TERPENI: KARAKTERISTIKE, STRUKTURA, FUNKCIJA, KLASIFIKACIJA - BIOLOGIJA - 2026

Nastali terpeni ili izoprenoidni spojevi su organske ponavljajuće jedinice izoprenskih molekula, koje su samo ugljikovodici strukturirani s 5 atoma ugljika. Odnosno, to su izoprenski polimeri različite duljine.

U početku se riječ "terpen" upotrebljavala posebno za označavanje prirodnih organskih spojeva izvedenih iz jedne jedinice izoprena, ali danas se termini "terpen" i "izoprenoid" upotrebljavaju naizmjenično s mnogo učestalosti za označavanje tvari jedne ili više izoprenske jedinice.

Struktura izoprenske jedinice (Izvor: Edgar181, Wikimedia Commons)

Izraz "terpen" potječe od engleske riječi "terpentin", koja potječe od latinskih riječi koje se koriste za opisivanje terpentina, spoja dobivenog smolom određenih vrsta četinjača.

Terpentin sadrži neke ugljikovodične spojeve koji su prvi put skovani kao "terpeni", tako da su tradicionalno svi prirodni spojevi načinjeni od izoprenskih jedinica i izvedeni iz biljaka označeni kao terpeni.

Te se molekule sintetiziraju iz acetil koenzima A kao molekule prethodnice. U početku dolazi do kondenzacije dviju tih molekula, tvoreći acetoacetil-CoA, koji zatim reagira s drugim acetil-CoA, čime nastaje β-hidroksi-p-metilglutaril-CoA.

Enzimska redukcija prethodnog spoja u prisutnosti vode i ovisna o NADPH stvara mevalonsku kiselinu, čija fosforilacija daje difosfatni oblik mevalonske kiseline. Potonji spoj je dekarboksiliran i dehidriran, čime se dobiva izopentenil pirofosfat (IPP), aktivirana izoprenska jedinica.

Izomerizacija IPP-a, neke uzastopne kemijske modifikacije istog i kondenzacija s drugim IPP jedinicama proizvode različite terpene koji su poznati. Bočni lanci vitamina A, E i K, beta-karotena i skvalena primjeri su poznatih terpena.

Karakteristike terpena

- Terpeni su općenito isparljivi aromatski spojevi.

- To su nezasićene molekule ugljikovodika (imaju dvostruke veze između nekih svojih ugljikovih atoma) koje se nalaze u svim živim organizmima, ali posebno ih ima u esencijalnim uljima mnogih povrća.

- Oni terpeni koji imaju atome kisika poznati su kao "terpenoidi". Ti spojevi obavljaju različite funkcije u živim organizmima i iznenađujuće su raznoliki.

- Ne proizvode ih samo biljne vrste, već ih ima u izobilju i kod mnogih životinja, gdje obavljaju jednako važne funkcije.

Struktura

Poznato je više od 30 000 vrsta terpena ili barem to je otprilike broj onih koji su citirani u literaturi.

Njegova osnovna struktura slijedi opće načelo koje se sastoji od 2-metilbutanskih ostataka, često poznatih i kao izoprenske jedinice, koje su molekule s 5 atoma ugljika; zbog čega su poznati i kao "izoprenoidi".

Terpeni se obično javljaju u prirodi kao ugljikovodici, alkoholi i njihovi glikozidi, eteri, aldehidi, ketoni, karboksilne kiseline i esteri.

Ovisno o broju ostataka 2-metilbutana, razlikuju se:

- Hemiterpeni (C5)

- Monoterpeni (C10)

- seskiterpeni (C15)

- Diterpeni (C20)

- Sesterpeni (C25)

- Triterpeni (C30)

- tetraterpeni (C40)

- Polyterpenes (C5) n, s više od 8 jedinica

Izopropilni dio svake jedinice izoprena poznat je pod nazivom "glava", a etilni dio poznat je kao "rep". U mono-, seskvi-, di- i sesterpeni, jedinice izoprena povezane su u glavi-sekvenci, ali tri- i tetraterpeni imaju spoj u sredini-rep.

Važno je također napomenuti da terpeni logično imaju broj ugljikovih atoma koji je uvijek više od 5, jer su njihovi strukturalni „blokovi“ sastavljeni od izoprena s 5 atoma ugljika.

