TERPENER: EGENSKAPER, STRUKTUR, FUNKTION, KLASSIFICERING - BIOLOGI - 2025

De bildade terpenerna eller isoprenoidföreningarna är organiska upprepande enheter av isoprenmolekyler, som endast är kolväten strukturerade 5 kolatomer. Det vill säga att de är isoprenpolymerer med olika längder.

Ursprungligen användes ordet "terpen" specifikt för att hänvisa till naturliga organiska föreningar härrörande från en enda isoprenenhet, men idag används uttrycken "terpen" och "isoprenoid" utbytbart med mycket frekvens för att hänvisa till ämnen av en eller flera isoprenenheter.

Struktur för en isoprenenhet (Källa: Edgar181, via Wikimedia Commons)

Termen "terpen" härstammar från det engelska ordet "terpentin", som härstammar från de latinska orden som används för att beskriva terpentin, en förening som härrör från hartset av vissa arter av barrträd.

Terpentin innehåller några kolväteföreningar som först myntades som "terpener", så traditionellt betecknas alla naturliga föreningar tillverkade av isoprenenheter och härledda från växter som terpener.

Dessa molekyler syntetiseras från acetylkoenzym A som en föregångsmolekyl. Inledningsvis sker kondensationen av två av dessa molekyler och bildar acetoacetyl-CoA, som sedan reagerar med en annan acetyl-CoA för att bilda p-hydroxi-p-metylglutaryl-CoA.

Den enzymatiska reduktionen av den tidigare föreningen i närvaro av vatten och beroende av NADPH producerar mevalonsyra, vars fosforylering ger difosfatformen av mevalonsyra. Den senare föreningen dekarboxyleras och dehydratiseras för att ge isopentenylpyrofosfat (IPP), en aktiverad isoprenenhet.

Isomeriseringen av IPP, några på varandra följande kemiska modifieringar av densamma och kondensationen med andra IPP-enheter producerar de olika kända terpenerna. Sidokedjorna av vitamin A, E och K, betakaroten och squalen är exempel på kända terpener.

Egenskaper hos terpener

- Terpener är i allmänhet flyktiga aromatiska föreningar.

- Det är omättade kolväte-molekyler (de har dubbla bindningar mellan några av sina kolatomer) som finns i alla levande organismer, men de finns särskilt rikligt med eteriska oljor i många grönsaker.

- De terpener som har syreatomer kallas "terpenoider". Dessa föreningar har olika funktioner i levande organismer och är förvånansvärt olika.

- De produceras inte bara av växtarter, utan finns också i många djur, där de har lika viktiga funktioner.

Strukturera

Mer än 30 000 arter av terpener är kända, eller det är åtminstone det ungefärliga antalet av de som har citerats i litteraturen.

Dess grundläggande struktur följer en allmän princip som består av 2-metylbutanrester, ofta känd som isoprenenheter, som är molekyler med 5 kolatomer; varför de också kallas "isoprenoider".

Terpener förekommer vanligtvis i naturen som kolväten, alkoholer och deras glykosider, etrar, aldehyder, ketoner, karboxylsyror och estrar.

Beroende på antalet 2-metylbutanrester skiljer sig följande:

- Hemiterpenes (C5)

- Monoterpenes (C10)

- Sesquiterpenes (C15)

- Diterpenes (C20)

- Sesterpenes (C25)

- Triterpenes (C30)

- Tetraterpenes (C40)

- Polyterpenes (C5) n, med mer än 8 enheter

Isopropylpartiet i varje isoprenenhet kallas "huvudet" och etylpartiet är känt som "svansen". I mono-, sesqui-, di- och sesterpenes är isoprenenheterna kopplade samman i en huvudsvanssekvens, men tri- och tetraterpenerna har en svans-svansanslutning i mitten.

Det är också viktigt att notera att terpener logiskt har ett antal kolatomer som alltid är ett multipel av 5, eftersom deras strukturella "block" består av isoprener med 5 kolatomer.

