Jaká je struktura karotenoidů?
Karotenoidy patří do třídy terpenoidů organických sloučenin, konkrétně tetraterpenoidů. Jsou to fytochemikálie, které se vyskytují téměř výhradně v rostlinách, a jsou rozděleny do dvou kategorií: karoteny bez obsahu kyslíku a xantofyly obsahující kyslík. Terpenoidy mohou být odvozeny, přinejmenším teoreticky, vzájemným propojením nebo „polymerizací“ molekul isoprenu, CH2 = C (CH3) CH = CH2. Tetraterpenoidní kostry obsahují čtyři 10-uhlíkové terpenové jednotky pro celkem 40 atomů uhlíku. Mezinárodní unie pro čistou a aplikovanou chemii, která zužuje definici, odkazuje na strukturu karotenoidů jako na ty tetraterpenoidy formálně odvozené od acyklického mateřského lykopenu.
Ve struktuře karotenoidů je přesně 40 kosterních uhlíků, teoreticky odvozitelných spojením isoprenových jednotek a složených pouze z uhlíku, vodíku a případně kyslíku. Struktura karotenoidů také zahrnuje složku zvanou chromofor, která je zodpovědná za barvu molekuly. Tyto organické sloučeniny jsou biologicky a nutričně důležité a jsou neoddělitelně spojeny s procesem fotosyntézy udržujícím život.
Polymerace je možná, protože isopren má dvě dvojné vazby. Každá isoprenová molekula má pět atomů uhlíku, takže kombinace dvou molekul vede k jednomu řetězci 10 atomů uhlíku. Růst může pokračovat i po této délce, protože druhá dvojná vazba pro každou účastnickou molekulu zůstává nevyužita. Existuje celá řada terpenoidních struktur, které se mohou tvořit, protože isoprenová molekula není symetrická. Spojení může probíhat z jednoho na druhého, z jednoho na druhého nebo z jednoho na druhý; čím delší je řetěz, tím větší je počet kombinací.
Karotenoidy patří mezi nutričně prospěšné potraviny z ovoce a zeleniny. Mezi živiny patří lutein, zeaxantin a lykopen. Většina karotenoidů má antioxidační vlastnosti. Některé, včetně alfa- a beta-karotenu a beta-kryptoxanthinu, mohou být tělem přeměněny na strukturně podobný retinol, vitamin A. Světlé barvy zeleniny, zejména žlutá kukuřice, oranžová mrkev a červená rajčata , existuje kvůli karotenoidům.
Část molekuly, která vytváří barvy, které se nacházejí ve struktuře karotenoidů, je chromofor, což znamená „barevné ložisko“. Je do značné míry určeno nepřetržitou sbírkou střídavých dvojných vazeb v molekule. Tato sbírka pí elektronů absorbuje energii, která se kryje s částí viditelného spektra. Barva zbytku neabsorbovaných barev určuje barvu ovoce nebo zeleniny. Žlutá zelenina tak absorbuje světlo zejména v modré části spektra.
Karotenoidy se nacházejí v rostlinných chloroplastech a chromoplastech. Slouží dvěma konkrétním funkcím. Sloučeniny absorbují světlo, které lze použít při fotosyntéze prostřednictvím přenosu energie, a slouží k ochraně delikátních molekul chlorofylu před vystavením škodlivému ultrafialovému světlu. Na podzim v některých částech světa, když se množství chlorofylu snižuje, se karotenoidy často objevují v krásných barvách mnoha rostlin, které se mění s ročními obdobími. Produkty rozkladu mnoha karotenoidů dodávají příjemnou vůni; některé z těchto sloučenin se používají v průmyslu esencí, parfémů a aroma.