Kemotaksonomi – Karşilaştirmali Fitokimya Ve Biyokimya
 

http://www.4*****d.com/file/12007650...taksonami.html

KEMOTAKSONOMİ – KARŞILAŞTIRMALI FİTOKİMYA ve BİYOKİMYA

Fito - kimya ve -biyokimyasının Sistematik ve Ekonomik Botanik Uygulamaları

GİRİŞ

Bitki kimyası, biyokimyası ve taksonomi ve sistematiği konularındaki araştırmalar geçen asır başlarında olgunlaşmaya başlamış ise de kemotaksonomi ancak asrın ikinci yarısında gerekli teknik düzeye erişerek yeterli veri elde etmeye başlamış ve altmışlı yılların başlarından itibaren önemli sonuçlar verir hale gelmiştir. Bu bilim dalının organik kimya ve biyokimya, fizyoloji ile ökoloji, bitki coğrafyası ve sistematik botanik, moleküler biyoloji, hücre bilimi ve sito - ve histo - kimya, ekonomik ve farmasötik botanik ile coğrafyası bilim dalları arasında tam bir interdisipliner dal olması yanında analitik inceleme yöntemlerinin uzun süre yetersiz kalması bu gecikmede etkili olmuştur.

Canlıların bireysel benzerlik ve farklılıklarından tümünün cansız evrenden farklılıklarına kadar uzanan geniş bir bakış açısı ile bilimsel yöntemlerle incelenmesi çabaları asırlar önce başlanmış olduğundan zaman içinde bazı temel tanımlar dahi kavram kargaşasına uğramışlardır. Örneğin sistematik, taksonomi ve sınıflandırma tanımları bilinçsizce birbirinin yerine eşanlamlı olarak kullanılmaya başlanmıştır. Bu nedenle de burada bilimsel tanımlarının anımsatılması yararlı olacaktır:
Sistematik Biyoloji organizmaların çeşitliliği, farklılık ve benzerliklerini kademelendirerek inceleyen bilim dalıdır, yani genel olarak canlıların bilimsel şekilde adlandırılması ve sınıflandırmalara katılması ile ilgili tüm etkinlikleri içerir.
Biyolojik Sınıflandırma ise sistematik ile ilgili tüm çalışmalar sonucunda ortaya çıkan sistematik sonuçların hiyerarşik şekilde yapılanmasını yapan dinamik, değişken ve edilgen bir bilim dalıdır.
Evrimsel Sınıflandırma biyolojik sınıflandırmanın olabildiğince evrimle ilişkilendirilebilmesini, hiyerarşik yapılandırmayı evrim düzeylerine göre yaparak canlılığın soyağacını ortaya çıkartmaya çalışan sınıflandırmadır.
Canlı Taksonomisi ise sınıflandırmanın kuramsal temelleri, kuralları ve prensipleri ile işlemlerinin tutarlılığı ile uğraşan kuramsal bilim dalıdır.

Günümüzdeki yaklaşımlar bu çerçevede ele alındığında aşağıdaki bilim dallarının farklı yöntemlerle çalışarak sistematik, sınıflandırma ve taksonomiye katkıda bulundukları görülür:
Klasik taksonomi ve sınıflandırma özellikle morfolojik bulgulara dayanan ve bugün de alışkanlık ve kolaylık nedeniyle en yaygın olarak kullanılan sistemdir.
Nümerik taksonomi de canlıların benzerlik ve farklılık derecelerinin ortaya çıkarılmasında moleküler biyolojik yöntemlerden bitki coğrafyasına kadar geniş bir bakış açısı ile elde edilebilen tüm verileri kullanarak matematiksel modelleme yöntemlerini uygulayan ve taksonominin nesnel sonuçlara dayandırılmasını sağlamaya çalışan bilim dalıdır.
Kemotaksonomi taksonomiye canlılardaki kimyasal maddelerin özelliklerini, taksonomik dağılımlarını ve ayrıca evrimleşme ile ilişkilerini inceleyerek katkıda bulunmak üzere tümüyle analitik sonuçlardan yararlanan bilim dalıdır.
Karşılaştırmalı Fitokimya ve Bitki Biyokimyası ise kimyasal maddelerin çeşitli sınıflandırma düzeylerindeki bitkilerde dağılımları ile biyosentez ve biyojenezlerini karşılaştırmalı olarak incelediğinden hem taksonomist ve sistematikçilere hem de doğal ürün kimyacıları ve ekonomik botanikçilere yararlı bilgiler sağlar. Dolaylı olarak da ıslah, biyosentez kontrolu, biyomühendislik uygulamaları için veri temin eder. Biyosentez mekanizmaları üzerindeki incelemeler ikincil metabolizma ürünlerinin oluşumları arasındaki paralellik ve zıtlıklar, ilişkiler konularında bilgi sağlar. Bu şekilde sistematik değerlendirmeler yanında ıslah çalışmaları, doku uyuşmazlıkları gibi konularda sağlıklı veriler elde edilir.
Moleküler Sistematik ve Filogenetik bilim dalıcanlıların farklılıklarının moleküler biyolojik tekniklerle o düzeyde inceleyebilmesi sayesinde nükleik asit ve protein zincirlerinin bileşimleri, yapıtaşı dizilişleri ve gen izolasyonu verilerinin kullanımı ile çok daha kesin sonuçlara ulaşılabilmektedir. İkincil metabolizma ürünlerinin metabolik ve biyolojik işlevleri yanında taksonomik ve filogenetik değerleri kesin olarak ortaya çıkarılabilmektedir.
Tüm bu bilim dallarının katkıları ile de biyolojik sınıflandırma canlılar evreninin bu şekilde çok yönlü olarak incelenmesi ile elde edilen bilgilerin sınıflandırılması ile daha doğru ve kesin olduğu kadar kolay değerlendirilebilen bilgi birikiminin bilinçli şekilde ve düzen içinde artışını sağlar. Canlıların benzerliklerine göre gruplandırılması ve grupların bir hiyerarşi içinde toplanması yolu ile de bu amaca varmaya çalışılır. Bu şekilde de düşünbilim – felsefenin temel amacı olan genellemelere ulaşılabilir, canlı evrenin düzeni hakkında daha geçerli olan genel sonuçlara varılır. Canlılık ve canlılarla ilgili veriler, bilgiler bilgisayar ve yazılımlarının mantığı ile işlenip, sınıflandırılarak saklanmış olur.
.
Evrimle doğrudan ilgili bilgileri de içeren bu sınıflandırma bireyler arasındaki benzerliklerin oranını dahi kesin olarak saptayabildiğinden canlıların hiyerarşik olarak gruplandırılması ve grup benzerliklerinin evrimsel ilişkilerinin değerlendirilmesini sağlar, benzerlikler ile farklılıkların nasıl oluştuğu, değişime uğradığı konusunda bilgi verir. Bu konuya girilmemesi halinde elde edilen bilgilerin güvenilirliği azalır ve başka amaçlar için kullanımı zorlaşır, projeksiyonlar yapılamaz.

Evrimsel, filogenetik sınıflandırma durağan bir soyağacı çıkartmak yerine neden, sonuç ilişkilerini değerlendirerek evrimleşme ile çevre, ortam ilişkilerini ortaya çıkarttığı gibi canlılar arası ilişkiler, rekabet, doğal seçim kriterlerini de ortaya çıkartır.

KLASİK TAKSONOMİK YÖNTEMLER

17. yüzyılda temelleri atılan ve geçen yüzyılın ortasına doğru hızlanan araştırmalarda kullanılan yöntemler üç başlıkta incelenebilir:
(1) (1) (1) Fenetik taksonomi de denen Nümerik - rakamsal taksonomi, evrimsel ilişkileri göz önüne almayan neo-Adansonyan yöntem
(2) (2) (2) Eşit ağırlıklı karakterler yöntemi
(3) (3) (3) Altmışlı yıllarda geliştirilen ve her karakteri incelemeye almayan, aralarından seçim yaparak, seçilenleri ağırlıklı karakterler olarak sınıflandıran omnispektiv taksonomi, holotaksonomik--bütüncülyöntem.
Bu yöntemler 1964 yýlýnda Edinburg’da toplanan X. Botanik Kongresinde yoðun þekilde tartýþýlarak bir standart yöntem seçilmeye çalýþýlmýþ ise de fikir birliðine varýlamamýþtýr.
Kesin olan kavram ise her üç yöntemin de ana değerlendirme değişkenleri olan karakterlerdir.

TAKSONOMİK KARAKTERLER

Gerek taksonomik gruplandırma ve sınıflandırmada, gerekse bilinmeyen bir örneğin tanımlanmasında kullanılabilen özelliklere karakter denir. Bütüncül yöntemde sayısız özellikler arasından uygulamanın amacına uygun bir seçim yaparak seçilen karakterlerin sınıflandırma için gerekli ayrıntılar incelenerek sonuca gidilir. Diğerleri ise çalışma dışında bırakılarak olabildiğince kolay ve çabuk şekilde doğru ve kesin karara ulaşılmaya çalışılır. Bu yaklaşımda önemli olan değişik karakter setleri seçildiğinde farklı sonuçların elde edilmemesidir.

Klasik olarak karakterlerin seçiminde genellikle kullanılan kriterler şu şekilde sıralanabilir:
(1) (1) (1) Genelde sistematik açıdan kullanıma uygun olması,
(2) (2) (2) Kolay incelenebilir olması,
(3) (3) (3) Sistematikte uzun süredir ve yaygın olarak kullanılmakta oluşu,
(4) (4) (4) Kullanımına alışkın, deneyimli olunması,
(5) (5) (5) Biyoloji sağduyusuna uygun olması.
Görüldüğü gibi bu kriterlerin hiçbiri nesnel değildir, öznel oluşları da değerlendirmeyi bilimden çok zanaat haline getirir.
Taksonomik karakterler tek ve bileşik olarak iki grupta incelenebilir. Teşhis sırasında buna göre ve bir kez kayda geçirilir. Değerlendirme birimi seçimi yapılarak aynı özelliğin birkaç kez değerlendirmeye alınması riski ortadan kaldırılmalıdır. Öte yandan her bir karakterin verdiği bilgi bağımsız, farklı ve eklenebilir olmalıdır.

