissa ja puiden puissa sekä samoissa kasveissa kuin minttu, kataja, marihuana, rosmariini ja mänty, käytetään teollisesti lääkkeissä, kosmetologiassa, bioteknologia ja elintarviketeollisuus.

Sillä on masennuslääke, anksiolyyttisiä, antibakteerisia ja immunostimuloivia ominaisuuksia, joten se on erittäin houkutteleva monesta näkökulmasta.

- Karotenoidit

Karotenoidit ovat terpeenejä, jotka toimivat luonnollisina pigmenteinä monissa kasvi-, sieni- ja bakteerilajeissa. Ne ovat välttämättömiä A-vitamiinin synteesille eläimissä, ja ne on nautittava ruoan kanssa, koska ihmiskeho ja muut nisäkkäät eivät kykene syntetisoimaan niitä.

Viitteet

1. Bouvier, F., Rahier, A., ja Camara, B. (2005). Kasvien isoprenoidien biogeneesi, molekyylisäätely ja toiminta. Lipiditutkimuksen edistyminen, 44 (6), 357-429.
2. Breitmaier, E. (2006). Terpeenit: maut, tuoksut, farkut, feromonit. John Wiley & Sons.
3. Holstein, SA, ja Hohl, RJ (2004). Isoprenoidit: muodon ja toiminnan huomattava monimuotoisuus. Lipidit, 39 (4), 293 - 309.
4. Kandi, S., Godishala, V., Rao, P., ja Ramana, KV (2015). Terpeenien lääketieteellinen merkitys: näkemys. Biolääketiede, 3 (1), 8-10.
5. Tetali, SD (2019). Terpeenit ja isoprenoidit: runsaasti yhdisteitä maailmanlaajuiseen käyttöön. Plant, 249 (1), 1-8.