Kemotaksonomi – Karşilaştirmali Fitokimya Ve Biyokimya

**Prof. Dr. Sinsi** · 10-10-2012

MEYVALARDAKİ TAKSONOMİK DAĞILIMIN BİYOKİMYASAL MEKANİZMA İLE İLİŞKİSİ
Yukarıda örneklenen geniş açılımlı dağılımın nedeni ancak sentezin biyokimyası ile açıklanabilir:
Biyolojik olarak izoproneoid öncüsü olan izopentenil pirofosfatın 20 C’lu jeraniljeranil pirofosfata dönüşerek dimerleşme tepkimesi ile 40 C’lu karotenoid öncüsü fitoen oluşturması ve bu molekülün de dehidrojenasyon basamakları ile nörosporene dönüşmesi genel bir mekanizmadır

Bu aşamadan sonra bir dallanma söz konusudur: domates meyvasında olduğu gibi her ikisinin de paralel yürüyebilen, biri likopen sentezi ile son bulan, diğeri a-, b-ve g-karotenlere kadar uzanabilen iki yol vardır

Epoksit oluşumu ise tümüyle doymamış durumdaki karotenlerin 3 ve 3’ konumlarındaki hidroksilasyon ile b-iyonon kalıntısının çift bağında meydana gelir

Önce 5,6-, sonra da 5,8- epoksitler , örneğin oroksantin oluşur

Yanlızca b-karotenin hidroksilasyon öncesi epoksitleşebilmesi istisnası ile bu mekanizma geçerlidir

Bu temel mekanizmanın yaygınlığı karotenoidlerin kemotaksonomik karakter özelliğini azaltır, ancak kapsantin oluşumu gibi istisnai durumlarda önemli bilgi sağlayabilirler

BİTKİ POLİSAKKARİTLERİNİN DOĞAL DAĞILIMI

Bilindiği gibi polisakkaritlerin büyük çoğunluğu iskelet ve depo maddeleri işlevlerine sahiptir

, zamklar ve alglerin sülfatlı polisakkaritleri gibi farklı işlevleri olanlar da vardır

Genellikle ilk akla gelen sellüloz ve nişasta gibi polisakkaritler taksonomik olarak en yaygın görülenleri ise de bazı polisakkaritlere belli taksonlarda rastlanır

Örneğin hemisellülozlara yanlızca yüksek bitkilerde, galaktanlara kırmızı alglerde, suda çözünen sülfatlı polisakkaritlere yeşil alglerde rastlanır

Polisakkaritlerin yapılarının ayrıntılarına inildikçe de daha spesifik farklılıklar görülebilir

Moleküler yapıları asit veya baz sindirimi ile veya ayrıntılı şekilde, seçici olarak parçalanmalarını sağlayan enzimlerle elde dilen hidrolizatlarında incelenir

HÜCRE ÇEPERİ POLİSAKKARİTLERİNİN SENTEZİ

Yüksek bitkilerde aşağıda incelenecek olan depo polisakkaritleri ile hücre çeperi polisakkaritlerinin sentezi farklı yollardan olmaktadır

Hücre çeperi polisakkarit şekerleri sentezi glükoz ve sakkaroz nükleotidlerinden sentezlenen miyo – inozitolden başlamaktadır ve maddenin etiketinin hücre çeperindeki pentoz ve üronik asit yapıtaşlarına geçtiği gösterilmiştir

Ara ürün olarak aşağıda incelenecek olan D – glükuronik asit, D – galakturonik asit, D – ksiloz ve D – arabinoz oluşmaktadır

SELLÜLOZUN TAKSONOMİK DAĞILIMI

b - 1, 4 - bağlı glukan yapısındaki, 3000 ila daha çok glükozdan oluşan ve moleküllerin örgü şeklinde dizilişli olduğu sellülozun taksada farklılık gösterebilen özelliği oransal miktarı ve polimerizasyon derecesidir

Ortalama olarak bitki kuru ağırlığının %33’ünü oluşturan sellüloz oranı odunda tipik olarak %50 ve pamuk liflerinde % 90’a kadar çıkar

Deniz yosunları ordosundan Codium, Caulerpa ve Ulva, diatomlardan Phaeodatylum tricortunum gibi cinslerde hiç bulunmaz

