Farbstoffglykosid

Die Flavonoide sind eine Gruppe von wasserlöslichen Pflanzenfarbstoffen und spielen eine wichtige Rolle im Stoffwechsel vieler Pflanzen. Einige Flavonoide haben gefäßverstärkende Wirkung, andere wirken gegen Entzündung und Histamin oder haben antivirale und krampflösende Wirkungen. Manche Flavonoide wie zum Beispiel Quercetin sind Antioxidantien. Flavonoide befinden sich in vielen pflanzlichen Lebensmitteln von Zitronen, Weintrauben bis zu Tee und der Kakao-haltigen Schokolade (dort: Epicatechin).

Die Flavonoide wurden in den 1930er Jahren durch den Nobelpreisträger Albert von Szent-Györgyi Nagyrapolt entdeckt und zunächst als Vitamin P bezeichnet. Die Flavonoide zählen zu den sekundären Pflanzenstoffen.

Einteilung der Flavonoide:

Flavonole: Quercetin, Rutin, Kaempferol, Myricetin, Isorhamnetin
Flavone: Luteolin, Apigenin
Flavanone: Hesperetin, Naringenin, Eriodictyol
Flavan-3-ole: Catechin, Gallocatechin, Epicatechin, Epigallocatechin, Theaflavin, Thearubigin
Anthocyanidine (Anthocyane): Cyanidin, Delphinidin, Malvidin, Pelargonidin, Peonidin, Petunidin

Vorkommen

Schätzungsweise werden zwei Prozent des gesamten Kohlenstoffs, der durch die Photosynthese in den Pflanzen fixiert wird, zu Flavonoiden und deren Derivaten wie den Anthocyanen umgesetzt. Das sind nicht weniger als 10⁹ Tonnen pro Jahr.

Biosynthese

Aus dem Pyruvat, das aus der bei der Photosynthese entstehenden Glucose stammt, entsteht bei der oxidativen Decarboxylierung zusammen mit dem Coenzym A und NAD Acetyl-CoA, Kohlenstoffdioxid und NADH. Das Acetyl-CoA ist der Ausgangstoff, der Biosynthese der Flavonoide. Bereits hier teilt sich die Biosynthese in zwei Schritte, die später wieder aufeinander treffen.

Ein Teil des Acetyl-CoA wird über mehrere Schritte über den Shikimisäureweg (siehe dort führ eine ausführliche Erklärung) in Phenylalanin umgewandelt. Teile des Phenylalanins werden in den Pflanzen nun für den Proteinaufbau benötigt. Der Rest wird durch das Enzym Phenylalaninammoniumlyase (PAL) in Zimtsäure umgewandelt. Durch das Enzym Zimtsäure-4-Hydroxylase wird die Zimtsäure in Cumarsäure hydroxiliert. Diese wird wiederum mit Acetyl-CoA und dem Enzym Zimtsäure-CoA-Ligase in Cumaryl-CoA umgewandelt. Aus dem Cumaryl-CoA kann nun Cumarin gebildet werden, die Biosynthese der Flavonoide geht aber noch weiter.

Ein anderer Teil des Acetyl-CoA wir mit ATP und einem Hydrogencarbonatanion in Malonyl-CoA, ADP und H⁺ umgewandelt.

3 der Malonyl-CoA-Moleküle reagieren nun mit dem Cumaryl-CoA (Chalkonsynthase). Durch Isomerase kann das entstehende Chalkon in Flavanon überführt werden. Von dem Flavanon aus lassen sich nun alle Flavonoide biosynthetisieren. Das Flavanon kann in die Flavone und Flavanonole umgewandelt werden. Aus diesem entstehen die Flavan-3-ole, Flavonole, Flavan-3,4-diole und über mehrere Schritte die Anthocyane.

Werden Pflanzen stärker belichtet, kann die Photosynthese häufiger ablaufen und es wird mehr Acetyl-CoA gebildet, wodurch die Biosynthese der Flavonoide also vermehrt ablaufen kann und damit mehr Flavonoide gebildet und die Pflanzen farbiger werden. Die Biosynthese der Flavonoide konnte über Deuteriumtracer nachgewiesen werden.