Наш мир наполнен цветом, и все это, во многом, благодаря различным пигментам. Мы видим мир потому, что в нашем организме синтезируется зрительный пигмент родопсин. Благодаря бактериохлорофиллу и хлорофиллу, атмосфера Земли наполнена кислородом. Ярко окрашенные пигментами цветки привлекают насекомых-опылителей, в то время как многим животным их окраска нужна для лучшей маскировки.
Разнообразие пигментов и функций
Приведем некоторые примеры пигментов как растительных, так и животных и покажем исключительную важность их функций.
Каратиноиды — наиболее распространённый класс биологических пигментов. Они обнаружены у большинства живых существ, в том числе у всех без исключений растений и многих микроорганизмов. Насчитывается более 600 различных каротиноидов. В клетках растений они выполняют две ключевые роли: они поглощают световую энергию для использования при фотосинтезе и защищают хлорофилл от фотоповреждений. Их цвет напрямую зависит от их структуры и колеблется от бледно-желтого до ярко-оранжевого и глубокого красного.
Примерно 50 каротиноидов обнаружены в пищевом рационе человека. Каротиноиды являются природными антиоксидантами, то есть способны нейтрализовать свободные радикалы. Некоторые из них, такие, как β-каротин, являются предшественниками витамина А, который в свою очередь выполняет множество биохимически важных функций в организме человека и животных. Именно он является светочувствительным компонентом в молекуле родопсина — основном зрительном пигменте.
Дефицит витамина A может вызвать различные поражения эпителия (кожи, кишечника, бронхов, мочеполовой системы), приводить к ухудшению зрения и снижению иммунитета. Особенно сильное влияние оказывается на детей в возрасте до 5 лет.
Хиноны - большая группа различных по строению соединений. Их окраска варьируется от бледно-желтой, красной и пурпурной вплоть до коричневой и почти черной. Являются важными красителями у грибов, лишайников и высших растений. Они зачастую не участвуют во внешней окраске. Особого биологического значения в организме человека не имеют. Некоторые хиноны такие, как хны и марены, использовались еще в античные времена. Один из наиболее широко используемых в современной полиграфии красителей ализарин относится к группе хинонов.
Благородный золотисто-коричневый цвет древесине тика придают именно хиноны. Они также играют роль инсектицидов, обеспечивая устойчивость против насекомых (особенно термитов).
Флавоноиды
Флавоноиды, именно они в природе отвечают за наиболее яркие цвета растений: желтые, оранжевые, красные, пурпурные и синие части цветов и плодов, и листьев. Некоторые из них - природные антиоксиданты. Флавоноиды в растениях выполняют защитные функции (защищают от избыточной солнечной радиации и грибковых инфекций), а также играют важную роль в процессе привлечения насекомых для опыления.
Флавоноиды обладают широким спектром биологических и фармакологических активностей, например - противовоспалительной. Витамины группы Р обладают способностью уменьшать проницаемость и ломкость капиллярных сосудов, тормозят свёртывание крови и повышают эластичность эритроцитов.
Природным источником флавоноидов является пища растительного происхождения. В большом количестве они содержатся в цедре цитрусовых, луке, зелёном чае, красных винах, пиве тёмных сортов, облепихе, чёрном шоколаде и какао.
Тетрапирролы - одни из наиболее распространенных в природе биологических пигментов. К ним относятся такие важные вещества, как хлорофилл - светоулавливающий пигмент растений, и гем, входящий в гемоглобин и играющий ключевую роль в транспорте кислорода в организме человека и многих животных. Говоря об особенностях тетрапирролов, стоит отметить, что функциональны они лишь в комплексах с ионами металлов. В состав хлорофилла входит ион Mg2+, в состав гема ион Fe2+. Именно благодаря ионам металлов мы видим растения зелеными, а наша кровь окрашена в красный цвет.
Кровь моллюсков и членистоногих окрашена в голубой цвет, это связано, прежде всего, с тем, что для переноса кислорода вместо ионов железа используется ион меди.
Меланины - группа пигментов, встречающихся как у животных, так и у некоторых растений. Меланины встречаются в коже, волосах (шерсти), радужной оболочке глаза и даже чернилах осьминогов и каракатиц! Биологические функции их просты: они определяют окраску кожи и волос, цвет перьев птиц, чешуи рыб. Кроме окраски они поглощают ультрафиолетовое излучение и тем самым защищают ткани глубоких слоёв кожи от лучевого повреждения.
Альбинизм - генетическое заболевание, характеризующееся частичным, а иногда и полным отсутствием пигмента меланина. Лечения не существует.
Меланины вырабатываются в специализированных клетках кожи - меланоцитах. При нарушениях из меланоцитов формируется злокачественная опухоль кожи - меланома. Это одна из наиболее опасных злокачественных опухолей, часто рецидивирующая и метастазирующая почти во все органы человека.
В заключение
Природные пигменты принимают участие в важных метаболических и физиологических процессах. В растительном царстве яркое окрашивание плодов и цветков привлекает внимание опылителей. В животном же царстве окраска может играть как сигнальную, так и маскировочную роль. Нарушение в системе пигментации приводит к тяжелым заболеваниям таким, как альбинизм и меланома.
Если Вам понравилась статья, не забудьте оценить и поделиться ей с друзьями.