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.

I terpeni sono i costituenti principali delle resine di molte piante.

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

Lo stesso argomento in dettaglio: Via metabolica dell'acido mevalonico.

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

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.

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

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Collegamenti esterni

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

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