Biologické pigmenty ( biochromy ) jsou barevné látky, které tvoří tkáně organismů. Barva pigmentů je dána přítomností v jejich molekulách chromoforových skupin , které selektivně absorbují světlo v určité části viditelného spektra slunečního světla [1] . Pigmentový systém živých bytostí je spojnicí, která propojuje světelné podmínky prostředí a látkovou výměnu organismu . Biologické pigmenty hrají důležitou roli v životě živých bytostí.
Biologické pigmenty jsou rozděleny do několika tříd v závislosti na jejich struktuře.
Karotenoidy jsou nejběžnější třídou biologických pigmentů. Nacházejí se ve většině živých bytostí, včetně všech rostlin bez výjimky , mnoha mikroorganismů . Karotenoidy jsou zodpovědné za zbarvení mnoha zvířat, zejména hmyzu , ptáků a ryb . Karotenoidy a jejich deriváty jsou mimo jiné základem zrakových pigmentů odpovědných za vnímání světla a barev u zvířat [2] .
Mezi karotenoidy patří pigmenty, jako je karoten , hematochrom , xantofyl , lykopen , lutein , rhodopsin (vizuální purpur) a další.
Chinony jsou chemické sloučeniny odvozené od monocyklických nebo polycyklických aromatických uhlovodíků , které obsahují nenasycený cyklický diketon . Jejich barva se liší od světle žluté po oranžovou, červenou, fialovou, hnědou a téměř černou. Nachází se v mnoha houbách , lišejnících a v některých skupinách bezobratlých. Hojně používané barvivo alizarin patří do skupiny chinonů [3] .
Flavonoidy jsou O-heterocyklické fenolické sloučeniny . V přírodě je syntetizují téměř výhradně vyšší rostliny . Patří sem antokyany , které způsobují nejjasnější barvy rostlin - červené, fialové, modré části květů a plodů ; flavony , flavonoly , aurony , chalkony určují žlutou a oranžovou barvu plodů a listů. Do skupiny flavonoidů patří také přírodní antioxidanty katechiny [4] .
Do této skupiny patří biologické pigmenty, které obsahují porfyrinový komplex . Hem , jeden z typů porfyrinů, je zahrnut jako protetická skupina ve sloučeninách, jako je hemoglobin , bilirubin , cytochrom c , cytochrom P450 a další. Do této skupiny patří i rostlinné pigmenty - chlorofyl , feofytin atd. Pigmenty této třídy se zpravidla účastní fotochemických procesů a jsou také enzymy zapojenými do metabolismu. Jejich role jako správných barviv je sekundární [5] .
Melanin je jedním z nejběžnějších pigmentů u zvířat , který způsobuje jejich tmavou barvu. Nachází se také v rostlinách a mikroorganismech. U obratlovců je syntetizován ve speciálních buňkách - melanocytech [6] . Melaniny jsou široce distribuovány v rostlinných a živočišných tkáních, stejně jako v prvokech. Určují barvu kůže a srsti, např. barvu koní , barvu ptačího peří (spolu s interferenčním zbarvením), rybí šupiny, hmyzí kůžičku . Melaniny absorbují ultrafialové paprsky a chrání tak tkáně hlubokých vrstev kůže před poškozením zářením. Další nedávno objevenou funkcí je asimilace ultrafialového a gama záření některými houbami po celý život.
Luciferiny jsou skupinou biologických pigmentů vyzařujících světlo, které se nacházejí v organismech schopných bioluminiscence . Jsou to malé molekuly, které slouží jako substrát pro odpovídající enzymy luciferázy , které provádějí jejich oxidaci [7] .
Přírodní pigmenty plní mnoho funkcí. Určují barvu organismů, což je důležité pro jejich přizpůsobení vnějšímu prostředí. Zbarvení některých částí rostlin slouží k přilákání opylujícího hmyzu a ptáků, kteří šíří semena, barva těla zvířat přispívá k ochraně před nepřáteli, maskuje je při stopování kořisti nebo varuje nepřátele před jedovatostí. Také tyto pigmenty mohou chránit tělo před ultrafialovým zářením ze slunce. Mnoho přírodních pigmentů se podílí na fotochemických procesech, zejména chlorofyl , bakteriochlorofyl , bakteriorhodopsin jsou fotosyntetické enzymy, živočišný rodopsin se podílí na vizuálním procesu . Respirační pigmenty ( hemoglobin , hemerythrin , hemocyanin , cytochromy , respirační chromogeny atd.) se podílejí na přenosu kyslíku do tkání a tkáňovém dýchání .
Biologické pigmenty se zpravidla nacházejí v různých buněčných strukturách , méně často ve volném stavu v tělesných tekutinách. Chlorofyl se tedy nachází v chloroplastech , karotenoidy - v chromoplastech a chloroplastech, hemoglobin zpravidla v erytrocytech , melanin - v melanocytech.
Řada přírodních pigmentů našla uplatnění jako barviva v průmyslu . Hojně se používají zejména barvy na bázi alizarinu , dříve se používaly přírodní barviva jako indigo , karmín , šafrán a další.