Funkcija

Kao aktivni spojevi

- Terpeni su tvari odgovorne za miris, okus i neke specifične farmakološke aktivnosti nekih četinjača i agruma, korijandera i lavande, eukaliptusa, limunske trave, ljiljana, papra i nekih cvjetova, lišće i korijenje velikog broja biljaka.

- Ove tvari biljke koriste da protjeraju insekte ili grabežljivce, a također za privlačenje oprašivača i raspršivača njihovih sjemenki, jer su to često isparljivi spojevi koji emitiraju specifične arome (manje hlapljive imaju tendenciju da daju gorke ili toksične okuse).

- Također su korisni spojevi sa stanovišta signalizacije i regulacije rasta biljaka.

U industriji i biomedicini

- Terpeni se koriste za pripremu i proizvodnju parfema za koje se koriste prirodni spojevi poput mentola, agruma i mnogih začina.

- Također su korisni za proizvodnju aromaterapijskih sustava prirodnog podrijetla, koji se tradicionalno koriste za poboljšanje raspoloženja pojedinaca, a osim toga imaju odbojan učinak protiv nekih insekata.

- Medicinski, na primjer, terpeni dobiveni iz eukaliptusovog ulja imaju poticajna svojstva za izlučivanje sluzi, zbog čega se najčešće koriste u formulaciji ekspektoranskih tvari.

Struktura različitih oblika metola (Izvor: H Padleckas, via Wikimedia Commons)

- Mnogi terpeni također imaju diuretička svojstva i pomažu u ublažavanju gastrointestinalnih grčeva.

- Također se uključuju u losione i kreme za smanjenje boli i urtikarije, kao i za smanjenje mikrobnih infekcija, posebno mikroorganizama otpornih na antibiotike, poput kvasca i gljivica.

- Terpeni koji se konzumiraju u infuzijama ljekovitih biljaka mogu pomoći u uklanjanju nadutosti i probavnih smetnji. Nadalje, ove tvari su također uključene u mnoge proizvode od pesticida.

Klasifikacija

Terpeni se klasificiraju prema broju izoprenskih jedinica koje ih čine, kao što je ranije spomenuto: hemiterpeni (C5); monoterpeni (C10); seskviterpeni (C15); diterpeni (C20); sesterpeni (C25); triterpeni (C30); tetraterpeni (C40); polterpetine (C5) n, s više od 8 jedinica.

Hemiterpenes

Poznato je oko 50 vrsta hemiterpena, koji su terpeni koji se sastoje od jedne izoprenske jedinice. 3-metil-2-buten-1-ol (prenol) dobro je poznat i nalazi se u ulju izdvojenom iz cvjetova stabla i hmelja Cananga odorata (Humulus lupulus).

Monoterpenes

Monoterpeni su terpeni koji se sastoje od dvije izoprenske jedinice. Postoje acikličke i cikličke vrste, a ukupno ima oko 1.500 dokumentiranih kemijskih vrsta.

Kemijska struktura limonena, monoterpena (Izvor: Leyo, putem Wikimedia Commons)

Većina acikličkih monoterpena izvedena je iz 2,6-dimetiloktana i njihove izoprenske jedinice su pričvršćene "od glave do repa". Neki od ovih spojeva obogaćuju cvjetna tkiva geranija (Pelargonium sp.) I nalaze se u vosku koji prekriva šljokice nekih ptica.

Monociklični monoterpeni su oni koji u svojoj strukturi imaju ciklički dio, a najčešći su oni koji imaju prstenove ciklopropana, ciklobutana i cikloheksana. Tu su i biciklički monoterpeni, koji imaju dva prstena.

seskviterpeni

Sesquiterpeni su terpeni koji se sastoje od 3 jedinice izoprena, tako da imaju 15 atoma ugljika.

Postoje Farnežani (koji su odgovorni za okuse preliva jabuka, krušaka i drugog voća), Germakrani i Elemani, Humulani, Eudesmani i Furanoeudesmani, Eremofilani, Furanoeremofilani i Valerani, Kardinani, Drmani, The guainanos i cicloguainanos, između mnogih drugih.

diterpene

Diterpeni imaju 4 jedinice izoprena (C20), a također su prilično raznolika skupina terpena, koja uključuje fitane, ciklofitane, labdane, pimarane i izopimarane, beyerane, atizane, giberelane, cembrene, itd

Sesterpenes

Sastoje se od 5 izoprenskih jedinica i mogu biti ciklične ili acikličke. Ti se spojevi rijetko pojavljuju u "višim" biljkama i zabilježeni su kod nekih morskih spužvi i drugih morskih životinja.

triterpeni

Sastoji se od 6 izoprenskih jedinica (C30), triterpeni su karakteristične molekule nekih biljaka, jer su dio brassinosteroida, fitoaleksina, nekih toksina i određenih zaštitnih voskova.