Özellikle nümerik taksonomide tek ve bileşik karakter tanımlamasının kesin şekilde yapılmasına çalışılmıştır: . Bilgi veren ve daha alt gruplara ayırılması mümkün olmayan tek karakterler ile ancak birarada değerlendirildiğinde anlamlı bilgi veren karakter grubu olarak ayırt edilmişlerdir. Uygulamada ise bu tanımların her ikisi de öznel değerlendirmelere konu olmaktadır.
Karakterlerin karşılaştırılması yolu ile sınıflandırma gruplarının oluşturulması, altgruplara ayırılması karakter seçimine ve tek, bileşik olarak tanımlanmasına göre farklılık gösterebilir.
Örneğin, kuramsal olarak eğer bir A taksonu X karakter grubu ile monofiletik, “doğal” bir takson olarak tanımlandığında o gruba giren ve ileride sokulabilecek olan tüm üyelerin X karakter setine sahip olması gerekir. Bu yaklaşım ise bir kabule dayanır ve kesinliği ancak moleküler genetik özelliklerinin incelenmesi ile kanıtlanabilir ki, bu da henüz en modern tekniklerle dahi tüm canlılara uygulanabilir olmaktan çok uzak olan bir yaklaşımdır. Bu durumda da filogenetik değerlendirmelerin büyük çoğunluğu spekülatif olarak kalmaya mahkumdur.

Pratikte canlının yaşamı ve yaşam devri ile ilgili olarak işlevsel bütünlük gösteren özelliklerin de doğru şekilde gözlemlenmesi ve gereken şekilde değerlendirilmesi gerekir. Genelde küçük bir ayrıntı olarak görünen özelliklerin sağladığı bilginin sonuca katkısının az olacağı düşüncesiyle değerlendirmeye alınmasında çekingen davranılır. Fakat deneyimler özellikle alt grupların ayırt edilmesinde küçük ayrıntıların çok önemli olabileceğini gösterdiğinden göz önüne alınması gerekir.
Sonuç olarak gerekli korelasyonların kurulmasında aceleci davranılmamalı ve sınıflandırma grupları oluşturulduktan sonra doğrulukları ve kesinlikleri kontrol edilmelidir:
(1) (1) (1) Hangi karakter sınıflarının kullanılmış olduğu ve karakter sayısı,
(2) (2) (2) Karakterlerin gereken şekilde kullanımı
konularından emin olunmalıdır.

Bu güvenilirlik düzeyinin sağlanabilmesi için de olabildiğince çok sayıda karakterin incelenmesi ile benzerlik ve farklılıkların gözden kaçırılmamasının yararı açıktır. Yani, 19. Asırda ortaya atılmış olan ve morfolojik yapı yerine fenetik özellikleri, incelenebilen karakterlerin tümünü politetik olarak esas alan bütüncül yaklaşım daha sağlıklıdır. Bu yöntem günümüzde gereken düzeydeki genetik, sitolojik, anatomik, palinolojik, fizyolojik, fitokimyasal, genetik ve moleküler biyolojik,... karakterlerin tümünden yararlanarak karakter seçimini öngörür. Uygulamasının tam olabilmesi için de sınıflandırmanın yukarıdan aşağıya değil, varyeteler, alttürlerden başlayarak yukarı doğru yapılması gerekir ki klasik sınıflandırma tam ters doğrultuda gelişmiştir.
Pratik ve çabuk şekilde sonuca gitmek için morfolojik karakterler en uygun grup ise de çoğu zaman yeterli olmaz. Ancak belli bir konuda çok uzmanlaşmış sistematikçiler düşük bir yanılma payı ile doğru sonuca ulaşabilirlerse de farklı karakter setleri kullanıldığında değişik sonuçlara varılabildiğinden uzmanlar dahi tartışmaya açık değerlendirmeler yapabilirler.
Amaç bu zihinsel pratiği nesnel, tekrarlanabilir bir rutin haline getirebilmektir.
Bu açıdan genellikle benimsenmiş olan bir prensip karakter seçiminde olabildiğince rastlantısal bir yaklaşım kullanarak oluşturulan farklı karakter serileri ile aynı sonuca ulaşmak suretiyle sağlama yapmaktır.
Morfolojik karakterler dışındaki özellik incelemelerinin çıplak göz veya lup, binoküler gibi basit ve kolay kullanılır aygıtlarla yapılamayışı zihinsel değerlendirme işlemlerinin oranını arttırır ve nesnel sonuçlara varılmasını zorlaştırır. Ayrıca aynı karakterin fark edilmeden tekrar kullanımı riskini de arttırır.

KARAKTERLERİN KULLANIM YÖNTEMLERİ

AĞIRLIKLI KARAKTERLER YÖNTEMİ
Yukarıda sözü edilen yöntem karakterlerin tümüne aynı önemi verdiğinden zaman zaman büyük karışıklıklara yol açabilmiştir. Bu karışıklıkları çözebilmek için de incelenmiş olan kriterlerin önemli olanlarının seçimine çalışılarak konu tartışmaya açılmış ve markör, gösterge olarak ele alınması gerekenlerin seçilmesi yolları araştırılmıştır. Bu karakter seçimi işlemi de ağırlıklı karakter belirleme sanatının anahtarı olmaktadır.

Klasik taksonomide ağırlık saptanmasında iki yöntem uygulanır:
A priory - önceden önem belirleme ve postreriory - sonradan sıralandırma.
Önceden belirleme ancak bir varsayıma, inanca dayalı olarak yapılır ve temelinde zaten saptanmış ve kesinlik atfedilmiş olan filojenetik önem, değişmez öncelik yatar. Bu yaklaşım da Aristo mantığına dayanan tümdengelim yaklaşımı olup, Darwin öncesi dönem sistematikçilerinin tümü kullanmıştır ve bugün de yaygındır. Mevcut sınıflandırmada çok örneği olan bu yöntemle varılan sonuçların dayandığı karakterlerin fizyolojik veya işlevsel önemini açıklayacak bilgiler mevcut değildir. Ayrıca bu karakterlerin büyük kısmı da Darwin öncesi dönemden kalmadır.
Morfolojik karakterlere ağırlık veren yaklaşımın yaygınlığı pratik oluşu kadar veya daha büyük oranda en üst düzeyde önemli oldukları inancına dayanır. Önceden belirleme yönteminin modern uygulamalarında devreye sokulan yeni karakterlersitolojik, anatomik, fizyolojik, kimyasal, serolojik, ... olanlardır. Bu yeni karakterlerin yanlızca yeni olması daha güvenilir sonuçlar sağlayacaklarının da garantisi değildir. Ancak kromozom sayısı, baz dizilişi farklılığı kesin kanıt olarak alınabilen sonradan sıralandırma karakterleridir.

Kromozom sayısı bile önceden önem belirleyici olarak kullanımı çok denenmiş, fakat ancak diğer özelliklerle korelasyon gösterdiğinde kesin sonuca götürdüğü anlaşılmış olan bir karakterdir. Farklı kromozom sayısı olan bitkilerin doğrudan ayrı gruplara sokulmasının ne kadar yanıltıcı olduğu görülmüştür.
Fitokimyasal karakterlerin de temel ayırt edici özellikler - önceden belirleyici karakterler olarak ele alınması da mümkün olmamıştır. Ancak durağan, değişkenliği olmayan, belirsizlik taşımayan fitokimyasal özellikler kesinlik taşıyabilmektedir. Diğer karakter tipleri için de geçerli olduğu gibi evrimsel gelişmede paralelizm, kesişme, tutarsızlık konusu olmamış olduklarının gösterilmesi gerekir.
Enformativ - bilgi verici moleküller olarak tanımlanan nükleik asitler ve proteinler temel kimyasal karakterler olarak ele alınabilir. Baz dizilişi, genetik şifre veya şifrenin doğrudan yansıması olan amino asit dizilişi biyomolekül taksonomisi kavramını doğurur. Fakat en azından henüz her sistematik tanı için uygulanabilecek kadar basit, hızlı ve ekonomik yöntemler ile gerçekleştirilemediğinden ancak çok istisnai durumlarda başvurulabilir.
Sonuç olarak önceden, peşinen büyük ağırlık tanınabilecek genel bir karakter veya seti önerilememektedir.

Sonradan sıralandırma - ağırlıklı karşılaştırma yönteminde ise incelenen karakterlerin bir grupta en yüksek korelasyonu gösterenleri seçilip, değerlendirilerek anlamlı sonuca gidilebilmektedir. Bu işlemin bilgisayar desteği ile nümerik olarak yapılabilmesi mümkün ve uygulanmakta ise de kesin sonuca varma ve karar verme gene sistematikçinin sorumluluğundadır. En azından şimdilik işlemin tam otomasyonunu sağlayacak bir yazılım mevcut değildir.
Deneyimli bir sistematikçi tıpkı tıp doktorları gibi bilgi birikimi ve önsezileri ile iyi karakterlerin seçimini yaparak sonuç çıkartma durumundadır. Şans oyunlarındaki banko seçimi gibi bir karakter setinin önceden önemli olarak ele alınması ve diğer birçoğunun da bu önemli grupla korelasyonlarını inceleyerek karar verebilir.

Bir karakter grubunun oluşturulmasında yararlı olabilecek karakterlerin seçimine, diğer bitki gruplarındaki karakter dağılımları, çevresel faktörler ile değişim gösterebilen karakterler göz önüne alınarak başlanmalıdır. En azından birkaç karakter ile yapılan denemede iyi korelasyonlar bulunduğunda bu karakterleri ağırlıklı korelasyon için seçerek diğer yakın taksadaki durumları ile karşılaştırmaya geçilir.
Sonuçta bir grupta bulunup, diğerlerinde bulunmayan karakterlerin seçimi ile yapılan ağırlıklı sıralandırma ile bir model kurulur. Bu modelde seçilen karakterler eşit ağırlıklı modelde denenir. Sonuca göre de bir kısmı peşinen önemli olanlar olarak seçilir, diğerleri sonraki ağırlıklı sıralandırmada kullanılır.
Model kurarak deneme yöntemi çok mantıklıdır. Sorun ise modelin nasıl kurulacağıdır

