تعتبر الكاروتينات (وخاصة الليكوبين) من مضادات الأكسدة الغذائية القوية، وتوجد المغذيات الدقيقة المضادة للأكسدة، مثل الفيتامينات والكاروتينات، بكثرة في الفاكهة والخضروات ومن المعروف أنها تساهم في دفاع الجسم ضد أنواع الأكسجين التفاعلية.
مفهوم الكاروتينات
تعتبر الكاروتينات مكونًا أساسيًا لجميع الكائنات الحية الضوئية نظرًا لخصائصها البارزة في الحماية من الضوء ومضادات الأكسدة، ومع ذلك، فإن حدوثها لا يقتصر على النباتات والطحالب والبكتيريا الزرقاء، حيث يمكن لبعض الفطريات والبكتيريا غير الضوئية تصنيع الكاروتينات أيضًا، وتعتمد العديد من الحيوانات على الكاروتينات التي تنقلها الأغذية كصبغات بصرية أو مضادات الأكسدة أو الملونات.
هيكل الكاروتينات
تنتمي الكاروتينات إلى الأيزوبرينويدات ويتكون هيكلها الأساسي من ثماني وحدات إيزوبرين، مما ينتج عنه عمود فقري C40، ورسميًا، يمكن تمييز نوعين من الكاروتينات: الكاروتينات عبارة عن هيدروكربونات نقية، بينما الزانثوفيل هي مشتقات تحتوي على وظيفة أكسجين واحدة أو أكثر.
على الرغم من أن طفرات (Chlamydomonas) التي تعاني من نقص الكاروتين كانت من بين أقدم النباتات والطحالب التي تعاني من نقص كاروتينويد قيد الدراسة، فإن المعرفة الحالية حول التخليق الحيوي لهذه تم اكتساب المركبات في الغالب من دراسات البكتيريا المسببة للكاروتين والنباتات الوعائية، ومع ذلك، فإن العمل على (Chlamydomonas) وغيرها من الطحالب الخضراء وثيقة الصلة قد أضاف بشكل كبير إلى الصورة الحالية للكاروتينات الطحلبية.
تصنيف الكاروتينات
- تصنف أصباغ كاروتينويد على أساس تركيبها الكيميائي إما كاروتين (كاروتينات هيدروكربونية) أو زانثوفيل (كاروتينات تحتوي على أكسجين).
- ويتم تصنيع جميع الكاروتينات حيوياً من فيتوين الهيدروكربون (أو 4،4′-ديابوفيتوين في حالة ثانوية).
- ويتم إنتاج فيتوين و 4،4-ديابوفيتوين من جزيئين من جيرانيلجرانيل ثنائي فوسفات (GGPP) وفرنيسيل ثنائي الفوسفات (FPP)، على التوالي.
- ويتم نزع الهيدروجين من سلائف الهيدروكربون هذه لتشكيل روابط مزدوجة مترافقة، يتم تدويرها بشكل متكرر، وتخضع لسلسلة من التعديلات لتشكيل مجموعة كبيرة ومتنوعة من الزانثوفيل.
الخصائص الفيزيائية للكاروتينات
عادةً ما تحتوي الكاروتينات على عمود فقري مكون من 40 كربونًا يتكون من ثمانية جزيئات أيزوبرين، ويتم تمييز الكاروتينات وتنتج أصباغ مختلفة، من خلال تعديلات على العمود الفقري الأيزوبرينويد من خلال حلور المجموعات الطرفية والأكسدة، ولا تعتمد كمية التصبغ فقط على تراكم الكاروتينات ولكن أيضًا على تنظيم الجينات المشاركة في تخليق الكاروتينويد والتحلل والتخزين.
توجد مجموعتان فرعيتان رئيسيتان من الكاروتينات الموجودة في الطبيعة: الكاروتينات، والتي تتكون من جزيئات الكربون والهيدروجين، وزانثوفيل، وهي كاروتين مؤكسد، ويسمح تكوين الروابط المزدوجة المتناوبة، وهو أمر شائع لجميع الكاروتينات، بامتصاص الضوء في النطاق المرئي للطيف.
