ТЕРПЕНИ: КАРАКТЕРИСТИКЕ, СТРУКТУРА, ФУНКЦИЈА, КЛАСИФИКАЦИЈА - БИОЛОГИЈА - 2025

Формирани терпени или изопреноидна једињења су органске јединице које понављају молекуле изопрена, које су само угљоводоници са 5 атома угљеника. Односно, то су изопренски полимери различите дужине.

У почетку се реч "терпен" употребљавала посебно за означавање природних органских једињења која потичу из једне изопренске јединице, али данас се термини "терпен" и "изопреноид" употребљавају наизменично са много учесталости за означавање супстанци једне или више изопренске јединице.

Структура изопренске јединице (Извор: Едгар181, виа Викимедиа Цоммонс)

Израз "терпен" потиче од енглеске речи "терпентин", која потиче од латинских речи које се користе за описивање терпентина, једињења добијеног смолом одређених врста четињача.

Терпентин садржи нека једињења угљоводоника која су прво скована као "терпени", тако да се традиционално сва природна једињења направљена од изопренских јединица и која потичу из биљака означавају као терпени.

Ови молекули се синтетишу из ацетил коензима А као молекула претходника. У почетку долази до кондензације двају ових молекула, формирајући ацетоацетил-ЦоА, који затим реагује са другим ацетил-ЦоА и формира п-хидрокси-П-метилглутарил-ЦоА.

Ензимска редукција претходног једињења у присуству воде и зависна од НАДПХ производи мевалонску киселину, чија фосфорилација даје дифосфатни облик мевалонске киселине. Последње једињење је декарбоксилирано и дехидрирано да се добије изопентенил пирофосфат (ИПП), активирана јединица изопрена.

Изомеризација ИПП-а, неке узастопне хемијске модификације истог и кондензација са другим ИПП јединицама производе различите терпене који су познати. Бочни ланци витамина А, Е и К, бета-каротена и сквалена су примери познатих терпена.

Карактеристике терпена

- Терпени су генерално испарљива ароматична једињења.

- То су незасићени молекули угљоводоника (имају двоструке везе између неких угљених атома) који се налазе у свим живим организмима, али посебно су обилни у есенцијалним уљима многих поврћа.

- Они терпени који имају атоме кисеоника познати су под називом "терпеноиди". Ова једињења врше различите функције у живим организмима и изненађујуће су разнолика.

- Не производе их само биљне врсте, већ их има у изобиљу и код многих животиња, које обављају подједнако важне функције.

Структура

Познато је више од 30.000 врста терпена или барем то је отприлике број оних који су цитирани у литератури.

Његова основна структура следи општем принципу који се састоји од 2-метилбутанских остатака, често познатих и као изопренске јединице, које су молекули састављени од 5 атома угљеника; због чега су познати и као "изопреноиди".

Терпени се обично јављају у природи као угљоводоници, алкохоли и њихови гликозиди, етри, алдехиди, кетони, карбоксилне киселине и естри.

У зависности од броја остатака 2-метилбутана, разликују се:

- Хемитерпени (Ц5)

- Монотерпени (Ц10)

- Сескуитерпенес (Ц15)

- Дитерпени (Ц20)

- Сестерпени (Ц25)

- Тритерпени (Ц30)

- Тетратерпени (Ц40)

- Политерпенес (Ц5) н, са више од 8 јединица

Изопропилни део сваке јединице изопрена познат је као "глава", а етилни део је познат као "реп". У моно-, сескви-, ди- и сестерпени, јединице изопрена повезане су у глави-секвенци, али три- и тетратерпени имају средину реп-реп у средини.

Важно је такође напоменути да терпени логично имају одређени број атома угљеника који је увек више од 5, јер су њихови структурални „блокови“ сачињени од изопрена са 5 атома угљеника.

Функција

Као активна једињења

- Терпени су супстанце одговорне за мирис, укус и неке специфичне фармаколошке активности неких четињача и агрума, коријандера и лаванде, еукалиптуса, лимунске траве, љиљана, бибера и неких цветова , лишће и коријење широког спектра биљака.

- Ове супстанце биљке користе да отјерају инсекте или грабљивице и да привуку опрашиваче и распршиваче својих семенки, пошто су често испарљива једињења која емитују специфичне ароме (мање испарљиви они имају тенденцију да дају горке или токсичне ароме).

- Такође су корисна једињења са становишта сигнализације и регулације раста биљака.

У индустрији и биомедицини

- Терпени се користе за припрему и производњу парфема за које се користе природна једињења попут ментола, агрума и многих зачина.

- Такође су корисни за производњу ароматерапијских система природног порекла, који се традиционално користе за побољшање расположења појединаца и, поред тога, имају одбијајући ефекат против неких инсеката.

- Медицински, на пример, терпени добијени из еукалиптусовог уља, имају подстицајна својства за излучивање слузи, због чега се најчешће користе у формулацији експекторанских супстанци.

Структура различитих облика метола (Извор: Х Падлецкас, виа Викимедиа Цоммонс)

- Многи терпени такође имају диуретичка својства и помажу у ублажавању гастроинтестиналних грчева.

- Такође се укључују у лосионе и креме за смањење бола и уртикарије, као и за смањење микробних инфекција, посебно микроорганизама отпорних на антибиотике, попут квасца и гљивица.

- Терпени који се конзумирају у инфузијама лековитог биља могу да помогну да се елиминише надимање и пробава. Поред тога, ове материје су такође укључене у многе производе од пестицида.

Класификација

Терпени се класификују, према броју изопренских јединица које их чине, као што је раније поменуто: хемитерпени (Ц5); монотерпени (Ц10); сесквитерпени (Ц15); дитерпени (Ц20); сестерпени (Ц25); тритерпени (Ц30); тетратерпени (Ц40); полтерпетине (Ц5) н, са више од 8 јединица.