Kemotaksonomi – Karşilaştirmali Fitokimya Ve Biyokimya
 

Eşit ağırlıklı yöntemi uygulamadan önce diğer yaklaşımlarla benzerlik değerlendirmeleri yapılmış olmalıdır. Neo - Adansonyen taksonomi yaklaşımı matematiksel olmayan yöntemler arasında en geçerli olanıdır. Gruplandırma amacıyla kullanımı birkaç aşamayı içerir:
(1) (1) (1) Kuramsal olarak incelenebilecek karakter sayısı sonsuz olduğundan ilk olarak sınırlandırma gerekir. Ağırlıklı seçim yöntemi ile fizyolojik ve çevresel etmenlere dayanıklı olanlar seçilir. Bu aşamada uygulayıcı tüm nesnel değerlendirme yeteneğini ve biyoloji bilgi birikimini kullanma durumundadır.
1. 1. Eleme, ya da ağırlıklı artık yöntemi adı da verilen bu uygulama incelemeye alınan karakterlere daha çok ağırlık tanımış olmaktadır. Sonuca nümerik taksonomi yöntemi ile varılmaya çalışılsa da bu ilk aşama kaçınılmaz şekilde özneldir.
(2) (2) (2) Eğer peşin olarak, baştan ağırlıklı karakter seçimi yerine doğru yaklaşımla sonradan, gruplar oluşturulduktan sonra ağırlık belirleme yoluna gidilirse, seçilmiş olan tüm karakterlerin değerlendirmede kullanımı gerekir. Sonuca ancak karşılaştırması yapılan gruplardan hangisinin en yüksek kovaryasyon, yani paralel değişkenlik gösterdiğine bakılarak gidilebilir. Elde edilmiş olan sonuçların karmaşık bir şekilde ve geri dönüşlü olarak irdelenmesi ile kovaryasyonlar belirlenerek sonuca varmaya çalışılır. . Bu işlem bazı özelliklerin posteryör olarak sonradan değerlendirilmesi, yani markör olarak kullanımı ile nasıl bir sonuç edildiğine bakılarak yapılan testleri de içerir. Belli oranda irrasyonel, peşinen ağırlık tanınan karakter kullanımı söz konusu olduğundan işlemin doğruluğu ancak elde edilen sonucun tutarlılığı ile belirlenebilir. Bu nedenle de bu yöntemin tümünün kesinliği - presizyonu düşüktür. . Kesinlik ise ancak rakamsal veriler elde edilip bilgisayarda değerlendirilerek yükseltilebilir. Bu amaçla kullanılan nümerik yöntemlerin ilklerinden biri CABOD yöntemidir. . .
CABOD yönteminde de Zarapkin, Trion, Floodgate yöntemlerinde olduğu gibi herbir karakter veya grubunun yüksek oranda bilgi içerip, içermediği bilgisayarla belirlenir. Değerlendirmeye alınan herbir karakterin hangi oranda bilgi kattığı, son değerlendirme sonucunun değişip, değişmediğine bakılarak anlaşılır. Bu şekilde sürekli farklı karakter setleri oluşturularak karşılaştırmalar yapılabilir. Karakter sayısı artışı ile karakterlerin ağırlıklarındaki farklılaşmalar izlenebilir.

Eşit ağırlıklı karakterler terimi eski ve alışkanlıkla kullanılması sürdürülen bir terimdir. Aslında bir karakterin seçilmesi dahi kullanılabilecek sayısız karaktere karşı ona bir ağırlık tanımak demektir. Seçilen karakterlerin hepsine gerçekten aynı ağırlığın verilmesi ise gerçekte ayırt edici özelliği fazla olan karakterlerin gerçek ağırlıklarını azaltıp önemsiz olanlarınkini arttırarak bilinçsiz şekilde ağırlıklı çalışmak demektir.
Gerçekte yapılan işlem ise ilk seçimden sonra korelasyonlara bakarak ağırlıkları konusunda karar verme yolu ile uygulanan ağırlıksız başlangıçtan ibarettir. Bu ilk değerlendirmeden sonra ağırlıklı karakterler ile devam edilir. Bu yaklaşımın da nedeni karakter ağırlıklarını ve filogenetik veya evrimsel değerlerini baştan bilememektir. Bu bilginin eksikliği de birçok önemli bilginin baştan elenmesi tehlikesini içerir.
Sonuç olarak karakter seçimi ve ağırlık tespiti gerek genetik, evrimsel - filojenik, gerekse bu karakterler dışında kalanların toplamı olan fenetik karakterlerin peşinen önemli olanlarını ayrı gruplar halinde belirleyerek yapılmalıdır.
(3) (3) (3) Bir sınıflandırma işlemi tamamlandığında doğada yapılan gözlemlerle doğrulanmasına çalışılmalıdır. Kullanılmamış karakterlerin korelasyonları araştırılmalıdır. Özellikle rakamsal taksonomide ve bu noktada karşılaştırmalı fitokimyasal karakter değerlendirmesinden yararlanılması gerekir.
Fitokimyasal karakter değerlendirmeleri yerleşmiş taksonomik değerlendirme ile çeliştiğinde fitokimyasal kriterlerin esas alınarak yeni bir çalışma yapılması gereği ortaya çıkarsa da taksonomistler bunu yerine getirmeyebilmektedirler.

NÜMERİK TAKSONOMİ
Benzerliklerin nümerik yöntemlerle deðerlendirilmesi ve bu temele göre hiyerarþik sýnýflandýrmanýn olabildiðince nesnel þekilde, yüksek tekrarlanýrlýkla yapýlmasýný amaçlayan yaklaþýmdýr. Temelini Linneaus ile ayný dönemde yaþamýþ olan Adanson atmýþsa da ancak bilgisayar teknolojisi bu modelleme için kullanýlabilir düzeye geldikten sonra hýzla geliþmeye baþlamýþtýr. Evrim þekil ve hýzlarýnýn deðerlendirilmesine dayanan filogenetik taksonomiye yararlý birçok kriter saðlamýþtýr. Klasik taksonominin analojik yaklaþýmýnýn yerine homolojiyi, benzerlik yerine homologluðu kullanýr.
Nümerik taksonomik inceleme en az 40, ortalama 60 karakterle yapý*** ve eþit aðýrlýklý nümerik afinite, rakamsal yakýnlýk karþýlaþtýrmasý ile uygulanýr. Seçilen karakterler coðrafi daðýlýmý bile içerir. Nekadar farklý tiplerdeki karakterler kullanýlýrsa o kadar doðru ve tekrarlanýr sonuç alýnabilir. Uygulanan yöntemlerin büyük çoðunluðunda karakterlerin deðerlendirmesi sayýsal olarak, 1 - tam karþýlýk ile 0 - hiç benzerlik yok arasýndaki derecelendirme ile yapýlýr.

Elde edilen tüm benzerlik sabitleri bir matriks formatýnda tablo halinde dökülür ve sonra simetrik matriks haline getirilip, 3 boyutlu grafik þekline sokulur. Grafikte 1 deðerleri dizini bir köþegen oluþturur, diðerlerinin bu doðrudan uzaklýklarý taksonomik farklýlýklarýn büyüklük oranlarýný verir. Bu verilere göre de tonlandýrýlmýþ bir histogramla da iki taksanýn simetriklik oraný belirtilir.

Bir takson için elde edilen histogram içinde daha alt düzeydeki taksanýn karakterleri tümüyle yer almalýdýr. Zamanla ortaya çýkan yeni bulgularýn katýlmasý ile yeni deðerlendirmelere açýk olan sistemi sayesinde sürekli olarak yenilenebilir oluþu nümerik taksonominin diðer bir üstünlüðüdür.
Nümerik taksonominin bir özelliði de evrimsel deðerlendirmeler ile taksonomik iþlemler arasýnda hiçbir þekilde köprü kurmaya çalýþmamasý, tümüyle fenetik bir yaklaþým olmasýdýr. Kemotaksonomiden bu yönü ile ayrýlýr.

Kemotaksonomi hem nümerik, hem de filojenetik taksonomiye yararlý bilgiler sunmaya çalýþtýðýndan iki yaklaþým arasýnda önemli bir baðlantý saðladýðý gibi bu dallarýn geliþmelerini saðlar. Örneðin iki taksanýn üyeleri arasýndaki en önemli fark renkleri ise ve bu fark gözle görülemiyorsa klasik taksonomik yaklaþýmla bir ayýrým yapýlamaz ve doðal olarak ta hangi taksanýn diðerinden evrimleþtiði veya paralel evrimleþme olup olmadýðý gibi bir sorunun sorulmasý dahi söz konusu olamaz. Çok farklý evrimleþme düzeyindeki taksada ayný özellik görülüyorsa bu özelliðin kaynaðý ancak o özelliði saðlayan biyosentez mekanizmalarýnýn incelenmesi ile ortaya çýkarýlabilir.
Bu yaklaþýma da iºlevsel homoloji adý verilir.

Kemotaksonomi – Karşilaştirmali Fitokimya Ve Biyokimya
 

EVRİMSEL SINIFLANDIRMA
Sınıflandırmanın ana amacıdır, fakat yüzde yüz oranında gerçekleştirilmesi olanaksız gibi görünmektedir. Çünkü evrimbilimin hipotetik yönü ağırlıklıdır, fakat bu sınıflandırmanın taksonominin bilimsel temellerine katkısı da yadsınamaz. Ancak ilksel canlılara doğru inildikçe filojenetik değerlendirme olanağı giderek azalır. Örneğin virüsler ile bakterilerin ilksel yapı açısından evrimdeki yerlerinin belirlenmesi, virüslerin bakterilere bağımlı yaşam devirleri oluşu nedeniyle karmaşık bir sorundur.

Temeli Darwin tarafından atılan sınıflandırma ile evrimin ilişkileri günümüzde patristik ve kladistik olarak adlandırılan iki grupta toplanır.
Patristik ilişkiler doğrudan soya dayanan kriterleri, kladistik olanlar ise grupların zamanla oluşumları ve kendi içinde evrimleşmelerine dayanan kriterleri esas alırlar.
Patristik inceleme için aynı sınıftan evrimleşmiş olan alt sınıfları belirlemek yeterlidir.
Kladistik evrimbilim ise bu altsınıfların akrabalık dereceleri, aynı olan atasoydan ve birbirlerinden ne kadar farklı oldukları, akrabalık dereceleri ile de ilgilenir. Her iki yaklaşım da morfolojik karakterlere dayanan fenetik değerlendirme yapar. Fosillerin sağladığı filojenetik verilerin fenetik olarak değerlendirilmesi ile benzerlikler ve farklar araştırılır.
Sınıflandırmanın ayrıntılara inme düzeyi her iki yaklaşımda da çok sınırlıdır:
Patristik ilişkileri bulmak üzere peşinen gösterge olarak alınan filojenetik karakterler daha önceleri yapılmış olan fenetik sınıflandırma karakterlerinden seçilip ağırlıklı olarak değerlendirilir. Bu nedenle de risklidir, çünkü fenetik sınıflandırma gelişmişlik düzeyi, gelişme hızı gibi evrim ögeleri konusunda bilgi vermez.