Mnogi od njih su linearni spojevi, od kojih je većina izvedena iz skvalena, a dvije farnesenske jedinice povezane su u rep; Postoje i ciklički triterpeni.

Tetraterpenes

Tetraterpeni se sastoje od 7 izoprenskih jedinica, tako da imaju 35 atoma ugljika. U ovu skupinu spadaju karotenoidi koji su u prirodi najzastupljeniji.

Karotenoidi su sve strukturne varijante ili derivati ​​razgradnje p-karotena koji imaju između 11 i 12 konjugirane dvostruke veze. Karotenoidi se nalaze u lišću, stabljici i korijenju viših biljaka, a čine do 0,1% suhe mase čitave biljke.

Struktura B-karotena, tetraterpena (Izvor: NEUROtiker / Public domain, via Wikimedia Commons)

Djeluju kao "filtri u boji" za fotosintezu u lišću, a odgovorni su za žućkastu i crvenkastu boju listova nekih stabala tijekom jeseni, jer se oni razgrađuju sporije od klorofila (zelenog).

Iako nemaju isti broj funkcija kao antocijanini i flavonoidi u biljkama, karotenoidi doprinose obojenju cvjetova i plodova mnogih povrća.

Polyterpenes

To su izoprenoidi više od 8 izoprenskih jedinica. "Prirodna guma" koja se dobiva koagulacijom lateksa Hevea brasiliensis u osnovi se sastoji od cis-poliizoprenoida.

Dolikoholi s 14-20 jedinica izoprena nalaze se kao esteri fosforne kiseline u lipidnim membranama živčanih stanica i nekim endokrinim žlijezdama. Oni funkcioniraju u prijenosu oligosaharida za sintezu glikolipida i glikoproteina.

Primjeri terpena

- Triene

Ulje izvađeno iz lišća bosiljka, lovorovog lista i gorke naranče bogato je acikličkim monoterpenoidima poznatim kao "trien", među kojima se ističu β-mircen i konformacijski izomeri β-okimena.

Kemijska struktura mircena, monoterpena (Izvor: Jan Herold, Leyo / Public domain, via Wikimedia Commons

- Limonen

Limonen, monoterpen prisutan u kore agruma i lišću njegovih stabala, kao i u biljkama kao što su menta, borovica, marihuana, ružmarin i bor, industrijski se koristi u farmaceutskoj, kozmetološkoj i dr. biotehnologiju i u prehrambenoj industriji.

Ima antidepresivna, anksiolitička, antibakterijska i imunostimulirajuća svojstva, što ga čini vrlo atraktivnim s mnogih stajališta.

- Karotenoidi

Karotenoidi su terpeni koji u mnogim biljnim, gljivičnim i bakterijskim vrstama djeluju kao prirodni pigmenti. Oni su neophodni za sintezu vitamina A u životinjama i moraju ih konzumirati s hranom, jer ih ljudsko tijelo i drugi sisari ne mogu sintetizirati.

Reference

1. Bouvier, F., Rahier, A., i Camara, B. (2005). Biogeneza, molekularna regulacija i funkcija biljnih izoprenoida. Napredak u lipidnim istraživanjima, 44 (6), 357-429.
2. Breitmaier, E. (2006). Terpeni: arome, mirisi, ljekarne, feromoni. John Wiley & Sinovi.
3. Holstein, SA, & Hohl, RJ (2004). Izoprenoidi: nevjerojatna raznolikost oblika i funkcije. Lipidi, 39 (4), 293-309.
4. Kandi, S., Godishala, V., Rao, P., & Ramana, KV (2015). Biomedicinski značaj terpena: uvid. Biomedicina, 3 (1), 8-10.
5. Tetali, SD (2019). Terpeni i izoprenoidi: bogatstvo spojeva za globalnu upotrebu. Biljka, 249 (1), 1-8.