カロテノイドの概要

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カロテノイドに関する上位のページです

このページの最終更新日: 2023/01/19

  1. 概要: カロテノイドとは
  2. カロテノイドと光合成・紅葉
  3. カロテノイドと水産養殖業

葉緑体の概要 のページに、明反応・暗反応などの光合成に関する一般的な記述があります。


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概要: カロテノイドとは

カロテノイド carotenoid は天然に存在する色素で、化学式 C40H56 の基本構造をもつ化合物の総称である。炭素と水素のみでできているものを カロテン類、それ以外の元素を含むものを キサントフィル類 という。

図 (Public domain) は、代表的なカロテノイドである βカロテンの構造式。

長く伸びた共役二重結合の部分が、長さに応じて特定の波長の光を吸収する。これによって、赤橙色を示す。

カロテノイドの構造

カロテノイドには、以下のような重要な特徴がある。

  • 赤橙色の色素で、天然に広く存在する。トマト、ニンジン、トウモロコシパプリカ などの赤色、黄色はカロテノイドに由来。
  • 活性酸素 と反応し、抗酸化物質として働く。
  • ビタミン A の前駆体。

このサイトには、以下のようなカロテノイドのページがある (建設中のページを含む)。

カロテノイドと光合成

光合成 photosynthesis における主要な光受容物質であるクロロフィルa chlorophyll a は、図 (2) のように 450 nm および 700 nm 前後に吸収極大をもつ。

そのため、これだけでは波長 450 nm および 700 nm 以外の光を光合成に使えない。これを補うのが、異なる吸収パターンをもつ chlorophyll b である。

この 2 つのクロロフィルを多く含む植物は、緑の波長帯以外の光を効率よく吸収することから、緑に見えるわけである。

カロテノイドの吸収極大は 400 - 500 nm であり、クロロフィルの吸収領域と重なる (1)。

クロロフィルの吸収

カロテノイドが有効に働くのは、クロロフィルが分解する秋季 である (1)。この時期、カロテノイドが 400 - 500 nm の光を効率よく吸収するが、クロロフィル分解のため上の図でみられる 600 - 700 nm の光は吸収されなくなる。これが紅葉の原理である。

なぜクロロフィルが分解されるのに、カロテノイドが分解されないかが疑問だったが、このページ に理由が書かれていた。どちらも原因は 活性酸素 であり、カロテノイドはそれ自身が抗酸化活性をもつので分解されにくいと書かれている。

カロテノイドによる吸収は、生体防御にも有効である (1)。秋季にクロロフィルが分解したのち、強い日光は植物にとってむしろ害となる。カロテノイドを含まない植物 (紅葉しないもの) は、このためにクロロフィル分解後すぐに落葉する。

Chlorophyll a, b, carotenoid は、光合成の reaction centor 付近で大きな light-harvesting complex (LHC) を形成している (1)。


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カロテノイドと水産養殖業

タイなどを養殖するとメラニンが蓄積して黒っぽくなり、市場価値が低下する。餌にカロテノイドを添加して、これを部分的に防ぐことができる。カロテノイド市場は成長しており、2020 年前後で年間 5% 以上の成長率を達成している (3)。


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References

  1. Amazon link: ストライヤー生化学: 使っているのは英語の 6 版ですが、日本語の 7 版を紹介しています。参考書のページ にレビューがあります。
  2. By Chlorophyll_ab_spectra2.PNG: Aushulzderivative work: M0tty - This file was derived from  Chlorophyll ab spectra2.PNG, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=20509583
  3. The Global Market for Carotenoids. Market research reports from BCC.Link: Last access 2020/11/01.

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