Хемитерпени

Познато је око 50 врста хемитерпена, који су терпени сачињени од једне изопренске јединице. 3-метил-2-бутен-1-ол (пренол) је добро познат и налази се у уљу издвојеном из цветова стабла и хмеља Цананга одората (Хумулус лупулус).

Монотерпени

Монотерпени су терпени састављени од две изопренске јединице. Постоје ацикличке и цикличне врсте и укупно има око 1.500 документованих хемијских врста.

Хемијска структура лимонена, монотерпена (Извор: Леио, виа Викимедиа Цоммонс)

Већина ацикличких монотерпена потиче од 2,6-диметилоктана и њихове изопренске јединице су причвршћене "од главе до репа". Нека од ових једињења обогаћују цветна ткива геранија (Пеларгониум сп.) И налазе се у воску који прекрива перје неких птица.

Моноциклични монотерпени су они који у својој структури имају циклички део, а најчешћи су они који имају прстенове циклопропана, циклобутана и циклохексана. Постоје и бициклички монотерпени, који имају два прстена.

Сескуитерпенес

Сескуитерпени су терпени који се састоје од 3 јединице изопрена, тако да имају 15 атома угљеника.

Постоје Фарнежани (који су одговорни за окусе облога јабука, крушака и другог воћа), Гермакрани и Елемани, Хумулани, Еудесмани и Фураноеудесмани, Еремофилани, Фураноеремофилани и Валерани, Кардинани, Дрмани, гуаинанос и цицлогуаинанос, између многих других.

Дитерпени

Дитерпени имају 4 јединице изопрена (Ц20) и такође су прилично разноврсна група терпена, која укључује фитане, циклофитане, лабдане, пимаране и изопимаране, беиеране, атизане, гиберелане, цембрене, итд.

Сестерпени

Састоје се од 5 изопренских јединица и могу бити цикличне или ацикличне. Ова једињења ретко се јављају у „вишим“ биљкама и примећена су код неких морских сунђера и других морских животиња.

Тритерпени

Сачињени од 6 изопренских јединица (Ц30), тритерпени су карактеристичне молекуле неких биљака, пошто су део брассиностероида, фитоалексина, неких токсина и одређених заштитних воскова.

Многи од њих су линеарна једињења, од којих је већина изведена из сквалена, са две фарнесенске јединице повезане репом и репом; Постоје и циклични тритерпени.

Тетратерпенес

Тетратерпени се састоје од 7 изопренских јединица, тако да имају 35 атома угљеника. У ову групу спадају каротеноиди који су у природи најзаступљенији.

Каротеноиди су све структурне варијанте или деривати разградње п-каротена који имају између 11 и 12 коњугованих двоструких веза. Каротеноиди се налазе у лишћу, стабљици и коренима виших биљака, који чине до 0,1% суве масе читаве биљке.

Структура Б-каротена, тетратерпена (Извор: НЕУРОтикер / Публиц домаин, виа Викимедиа Цоммонс)

Они делују као "филтери у боји" за фотосинтезу у лишћу и одговорни су за жућкасту и црвенкасту боју листова неких стабала током јесени, јер се они разграђују спорије од хлорофила (зеленог).

Иако немају исти број функција као антоцијанини и флавоноиди у биљкама, каротеноиди доприносе обојењу цвећа и плодова многих поврћа.

Политерпенес

Ово су изопреноиди више од 8 јединица изопрена. „Природна гума“ која се добија коагулацијом латекса Хевеа брасилиенсис у основи се састоји од цис-полиизопреноида.

Долицхоли са 14-20 јединица изопрена налазе се као естери фосфорне киселине у липидним мембранама нервних ћелија и неким ендокриним жлездама. Они функционишу у преносу олигосахарида за синтезу гликолипида и гликопротеина.

Примери терпена

- Триене

Уље екстрахирано из лишћа босиљка, ловоровог листа и горке наранџе богато је ацикличким монотерпеноидима познатим као "триен", међу којима се истичу β-мирцен и конформацијски изомери β-окимена.

Хемијска структура мирцена, монотерпена (Извор: Јан Херолд, Леио / Публиц домаин, виа Викимедиа Цоммонс

- Лимонене

Лимонен, монотерпен присутан у коре цитрусног воћа и лишћу његовог дрвећа, као и у биљкама као што су мента, боровица, марихуана, рузмарин и бор, индустријски се користи у фармацији, козметологији, биотехнологију и у прехрамбеној индустрији.

Има антидепресивне, анксиолитичке, антибактеријске и имуностимулирајуће особине, што га чини врло атрактивним са многих становишта.

- Каротеноиди

Каротеноиди су терпени који делују као природни пигменти код многих биљних, гљивичних и бактеријских врста. Они су неопходни за синтезу витамина А у животињама и морају се конзумирати с храном, јер људско тело и сисари нису у могућности да их синтетишу.

Референце

1. Боувиер, Ф., Рахиер, А. и Цамара, Б. (2005). Биогенеза, молекуларна регулација и функција биљних изопреноида. Напредак у липидним истраживањима, 44 (6), 357-429.
2. Бреитмаиер, Е. (2006). Терпени: ароме, мириси, фармака, феромони. Јохн Вилеи & Сонс.
3. Холстеин, СА, и Хохл, РЈ (2004). Изопреноиди: изванредна разноликост облика и функција. Липиди, 39 (4), 293-309.
4. Канди, С., Годисхала, В., Рао, П., и Рамана, КВ (2015). Биомедицински значај терпена: увид. Биомедицина, 3 (1), 8-10.
5. Тетали, СД (2019). Терпени и изопреноиди: богатство једињења за глобалну употребу. Биљка, 249 (1), 1-8.