γ-каротин
 | |
 | |
| Имена | |
|---|---|
| Название ИЮПАК β,ψ-каротин | |
| Систематическое название ИЮПАК 2-[(1 Е ,3 Е ,5 Е ,7 Е ,9 Е ,11 Е ,13 Е ,15 Е ,17 Е ,19 Е )-3,7,12,16,20,24-Гексаметилпентакоза-1,3,5,7,9,11,13,15,17,19,23-ундекаен-1-ил]-1,3,3-триметилциклогекс-1-ен | |
| Идентификаторы | |
| |
3D модель ( JSmol ) |
|
| ЧЭБИ |
|
| ChemSpider |
|
CID PubChem |
|
| УНИИ |
|
Панель инструментов CompTox ( EPA ) |
|
| |
| |
| Характеристики | |
| С 40 Н 56 | |
| Молярная масса | 536,888 г·моль −1 |
| Температура плавления | 160–162 °C (320–324 °F; 433–435 K) [1] |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |
γ-каротин ( гамма -каротин) — это каротиноид , промежуточный продукт биосинтеза циклизованного каротиноида в растениях. [2] Он образуется в результате циклизации ликопина ликопенциклазой эпсилон. [3] Наряду с несколькими другими каротиноидами , γ-каротин является витамером витамина А у травоядных и всеядных животных. Каротиноиды с циклизованным бета-иононовым кольцом могут быть преобразованы в витамин А , также известный как ретинол , ферментом бета-каротин 15,15'-диоксигеназой ; однако биоконверсия γ-каротина в ретинол изучена недостаточно. Гамма-каротин предварительно был идентифицирован как биомаркер зеленых и пурпурных серных бактерий в образце из формации Барни-Крик возрастом 1,640 ± 0,003 млрд лет в Северной Австралии, которая включает морские отложения. [2] Предварительное обнаружение гамма-каротина в морских отложениях подразумевает прошлую эвксинную среду, где водные столбы были бескислородными и сульфидными. [2] Это важно для реконструкции прошлых океанических условий, но до сих пор гамма-каротин был потенциально идентифицирован только в одном измеренном образце.
Фон
γ-каротин — это каротиноид, класс пигментов, придающих цвет фотосинтезирующим организмам. В частности, γ-каротин может быть получен из миксоксантофилла , обнаруженного в цианобактериях , Chlorobiaceae и зеленых несерных бактериях ( Chloroflexi ). [4] [5] Однако существует более 600 различных каротиноидов, каждый из которых имеет различную структуру и формулу, что изменяет их спектр поглощения. [6] В частности, Chromatiaceae залегают на глубине от 1,5 до 24 метров в толще воды, причем более 75% микробного цветения происходит на глубине более 12 метров. [7] Другие каротиноиды, такие как хлоробактан и изорениератен, также являются биомаркерами присутствия зеленых несерных бактерий. Эти каротиноиды являются индикаторами прошлой водной геохимической среды их исходной воды. В частности, γ-каротин является индикатором глубины, на которой кислородные условия смещаются в сторону бескислородных условий, из-за его связи с зелеными и пурпурными серными бактериями, которые занимают пограничный слой. [7] Известно, что зеленые несерные бактерии производят 2,3,6-триметиларильные изопреноиды, которые являются однозначными, что позволяет сделать вывод о прошлых водных геохимических средах. [8] В γ-каротине конечная группа ликопина производит β-кольцо через фермент β-циклазу . Другой конечный член приписывается ψ-концу с открытой цепью. [9]
Сохранение
Биомаркеры можно определить как молекулярные остатки липидов и других биологических составов. Часто в осадочных средах липиды разлагаются на углеводородные скелеты, где они сохраняются в геологической летописи в течение длительного времени. [10] В частности, диагностические биомаркеры используются для исследования прошлых палеоэкологических условий, таких как соленость, температура и доступность кислорода. В водных средах, где сохраняются зеленые несерные бактерии, органический углерод реминерализуется в углекислый газ и воду, так что 0,1% откладывается в осадочной летописи на водном дне. [11] Хотя γ-каротин не является диагностическим биомаркером для зеленых несерных бактерий, поскольку он был обнаружен в естественной среде только предположительно, он считается биомаркером для зеленых и пурпурных несерных бактерий. В отличие от β-каротина , который встречается в широком спектре линий во всех трех доменах жизни, γ-каротин ограничен лишь очень немногими потенциальными предшественниками. [11] Обе бактерии представляют роды Chromatiaceae, содержащие γ-каротин после диагенеза , который имеет уникальный углеродный скелет; поэтому γ-каротин можно идентифицировать с помощью методов измерения, а именно газовой хроматографии-масс-спектрометрии . В некоторых случаях можно различать различные источники биомаркера, используя методы фракционирования изотопов углерода . [11]
Методы измерения
ГХ/МС
Газовая хроматография-масс-спектрометрия (ГХ/МС) — это аналитический метод в геохимии, широко используемый для идентификации и количественного определения органических соединений, присутствующих в осадочных породах. Образец должен быть извлечен из исходной породы до того, как может быть выполнен анализ, что часто составляет менее 1% из-за термической зрелости исходной породы. Образец возрастом 1,640 ± 0,003 млрд лет из формации Барни-Крик подвергся экстракции для γ-каротина и последующему анализу с помощью ГХ/МС, так что существует пик при m/z 125, указывающий на присутствие производных каротиноидов, которые элюируются сразу после β-каротина и γ-каротина. [6]
Соотношения изотопов углерода
Дополнительный анализ γ-каротина может быть выполнен с использованием масс-спектрометра изотопного отношения . Chromatiaceae, как правило, обеднены δ 13 C , тогда как Chlorobiaceae обогащены δ 13 C по сравнению с типичными оксигенными бактериями на 7-8 ppm соответственно. [12] Результаты масс-спектроскопии изотопного отношения и ГХ/МС могут точно различать присутствие γ-каротина в извлечении из осадочного образца. Идентификация γ-каротина с помощью этих методов даст убедительное указание на прошлую эвксиническую среду, где водные столбы были бескислородными и сульфидными. [2]
Ссылки
- ^ Рюгг, Р.; Швитер, У.; Райзер, Г.; Шудель, П.; Айслер, О. (1961). «Synthesen in der Carotinoid-Reihe. 17. Mittelung. γ-каротин sowie d, l-α- и β-каротин в виде дегидро-β-апо-12'-каротиналя (C25)». Helvetica Chimica Acta . 44 (4): 985–93 . doi :10.1002/hlca.19610440414.
