Биологические пигменты

У этого термина существуют и другие значения, см. Пигмент.

Биологические пигменты (биохромы) — окрашенные вещества, входящие в состав тканей организмов. Цвет пигментов определяется наличием в их молекулах хромофорных групп, избирательно поглощающих свет в определённой части видимого спектра солнечного света. Пигментная система живых существ — звено, связывающее световые условия окружающей среды и обмен веществ организма. Биологические пигменты играют важную роль в жизнедеятельности живых существ.

Хлоропласты в клетках листа содержат хлорофилл.

Группы биологических пигментов

Биологические пигменты подразделяются на несколько классов в зависимости от своего строения.

Каротиноиды

Каротиноиды придают окраску большинству оранжевых овощей и фруктов.

Основная статья: Каротиноиды

Каротиноиды — наиболее распространённый класс биологических пигментов. Они обнаружены у большинства живых существ, в том числе у всех без исключений растений, многих (микроорганизмов). Каротиноиды обуславливают окраску многих животных, особенно насекомых, птиц и рыб. Каротиноиды и их производные, помимо прочего, являются основой зрительных пигментов, отвечающих за восприятие света и цвета у животных.

К каротиноидам относятся такие пигменты, как каротин, (гематохром), ксантофилл, (ликопин), (лютеин), (родопсин) (зрительный пурпур) и другие.

Хиноны

Основная статья: Хиноны

Хиноны — химические соединения, производные моноциклических или полициклических ароматических углеводородов, в составе которых присутствует ненасыщенный циклический дикетон. Их окраска варьирует от бледно-жёлтой до оранжевой, красной, пурпурной, коричневой и почти чёрной. Обнаружены у многих грибов, лишайников и в некоторых группах беспозвоночных. Широко используемый краситель (ализарин) относится к группе хинонов.

Флавоноиды

Яркая окраска лепестков цветов обусловлена (антоцианом).

Основная статья: (Флавоноиды)

Флавоноиды — O-гетероциклические фенольные соединения. В природе синтезируются почти исключительно высшими растениями. В их число входят (антоцианы), обуславливающие наиболее яркие цвета растений — красные, пурпурные, синие части цветов и плодов; , , (ауроны), (халконы) определяют жёлтую и оранжевую окраску плодов и листьев. К группе флавоноидов относятся также природные (антиоксиданты) (катехины).

Пигменты на основе порфирина

Основная статья: (Порфирины)

В эту группу входят биологические пигменты, в составе которых присутствует (порфириновый комплекс). (Гем), один из видов порфиринов, входит в качестве (простетической группы) в состав таких соединений, как гемоглобин, (билирубин), цитохром c, (цитохром P450) и другие. К этой группе относятся также растительные пигменты — хлорофилл, (феофитин) и т. п. Как правило, пигменты этого класса участвуют в (фотохимических) процессах, а также являются ферментами, задействованными в обмене веществ. Их роль как собственно красителей второстепенна.

Другие

Меланин — один из самых распространённых пигментов у животных, обуславливающий их тёмную окраску. Также встречается у растений и микроорганизмов. У позвоночных синтезируется в особых клетках — (меланоцитах). Меланины широко распространены в растительных и животных тканях, а также у простейших. Они определяют окраску кожи и волос, например (масти лошадей), цвет перьев птиц (совместно с интерференционной окраской), чешуи рыб, кутикулы насекомых. Меланины поглощают ультрафиолетовые лучи, и тем самым защищают ткани глубоких слоёв кожи от лучевого повреждения. Другой недавно обнаруженной функцией является (усвоение) некоторыми грибами ультрафиолетового и гамма-излучения для обеспечения жизнедеятельности.^[]

(Люциферины) — группа светоизлучающих биологических пигментов, встречаются у организмов, способных к биолюминесценции. Представляют собой небольшие молекулы, служащие субстратом для соответствующих ферментов (люцифераз), осуществляющих их окисление.

Биологическая роль

Природные пигменты выполняют множество функций. Они определяют окраску организмов, важную для их приспособления к внешней среде. Окраска отдельных частей растений служит для привлечения насекомых-опылителей и птиц, распространяющих семена, окраска тела у животных способствует защите от врагов, маскирует их при выслеживании добычи или предупреждает врагов о ядовитости. Также эти пигменты могут осуществлять защиту организма от ультрафиолетового излучения солнца. Многие природные пигменты принимают участие в фотохимических процессах, в частности, хлорофилл, (бактериохлорофилл), (бактериородопсин) являются фотосинтезирующими ферментами, (родопсин) животных задействован в зрительном процессе. (гемоглобин, (гемэритрин), (гемоцианин), цитохромы, дыхательные и др.) участвуют в переносе кислорода к тканям и тканевом дыхании.

Молекула хлорофилла.

Биологические пигменты, как правило, находятся в различных структурах клетки, реже — в свободном состоянии в жидкостях организма. Так, хлорофилл расположен в хлоропластах, каротиноиды — в хромопластах и хлоропластах, гемоглобин, как правило, в эритроцитах, меланин — в меланоцитах.

Использование

Ряд природных пигментов нашёл применение как красители в промышленности. В частности, широко применяются краски на основе (ализарина), ранее применялись такие природные красители, как (индиго), (кармин), шафран и другие.

Примечания

1. Бриттон Г. Биохимия природных пигментов. — Москва: Мир, 1986. — С. 20, 21. — 422 с. — 3050 экз. 5 ноября 2011 года.
2. Бриттон Г. Биохимия природных пигментов. — Москва: Мир, 1986. — С. 34—35. — 422 с. — 3050 экз. 5 ноября 2011 года.
3. Бриттон Г. Биохимия природных пигментов. — Москва: Мир, 1986. — С. 92—94. — 422 с. — 3050 экз. 5 ноября 2011 года.
4. Бриттон Г. Биохимия природных пигментов. — Москва: Мир, 1986. — С. 125—130. — 422 с. — 3050 экз. 5 ноября 2011 года.
5. Бриттон Г. Биохимия природных пигментов. — Москва: Мир, 1986. — С. 156—159. — 422 с. — 3050 экз. 5 ноября 2011 года.
6. Бриттон Г. Биохимия природных пигментов. — Москва: Мир, 1986. — С. 259. — 422 с. — 3050 экз. 5 ноября 2011 года.
7. John Lee. Basic Bioluminescence (англ.). — Department of Biochemistry and Molecular Biology, University of Georgia, Athens, 2008. 9 февраля 2010 года.

Литература

• Бриттон Г. Биохимия природных пигментов. — Москва: Мир, 1986. — 422 с. — 3050 экз.
• Всеволодов Н. Н. Биопигменты — фоторегистраторы: фотоматериал на бактериородопсине. — Москва: Наука, 1999. — 224 с. — (Теоретическая и прикладная биофизика). — .
• Конев С. В., Волотовский И. Д. Введение в молекулярную фотобиологию. — Минск: Наука и техника, 1971. — 230 с.