A biológiai pigmentek ( biokrómok ) olyan színes anyagok, amelyek az élőlények szöveteit alkotják . A pigmentek színét a molekuláikban lévő kromoforcsoportok jelenléte határozza meg, amelyek szelektíven elnyelik a fényt a napfény látható spektrumának egy bizonyos részében [1] . Az élőlények pigmentrendszere olyan láncszem, amely összeköti a környezet fényviszonyait és a szervezet anyagcseréjét . A biológiai pigmentek fontos szerepet játszanak az élőlények életében.
A biológiai pigmenteket szerkezetüktől függően több osztályba sorolják.
A karotinoidok a biológiai pigmentek leggyakoribb osztálya. A legtöbb élőlényben megtalálhatók, kivétel nélkül minden növényben , sok mikroorganizmusban . A karotinoidok felelősek számos állat, különösen rovarok , madarak és halak elszíneződéséért . A karotinoidok és származékaik többek között az állatok fény- és színérzékeléséért felelős vizuális pigmentek alapját képezik [2] .
A karotinoidok közé tartoznak az olyan pigmentek, mint a karotin , hematokróm , xantofill , likopin , lutein , rodopszin (vizuális lila) és mások.
A kinonok monociklusos vagy policiklusos aromás szénhidrogénekből származó kémiai vegyületek , amelyek telítetlen gyűrűs diketont tartalmaznak . Színük a halványsárgától a narancssárgáig, vörösig, liláig, barnáig és majdnem feketéig változik. Számos gombában , zuzmóban és bizonyos gerinctelen csoportokban található. A széles körben használt alizarin festék a kinonok csoportjába tartozik [3] .
A flavonoidok O-heterociklusos fenolos vegyületek . A természetben szinte kizárólag magasabb rendű növények szintetizálják őket . Ezek közé tartoznak az antocianinok , amelyek a növények legfényesebb színeit okozzák – a virágok és gyümölcsök piros, lila, kék részeit ; A flavonok , flavonolok , auronok , kalkonok határozzák meg a gyümölcsök és levelek sárga és narancssárga színét. A flavonoidok csoportjába tartoznak a természetes antioxidánsok , a katechinek is [4] .
Ebbe a csoportba tartoznak a biológiai pigmentek, amelyek porfirin komplexet tartalmaznak . A hem , a porfirinek egyik fajtája, protetikai csoportként szerepel olyan vegyületekben, mint a hemoglobin , bilirubin , citokróm c , citokróm P450 és mások. Ebbe a csoportba tartoznak a növényi pigmentek is - klorofill , feofitin stb. Az ebbe az osztályba tartozó pigmentek általában részt vesznek a fotokémiai folyamatokban, és az anyagcserében részt vevő enzimek is. Megfelelő színezékként betöltött szerepük másodlagos [5] .
A melanin az egyik leggyakoribb pigment az állatokban , ami sötét színt okoz. Növényekben és mikroorganizmusokban is megtalálható. Gerincesekben speciális sejtekben - melanocitákban - szintetizálódik [ 6 ] . A melaninok széles körben elterjedtek a növényi és állati szövetekben, valamint a protozoonokban. Meghatározzák a bőr és a szőr színét, például a lovak színét, a madártollak színét (az interferenciaszínezéssel együtt ), a halpikkelyeket, a rovarok kutikuláját . A melaninok elnyelik az ultraibolya sugarakat , és így védik a bőr mélyrétegeinek szöveteit a sugárzástól. Egy másik nemrégiben felfedezett funkció az ultraibolya és gamma sugárzás egyes gombák általi asszimilációja az élethez.
A luciferinek fénykibocsátó biológiai pigmentek csoportja, amelyek biolumineszcenciára képes szervezetekben találhatók . Ezek kis molekulák, amelyek szubsztrátként szolgálnak a megfelelő luciferáz enzimek számára, amelyek az oxidációjukat végzik [7] .
A természetes pigmentek számos funkciót látnak el. Meghatározzák az élőlények színét, ami fontos a külső környezethez való alkalmazkodásukhoz. A növény egyes részeinek elszíneződése a beporzó rovarok és a magokat terjesztő madarak vonzására szolgál, az állatok testszíne hozzájárul az ellenségek elleni védelemhez, álcázza őket a zsákmány felkutatásánál, vagy figyelmezteti az ellenséget a mérgezésre. Ezenkívül ezek a pigmentek megvédhetik a testet a nap ultraibolya sugárzásától . Számos természetes pigment vesz részt a fotokémiai folyamatokban, különösen a klorofill , a bakterioklorofill , a bakteriorodopszin fotoszintetikus enzimek , az állati rodopszin pedig a vizuális folyamatban vesz részt . A légúti pigmentek ( hemoglobin , hemeritrin , hemocianin , citokrómok , légúti kromogének stb.) részt vesznek az oxigén szövetekbe való átvitelében és a szöveti légzésben .
A biológiai pigmentek rendszerint különféle sejtszerkezetekben találhatók meg , ritkábban szabad állapotban a testnedvekben. Tehát a klorofill a kloroplasztokban , a karotinoidok a kromoplasztokban és a kloroplasztokban, a hemoglobin általában az eritrocitákban , a melanin a melanocitákban található.
Számos természetes pigment talált alkalmazást színezékként az iparban . Különösen az alizarin alapú festékeket használják széles körben ; korábban olyan természetes festékeket használtak, mint az indigó , a kármin , a sáfrány és mások.