Введение

Химические соединения подкласса

Ксантофиллы
Ксантофиллы (первоначально филлоксантины) — это жёлтые пигменты, широко распространённые в природе, и составляют одно из двух основных отделений группы каротиноидов; другое отделение составляют каротины. Название происходит от греческих слов: ξανθός (xanthos), означающего «жёлтый», и φύλλον (phyllon), означающего «лист», из-за образования жёлтой полосы, наблюдаемой при ранней хроматографии пигментов листьев.

Молекулярная структура

Поскольку ксантофилы и каротины оба являются каротиноидами, они имеют схожую структуру, но ксантофилы содержат атомы кислорода, а каротины – это чистые углеводороды, не содержащие кислорода. Наличие кислорода обуславливает большую полярность ксантофилов (в молекулярной структуре) по сравнению с каротинами, что позволяет разделять их при многих видах хроматографии. (Каротины обычно имеют более оранжевый цвет, чем ксантофилы.) Ксантофилы проявляют свой кислород либо в виде гидроксильных групп, либо в виде атомов водорода, замещенных атомами кислорода, образуя эпоксидные мостики.

Возникновение

Как и другие каротиноиды, ксантофилы содержатся в наибольшем количестве в листьях большинства зеленых растений, где они регулируют энергию света и, возможно, выступают в качестве нефотохимического агента тушения для нейтрализации тройного хлорофилла (возбужденной формы хлорофилла), который образуется в избытке при высокой освещенности в процессе фотосинтеза. Ксантофилы, обнаруженные в организмах животных, включая человека, и в продуктах животного происхождения, в конечном итоге происходят из растительных источников в пище. Например, желтый цвет яичных желтков, жира и кожи курицы обусловлен потребленными ксантофиллами, главным образом лютеином, который специально добавляется в куриный корм для этой цели. Желтый цвет макулы (буквально, желтого пятна) в сетчатке человеческого глаза обусловлен присутствием лютеина и зеаксантина. Оба этих специфических ксантофилла требуют поступления с пищей, чтобы присутствовать в человеческом глазу. Они защищают глаз от ионизирующего излучения (синего и ультрафиолетового света), которое они поглощают; однако ксантофилы не участвуют непосредственно в механизме зрения, поскольку они не могут быть преобразованы в ретиналь (также называемый ретинальдегидом или альдегидом витамина А). Считается, что их физическое расположение в макуле является причиной кисти Хайдингера – энтоптического явления, позволяющего воспринимать поляризованный свет.

Примеры соединений

Группа ксантофилов включает (среди множества других соединений) лютеин, зеаксантин, неоксантин, виолаксантин, флавоксантин, α- и β-криптоксантин. Последнее соединение – единственный известный ксантофил, содержащий бета-иононовое кольцо, и, следовательно, β-криптоксантин – единственный ксантофил, обладающий, как известно, провитаминной активностью для млекопитающих. При этом он является витамином только для травоядных млекопитающих, обладающих ферментом, способным синтезировать ретиналь из каротиноидов, содержащих бета-ионон (некоторые хищники лишены этого фермента). У видов, отличных от млекопитающих, некоторые ксантофилы могут преобразовываться в гидроксилированные аналоги ретиналя, которые непосредственно участвуют в зрении. Например, за исключением некоторых мух, большинство насекомых используют R-изомер 3-гидроксиретиналя, производный от ксантофилов, для зрительной функции, что означает, что β-криптоксантин и другие ксантофилы (такие как лютеин и зеаксантин) могут выполнять роль визуального "витамина А" для них, в то время как каротины (например, бета-каротин) не могут.

Ксантофильный цикл

Ксантофильный цикл включает в себя ферментативное удаление эпоксидных групп из ксантофилов (например, виолаксантина, антераксантина, диадиноксантина) для образования так называемых деэпоксидированных ксантофилов (например, диатоксантина, зеаксантина). Эти ферментативные циклы играют ключевую роль в стимулировании рассеивания энергии в антенных белках, собирающих свет, посредством нефотохимического гашения – механизма, снижающего количество энергии, достигающей фотосинтетических реакционных центров. Нефотохимическое гашение является одним из основных способов защиты от фотоингибирования. У высших растений в ксантофильном цикле участвуют три каротиноидных пигмента: виолаксантин, антераксантин и зеаксантин. Во время светового стресса виолаксантин преобразуется, то есть восстанавливается, в зеаксантин через промежуточное соединение – антераксантин, который выполняет прямую фотозащитную функцию, действуя как липидозащитный антиоксидант и стимулируя нефотохимическое гашение в светособирающих белках. Это преобразование виолаксантина в зеаксантин катализируется ферментом виолаксантин-деэпоксидазой (EC 1.23.5.1), а обратная реакция, то есть окисление, осуществляется зеаксантин-эпоксидазой (EC 1.14.15.21). У диатом и динофлагеллят ксантофильный цикл состоит из пигмента диадиноксантина, который под воздействием интенсивного света превращается в диатоксантин (у диатом) или диноксантин (у динофлагеллят). Райт и соавторы (февраль 2011 г.) обнаружили, что «увеличение содержания зеаксантина, по-видимому, превышает снижение содержания виолаксантина в шпинате», и предположили, что это расхождение может быть объяснено «синтезом зеаксантина из бета-каротина», однако отметили необходимость дальнейших исследований для проверки этой гипотезы.

Источники пищи

Ксантофилы содержатся во всех молодых листьях и в этиолированных листьях. К другим богатым источникам относятся папайя, персики, сливы и кабачки, содержащие диэфиры лютеина. Капуста кейл содержит около 18 мг лютеина и зеаксантина на 100 г, шпинат – около 11 мг на 100 г, петрушка – около 6 мг на 100 г, горошек – около 3 мг на 110 г, кабачки – около 2 мг на 100 г, а фисташки – около 1 мг на 100 г.