Çoğu taksonomik grupların benzer özellikleri üyelerinin müşterek atalarından gelenlerdir. Hipotetik olarak da çok sayıdaki karakterin incelemeye alınması ile yapılan gruplandırma ile bu müşterek kaynak grubun belirlenebilmesi mümkündür. Bu hipotez fenetik grupların bir yanları ile evrimsel gruplar olduğu bilgisi veya kanıtlarına değil inancına dayanır.
Evrimleşme her zaman giderek farklılaşma - diverjans şeklinde olmaz, paralel evrimleşme veya benzerleşme-konverjans şeklinde de olabilmektedir. Fosillerden elde edilen kanıtlar olmadan da farklılaşma dışında kalan evrimleşmeleri belirlemek olanaksızdır. Örneğin kapalı tohumlu sınıflandırmasında benzerleşmenin örnekleri olan polifiletik gruplar sık görülür.
Polifiletik karakterlerin çoğu da çiçeklerin yapısı ve biyolojik özellikleri gibi sistematikçilerin çok sık yararlandığı kaynakların incelenmesi ile elde edilmiştir.
Bu yönde elde edilen kanıtlar Polypetale, Gamopetalae, Apetalae gibi büyük grupların ayırt edilmesinin yapay olduğunu göstermiştir. Ancak, alışkanlıkların ve eldeki hazır bilgi birikiminin doğurduğu pratik kolaylık nedeniyle kullanımına devam edilmiştir.

Fitokimyasal karakterler de paralel veya benzerleşme yolu ile evrimleşme sırasında değişime uğramaktadır. Birçok kimyasal bileşik sınıfları sistematik açıdan çok farklı gruplarda bağımsız şekilde ortaya çıkabilmişlerdir. Örneğin asetilenli bileşikler Basidiomycetes ve Compositae gibi sistematik açıdan çok farklı iki grupta bulunmakta olup kaynakları ve yapıları da farklıdır.
Bu tür bulgular da sistematikçileri taksonomide kullanılan karakterlerin homolog ve analog olup olmadıkları sorusuna götürmektedir. Morfolojik karakterlerden yararlanarak bu tür sorulara yanıt bulunması çok zordur, çünkü morfolojik özelliklerin yapısı ve gelişimi hakkında bilgi edinmek güçtür. Maalesef kimyasal karakterler için de aynı zorluk büyük oranda söz konusudur.
Kladistik yaklaşımla tümüyle filojenetik bir sisteme ulaşılabilmesi için aynı atasoyundan gelen grupların nasıl farklılaştıkları ve evrimdeki yerlerinin anlamaşılması gerekir. Filetik ağırlıklar kullanarak karakterlerin değerlendirilmesi ve evrimleşmenin zaman içindeki gelişimi incelenerek bu sağlanabilir. Hangi grubun daha önce evrimleştiği anlaşılabilir.
Fitokimyasal karakterler bu çerçevede önemli bilgiler sağlayabilen özellikler olarak değerlidir. En azından ve özellikle öngörülen bir sıralama içinde yer alan gruplardan bazılarının elenerek grup dışında bırakılması yönünde kullanılabilir.

Morfolojik benzerlikleri desteklemeyen kimyasal karakterler gruplandırmaları netleştirir. Ayrıca bu bileşiklerin biyokimyaları ile biyojenetik olşum şekilleri de değerlendirmeye alınarak çok ayrıntılı bilgiler elde edilebilir.
Bu konularda ilk olarak 1960’lı yılların ortalarında yayınlanan kitapta yer alan çalışmalar bitki bileşiklerinin biyosentez yollarına göre sınıflandırılarak taksonomik değerlendirmelerde kullanılmalarının yolunu açmıştır. Zamanla kimyasalların bitki taksonlarındaki dağılımından daha çok biyosentez yolları ve şekillerinin farklılık ve benzerliklerinin önemli olduğu anlaşılmıştır.
Bu yaklaşım kimyasal karakterlerin fitojenetik önemini de vurgulamaktadır. Evrimin biyokimyasal mekanizmalarının anlaşılması ile soyu tükenmemiş canlılar incelenerek soyağaçları yanında evrimdeki gelişme süreçlerinin belirlenmesi sağlanabilmektedir. Farklı grupların birbirine oranla hangi evrim aşamasında bulundukları, evrimlerinin başlangıcının bağıl konumları kestirilebilmektedir. Filojenetik işaretleyicilerin öznelliğine karşın nesnel veriler sağlamak da fitokimyasal çalışmaların diğer yararlı yönüdür.
Kullanılmakta olan sistemler fitokimyacılara bir çerçeve ve zemin, fon sağlamaktadır. Bulguların mevcut sistemi destekleyip, desteklemediğini sınayarak sonuca daha kolay varılması mümkün olmaktadır. Bu yaklaşım da çok önemli katkılar sağlayabilen bir çalışma şeklidir, çünkü özellikle büyük grupların sistematikçilerce ayırılması işlemleri evrim kuramının benimsenmesinden önce tamamlanmıştır. Günümüze kadar da doğrulukları pek sınanmadan kullanılmaları sürdürülmüştür.

BİTKİSEL BİLEŞİKLERİN BİYOGENETİK SINIFLAMASI

Doğal ürünlerin kimyası üzerindeki çalışmalar ve bilgiler çok eskilere dayanırsa da ellilerde başlayan enstrumental kimyasal analiz, sitoloji ve moleküler biyoloji ve teknikleri konularındaki ilerlemeler sonucunda ortaya çıkan yeni bulgular ile farklı sınıflandırmaların gereği duyulmuştur.
Biyogenetik sınıflandırma ilk olarak 1954 yılında Mentzer tarafından tanımlanmıştır. 1964 yılında da bu araştırıcı ve ark.ları kitaplarında biyogenetik yöntemin taksonomiye yapabileceği katkıları belirgin şekilde ortaya koyarak kanıtlarını belgelemişlerdir.
1966 yılında ise konusunun ilk önemli eserlerinden olan “Comparative Biochemistry” kitabında canlılardaki tüm doğal maddelerin basit veya karmaşık tepkime zincirlerinin ürünü olduğu belirtilmiştir. Bu maddelerin kimyasal yapılarının da biyogenetik proseslerin değerlendirilmesi gereken önemli ipuçları olduğunu vurgulanmıştır. Bu ipuçlarının değerlendirilmesindeki başarının artışı ile de canlılardaki maddelerin hiçbirinin bağımsız değişkenler olarak kalmayıp evrimdeki biyogenetik ilişkilerinin zamanla ortaya çıkarılacağı belirtilmiştir.
Kitapta bir sübstrat, bir enzim ve seçiciliği = bir tepkime ile bir gen, bir enzim ilişkilerinin hücre fizyolojisi ve sitolojisi yanında canlılığının geçmişi ile bağlantıları yanında ikincil metabolit biyosentez devreleri arasındaki rekabeti ve sonuçta da ürünün yapısı ile miktarını belirlediği anımsatılmıştır.
Bu ilişkilerin anlaşılmasında yetersiz kalındığında ise herbir maddenin ancak birer kemotaksonomik karakter olarak ve kısıtlı şekilde değerlendirilebileceği, genotipik ve fenotipik özelliklerin ayırt edilemeyeceği açıklanmıştır.

Kemotaksonomi – Karşilaştirmali Fitokimya Ve Biyokimya
 

KİMYASAL BİLEŞİKLERE GÖRE SINIFLANDIRMA YÖNTEMİ

Genel olarak canlılık için esas olan, canlılığın oluşması ve sürmesi için şart olan maddeler primer – birincil metabolit ve bunların dışında kalan, yani eksikliği halinde de canlılığın sürebileceği, bu nedenle de tüm canlılarda bulunmayan ve özel bir canlı grubunun evrimleşme şeklinin ortaya çıkarttığı maddelere de sekonder – ikincil metabolitler olarak adlandırılmaktadır. Aynı şekilde metabolizma da birincil ve ikincil metabolizma olarak ikiye ayırılmaktadır.
Aslında bu gruplandırma da sistematik biyolojideki taksa ile ilişki gösteren ve sınırları oynak olan bir gruplandırmadır: Virüsler dahil tüm canlılar için nükleik asit ve protein ile sentezlerinde rol alan tüm maddeler ile parçalanmalarını sağlayan enzimler birincildir. Virüsler dışındaki tüm canlılar için suyun yokluğu ölüm nedenidir. Yaşamları fotosenteze bağlı olan bitkiler için fotosentetik pigmentler, enzimler ve herbir fotosentez tepkimesinin ürünleri primer metabolittir. Glikoliz enzim ile ara ve son ürünleri tüm solunum yapan canlılar için birincil iken fermentasyon yapan gruplar ile solunumun CO2 çıkışına kadar tamamlandığı gruplarda da birincil ve ikincil metabolizmanın içerikleri farklıdır.
Bu tablodan anlaşılacağı üzere ikincil metabolizma terimini gene alışkanlıklar çerçevesinde ve kullanışlılık sağlamak üzere tanımlandığı şekli ile kullanmak gerekmektedir:
Bitki biyokimyasında ikincil metabolitler özellikle bitkiler ile bakterilerde bulunan maddeler arasında yer alan ve bu canlı gruplarının da belli taksasında bulunup, diğerlerinde görülmeyen, bu nedenle de o canlı grubunu karakteri olan, özel bir metabolizmanın ürünü olarak belli oranlarda depolanabilen maddeler olarak tanımlanır. .
Bu gruba sokulan maddelerin çok büyük çoğunluğu belli birincil metabolizma ürünü maddelerden sentezlenir:
Bunlardan en önemlileri sırası ile şikimik asit ile şikimik asit devresi ara ürünleri, a - amino asitler, asetil Co-A, mevalonik asittir (MVA).

1950’lerin sonlarında bitkisel kökenli organik maddelere dayanan ve o zamanki tekniklerle gereken şekilde analizleri mümkün olmayan alkaloidler dışındaki ikincil metabolitlerin taksonomik dağılımını inceleyerek sonuca gitmeye çalışan bir sınıflandırma yöntemi geliştirmiştir. Önerilen bu biyogenetik yorumlara girmeyi amaçlayan sınıflandırma fito-hormonlar, vitaminler dahil bitki kimyası bulguları ile tropolenler, terpenler ve steroidler gibi maddelerin bitki fizyolojisine dayalı biyogenetik verilerine dayandırılmıştır.

Bu sınıflandırmada ilk zamanlarda kullanılan kimyasal ve fizyolojik veriler ayırt edilememiş, kimyasal maddelerin organik kimya açısından sınıflandırmasında her zaman aynı yöntem kullanılmamış olduğundan bazı yanlış sonuçlara varılmıştır. Fakat gene de böyle bir mantıkla sınıflandırma yapılabileceğinin kesinkes ortaya konmuş olması ile kemotaksonomi bilim dalı gelişmeye başlamıştır.
Klasik olarak özellikle morfoloji ile anatomi, palinoloji, fizyoloji ve sitoloji verilerine dayanan sistematik botanik dallarının daha güvenilir kriterler kullanılarak güvenilir sonuçlara varması, istikrarlı şekilde gelişmesi yolu açılmıştır. Ayrıca farmasötik ve ekonomik botanik dallarına da güvenilir temel bilgiler sağlanmıştır.

