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.

Группы биологических пигментов

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

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

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

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

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. ^{[ источник не указан 2824 дня ]}

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 .

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

Литература

• Бриттон Г. . — Москва: Мир, 1986. — 422 с. — 3050 экз.
• Всеволодов Н. Н. Биопигменты — фоторегистраторы: фотоматериал на бактериородопсине. — Москва: Наука, 1999. — 224 с. — (Теоретическая и прикладная биофизика). — ISBN 5-02-003930-6 .
• Конев С. В., Волотовский И. Д. Введение в молекулярную фотобиологию. — Минск: Наука и техника, 1971. — 230 с.