HEMİSELLÜLOZLAR ve DAĞILIMLARI

Bu başlık altında toplanılan madde grubuna sellüloza yakın bileşim ve özelliklere sahip ve özellikle odunlaşmış dokularda bulunan polisakkaritler dahil edilir

Aşağıda incelenecek olan pektik çeper maddeleri ile birlikte golgi aparatında sentezlenmeleri ile sellülozla farklı kaynağa sahiptirler

Angiosperm ve Gymnospermlerdeki hemisellülozlar üç ayrı grupta toplanır:
a) a) a) D-ksiloz zincirlerinden oluşan Ksilanlar,
b) b) b) D-glükoz ve bazen de D-galaktoz ile birlikte bulunan D-mannozlardan oluşan Glükomannanlar,
c) c) c) Hakim madde olan D-galaktozun yanında çoğu zaman L-arabinozun yer aldığı Arabinogalaktanlar

İlksel bitkilerde ise çok farklı tiplerdeki polisakkaritler görülebilmektedir:
Özellikle X-ışınları ile yapılan incelemelere göre Phaeophyceae’de sellüloz yok veya iz miktarlarda olup, hakim polisakkarit bir b-1,4-bağlı mannuronoguluran olan aljinik asittir ve onunla beraber yüksek oranda sülfat içeren bir fukan olan fukoidin bulunur

Fukoidin sülfatlı fukoz birimleri yanında D-ksiloz, L-fukoz ve D-glukuronik asit içerir

X-ışınları Rodophyceae’de sellüloz hiç bulunmadığı ve yerini farklı düzeylerde sülfatlanmış olan galaktanlar ile bazen de mannan ve ksilanlar aldığını göstermiştir

Gene X-ışınları ile bazı Chlorophyceae türlerinde sellüloz bulunup, diğerlerinde hiç olmadığı belirlenmiştir

Polisakkaritlerin kompleks ve açılım gösteren yapıda olduğu, bazı durumlarda esterleşmiş sülfat grupları içerdiği görülmüştür

KSİLANLAR
Çoğu yüksek bitki familyalarında bulunan ksiloz yapıtaşına sahip ksilanlar hemisellülozik b - 1, 4 bağlı hemisellülozlar dışında tahıl zamkları, salgı zamkları ve müsilajlar gibi birbirine benzer yapılı olan maddelerdir

Bu farklı ksilanların yapılarındaki farklılık yan zincirlerin oranı ve tipleri ile bağlanış şekilleriyle ilgilidir

Çok tipik bir örnek olan Avrupa kayını odununda her 10

ksiloz ünitesinin 2

C’una bir 4-O -metil glukuronik asit bağlıdır

Yumuşak odun yapısında 4-O - metil glukuronik asit oranı %15-20 iken sert odunda % 8 – 15 kadardır

Hücre farklılaşması sırasında ksilozun 4 - O - metil glukuronik asite oranı azalır

Bazı odunlarda ksilan küçük oranlarda 3

C’a bağlı L-arabinofuranoz içerirken Graminae ve otsular ksiloz iskeletin 3

C’a bağlı L-arabinoz yan zincir kalıntılarını içerir

Graminae ve diğer otsularda düşük oranda D - glukuronik asit veya 4 - O - metileteri de bulunur

Genel olarak bakıldığında ise bu iki ksilan yapısı kesin bir şekilde ayırt edici özelliklere sahip değildir

İlksel bitki gruplarında bulunabilen ksilanlar ise yüksek bitkilerinkinden farklıdır

Kırmızı alglerden Rodymenia palmata’da esası dalsız, düz zincirli olan ve % 80 oranında 1, 4 - bağlı ve % 20 oranında da 1, 3 - bağlı homopolisakkarit bulunmuştur

Chlorophyceae ordosunda da Bryopsis, Halimeda ve Chlorodesmis ve Caulerpa’nın yapısal olarak ksilan içermesi yanında kırmızı alg çeperlerindekine benzer özelliklerde oluşu ve kahverengi deniz yosunlarının birçoğunda da polisakkaritlerin bulunuşu bu konunun taksonomik açıdan ayrıntılı incelemeye değer olduğunu gösterir