KEMOTAKSONOMİ VE BİYOGENETİK SINIFLAMA
İlk fitokimyasal sınıflama çalışmalarında maddelerin biyogenetik ilişkilerine dayanılmadığından hatalı değerlendirmeler yapılmıştır. Biyosentez mekanizmaları farklı olup kimyasal formülleri benzer olan moleküller aynı sınıfa sokmuş ve taksonomik değerlendirmelerde yanılgıya düşülmüştür.
Günümüzde ise fitokimyasal maddeler primer-birincil, sekonder-ikincil metabolitler ile çeşitlilik gösterenler diye üç temel grupta toplanmaktadır. Bu büyük grupların dallanarak alt gruplara ayırılması ile biyolojik ana kaynakları daha sağlıklı şekilde değerlendirilebilmektedir.

Bu yaklaşıma da tam uymadığından kimyasal olarak tek bir alkaloidler grubu içinde toplanabilen maddelerin ayrıca ele alınması gereği ortadan kalkmamıştır. Çünkü bazi alkaloidler amino asitler gibi temel bileşiklerden, diğer bazıları ise (C5) halkalı bileşikler olan steroidal alkaloidlerden, diğer bazıları ise şikimik asit (C6 C3) n grubundan türemişlerdir.
Benzer şekilde makromoleküllerden nükleik asit türevleri ve proteinler yanında klorofiller ve polisakkaritler temel bileşikler grubunda yer alırken linyinler gibi bazıları şikimik asit grubundandırlar.
Bu şekilde biyogenetik kuramı açısından belirsizlik taşıyan ve çeşitlilik gösterenler grubuna sokulabilen maddeler taksonomik değerlendirmelerde çok ihtiyatla kullanılmalıdır.
Çeşitlilik gösterenler grubuna sokulma durumunda olan maddeler fitokimyasal maddeler içinde %10 cıvarında bir orana sahip olduklarından değerlendirme dışında tutulmaları kemotaksonomide önemli bir boşluk kalmasını kabullenmek olur. Bu nedenle radyoetiketleme ile moleküler kaynaklarını ve sentez yollarını araştırarak değerlendirilmeleri gerekmiştir.

Fitokimyasal karakterlerin taksonomide kullanılması ile elde edilen sonuçların birikimi anlamlı tenkitlerin de ileri sürülmeye başlamasına neden olmuştur:
Örneğin fenialalanin ile tirozin şikimik asitten sentezlenen ikincil metabolitler olmalarına karşın proteinlerin yapıtaşı olarak birincil metabolit grubunda değerlendirilmektedirler. Amino asitler içinde yer almalarının nedeni tümüyle çok benimsenmiş olan biyokimyasal çerçevenin bozulmaması kaygısından gelmektedir.
(C2) n moleküllerinden yağ asitleri gibi bazıları da temel bileşiklerden olmakla birlikte aynı alışkanlık nedeni ile ikincil maddeler grubuna alınmaları sürdürülmektedir.
Bazı madde grupları değişik organizmalarda farklı öncü maddelerden sentezlenmektedirler:
Örneğin benzoik asit türevlerinin şikimik asit, sinnamik asitler veya asetik asitten sentezlenebildikleri bilinmektedir.

Bazı bileşiklerin sentezlenmesinde ise birkaç farklı biyokimyasal mekanizmanın söz konusu olduğu durumlarda mekanizma farklılıkları esas alınarak sınıflandırma yapılması gerekir. Aynı moleküler yapıya karşın da bu maddelerin hibrid-melez olarak belirtilmeleri doğrudur. Çoğu kumarinler, kromonlar, flavonlar ve ksantonlar hibridlenme ürünüdürler.
Hibridizasyon mekanizması bazı örneklerle açıklanabilir. Özellikle mikroorganizmalarda sık rastlanan ve dallanmış zincirleri olan (C2) n grubu maddeler aslında (C2) n ile (C3) n melezleridirler. Sentez yolları da farklıdır.

Kemotaksonomi – Karşilaştirmali Fitokimya Ve Biyokimya
 

KEMOTAKSONOMİ ve BİYOKİMYASAL SİSTEMATİK

Bitkilerdeki ikincil metabolizma ürünlerinin üzerinde kimyagerler, farmakologlar ve biyologların uzun zamandır yaptığı ve sürdürdüğü çalışmaların insanlığa sağladığı kuramsal bilgiler ile pratik sonuçları çok iyi bilinmektedir. Canlı türlerinin ve bu madde çeşitlerinin çok yüksek sayılara ulaşması nedeniyle de bu araştırmaların daha çok uzun bir süre tamamlanamayacağı söylenebilir.
1960’lı yılların başlarında yayınlanan “Zootaksonomi” kitabında sistematik ve taksonomi terimlerinin günlük dilde eşanlamlı olarak kullanıldığına dikkat çekilerek aslında çok farklı iki yaklaşımı içerdiği belirtilmiş ve daha önce de değindiğimiz tanımlamalar yapılmıştır:
Taksonominin “kuramsal” bir sınıflandırma yöntemine dayanan bilim dalı olduğu, temel kavram ve kuralları ile prensipleri ve özel yöntemleri bulunduğu belirtilerek ,
Sistematiğin ise organizmaların çeşitliliğini ve çeşitler arasındaki benzerlikler ile farklılıkları inceleyerek ortaya çıkartmayı amaçladığını belirtilmiştir. Bu temel ayırım çerçevesinde ele alındığında da,
Kemotaksonominin kimyanın ve taksonominin kuramsal çerçeveleri içinde kalarak özel yöntemler ile,
Biyokimyasal Sistematik ise kimyasal ve biyokimyasal yöntemler yanında sitolojik, genetik ve moleküler biyolojik inceleme yöntemleri ile,
özel taksonomik ve sistematik sorunlarý çözümlemeye çalýþtýklarý belirtilmiþtir.

Bazı cins veya türlerdeki madde grupları içinde yer alan bir maddenin çok kompleks olabilen bu madde grubundan ayırılarak saflaştırılmasının çok zor olması bu araştırmaları zorlaştırabilmektedir. Örneğin Vinca - cezayir menekşesinin alkaloidleri böyle karmaşık bir grup olarak yapılarını inceleyen araştırıcıları zorlamıştır. Striknin molekülünün varlığının belirlenmesi, izolasyonu ve yapısının çözülmesi 1910 - 1948 yılları arasında kesintisiz sürdürülen araştırmaları gerektirmiştir. Ancak analiz tekniklerinin ve cihazlarının sürekli olarak geliştirilmesi gerekli işlemleri kısaltmakta ve zorluk derecesini de giderek azaltırken doğruluk ve tekrarlanırlığını arttırmaktadır. Yukarıda değinilen alkaloidlerin bu açıdan özel bir yere sahip olması iyi bir örnektir.

Biyologlar için bu ikincil metabolitlerin bitki evreninde doğal seçim, ekoloji - diğer bitkiler, hayvanlar ve mikroorganizmalarla olan ilişkiler gibi çok yönlü rolleri de önemlidir. Bu açılardan bakıldığında da tek bir sekonder metabolitle ilgili birçok soruya yanıt aranması gerekir, bunların en önemlilerinden bazıları şu şekilde sıralanabilir:
- - - Bir hücrede ortaya çıkmasını sağlayan genetik, biyokimyasal ve fizyolojik etmenler nelerdir?
- - - Bir türde bulunmasını sağlayan evrimsel ve genetik koşullar nelerdir?
- - - Bitkinin belli bir kısmında maddenin sentezini başlatan içsel düzenleyici mekanizmalar, yani kemojenez ve morfojeneze neden olan etmenler nelerdir?
- - - Bir ikincil metabolit veya grubunun taksonomik bir grupta varlığının açıklaması olabilir mi ve nasıl açıklanabilir?
- - - Biyosentezde önemli rolü olan enzimler homolog mudur, aynı filogenetik kökene mi sahiptirler?

İKİNCİL METABOLİTLERİN KARŞILAŞTIRMALI BİYOKİMYASI

Biyoloji bu gibi temel sorulara ancak karşılaştırmalı çalışmalar ile yanıt bulabilir, sistematik ve özellikle evrim bilgilerinden yararlanılarak karşılaştırmalı kimyasal verilerin anlamı ortaya çıkarılabilir.

FİLOGENETİK İÇERİK
Karşılaştırmalı çalışmaların anlamlı ve güvenilir sonuçlara ulaştığından emin olunması zordur. Çünkü konu olarak seçilen taksonun tam olarak incelendiğinden, örneklemelerin gerçekten yeterli ve gereken şekilde yapılmış, bireyler arası farklılıkların nötralize edilmiş ve nedenlerinin anlaşılmış olduğundan emin olunması gerekir.
Ancak tümüyle sistematik sınıflandırma amacı güdülüyorsa bu sorunlar önemlerini büyük ölçüde kaybeder. Çünkü elde edilen sonuçlar değerlendirmeye yalnızca birer karakter olarak katılacak ve başka karakterlerle korelasyonlarına bakılacaktır.
Filogenetik sonuçlar veya evrimle ilgili bilgiler elde edilmeye çalışıldığında ise tüm bu sayılan kaygılar geçerlilik kazanır. Bu nedenle de birçok sistematikçi kemotaksonomik verileri kullanmaktan kaçınma eğilimindedir. Benzer şekilde morfolojik karakterleri kullanarak filogenetik değerlendirmeler yapılması ancak fosil serilerinden yararlanılabilirse nesnel sonuçlara ulaşabilmektedir.
Taksonomistler de genelde nesnelliğinden emin olunması zor olan verilerin morfolojik verilerden daha ayrıntılı bilgi vermesinin pek bir anlamı olmadığını düşünürler. Aynı yaklaşım uzun bir süre klinisyen hekimlerin de laboratuar verilerine pek önem vermemelerine neden olmuştur. Daha kolay ve çabuk sonuç veren muayene sonuçlarına dayanarak tedavi uygulayıp, sonucuna göre tedavinin devamı veya başka bir tedavi şeklinin denenmesi yolunu yeğlemişlerdir. Ancak enstrumantal tekniklerin daha kısa sürede daha ayrıntılı sonuçlar verir hale gelmesi ile bu eğilim zayıflamıştır.

Kemotaksonomik yaklaşımla inceleme konusu iki bitki grubunda aynı maddenin bulunduğu, diğer yakın gruplarda olmadığı görüldüğünde ortaya bu korelasyonu doğrulayacak başka korelasyonların bulunması sorunu çıkar. Bu veriler de ancak sistematik ve genetik karakterlerden elde edilebilir. Diğer önemli bir konu da yukarıda belirtildiği üzere paralel veya kesişen evrimler olup olmadığını anlamaktır.

