Concetti Chiave
- Esistono circa 600 molecole di carotenoidi in natura, di cui solo 50 hanno attività di provitamina A.
- Le xantofille, a differenza dei carotenoidi, non possiedono attività di vitamina A e si accumulano nella macula della retina, svolgendo un ruolo protettivo.
- I carotenoidi sono sintetizzati a partire dall'isopentil-pirofosfato (IPP) attraverso processi chimici complessi come ciclizzazione e deidrogenazione.
- La clorofilla assorbe fotoni, eccitandosi e passando a uno stato energetico superiore, ma questo stato è instabile e rilascia energia come calore per tornare a uno stato più stabile.
- Le xantofille possiedono una struttura simile ai caroteni, ma contengono atomi di ossigeno e presentano un colore arancio meno intenso.
Carotenoidi in natura
-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.
Qual è il ruolo delle 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 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.
Fotoni e clorofilla
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 varietà di carotenoidi presenti in natura e il loro ruolo?
- Qual è la funzione delle xantofille e dove si trovano?
- Come avviene l'assorbimento della luce da parte della clorofilla?
- Qual è il processo di sintesi dei carotenoidi?
In natura esistono circa 600 molecole di carotenoidi, di cui solo 50 hanno attività di provitamina A. I carotenoidi sono sintetizzati da organismi vegetali e microorganismi, mentre gli animali possono solo metabolizzarli (testo).
Le xantofille, che hanno un colore arancio meno intenso rispetto ai carotenoidi e non possiedono attività di vitamina A (eccetto la β-cripto-xantina), si accumulano nel tuorlo dell’uovo e nella macula della retina, dove possono proteggere dalla degenerazione legata all'invecchiamento (testo).
Quando un fotone colpisce la clorofilla, questa assorbe l'energia e passa dallo stato basale a uno stato eccitato, che è instabile. La clorofilla rilascia quindi energia per tornare a uno stato più stabile (testo).
I carotenoidi sono sintetizzati a partire dall'isopentil-pirofosfato (IPP), che deriva dall'acido mevalonico e dall'Acetil CoA. Attraverso reazioni di ciclizzazione, deidrogenazione e ossidazione, si formano diverse strutture di carotenoidi (testo).
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