10-10-2012	#15
Prof. Dr. Sinsi	Kemotaksonomi – Karşilaştirmali Fitokimya Ve Biyokimya MEYVALARDAKİ TAKSONOMİK DAĞILIMIN BİYOKİMYASAL MEKANİZMA İLE İLİŞKİSİ Yukarıda örneklenen geniş açılımlı dağılımın nedeni ancak sentezin biyokimyası ile açıklanabilir: Biyolojik olarak izoproneoid öncüsü olan izopentenil pirofosfatın 20 C’lu jeraniljeranil pirofosfata dönüşerek dimerleşme tepkimesi ile 40 C’lu karotenoid öncüsü fitoen oluşturması ve bu molekülün de dehidrojenasyon basamakları ile nörosporene dönüşmesi genel bir mekanizmadır Bu aşamadan sonra bir dallanma söz konusudur: domates meyvasında olduğu gibi her ikisinin de paralel yürüyebilen, biri likopen sentezi ile son bulan, diğeri a-, b-ve g-karotenlere kadar uzanabilen iki yol vardır Epoksit oluşumu ise tümüyle doymamış durumdaki karotenlerin 3 ve 3’ konumlarındaki hidroksilasyon ile b-iyonon kalıntısının çift bağında meydana gelir Önce 5,6-, sonra da 5,8- epoksitler , örneğin oroksantin oluşur Yanlızca b-karotenin hidroksilasyon öncesi epoksitleşebilmesi istisnası ile bu mekanizma geçerlidir Bu temel mekanizmanın yaygınlığı karotenoidlerin kemotaksonomik karakter özelliğini azaltır, ancak kapsantin oluşumu gibi istisnai durumlarda önemli bilgi sağlayabilirler BİTKİ POLİSAKKARİTLERİNİN DOĞAL DAĞILIMI Bilindiği gibi polisakkaritlerin büyük çoğunluğu iskelet ve depo maddeleri işlevlerine sahiptir, zamklar ve alglerin sülfatlı polisakkaritleri gibi farklı işlevleri olanlar da vardır Genellikle ilk akla gelen sellüloz ve nişasta gibi polisakkaritler taksonomik olarak en yaygın görülenleri ise de bazı polisakkaritlere belli taksonlarda rastlanır Örneğin hemisellülozlara yanlızca yüksek bitkilerde, galaktanlara kırmızı alglerde, suda çözünen sülfatlı polisakkaritlere yeşil alglerde rastlanır Polisakkaritlerin yapılarının ayrıntılarına inildikçe de daha spesifik farklılıklar görülebilir Moleküler yapıları asit veya baz sindirimi ile veya ayrıntılı şekilde, seçici olarak parçalanmalarını sağlayan enzimlerle elde dilen hidrolizatlarında incelenir HÜCRE ÇEPERİ POLİSAKKARİTLERİNİN SENTEZİ Yüksek bitkilerde aşağıda incelenecek olan depo polisakkaritleri ile hücre çeperi polisakkaritlerinin sentezi farklı yollardan olmaktadır Hücre çeperi polisakkarit şekerleri sentezi glükoz ve sakkaroz nükleotidlerinden sentezlenen miyo – inozitolden başlamaktadır ve maddenin etiketinin hücre çeperindeki pentoz ve üronik asit yapıtaşlarına geçtiği gösterilmiştir Ara ürün olarak aşağıda incelenecek olan D – glükuronik asit, D – galakturonik asit, D – ksiloz ve D – arabinoz oluşmaktadır SELLÜLOZUN TAKSONOMİK DAĞILIMI b - 1, 4 - bağlı glukan yapısındaki, 3000 ila daha çok glükozdan oluşan ve moleküllerin örgü şeklinde dizilişli olduğu sellülozun taksada farklılık gösterebilen özelliği oransal miktarı ve polimerizasyon derecesidir Ortalama olarak bitki kuru ağırlığının %33’ünü oluşturan sellüloz oranı odunda tipik olarak %50 ve pamuk liflerinde % 90’a kadar çıkar Deniz yosunları ordosundan Codium, Caulerpa ve Ulva, diatomlardan Phaeodatylum tricortunum gibi cinslerde hiç bulunmaz