Fungera

Som aktiva föreningar

- Terpener är de ämnen som ansvarar för lukten, smaken och några av de specifika farmakologiska aktiviteterna för vissa barrträd, citrusfrukter, koriander och lavendel, eukalyptus, citrongräs, liljor, peppar och vissa blommor , blad och rötter från en mängd olika växter.

- Dessa ämnen används av växter för att driva bort insekter eller rovdjur och också för att locka pollinatorer och spridare av deras frön, eftersom de ofta är flyktiga föreningar som avger specifika aromer (de mindre flyktiga har en tendens att ge bittera eller giftiga smaker).

- De är också användbara föreningar med tanke på signalering och reglering av växttillväxt.

Inom industri och biomedicin

- Terpener används för beredning och produktion av parfymer, för vilka naturliga föreningar som mentol, citrusfrukter och många kryddor används.

- De är också användbara för tillverkning av aromterapisystem av naturligt ursprung, som traditionellt har använts för att förbättra humör hos individer och dessutom har en avvisande effekt mot vissa insekter.

- Medicinskt har till exempel terpener härrörande från eukalyptusolja stimulerande egenskaper för utsöndring av slem, varför de ofta används i formuleringen av slemlösande ämnen.

Struktur för de olika formerna av metol (Källa: H Padleckas, via Wikimedia Commons)

- Många terpener har också diuretiska egenskaper och hjälper till att lindra mag-tarmspasmer.

- De ingår också i lotioner och krämer för att minska smärta och urtikaria, samt för att minska mikrobiella infektioner, särskilt antibiotikaresistenta mikroorganismer, som jäst och svamp.

- Terpenerna som konsumeras i infusioner av medicinska växter kan hjälpa till att eliminera vindbildning och matsmältningsbesvär. Dessutom ingår dessa ämnen också i många bekämpningsmedel.

Klassificering

Terpener klassificeras enligt antalet isoprenenheter som komponerar dem, som tidigare kommenterats: hemiterpenes (C5); monoterpener (C10); sesquiterpenes (C15); diterpenes (C20); sesterpenes (C25); triterpener (C30); tetraterpenes (C40); polyterpenths (C5) n, med mer än 8 enheter.

Hemiterpenes

Cirka 50 typer av hemiterpenes är kända, som är terpener som består av en enda isoprenenhet. 3-metyl-2-buten-1-ol (prenol) är välkänd och finns i oljan extraherad från blommorna i Cananga odorata träd och humle (Humulus lupulus).

monoterpener

Monoterpener är terpener som består av 2 isoprenenheter. Det finns acykliska och cykliska sådana och totalt finns det cirka 1 500 dokumenterade kemiska arter.

Kemisk struktur för limonen, en monoterpen (Källa: Leyo, via Wikimedia Commons)

De flesta acykliska monoterpener härrör från 2,6-dimetyloktan och har sina isoprenenheter fästa "huvud-till-svans". Vissa av dessa föreningar berikar blommig vävnader i pelargoner (Pelargonium sp.) Och finns i vaxet som täcker fjädern av vissa fåglar.

Monocykliska monoterpener är de som har en cyklisk del i sin struktur och de vanligaste är de som har cyklopropan, cyklobutan och cyklohexanringar. Det finns också de bicykliska monoterpenerna, som har två ringar.

sesquiterpenes

Sesquiterpenes är terpener som består av 3 isoprenenheter, så de har 15 kolatomer.

Det finns Farneseaner (som ansvarar för smakerna på toppningen av äpplen, päron och annan frukt), Germacranians och Elemans, Humulans, Eudesmans och Furanoeudesmans, Eremofilanes, Furanoeremophilanes och Valerans, Cardinans, Drimans, the Drimans, the guainanos och cicloguainanos, bland många andra.

diterpener

Diterpenes har 4 isoprenenheter (C20) och är också en ganska varierad grupp av terpener, som inkluderar fytaner, cyklofytaner, labdans, pimarans och isopimarans, beyerans, atisans, giberelans, cembrans, etc.

