I terpeni

Rimanendo sempre nella via biogenetica dell'acido mevalonico, andiamo a considerare i COMPOSTI DI NATURA TERPENICA.

isopreneI composti di natura terpenica sono molto diffusi in natura; si caratterizzano per la presenza di un numero di atomi di carbonio pari a 5, quindi significa che la struttura base che li contraddistingue, chiamata isoprene, è a 5 atomi di Carbonio. Questi terpeni si distinguono per peso molecolare e per multipli di unità isopreniche che li costituiscono: monoterpeni (C10), sesquiterpeni (C15), diterpeni (C20), triterpeni (C30) e tetraterpeni (C40). Iridoidi e secoiridoidi sono esempi di molecole derivate da monoterpeni, mentre i cannabinoidi derivano da sesquiterpeni.

 

Classificazione Unità isopreniche Atomi di carbonio
Emiterpeni 1 5
Monoterpeni 2 10
Sesquiterpeni 3 15
Diterpeni 4 20
Sesquiterpeni 5 25
Triterpeni 6 30
Tetraterpeni 8 40

I composti terpenici sono ubiquitari: quelli a più basso peso molecolare, mono e sesquiterpeni, li ritroviamo, ad esempio, nei tessuti a secrezione, in cui sono presenti prevalentemente molecole di natura terpenica che possono coabitare con molecole di altra natura, o addirittura con molecole terpeniche a più alto peso molecolare. Le resine delle conifere sono chiamate così perché la loro consistenza è semisolida e hanno un odore aromatico; questa consistenza diviene solida se le resine rimangono all'aria, a causa di diversi fattori, uno tra tutti è l'evaporazione delle molecole a più basso peso molecolare, quindi volatili: i monoterpeni; le molecole ad alto peso molecolare, invece, rimangono e sono rappresentate da terpeni, come triterpeni o tetra terpeni.

Nei tessuti a secrezione sono presenti prevalentemente composti terpenici, i quali  possono essere a basso o ad alto peso molecolare; questo distingue le resine di natura semisolida dagli oli essenziali contenuti nei peli ghiandolari di una pianta.

Un olio essenziale è liquido perché non contiene terpeni ad alto peso molecolare; una resina è solida perché, oltre a contenere mono e sesquiterpeni, contiene anche terpeni a più alto peso molecolare.

I tessuti a secrezione non sono gli unici a contenere composti terpenici; ad esempio, dalla Genziana non si ottiene un olio essenziale, ma la pianta contiene comunque oli essenziali. Gli oli essenziali, inoltre, non sono gli unici composti terpenici presenti in natura e i terpeni possono caratterizzare droghe che non hanno affatto un olio essenziale; ricordiamo infatti che i terpeni sono composti ubiquitari.

I terpeni derivano dall'isoprene (C5), il quale viene fosforilato per garantirgli l'entrata in una via biochimica di sintesi, quella appunto dei terpeni. La fosforilazione dell'isoprene implica un'attivazione energetica della molecola (il legame fosforico è un legame ad alta energia); quando l'isoprene viene fosforilato può assumere differenti conformazioni ottiche, ma a noi interessa che la molecola mantenga una struttura a 5 atomi di carbonio, perché è quello il mattone che permette di costruire tutte le molecole di tipo terpenico. L'isoprene fosforilato può chiamarsi in due differenti modi: isopentenil-pirofosfato oppure dimetilallil-pirofosfato; la molecola è la stessa, ma con conformazioni ottiche differenti. Quando una molecola di isopentenil-pirofosfato si unisce a una molecola di dimetilallil-pirofosfato si produce una molecola di geranil-pirofosfato; da una delle due unità isopreniche si stacca un gruppo pirofosfato (2 fosfori), liberando l'energia che univa le due unità C5.

Il geranil-pirofosfato è una molecola a 10 atomi di carbonio; è il precursore dei composti monoterpenici perché ha in sé l'architettura e il numero di carboni adeguato a quella categoria chimica. Il geranil- pirofosfato perde poi a sua volta il gruppo pirofosfato e diviene la base di partenza per dare origine ad uno qualsiasi delle migliaia di monoterpeni conosciuti: canfora, mentolo, eucaliptolo, pinene. Queste molecole, al di là della loro configurazione, ciclica o lineare, nonché dei sostituenti che presentaranno, saranno sempre molecole a C10, per questo riconducibili alla famiglia dei monoterpeni.  Il geranil-pirofosfato può però essere a sua volta precursore di categorie terpeniche successive; se rimane fosforilato può legare un'altra molecola di isopentenil- pirofosfato o dimetilallil- pirofosfato e diventare così il precursore di composti sesquiterpenici.  L'unione del geranil- pirofosfato con un'altra unità a C5, libera un pirofosfato, dando l'energia necessaria ad una nuova condensazione, con ottenimento di un prodotto finale detto farnesil- pirofosfato. Quest'ultimo è una molecola a 15 atomi di carbonio che è precorritrice dei sesquiterpeni, composti che - al di là della loro configurazione alifatica o ciclica e al grado di sostituzione - hanno 15 atomi di carbonio. Il farnesil- pirofosfato può essere a sua volta precursore di composti sesquiterpenici a più elevato peso molecolare; ha 15 atomi di carbonio e queste molecole possono andare incontro a condensazione a due a due, quindi formare molecole di C30 (precursori dei composti triterpenici o sterolici, dove uno sterolo è un C27 perché decarbossilato). Il farnesil- pirofosfato può però ancora una volta legarsi ad un'altra unità C5, formando il geranil- geranil- pirofosfato, precursore di molecole a 20 atomi di carbonio, dette diterpeni. Dall'ulteriore condensazione di due unità C20, quindi di due molecole di geranil- geranil- pirofosfato, si ottengono i tetra terpeni, molecole costituite da C40. I tetra terpeni danno molecole di estrema importanza, come i carotenoidi e la vitamina E, pigmenti con importanti proprietà antiossidanti, altamente ricercati sul mercato del benessere, sempre più orientati ala ricerca del naturale ad ogni costo.


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