- ^ abcd Brocks, Jochen J.; Love, Gordon D.; Summons, Roger E.; Knoll, Andrew H.; Logan, Graham A.; Bowden, Stephen A. (октябрь 2005 г.). «Биомаркерные доказательства наличия зеленых и пурпурных серных бактерий в стратифицированном палеопротерозойском море». Nature . 437 (7060): 866– 870. Bibcode :2005Natur.437..866B. doi :10.1038/nature04068. ISSN 1476-4687. PMID 16208367. S2CID 4427285.
- ^ Шеффер, Филипп; Адам, Пьер; Верунг, Патрик; Альбрехт, Пьер (1997-12-01). «Новые производные ароматических каротиноидов из серных фотосинтетических бактерий в осадках». Tetrahedron Letters . 38 (48): 8413– 8416. doi :10.1016/S0040-4039(97)10235-0. ISSN 0040-4039.
- ^ Palmisano, Anna C.; Cronin, Sonja E.; Des Marais, David J. (1988-08-01). «Анализ липофильных пигментов из сообщества фототрофных микробных матов методом высокоэффективной жидкостной хроматографии». Journal of Microbiological Methods . 8 (4): 209– 217. doi :10.1016/0167-7012(88)90003-6. ISSN 0167-7012. PMID 11539747.
- ^ Фогль, Каетан; Глезер, Йенс; Пфаннес, Кристина Р.; Ваннер, Герхард; Оверманн, Йорг (2006-06-01). "Chlorobium chlorochromatii sp. nov., симбиотическая зеленая серная бактерия, выделенная из фототрофного консорциума "Chlorochromatium aggregatum"". Архив микробиологии . 185 (5): 363– 372. doi :10.1007/s00203-006-0102-z. ISSN 1432-072X. PMID 16555074. S2CID 25708770.
- ^ Аб Брокс, Йохен Дж.; Шеффер, Филипп (01 марта 2008 г.). «Окенан, биомаркер пурпурных серобактерий (Chromatiaceae) и других новых производных каротиноидов из формации Барни-Крик 1640 млн лет назад». Geochimica et Cosmochimica Acta . 72 (5): 1396–1414 . Бибкод : 2008GeCoA..72.1396B. дои : 10.1016/j.gca.2007.12.006. ISSN 0016-7037.
- ^ ab Van Gemerden, Hans; Mas, Jordi (1995), Blankenship, Robert E.; Madigan, Michael T.; Bauer, Carl E. (ред.), "Экология фототрофных серных бактерий", Anoxygenic Photosynthetic Bacteria , Advances in Photosynthesis and Respiration, Dordrecht: Springer Netherlands, стр. 49–85 , doi :10.1007/0-306-47954-0_4, ISBN 978-0-306-47954-0
- ^ Summons, RE; Powell, TG (1987-03-01). «Идентификация арильных изопреноидов в исходных породах и сырой нефти: биологические маркеры зеленых серных бактерий». Geochimica et Cosmochimica Acta . 51 (3): 557– 566. Bibcode : 1987GeCoA..51..557S. doi : 10.1016/0016-7037(87)90069-X. ISSN 0016-7037.
- ^ Vogl, K.; Bryant, DA (май 2012). «Биосинтез биомаркера окенона: образование χ-кольца: Биосинтез биомаркера окенона». Geobiology . 10 (3): 205– 215. doi :10.1111/j.1472-4669.2011.00297.x. PMID 22070388. S2CID 205627793.
- ^ Брокс, Йохен Дж.; Грайс, Клити (2011), «Биомаркеры (молекулярные ископаемые)», в Рейтнер, Йоахим; Тиль, Фолькер (ред.), Энциклопедия геобиологии , Энциклопедия наук о Земле, Дордрехт: Springer Netherlands, стр. 147–167 , doi :10.1007/978-1-4020-9212-1_30, ISBN 978-1-4020-9212-1
- ^ abc CB, Gregor (1988). Биогеохимические циклы углерода и серы . John Wiley & Sons. С. 105–174 .
- ↑ Summons, Roger E.; Powell, Trevor G. (февраль 1986 г.). «Chlorobiaceae в палеозойских морях, выявленные с помощью биологических маркеров, изотопов и геологии». Nature . 319 (6056): 763– 765. Bibcode :1986Natur.319..763S. doi :10.1038/319763a0. ISSN 1476-4687. S2CID 4368960.
