غاما كاروتين

📅 آخر تحديث: ٢٧ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٧ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

غاما كاروتين ( γ- كاروتين) هو أحد الكاروتينات ، وهو وسيط حيوي لتخليق الكاروتينات الحلقية في النباتات. [ 2 ] يتكون من تحلق الليكوبين بواسطة إنزيم ليكوبين سيكلاز إبسيلون. [ 3 ] إلى جانب العديد من الكاروتينات الأخرى ، يُعد غاما كاروتين أحد مشتقات فيتامين أ في الحيوانات العاشبة والحيوانات القارتة. يمكن تحويل الكاروتينات التي تحتوي على حلقة بيتا أيونون حلقية إلى فيتامين أ ، المعروف أيضًا باسم الريتينول ، بواسطة إنزيم بيتا كاروتين 15،15'-ديوكسيجيناز ؛ ومع ذلك، لم يتم توصيف عملية التحويل الحيوي لغاما كاروتين إلى ريتينول بشكل كامل. تم تحديد غاما كاروتين مبدئيًا كمؤشر حيوي للبكتيريا الكبريتية الخضراء والبنفسجية في عينة من تكوين بارني كريك في شمال أستراليا، والذي يعود تاريخه إلى 1640 ± 0.003 مليار سنة، ويتألف من رواسب بحرية. [ 2 ] يشير الاكتشاف المبدئي لغاما كاروتين في الرواسب البحرية إلى بيئة إيوكسينية سابقة ، حيث كانت أعمدة المياه خالية من الأكسجين وغنية بالكبريتيد. [ 2 ] يُعد هذا الأمر مهمًا لإعادة بناء الظروف المحيطية القديمة، ولكن حتى الآن، لم يتم تحديد غاما كاروتين إلا بشكل محتمل في عينة واحدة تم قياسها.

خلفية

غاما كاروتين هو أحد الكاروتينات، وهي فئة من الأصباغ التي تُكسب الكائنات الحية التي تقوم بعملية التمثيل الضوئي لونها. ويُمكن أن يُستمد غاما كاروتين تحديدًا من مادة ميكسوكسانثوفيل الموجودة في البكتيريا الزرقاء ، وبكتيريا الكلوروبياسيا، والبكتيريا الخضراء غير الكبريتية ( كلوروفليكسي ). [ 4 ] [ 5 ] ومع ذلك، يوجد أكثر من 600 نوع مختلف من الكاروتينات، لكل منها بنية وصيغة كيميائية مختلفة، مما يُغير طيف امتصاصها. [ 6 ] وتتواجد بكتيريا الكروماتياسيا تحديدًا على عمق يتراوح بين 1.5 و24 مترًا في عمود الماء، حيث يحدث أكثر من 75% من ازدهارها الميكروبي على عمق يزيد عن 12 مترًا. [ 7 ] وتُعد كاروتينات أخرى، مثل الكلوروباكتان والإيزورينيراتين ، مؤشرات حيوية لوجود البكتيريا الخضراء غير الكبريتية. وتُشير هذه الكاروتينات إلى البيئة الجيوكيميائية المائية السابقة لمصدر مياهها. على وجه الخصوص، يُعدّ غاما كاروتين مؤشرًا على العمق الذي تتحول عنده الظروف المؤكسدة إلى ظروف لاهوائية، وذلك لارتباطه بالبكتيريا الكبريتية الخضراء والبنفسجية التي تستوطن الطبقة الحدية. [ 7 ] ومن المعروف أن البكتيريا الخضراء غير الكبريتية تُنتج 2،3،6-ثلاثي ميثيل أريل إيزوبرينويدات، وهي مركبات لا لبس فيها، مما يسمح باستنتاج البيئات الجيوكيميائية المائية السابقة. [ 8 ] في غاما كاروتين، تُنتج المجموعة الطرفية لليكوبين حلقة بيتا عبر إنزيم بيتا سيكلاز . أما الطرف الآخر فيُعزى إلى سلسلة مفتوحة من الطرف ψ. [ 9 ]