BİYOSENTETİK MEKANİZMALAR
Bilindiği üzere canlılardaki maddelerin birincil ve ikincil ve atık maddeler şeklinde canlılığın varlığı için şart olan ve olmayan ile canlılık atığı olan maddelerin sentezine öncülük eden temel maddelerin diğer maddelere dönüşümlerinin mekanizmalarının incelenmesi biyolojinin temel konularından biridir.

İki bitki grubunda kimyasal açıdan önemli benzerliği olan maddeler bulunduğunda, birinin diğerinin öncüsü olup, olmadığı ve karışımlarından oluşan maddelerin söz konusu olup olmadığının da araştırılması gerekir. Bu tür araştırmalar da ancak radyoetiketleme gibi ileride değinilecek olan tekniklerle sentezleme mekanizmalarının incelenmesi ile ortaya çıkarılabilir. Taksonomik değerleri yanında bu tür dönüşümlerin enzimolojisi incelenerek de kalıtsal altyapısı ve yürüdüğü yol göz önüne alınmak suretiyle filogenetik açıdan değerlendirmesi yapılabilir.
Biyosentez İmceleme Yöntemleri
Bu inceleme oldukça zor ve yanıltıcı özellikleri fazla olan denemeler ve duyarlı analizlere gerek gösterir. İlk denemeler belli bir metabolitin öncüsü olabileceği düşünülen maddelerin incelenen canlı organ, doku veya hücrelere verilerek tepkimenin yürümesi için gerekli koşullarda hangi öncü maddenin o ürün derişiminde artışa neden olduğunu görmek ve sonra da o tepkimenin optimum koşullarını araştırarak bulguyu kesinleştirmektir. Örneğin morfin biyosentezinin hangi amino aside dayandığı canlılarda bulunabilen tüm a-amino asitlerin tek tek uygulanması ile araştırılarak tirozinden sentezlendiği bulunmuştur. Burda uygulanacak analitik işlem morfin tayini olup, kullanılan yöntem ne kadar seçici ve duyarlı olursa sonuca o kadar kolay ulaşılır ve sonuç kesin olur.

Diğer bir yöntem ise radyoaktif veya stabl bir izotopla işaretlenmiş – etiketlenmiş olan öncü maddenin deney materyaline verilmesi, gene uygun koşullarda yürümesi sağlanan tepkime sonucunda işaretin hangi maddeye ne oranda geçtiğini belirlemektir.
Bu yöntemlerden radyoaktiv işaret analizinin girişim sorunu olmadan uygulanabilmesi yanında izlemegücünün yüksek, belirleme sınırının küçük oluşu üstünlüğüne sahiptir. Genelde radyoaktif işaretleyici olarak 14C ve 3H kullanılır ve sıvı sintilasyon cihazıyla ekstraktlarda doğrudan, veya saflaştırma, gerekiyorsa kromatografik ayırımdan sonra ölçüm yapılır.
Radyoaktif işaretli saf maddeler yerine stabl olan C13, N15, O18 , H2 izotopları ile etiketleme sonrasında kütle veya NMR spektrometrisi yöntemleri ile analiz de mümkünse de izleme gücü daha düşük olan tekniklerdir. Radyoaktif etiketlemenin bir üstünlüğü de röntgen filmleri, b-kamera kullanmak gibi tekniklerle ilgili tepkimenin yürüdüğü hücre, doku veya organ hakkında da kolayca bilgi edinme olanağı sağlamasıdır.

Kromatografik ayırım sonucunda izotop analizi ise öncü maddedeki etiketin hangi koşul ve sürede hangi ara ürün veya ürüne ne oranda geçtiğini öğrenme olanağı sağlamasıdır. Bu şekilde metabolik devrenin yürüyüşü de öğrenilebilmekte, hangi koşul değişimlerinin, hangi aktivatör veya inhibitörlerin olaya müdahale ettikleri gibi önemli bilgiler de alınabilmektedir.
Diğer bir yöntem ise dondurarak veya liyofilize edilerek enzim aktivitelerinin durdurulduğu materyallerde çözünür protein – enzim ekstraksiyonu ile metabolik aktiviteyi durdurduktan sonra incelenen metabolik devrede rol aldığı düşünülen maddeleri sübstrat olarak kullanan saf enzimlerin teker teker ilavesi ile katalizledikleri reaksiyon ürünündeki artışı ölçmektir

Kemotaksonomi – Karşilaştirmali Fitokimya Ve Biyokimya
 

KEMO – ve KLASİK - TAKSONOMİ ARASI KORELASYONLAR

Her nekadar genelde bir tek kimyasal karakterin iki takson arasındaki korelasyonu kalıtsal benzerliğin mutlak kanıtı değilse de, bunun önemli istisnaları da bulunmuştur. Örneğin betaksantinler ile betasiyaninlerin ileride ele alınacağı üzere belli bazı fam.larda bulunduğu belirlenince ordoları tartışmalı olan 10 Angiosperm fam.ının taksonomisine katkıda bulunulmuştur. Çünkü kemotaksonomik sonuçlar klasik taksonomik karakterlerden elde edilen korelasyonlardan bazılarını desteklerken diğerlerini desteklememiştir.

KALITSAL VARYASYONLAR
Bu yöndeki araştırmalarda kullanılan en kolay teknik serolojidir. Proteinlerin birbirleri ile uyumunu topaklanarak çökelmeleri, fluoresans- veya radyo-etiketlemeye tepkilerinin benzerlikleri, proteolitik enzimlerin sübstratı olarak verdikleri enzim aktivitesi incelenerek sonuca gidilebilmektedir. En sağlıklı yöntemler ise bilindiği gibi amino asit bileşimleri ve sekansının-dizilişinin belirlenmesidir.
Örnek olarak ileride incelenecek olan flavon ve flavonoid pigmentlerinin gerek grup olarak, gerekse komponent düzeyinde birbirlerine oranla ve mutlak miktarları ile farklı renklerdeki Baptisia türlerinin birden çok geni arasında ilişki bulunmuştur.

Sistematik ve Filogenetikte Modern Moleküler Biyolojik Yöntemler
1980’li yýllarýn baþlarýndan bu yana bitki sistematiðinde özellikle familya ve daha büyük gruplarýn belirlenmesi, sýnýflandýrmadaki konumlarýnýn saptanmasýnda DNA dizin analizinin 18S - 26S nükleer ribozomal RNA, yani nrRNA gen grubuna uygulanmasý çok önemli yer tutmaya baþlamýþtýr.
Angiospermae’de nrDNA tekrarlayıcı birimleri birbirinden büyük ve diziliş ile boyut açısından çok değişken olan interjenik, yani genler arası dolgu (GAD) ile ayrılmıştır. Bu nrDNA birimleri dış transkripsiyon dolgusu içeren tek bir 17 - 18S transkripsiyon bölgesinden, içsel transkripsiyon dolgusu YTD ile 5.8S geni ile 2. Bir İTD ve 26S geninden oluºur.

Svedberg sabiti adı verilen S değerlerinin ölçümü ve organellerin, makromoleküllerin bu büyüklük ölçüsü olan değerlerine göre ayırımı ve saflaştırılması ultrasantrfüjleme ile ve dansite – yoğunluk gradieni – değişimi santrfügasyonu tekniği uygulanarak yapılır.

rRNA genlerinin tüm canlı evreninde bulunuşu yanında tekrarlanan birimin değişik oranlarda farklılık gösteren bölgelerden oluşması çeşitli taksonomik düzeylerde filojenetik bilgi vermesini sağlar.
Son yıllarda İTD bölgelerinin diziliº analizilerinin ayri ayrı yapılması ile çekirdek DNA karakterlerinin ortaya çıkartılması sağlanabilmiştir. Bu şekilde de gen içi ve genler arası evrim göstergelerinin incelenmesi ve yoluyla bitkiler arasındaki evrimsel ilişkilerin kesinleştirilmesi olanağı bulunmuştur.

Bir DNA izolasyon yöntemi örneði: 1999 tarihinde yayýnlanmiþ olan bu yöntemde araziden toplanan, herbaryumdan alýnan, sera veya bahçede yetiþtirilen taze veya dondurularak saklanmýþ bitki örnekleri 2X CTAB adý verilen bir ön saflaþtýrma iþleminin mikro düzeyde uygulanmasý ile moleküler biyolojik analiz tekniðinin uygulanmasýna uygun hale getirilerek DNA izolasyonu tamamlanýr:
0.05 - 0.3 gr. k.að. ölçeðinde alýnan kurutulmuþ yaprak örnekleri az miktarda saf silika tozu ile 1.5ml.lik mikrosantrfüj tübünde mikro havaneli ile kuru olarak ezildikten sonra 200 -500 mlt. 2x CTAB tamponu katýlýr ve iyice ezilir.
60 derecede 30 dak. inkubasyondan sonra kloroform - izoamil alkolle ekstrakte edilerek 20 mgr. da t-RNA çöktürme katkısı olarak eklenip ekstrakt santrfüjleme ile ayırıldıktan sonra alınır.
Nükleik asit ekstraktı 100 ml / ml ekstrakt oranında RNaz RNA hidrolizi enzimi katılarak 30 dak. süreyle 37 derecede inkube edilir ve RNA parçalanır. Aynı ekstraksiyon işlemi 2. kez uygulanır ve pH değeri 5.2’ye ayarlı 0.3 N sodyum asetat tamponu ve alkol karışımı eklenerek çökeltilir, kurutulur ve pH 8.0 tamponunda çözülür.

Polimeraz zincir reaksiyonu ve DNA baz diziliº analizi yöntemi: Tek iplikli ssDNA ile çift iplikli dsDNA diziliþ analizi örnekleri hazirlýðý “polimeraz zincir reaksiyonu - PZR, PCR ” yöntemi ile seçilen bir hedef bölgesinin amplifikasyonu, çoðaltýlmasý ile genomik DNA’lar içinde incelenebilir hale getirilir:
PZR inkubatörü olarak kullanılan programlanır Isıl Çevrim - Thermal Cycler cihazında 30 ila 35 kez olmak üzere 95 derecede 1 dak. süreli inkubasyon, 50 - 55 derecede 0.5 - 1 dak.lık, 72 derecede hedef bölgenin büyüklüğüne göre 2 - 4 dak. ve en son olarak da 7 - 10 dak. süre ile inkube edilir.
“Asimetrik PZR” adı verilen ve primer - başlatıcı olarak kullanılan maddenin molar derişim oranının 20:1 oldu?u yöntemle nrDNA içindeki İTD bölgeleri çogaltılır. Elde edilen bu ürünler ultrafiltrasyonla saflaştırıldıktan sonra tipik Taq Polimeraz ile ve [ a - 35 S ] dATP kullanılarak baz diziliş analizi yapılır.
Bu analiz ise oligonükleotid polimerleri kullanılarak fluoresan boyama tekniği ile DNA Diziliş Elektroforez ve tam otomatik Elektroforetik Analizör cihazları ile bilgisayar kontrolunda veya dikey DNA dizilişi elektroforez tanklarında elde edilen baz Elektoferogramlarlarının üzerinde manuel veya bilgisayarlı işaretleyici programları ile baz çiftleri karşılaştırması değerlendirme programları ile yapılır.

