Concetti Chiave
- Carotenoidi sono molecole naturali, con circa 600 tipi, ma solo 50 di essi hanno attività di provitamina A.
- Sintetizzati da piante e microorganismi, i carotenoidi non possono essere prodotti dagli animali, che li metabolizzano comunque.
- Le xantofille, una classe di carotenoidi, hanno un colore arancio meno intenso e contengono ossigeno nella loro struttura.
- Nelle piante transgeniche di Arabidopsis, la mancanza di carotenoidi inibisce la fotosintesi, dimostrando la loro importanza.
- I pigmenti come la clorofilla assorbono fotoni, causando eccitazione e rilascio di energia sotto forma di calore.
Indice
Carotenoidi
-In natura ci sono circa 600 differenti molecole di carotenoidi-Solo 50 possiedono attività di provitamina A.
-Lo spettro di assorbimento è tra i 400 e 500 nanometri.
Il rapporto tra clorofilla A e clorofilla B è un indicatore di condizione di stress o danno.
Sintetizzati in natura dagli organismi vegetali e da numerosi microorganismi, gli animali possono metabolizzare i carotenoidi ma non sintetizzarli.
-Terpenoidi sintetizzati a partire dal precursore a 5 atomi C= isopentil-pirofosfato (IPP). IPP è convertito in Geranil-geranil-pirofosfato (GGPP). La dimerizzazione di GGPP produce Fitoene da cui si formano fitofluene, zeta-carotene, licopene.
Reazioni di ciclizzazione, deidrogenazione, ossidazione producono poi la vasta gamma di strutture di carotenoidi presenti in natura.
La sintesi di isopentenil-PP (IPP) avviene attraverso il precursore acido mevalonico, a partire da Acetil CoA.
I carotenoidi si dividono in Caroteni e Xantofille
-Le xantofille possiedono un colore arancio meno intenso rispetto ai carotenoidi-Non possiedono attività di vitamina A (ad eccezione della β-cripto-xantina)
-Struttura simile a quella dei caroteni ma contengono atomi di ossigeno
-Nel tuorlo dell’uovo si trovano luteina e il suo isomero zeaxantina
-Luteina e zeaxantina si accumulano selettivamente nella macula della retina dell’occhio dove si pensa possano svolgere un ruoloprotittetivo e di prevenzione delle patologie correlate all’invecchiamento della retina.
Piante transgeniche di Arabidopsis incapaci di sintetizzare i carotenoidi non sono fotosinteticamente attive
Piante caratterizzate dal silenziamento del gene PDS (Fitoene Desaturasi) grazie all’espressione costitutiva del costrutto PDS-RNAi sotto il contro del promotore 35S CaMV produce “photobleaching” e inibizione della crescita.
Pigmenti: meccanismi di eccitazione e de-eccitazione
Il pigmento (verde) viene colpito da un fotone, proveniente da un raggio solare, di una determinata.lunghezza d’onda e che porta con sé un pacchetto discreto di energia. Il pigmento può assorbire questa energia e si eccita, passando dallo stato basale allo stato eccitato e aumentando il suo livello di energia.
Quando la clorofilla assorbe un fotone, si eccita.
Stato basale: stato in cui c’è un grado di stabilità.
Se arriva un fotone che porta un pacchetto di energia e colpisce molecola di clorofilla,si eccita e il livello di energia passa dallo strato basale a quello eccitato. Quando il pigmento passa dallo stato basale a eccitato, quest’ultimo è uno stadio instabile e quindi verrà emessa energia per tornare ad uno stadio più stabile.
Il fotone che arriva e porta energia determina a livello subatomico una modifica; uno degli elettroni negli strati finali viene lanciato in un orbitale più esterno.
L’assorbimento di luce blu eccita la clorofilla che passa ad uno stato energetico superiore.
In questo stato eccitato la clorofilla è estremamente instabile e rilascia rapidamente energia nell’ambiente circostante sottoforma di calore per tornare allo stato energetico inferiore.
Domande da interrogazione
- Qual è la funzione dei carotenoidi nelle piante?
- Qual è la differenza principale tra caroteni e xantofille?
- Come avviene la sintesi dei carotenoidi?
- Come avviene l'eccitazione e de-eccitazione dei pigmenti?
I carotenoidi sono essenziali per la fotosintesi e la protezione delle piante. Le piante transgeniche di Arabidopsis incapaci di sintetizzare i carotenoidi non sono fotosinteticamente attive, evidenziando la loro importanza.
La differenza principale è che le xantofille contengono atomi di ossigeno e hanno un colore arancio meno intenso rispetto ai caroteni. Inoltre, solo la β-cripto-xantina tra le xantofille possiede attività di vitamina A.
La sintesi dei carotenoidi inizia con il precursore isopentil-pirofosfato (IPP), che viene convertito in Geranil-geranil-pirofosfato (GGPP). La dimerizzazione di GGPP produce fitoene, da cui si formano altri carotenoidi attraverso reazioni di ciclizzazione, deidrogenazione e ossidazione.
Quando un pigmento come la clorofilla assorbe un fotone, si eccita passando dallo stato basale a uno stato energetico superiore. Questo stato è instabile, quindi il pigmento rilascia rapidamente energia sotto forma di calore per tornare a uno stato più stabile.
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