Terpeni

I terpeni sono biomolecole costituite da multipli dell'unità isoprenica,^[1] ottenuti nei sistemi biologici dalla reazione di più unità di IPP (isopentenil pirofosfato) e di DMAPP (dimetilallil pirofosfato). Possono avere struttura lineare, ciclica o mista lineare e ciclica. Quando i terpeni sono modificati con reazioni tali da portare alla formazione di gruppi funzionali contenenti atomi diversi dal carbonio, come gruppi idrossilici, carbonilici o contenenti azoto, vengono chiamati terpenoidi. Alcuni autori^[2] con il termine terpene indicano anche i vari terpenoidi.

Vengono prodotti da molte piante, soprattutto conifere e da alcuni insetti, sono i componenti principali delle resine e degli oli essenziali delle piante, miscele di sostanze che conferiscono a ogni fiore o pianta un caratteristico odore o aroma. Si possono ottenere sia per riscaldamento blando che per distillazione in corrente di vapore di composti organici di piante.^[3] Rappresentano anche i precursori biosintetici degli steroidi e dei carotenoidi. Molti aromi usati nei cibi o nei profumi sono derivati da terpeni o terpenoidi naturali.

Sono terpeni il geraniolo, il mentolo, il mircene, la canfora, il limonene, l'isoprenolo, il fitoene e lo squalene. Quest'ultimo si trova libero in quantità elevate (90%) nell'olio di fegato di squalo e in tracce (0,1-0,7%) nell'olio di oliva, nel lievito, nel sebo umano e nel cerume.

Struttura

Come detto sono formati dall'unione di una molecola di DMAPP e una di IPP, il legame avviene quasi sempre testa-coda, ossia il legame si crea attraverso la reazione della coda del DMAPP e la testa dell'IPP, da questa reazione si libera una molecola di pirofosfato. Questa condizione è nota come "regola isoprenica" o "regola di Ružička". Due importanti eccezioni sono lo squalene e il fitoene che vengono considerati dimeri coda-coda rispettivamente di un sesquiterpene e un diterpene aciclici.

I terpeni possono contenere unità isopreniche, più o meno modificate, contenenti elementi diversi da carbonio e idrogeno (terpenoidi); fra questi ci sono composti che assumono una rilevanza particolare: le vitamine liposolubili A, D, E, K.

Classificazione dei terpeni

Struttura dell'isoprene

In base al numero di unità isopreniche contenute (C₅H₈), si ha la seguente classificazione:

Classificazione	Unità isopreniche	Atomi di carbonio
emiterpeni	1	5
monoterpeni	2	10
sesquiterpeni	3	15
diterpeni	4	20
sesterterpeni	5	25
triterpeni	6	30
tetraterpeni	8	40
politerpeni	>8	>40

Biosintesi

Anche se strutturalmente possono sembrare sintetizzati per polimerizzazione dell'isoprene, i terpeni sono biosintetizzati dagli organismi da gruppi acetilici dell'acetil-coenzima A (acetil-CoA) attraverso la via metabolica dell'HMG-CoA reduttasi. Intermedi nella biosintesi sono l'acido mevalonico ed i suoi esteri fosforici e pirofosforici, l'isopentenil pirofosfato e il dimetilallil pirofosfato.

Piante e protozoi appartenenti al subphylum Apicomplexa come il parassita della malaria Plasmodium falciparum, hanno la capacità di produrre i loro isoprenoidi utilizzando una via alternativa, detta genericamente percorso del non-mevalonato, o via metabolica del metileritritolo fosfato che si svolge nei plastidi.^[4] Inoltre, la maggior parte dei batteri, compresi importanti patogeni quali Mycobacterium tuberculosis, possono sintetizzare IPP e DMAPP attraverso questa via metabolica alternativa.

Via del mevalonato

Inizialmente il mevalonato viene trasformato in 5-pirofosfomevalonato e successivamente nei due composti chiave: isopentenil pirofosfato (IPP) e dimetilallil pirofosfato (DMAPP). Gli emiterpeni si formano direttamente dal DMAPP per la perdita del pirofosfato, mentre gli altri hanno origine dai composti formati per successive aggiunte di IPP al DMAPP:

geranil pirofosfato C₁₀ da cui derivano i monoterpeni
farnesil pirofosfato C₁₅ da cui derivano i sesquiterpeni e quindi gli steroidi a partire dallo squalene
geranilgeranil pirofosfato C₂₀ da cui derivano i diterpeni e quindi i carotenoidi a partire dal fitoene
geranilfarnesil pirofosfato C₂₅

Il dimero coda-coda del farnesil OPP dà lo squalene che è il precursore dei triterpeni (C₃₀) e quindi degli steroli. In pratica si ha che il DMAPP inizia la catena e l'IPP la allunga.

Note

^ (EN) IUPAC Gold Book, "terpenes"
^ (EN) J. R. Barnett, Langenheim, J.H. Plant resins: chemistry, evolution, ecology and ethnobotany., in Annals of Botany, vol. 93, n. 6, 1º giugno 2004, pp. 784–785, DOI:10.1093/aob/mch103. URL consultato il 16 febbraio 2023.
^ G. Ortaggi e D. Misiti, Chimica organica, 2 ed. italiana, Grasso, 1988, ISBN 88-7055-060-5, OCLC 848559087. URL consultato il 3 maggio 2023.
^ (EN) Lichtenthaler H, The 1-Deoxy-D-xylulose-5-phosphate pathway of isoprenoid biosynthesis in plants, in Annu Rev Plant Physiol Plant Mol Biol, vol. 50, 1999, pp. 47–65, DOI:10.1146/annurev.arplant.50.1.47, PMID 15012203.

Bibliografia

(EN) J. Degenhardt, T. G. Köllner, J. Gershenzon, Review Monoterpene and sesquiterpene synthases and the origin of terpene skeletal diversity in plants, in Phytochemistry, vol. 90, n. 15-16, 2009, pp. 1621–1637, DOI:10.1016/j.phytochem.2009.07.030. PDF Archiviato il 1º luglio 2014 in Internet Archive.
L. Scarponi (a cura di), Biochimica agraria, Patron, 2003

Voci correlate

Composti organici volatili

Altri progetti

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Collegamenti esterni

(EN) terpene, su Enciclopedia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc.

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[1] (EN) IUPAC Gold Book, "terpenes"

[2] (EN) J. R. Barnett, Langenheim, J.H. Plant resins: chemistry, evolution, ecology and ethnobotany., in Annals of Botany, vol. 93, n. 6, 1º giugno 2004, pp. 784–785, DOI:10.1093/aob/mch103. URL consultato il 16 febbraio 2023.

[3] G. Ortaggi e D. Misiti, Chimica organica, 2 ed. italiana, Grasso, 1988, ISBN 88-7055-060-5, OCLC 848559087. URL consultato il 3 maggio 2023.

[4] (EN) Lichtenthaler H, The 1-Deoxy-D-xylulose-5-phosphate pathway of isoprenoid biosynthesis in plants, in Annu Rev Plant Physiol Plant Mol Biol, vol. 50, 1999, pp. 47–65, DOI:10.1146/annurev.arplant.50.1.47, PMID 15012203.

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