PZR ve diziliş reaksiyonlarında nrDNA ve TD bölgelerinin ayrı ayrı belirlenebilmesi için şu primerler kullanılır:
“ITD 2” (5’- GCTGCGTTCTTCATGCATGC -3), “ITD 3” (5’- GCATCGATGAAGAACGCAGC -3),
“ITD 4” (5’- TCCTCCGCTTATTGATATGC -3), “ITD 5” (5’- GGAAGTAAAAGTCGTAACAGG -3).

Filogenetik analiz: Baz çiftleri diziliþlerinin karþýlaþtýrýlmasý yöntemine dayanarak oluþturulan gen bankasýnda deðerlendirme yapýlýr. Bunun için ilk olarak seçilen ÝTD alt takýmlarý çoklu diziliþ hizalamasý yazýlýmlarý ile hatasýz þekilde karþýlaþtýrýlabilir hale getirilir: Boþluklarýn boylarý ve aðýrlýklarý gibi özellikler karþýlaþtýrýlarak tek, tek dengelenir.
Ön hazırlıklar tamamlandıktan sonra bu bölgelerde tek ve çoklu düzeyde olmak üzere gen katılımları ve elenmeleri ortaya çıkarılır.

NrDNA ve İTD baz dizilişlerinden yararlanarak yapılan filogenetik incelemeler üç farklı soyağacı yöntemi ile elde edilen sonuçlar göz önüne alınarak yapılır: Karakter esasına göre, en yüksek benzerlik yöntemiyle ve komşuluk sınırı uzaklığının değerlendirmesiyle global bir sonuç elde edilir.
Global değerlendirmeler günümüzde McIntosh ve Unix için Smithsonian Inst. tarafından geliştirilmiş özel yazılımlarla yapılmaktadır.

Kemotaksonomi – Karşilaştirmali Fitokimya Ve Biyokimya
 

ENZİM SEÇİCİLİĞİ ve AKTİVİTESİ
İncelenmesi zor bir parametre olan enzim seçiciliği özellikle filogenetik açıdan önemli bilgiler verebilmektedir. Enzim seçiciliğindeki farklar tepkime etkinliğini etkileyen fizyolojik koşullar, sübstrat seçimi üzerinden tepkime ürünü farklılıkları gibi önemli sonuçlar yaratır. Kalıtsal şifre farklılıkları, genlerin etkin olup, olmayışı bir enzimin varlığı, yokluğu yanında çalışır durumda olup olmayışı, yani seçicilik farklılıkları gibi etmenler canlılarda farklılaşmalara neden olur. Aynı sübstratı kullanan, veya aynı ko-enzim için rekabet eden enzimlerden birinin daha etkin oluşu ikincil metabolizmanın yönünü değiştirir.
Bu tür farklılıklar özellikle flavonoidler, alkaloidler gibi çok komponentli ikincil metabolitlerin kompozisyonunu ve gözlemlenebilir özelliklerini çok değiştirebilir.
Farklı materyallerden elde edilmiş olup, aynı işleve sahip enzim proteinlerinin özellikleri tamponla soğukta ekstrakte edilmelerinden başlayarak sıcaklık, pH, sübstrat tipi ve derişimi, kofaktör madde ve derişimi gibi enzim aktivitesini etkileyen tüm etmenlerin, diğer koşullar sabit tutulduğunda hangi düzeylerinde en yüksek aktiviteyi sağladıkları deney serileri ile ortaya çıkarılır. Doku parçalanması nedeniyle enzim aktivitesine ket vuran madde veya maddelerin varlığı görülürse enzim saflaştırması ile uzaklaştırıldıktan sonra karşılaştırma yapılarak deneyler tekrarlanır.

Enzim seçiciliğinde önemli olan diğer bir etmen ise enzimlerin sübstratı stereokimyasal özelliğine göre de ayırt etme özellikleri olabilmektedir. Bunun önemli örnekleri birçok ikincil metabolitin kaynağı olan şikimik asit sentezi yolunda, alkol dehidrojenaz etkisiyle ve NAD+ varlığında etanol – asetaldehit dönüşümünde görülebilmektedir:
Etanolün CH3 ve OH gruplarındaki H’ların elektriksel yük dağılımları farklılık gösterir, bu nedenle biri HR, HS ile gösterilir. CH3 grubundaki 3 H’dan ikisinin simetrik konumda oluşu bu dengesizliği yaratır. Bu tür elektriksel yük dağılımının etkisi altındaki C atomunun bulunduğu gruba kiral merkez adı verilir. Dehidrojenasyon enzimi ise bu konuda seçici olduğundan H gibi her organik molekülde bol bulunan H’u uzaklaştırma tepkimesini ancak etanol sübstratı ile sağlar.

Bu tür duyarlı mekanizmaların enzim seçiciliğine dayanan etiketleme yöntemiyle metabolik yol incelemelerinde göz önüne alınması gerekir. Örneğin malat sentetaz enzimi etkisi ile kiral asetik asit, glioksilik asit – CoA türevi üzerinden malik aside dönüşürken kaybedilen H’ların HR, HS oluşuna göre seçicilik olduğundan kullanılacak işaretli H’a sahip sübstratın doğru seçilmemesi analiz sonucunun yanlış çıkmasına neden olur.

KARŞILAŞTIRMALI SEROLOJİ
Nümerik taksonomi kadar yararlý bilgiler saðlayan bir yöntemdir. Temel prensibi bir organizmanýn proteinlerinin akraba olduðu bir canlýnýn antikorlarý ile yakýnlýk derecesi oranýnda daha kuvvetli olarak tepkimeye girmesine dayanýr. 20. yüzyýlýn en baþlarýnda bulunan bu teknik týbbi immünolojide uzun süre kullanýlýp geliþtirildikten sonra diðer bilim dallarýnda da deðerlendirilmeye baþlanmýþtýr.
Ýlgili proteinlerin yapýlarýnýn benzerlik oraný arttýkça, amino asit diziliþleri ve polipeptid zincirinin kývrýlmalarý gibi küçük farklýlýklarýn antiserumla uyumu azaltmasý akrabalýk derecesi açýsýndan yararlý bilgiler verebilir. Karbohidratlar gibi maddelerin mekanizmayý etkileyebilmeleri nedeniyle saflaþtýrýlmýþ protein ekstraktlarý ile çalýþýlmasý gerekir.
Genelde bir canlýnýn deðiþik protein ekstraktlarý çapraz serolojik reaksiyon sonuçlarý vermez ve bu da amino asit diziliþlerinin çok benzer olmadýðýný, farklý genlerin ürünleri olduklarýný gösterir.
Protein molekülünün büyük kısmının genel işlevini sağlayan sabit bir yapı olup, küçük bir kısmının kalıtsal farklılıkları yansıtır oluşu nedeniyle bir tek tip proteinin yapısı başka bir canlıınn tek bir proteini ile karşılaştırılarak kesin bir taksonomik sonuç elde edilmesi zordur. Çünkü bir protein tek bir genin ürünüdür. Fakat seroloji genelde uygulanması kolay ve çabuk sonuç veren bir teknik olarak ek kanıt olarak kullanılabilmektedir.
20.yüzyıl başlarından itibaren serolojik titrasyon iki taksanın çeşitli türleri arasındaki benzerlik, afinite ilişkisi kullanılmaya başlanmış, 1930’ların başlarında da nümerik taksonomide kullanılmak üzere formüle edilerek yararlanılmıştır. Formül heterolog ve homolog yani çökelek veren ve vermeyen serolojik titrasyonların oranına dayandırılmış ise de istenen sonuçların alınamadığı görülmüştür.
Ancak Nefelometri tekniğinin gelişmesi sayesinde 1950’lerden bu yana heterolog serolojik çökelme titrasyonunun duyarlı şekilde izlenebilmesi sağlanabilmektedir. Özellikle tohum protein ekstraktlarından farklı seyreltmeler ile elde edilen serolojik çözeltilerin verdiği çökelme ürünü tanecik derişimlerinin karşılığı olarak nefelometrede elde edilen değerlerin eğrisi çizilmektedir. Bu eğrilerin altındaki alanın integralle hesabı, bilgisayarda bulunması veya planimetre ile ölçümü gibi değerlendirmelerle bu alanın büyüklüğünün homolog türasyonla elde edilen eğrilere % oranı üzerinden sonuca gidilmektedir.
Belli oranlarda ayırılarak saflaştırılmış ekstraktların serolojik çapraz tepkime sonuçları hiçbir zaman tek bir taksonomik karakter ile korale edilemeyen, ancak birçok ve bilinmeyen sayıdaki farklı karakterin bileşkesi olduğundan genelde nümerik taksonomide doğrudan kullanılamamakta ancak genel değerlendirmelere alınabilmektedir. Ancak modern protein fraksiyonlama teknikleri ile saflaştırılmış proteinler arası serolojik ilişkiler daha sağlıklı sonuç verebilmektedir. İstendiğinde bu proteinlerin ve peptidlerinin İnce Tabaka Kromatografisi ve Elektroforezinden, Jel Elektroforezi, bilgisayarlı ve otomatik Amino Asit Analizörlere kadar açılım gösteren tekniklerle bileşimleri ve bilgisayarlı otomatik Protein Diziliş Analizörlerle de amino asit diziliş analizi yapılarak çok daha kesin sonuçlar alınması mümkündür.