Sesterpenes

De består av 5 isoprenenheter och kan vara cykliska eller acykliska. Dessa föreningar förekommer sällan i "högre" växter och har rapporterats i vissa marinsvampar och andra havsdjur.

triterpener

Sammansatt av 6 isoprenenheter (C30) är triterpener karakteristiska molekyler för vissa växter, eftersom de ingår i brassinosteroider, fytoalexiner, vissa toxiner och vissa skyddande växer.

Många av dessa är linjära föreningar, de flesta härrör från squalen, med två farnesenheter kopplade svans till svans; Det finns också cykliska triterpener.

tetraterpener

Tetraterpenes består av 7 isoprenenheter, så de har 35 kolatomer. I denna grupp finns karotenoider, som är de vanligaste i naturen.

Karotenoider är alla strukturella varianter eller derivat av nedbrytningen av p-karoten som har mellan 11 och 12 konjugerade dubbelbindningar. Karotenoider finns i blad, stjälkar och rötter hos högre växter, vilket står för upp till 0,1% av torrvikten för en hel växt.

Struktur av B-karoten, en tetraterpen (Källa: NEUROtiker / Public domain, via Wikimedia Commons)

De fungerar som "färgfilter" för fotosyntes i löv, och ansvarar för de gulaktiga och rödaktiga färgningarna på löv på vissa träd under hösten, eftersom de bryts ner långsammare än klorofyll (grönt).

Även om de inte har samma antal funktioner som antocyaniner och flavonoider i växter, bidrar karotenoider till färgningen av blommor och frukt av många grönsaker.

polyterpener

Dessa är isoprenoider från mer än 8 isoprenenheter. "Naturgummi", som erhålles från koaguleringen av latexen av Hevea brasiliensis, består väsentligen av cis-polyisoprenoider.

Dolikoler med 14-20 isoprenenheter finns som fosforsyraestrar i lipidmembranen i nervcellerna och vissa endokrina körtlar. De fungerar vid överföring av oligosackarider för syntes av glykolipider och glykoproteiner.

Exempel på terpener

- Triene

Den olja som extraheras från bladen på basilika, laurbladblad och bitter apelsin är rik på acykliska monoterpenoider, kända som "trien", bland vilka p-myrcenen och de konformationella isomererna av p-ocimen skiljer sig ut.

Myrcens kemiska struktur, en monoterpen (Källa: Jan Herold, Leyo / Public domain, via Wikimedia Commons

- Limonene

Limonen, en monoterpen som finns i skalet av citrusfrukter och i bladen på dess träd, såväl som i växter som mynta, enbär, marijuana, rosmarin och tall, utnyttjas industriellt inom läkemedel, kosmetologi, bioteknik och inom livsmedelsindustrin.

Det har antidepressiva, ångestdämpande, antibakteriella och immunstimulerande egenskaper, vilket gör det mycket attraktivt från många synvinklar.

- Karotenoider

Karotenoider är terpener som fungerar som naturliga pigment i många växter, svampar och bakterier. De är viktiga för syntesen av vitamin A i djur och måste konsumeras med mat, eftersom människokroppen och andra däggdjur inte kan syntetisera dem.

referenser

1. Bouvier, F., Rahier, A., & Camara, B. (2005). Biogenes, molekylreglering och funktion av växtisoprenoider. Framsteg inom lipidforskning, 44 (6), 357-429.
2. Breitmaier, E. (2006). Terpener: smaker, dofter, farmakor, feromoner. John Wiley & Sons.
3. Holstein, SA, & Hohl, RJ (2004). Isoprenoider: anmärkningsvärd mångfald av form och funktion. Lipider, 39 (4), 293-309.
4. Kandi, S., Godishala, V., Rao, P., & Ramana, KV (2015). Terpenes biomedicanska betydelse: en insikt. Biomedicin, 3 (1), 8-10.
5. Tetali, SD (2019). Terpener och isoprenoider: en mängd föreningar för global användning. Plant, 249 (1), 1-8.