الحفاظ على

يمكن تعريف المؤشرات الحيوية بأنها البقايا الجزيئية للدهون والمكونات البيولوجية الأخرى. غالبًا ما تتحلل الدهون في البيئات الرسوبية إلى هياكل هيدروكربونية، حيث تبقى محفوظة في السجل الجيولوجي لفترات زمنية طويلة. [ 10 ] تُستخدم المؤشرات الحيوية التشخيصية تحديدًا لدراسة الظروف البيئية القديمة، مثل الملوحة ودرجة الحرارة وتوافر الأكسجين. في البيئات المائية التي تعيش فيها البكتيريا الخضراء غير الكبريتية، يُعاد تمعدن الكربون العضوي إلى ثاني أكسيد الكربون والماء، بحيث يترسب 0.1% منه في السجل الرسوبي في قاع الماء. [ 11 ] على الرغم من أن غاما كاروتين ليس المؤشر الحيوي التشخيصي للبكتيريا الخضراء غير الكبريتية، نظرًا لاكتشافه المبدئي فقط في بيئة طبيعية، إلا أنه يُعتبر مؤشرًا حيويًا للبكتيريا الخضراء والبنفسجية غير الكبريتية. على عكس بيتا كاروتين، الذي يوجد في مجموعة واسعة من السلالات في جميع نطاقات الحياة الثلاثة، يقتصر غاما كاروتين على عدد قليل جدًا من السلائف المحتملة. [ 11 ] تحتوي أجناس البكتيريا من عائلة Chromatiaceae على غاما كاروتين بعد عملية التحول الصخري ، والذي يتميز بهيكل كربوني فريد؛ لذلك، يمكن تحديد غاما كاروتين من خلال تقنيات القياس، وتحديدًا كروماتوغرافيا الغاز-مطياف الكتلة . في بعض الحالات، من الممكن التمييز بين مصادر مختلفة للواسم الحيوي باستخدام تقنيات تجزئة نظائر الكربون . [ 11 ]

تقنيات القياس

GC/MS

يُعدّ التحليل الكروماتوغرافي الغازي-مطياف الكتلة (GC/MS) تقنية تحليلية في الكيمياء الجيولوجية تُستخدم على نطاق واسع لتحديد وقياس المركبات العضوية الموجودة في الصخور الرسوبية. يجب استخلاص العينة من الصخر المصدر قبل إجراء التحليل، وغالبًا ما تكون هذه الكمية أقل من 1% نظرًا للنضج الحراري للصخر المصدر. خضعت عينة من تكوين بارني كريك، عمرها 1.640 ± 0.003 مليار سنة، لعملية استخلاص غاما كاروتين، ثم تحليلها باستخدام GC/MS، حيث ظهرت قمة عند m/z 125، مما يشير إلى وجود مشتقات الكاروتينويد التي تخرج مباشرةً بعد بيتا كاروتين وغاما كاروتين. [ 6 ]

نسب نظائر الكربون

يمكن إجراء تحليل إضافي لغاما كاروتين باستخدام مطياف الكتلة لنسب النظائر . يُلاحظ عمومًا أن بكتيريا الكروماتياسيا فقيرة بنظير الكربون -13 ( δ13C ) ، بينما بكتيريا الكلوروبياسيا غنية به، مقارنةً بالبكتيريا الأكسجينية النموذجية، بنسبة 7-8 جزء في المليون. [ 12 ] تُمكّن نتائج مطياف الكتلة لنسب النظائر و GC/MS من التمييز بدقة بين وجود غاما كاروتين في مستخلص من عينة رسوبية. ويُشير تحديد غاما كاروتين بهذه الطرق إلى بيئة إيوكسينية سابقة ، حيث كانت أعمدة المياه خالية من الأكسجين وغنية بالكبريتيد. [ 2 ]