HEMİSELLÜLOZLAR ve DAĞILIMLARI Bu başlık altında toplanılan madde grubuna sellüloza yakın bileşim ve özelliklere sahip ve özellikle odunlaşmış dokularda bulunan polisakkaritler dahil edilir Aşağıda incelenecek olan pektik çeper maddeleri ile birlikte golgi aparatında sentezlenmeleri ile sellülozla farklı kaynağa sahiptirler Angiosperm ve Gymnospermlerdeki hemisellülozlar üç ayrı grupta toplanır: a) a) a) D-ksiloz zincirlerinden oluşan Ksilanlar, b) b) b) D-glükoz ve bazen de D-galaktoz ile birlikte bulunan D-mannozlardan oluşan Glükomannanlar, c) c) c) Hakim madde olan D-galaktozun yanında çoğu zaman L-arabinozun yer aldığı Arabinogalaktanlar İlksel bitkilerde ise çok farklı tiplerdeki polisakkaritler görülebilmektedir: Özellikle X-ışınları ile yapılan incelemelere göre Phaeophyceae’de sellüloz yok veya iz miktarlarda olup, hakim polisakkarit bir b-1,4-bağlı mannuronoguluran olan aljinik asittir ve onunla beraber yüksek oranda sülfat içeren bir fukan olan fukoidin bulunur Fukoidin sülfatlı fukoz birimleri yanında D-ksiloz, L-fukoz ve D-glukuronik asit içerir X-ışınları Rodophyceae’de sellüloz hiç bulunmadığı ve yerini farklı düzeylerde sülfatlanmış olan galaktanlar ile bazen de mannan ve ksilanlar aldığını göstermiştir Gene X-ışınları ile bazı Chlorophyceae türlerinde sellüloz bulunup, diğerlerinde hiç olmadığı belirlenmiştir Polisakkaritlerin kompleks ve açılım gösteren yapıda olduğu, bazı durumlarda esterleşmiş sülfat grupları içerdiği görülmüştür KSİLANLAR Çoğu yüksek bitki familyalarında bulunan ksiloz yapıtaşına sahip ksilanlar hemisellülozik b - 1, 4 bağlı hemisellülozlar dışında tahıl zamkları, salgı zamkları ve müsilajlar gibi birbirine benzer yapılı olan maddelerdir Bu farklı ksilanların yapılarındaki farklılık yan zincirlerin oranı ve tipleri ile bağlanış şekilleriyle ilgilidir Çok tipik bir örnek olan Avrupa kayını odununda her 10 ksiloz ünitesinin 2 C’una bir 4-O -metil glukuronik asit bağlıdır Yumuşak odun yapısında 4-O - metil glukuronik asit oranı %15-20 iken sert odunda % 8 – 15 kadardır Hücre farklılaşması sırasında ksilozun 4 - O - metil glukuronik asite oranı azalır Bazı odunlarda ksilan küçük oranlarda 3 C’a bağlı L-arabinofuranoz içerirken Graminae ve otsular ksiloz iskeletin 3 C’a bağlı L-arabinoz yan zincir kalıntılarını içerir Graminae ve diğer otsularda düşük oranda D - glukuronik asit veya 4 - O - metileteri de bulunur Genel olarak bakıldığında ise bu iki ksilan yapısı kesin bir şekilde ayırt edici özelliklere sahip değildir İlksel bitki gruplarında bulunabilen ksilanlar ise yüksek bitkilerinkinden farklıdır Kırmızı alglerden Rodymenia palmata’da esası dalsız, düz zincirli olan ve % 80 oranında 1, 4 - bağlı ve % 20 oranında da 1, 3 - bağlı homopolisakkarit bulunmuştur Chlorophyceae ordosunda da Bryopsis, Halimeda ve Chlorodesmis ve Caulerpa’nın yapısal olarak ksilan içermesi yanında kırmızı alg çeperlerindekine benzer özelliklerde oluşu ve kahverengi deniz yosunlarının birçoğunda da polisakkaritlerin bulunuşu bu konunun taksonomik açıdan ayrıntılı incelemeye değer olduğunu gösterir