مراجع

  1. ^ روج، ر. شويتر، يو. رايسر، G.؛ شودل، P.؛ إيسلر، أو. (1961). "Synthesen in der Carotinoid-Reihe. 17. Mittelung. γ-Carotin sowie d,l-α- und β-Carotin aus Dehydro-β-apo-12′-carotinal(C25)". هلفتيكا شيميكا اكتا . 44 (4): 985–93 . دوى : 10.1002/hlca.19610440414 .
  2. 1 2 3 4 بروكس، يوشين جيه؛ لوف، جوردون دي؛ سامونز، روجر إي؛ نول، أندرو إتش؛ لوجان، جراهام إيه؛ باودن، ستيفن إيه (أكتوبر 2005). "دليل المؤشرات الحيوية على وجود بكتيريا الكبريت الخضراء والبنفسجية في بحر باليوبوروتيروزوي طبقي". مجلة نيتشر . 437 (7060): 866-870 . Bibcode : 2005Natur.437..866B . doi : 10.1038/nature04068 . ISSN 1476-4687 . PMID 16208367. S2CID 4427285 .   
  3. ↑ شيفر، فيليب؛ آدم، بيير؛ ويرونغ، باتريك؛ ألبريشت، بيير (1997-12-01). "مشتقات كاروتينويد عطرية جديدة من بكتيريا التمثيل الضوئي الكبريتية في الرواسب". رسائل رباعي السطوح . 38 (48): 8413-8416 . doi : 10.1016/S0040-4039(97)10235-0 . ISSN 0040-4039 . 
  4. ↑ بالميسانو، آنا سي؛ كرونين، سونيا إي؛ دي ماريه، ديفيد جيه. (1988-08-01). "تحليل الأصباغ المحبة للدهون من مجتمع ميكروبي ضوئي التغذية باستخدام كروماتوغرافيا السائل عالي الأداء". مجلة أساليب علم الأحياء الدقيقة . 8 (4): 209-217 . doi : 10.1016/0167-7012(88)90003-6 . ISSN 0167-7012 . PMID 11539747 .  
  5. ↑ فوغل، كايتان؛ غلايسر، ينس؛ بفانز، كريستينا ر.؛ وانر، جيرهارد؛ أوفرمان، يورغ (2006-06-01). "Chlorobium chlorochromatii sp. nov.، بكتيريا كبريتية خضراء تكافلية معزولة من التجمع الضوئي "Chlorochromatium aggregatum"" . أرشيفات علم الأحياء الدقيقة . 185 (5): 363–372 . doi : 10.1007/s00203-006-0102-z . ISSN 1432-072X . PMID 16555074. S2CID 25708770 .   
  6. 1 2 بروكس، يوخن ج.؛ شيفر ، فيليب (2008-03-01). "أوكينان، علامة حيوية لبكتيريا الكبريت الأرجواني (Chromatiaceae)، وغيرها من مشتقات الكاروتينويد الجديدة من تكوين بارني كريك 1640Ma". Geochimica et Cosmochimica Acta . 72 (5): 1396–1414 . بيب كود : 2008GeCoA..72.1396B . دوى : 10.1016/j.gca.2007.12.006 . ISSN 0016-7037 . 
  7. 1 2 فان جيميردن، هانز؛ ماس، جوردي (1995)، "بيئة بكتيريا الكبريت الضوئية"، في بلانكنشيب، روبرت إي.؛ مادجان، مايكل تي.؛ باور، كارل إي. (محررون)، بكتيريا التمثيل الضوئي اللاهوائية ، التقدم في التمثيل الضوئي والتنفس، دوردريخت: سبرينغر هولندا، ص 49-85 ، doi : 10.1007/0-306-47954-0_4 ، ISBN  978-0-306-47954-0
  8. ↑ سومونز، ر. إي.؛ باول، ت. ج. (1987-03-01). "تحديد إيزوبرينويدات الأريل في الصخور المصدرية والنفط الخام: مؤشرات بيولوجية لبكتيريا الكبريت الخضراء". مجلة جيوكيميكا إت كوزموكيميكا أكتا . 51 (3): 557-566 . رمز Bibcode : 1987GeCoA..51..557S . doi : 10.1016/0016-7037(87)90069-X . ISSN 0016-7037 . 
  9. ↑ فوغل، ك.؛ براينت، د.أ. (مايو 2012). "التخليق الحيوي للعلامة الحيوية أوكينون: تكوين الحلقة χ: التخليق الحيوي للعلامة الحيوية أوكينون". علم الأحياء الجيولوجي . 10 (3): 205-215 . doi : 10.1111/j.1472-4669.2011.00297.x . PMID 22070388. S2CID 205627793 .  
  10. ↑ بروكس، يوشين ج.؛ غرايس، كليتي (2011)، "المؤشرات الحيوية (الأحافير الجزيئية)"، في رايتنر، يواكيم؛ ثيل، فولكر (محرران)، موسوعة علم الأحياء الجيولوجي ، سلسلة موسوعة علوم الأرض، دوردريخت: سبرينغر هولندا، ص 147-167 ، doi : 10.1007/978-1-4020-9212-1_30 ، ISBN  978-1-4020-9212-1
  11. 1 2 3 سي بي، غريغور (1988). الدورات البيوجيوكيميائية للكربون والكبريت . جون وايلي وأولاده. ص 105-174 . 
  12. ↑ سومونز، روجر إي.؛ باول، تريفور جي. (فبراير 1986). "الكشف عن طحالب الكلوروبياسيا في بحار حقبة الحياة القديمة من خلال المؤشرات البيولوجية والنظائر والجيولوجيا". مجلة نيتشر . 319 (6056): 763-765 . رمز Bibcode : 1986Natur.319..763S . doi : 10.1038/319763a0 . ISSN 1476-4687 . S2CID 4368960 .