INFRARED VE YAKIN İNFRARED İLE NMR SPEKTROSKOPİSİ GİBİ SPEKTROSKOPİK TEKNİKLER
Proteinlerin saflaştırılmış çözeltileri yanında liyofilize edilmiş, dondurarak kurutulmuş saf formlarının küçük moleküler farklılıklarının keton, aldehit, karboksil, hatta atom bileşimi düzeyindeki farklılıklarının belli dalgaboylarındaki soğurma, geçirgenlik veya yansıtma spektrumlarına yansımasından yararlanılarak farklılıklarınınn oldukça kolay incelenebilmesini sağlayan IR geçirgenlik / soğurma ve yansıtma teknikleridir. Bu tekniklerle birçok primer ve sekonder metabolitin de nitel ve yarınicel veya nicel analizleri yapılabildiğinden ve uygulanmaları birçok zaman kolaylık sağladığından yararlı bilgiler verebilmektedirler.
NIR – Yakın IR tekniği ise daha az kalabalık spektrumlarda örneklerin tüm matriks olarak benzerlik ve farklılıklarını çok kolay, hiç örnek hazırlığı yapmadan dahi verebilen ve yarınicel analiz sonuçlara çok kolay gidebilen bir tekniktir. Matriks ve moleküllerin farklılıklarını, farklılık oranını çok kısa sürede verebilir.
NMR ise atom düzeyindeki farklılıklara kadar farkların ayrıntılı şekilde incelenebilmesini sağlar.
1960’lı yıllardan günümüze kadar geçerliliğini koruyan tekniklerden biri de çeşitli spektroskopik yöntemlerin mikroskopi ile birlikte uygulanabilmesini sağlayan ve sito -, histo – kimyasal ve enzimatik bilgilerin hücre düzeyinde nitel ve yarınicel şekilde elde edilmesini sağlayan tekniklerdir

Kemotaksonomi – Karşilaştirmali Fitokimya Ve Biyokimya
 

YANLIZCA SÜBSTİTÜSYON FARKLILIĞI GÖSTEREN MOLEKÜLLERİN TAKSONOMİK DAĞILIMI

Belirtildiği üzere ikincil metabolitlerin büyük bir kısmının fizyolojik işlevleri bilinmemektedir. Çok farklı taksada yer alan fakat genel morfolojileri benzeyen bitkilerde aynı maddeler bulunurken, komşu taksada bulunmayabilmektedirler. Bu tablonun tersine çok farklı morfolojilerdeki bitkilerde ikincil metabolitler çok benzer olabilmektedir.
Örneğin Monocotyledonae’n Graminae’de glükoflavonoidlere nadiren rastlanırken Lemnaceae’de sık rastlanır. Öte yandan Lemnaceae cins ve türlerinde de glükoflavonlar ile antosiyaninler, flavon ve flavonlar farklı açılımlar gösterir.

Tipik bir sorun örneği olarak bir ila birkaç mm. boyundaki bu çok basit yapılı çiçekli su bitkilerinin morfolojik olarak ayırt edilmelerinin zorluğu verilebilir. Bu bitkiler çok benzer habitatlarda yetiştiklerinden ancak kimyasal olarak ayırt etme yoluna gidilir.
Legümlerden Psoralea cinsinde ise tam tersine olarak çok farklı morfolojileri olan bütün türlerin kromatografilerinde aynı karmaşık glikoflavonoid grubuna sahip oldukları görülmüştür.
Bu birbirine yakın kimyasal madde gruplarının taksonomik ilişkileri ilginç bir konu olarak kimyacılar ve biyologlar tarafından incelenerek filojenetik bilgi açısından önemlerinin ortaya çıkarılmasına çalışılmaktadır.
Benzeri bir tablo da Pinaceae dışındaki Gymnospermlerde çok yaygın olan biflavonillerde görülür. Özellikle Cupressaceae ve Taxodiaceae’de bol bulunan bu madde grubunun çeşitli komponentleri ile bu bitki gruplarının filogenetik taksonomileri arasında kuvvetli ilişkiler kurulabilmiştir.

Diğer bir konu ise bazı ikincil metabolitlerin belli taksonlarda ancak yaşamın belli bir gelişme döneminde ortaya çıkarak kaybolabilmeleridir. Bu nedenle de filogenetik değerlendirmenin sağlıklı olarak yapılabilmesi için bitkilerin yaşam devirlerinin kimya ve biyokimyası ile enzimolojisini incelenmesi gereğidir. Hücrelerin ancak belli bir biyokimyasal, fizyolojik dönemlerinde ilgili metabolitlerin öncü maddelerinin tepkimeye girerek sentez işlemini gerçekleştirmeleri söz konusudur.
Sonuç olarak bu olay enzim seçiciliğine bağlı değil, enzim aktivitesini denetleyen hücre biyolojisi ile ilgili olduğundan filogenetik ilişkiyi içerir. Örneğin biflavonillerden amentoflavon ve hinokiflavon Cryptomeria’ da bulunan ve temel moleküler yapıları farklı maddeler olduğundan homolog enzimlerin aktivite ürünü olmazlar. Ancak birinin diğerinin öncü sübstratı olması söz konusu olabilir. Fizyolojik koşulların aynı enzimin bu maddelerden biri veya diğerinin sentezini sağlaması söz konusudur. Bu durum da önemli bir filogenetik ilişkinin kanıtıdır.
Örneğin enzim ve sübstratı olan maddelerin hücredeki farklı kompartmanlarda bulunması ve belli bir gelişme konumunda sübstratlardan birinin serbest kalarak enzimle biraraya gelmesi söz konusudur. Bu biyosentez mekanizmasında genetik şifre farklılığının etkisi çok azdır ve yakın akrabalık kesindir.

GENETİK VE BİYOSENTETİK MEKANİZMALAR

Bu mekanizmaların ürünü olan benzerlik ilişkileri bulunduğunda filojenetik korelasyon tümüyle kesinleşmiş olur.
Örneğin 2 - oksijene p – mentan, halkada karşılıklı duran 2 C’una metil, 2. C’na O’in bağlı olduğu C10H20, metil – 1 izopropil – 4 sikloheksan türevleri olan sekonder metabolitlerin varlığı veya yokluğu ilgili genin dominantlığı ile doğrudan ilişkilidir. İlgili geni olan bir bitki grubunda yanlızca 3 – oksijene – p - mentan nane yağlarının bulunmadığı görülür. Limon nanesinde ise alifatik terpenlerden sitral ve linalool bulunur.
p-mentan türevlerinin alifatik terpenlerden sentezlenir oluşu göz önüne alındığında da limon nanelerinin nanelerin atası olduğu ileri sürülebilir.

Bu tür genetik - biyosentez ilişkilerinin anlaşılması genetik mühendisliğinde yararlı olabilecek temel bilgileri de sağlamış olur.

KİMYASALLAR ARASINDAKİ BİYOSENTETİK İLİŞKİLERİN TAKSONOMİK DAĞILIMI

LEGUMINOSAE ALKALOİDLERİ
Daha önce değinildiği gibi ikincil metabolizmanın temel taşlarının genelde asetat, şikimik asit ve mevalonik asit devreleri ürünleri olduğu bilinmektedir. Bazen, rotenon alkaloidi sentezinde olduğu gibi bu devrelerin üçü de sentezde rol alabilmektedir.
Canlılardaki organiklerin sınıflandırılmasında moleküler yapı, işlev benzerliğinden çok biyosentezlerinin afinitesi, yani, yakın ilişkisi, birleşme eğilimi ağır bastığından filojenetik bilgi de içerir.
Bu konuda çok iyi bir örnek Leguminosae’deki azot metabolizmasıdır:
Alkaloidler ve protein yapısına girmeyen amino asitler ile biyojenetik benzerlerinin biyosentetik ilişkileri, taksonomik konumları arasında filojenetik ilişkiler bulunmuştur. Bu geniş familyanın ikincil metabolitler açısından ele alındığında çok elastik bir görünüme sahip olduğu görülür:
Legümlerde birçok nadir flavonoidler ve protein yapısına girmeyen amino asitlerin bulunması yanında Mimosideae alt familyasının bu açıdan gruplandırılabilir olması ile Papilionidae alt familyasının amino asit tablosu ilginçtir. Lizin, arjinin, ornitin gibi temel amino asitlerin girdiği ara metabolizma incelendiğinde tüm amino asitlerin biyosentetik ilişkileri konusunda bilgi edinerek önemli filogenetik değerlendirmeler yapılabilmektedir.

Öte yandan Leguminosae alkalodlerinin biyosentezleri ile taksonomik dağılımları da ilginç korelasyonların ortaya çıkarılabilmesini sağlamaktadır:
Örneğin Chenopodiaceae’den Anabasis cinsinde anabazin ve birçok legüm cinslerinde anabazin benzeri alkaloidlerden ammodendrin ve adenokarpin bulunmaktadır. Bu alkaloidlerin bulunmadığı cinslerde ise spartein alkaloidi bulunmaktadır. Dİğer bir türler grubunda, örneğin Genistae ordosundaki Adenocarpus, Ammodendron, Cystisus, Retama türlerinde ise bu alkaloidlerin her üçü de görülmektedir.
Bu taksonomik dağılıma bakılarak iki alkaloid grubunun biyosentez mekanizmalarının müşterek olduğu ileri sürülmektedir. Lizinin bu iki alkaloid grubunun öncüsü olan kinolizidin alkaloidlerinin piridin çekirdeğinin kaynağı olduğu görülmüştür. Fakat lizin tütündeki anabazin alkaloidinin piridin çekirdeğinin öncüsü değildir, öncü ornitindir ama biyosentez mekanizması aynıdır. Ornitin ile lizinin kimyasal yapı benzerliği bu durumu açıklamaktadır, ornitin benzen halkalı ornitinin 5 karbonlu homologudur.
Bu tabloya uygun olarak biyosentez enzimleri de zaman içinde seçicilikleri farklılaşmış homolog enzimlerdir.
Benzeri bir örnek de Neurospora crassa’dır. İki tümler - komplementer mutant genin, valin ve izolösinin paralel yürüyen biyosentez yollarını iki farklı fakat eşdeğer noktada etkileyen tek bir enzim üzerinden etkili olması söz konusudur. Seçiciliği düşük olan lizin dekarboksilaz ornitin dekarboksilasyonu ile putresine dönüştürmektedir.
Evrimin genel kuralı olan gelişmenin ekonomikliği çerçevesinde metabolizmanın hem ornitin hem de lizinden yararlanabilmesi açıklanabilir.
Kemotaksonomik sonuç olarak pirolizidinlerin Genistae ordosunun Crotalaria cinsine has olduğu, kinolizidinlerin ise Sophpreae, Genisteae ve Podalyrieae ordolarında bulunduğu, daha basit trigonellin tiplerinin ise Trifolieae ve Vicieae gibi diğer ordolarda bulunduğu belirlenmiştir.

Biyokimyasal hiyerarşinin belirlenmesi lupin tipi alkaloidlerin biyosentetik ilişkilerine dayandırılır. Bu çerçevede bu alkaloidlerin Leguminosae içindeki dağılımları ile taksonların evrim düzeyleri ve zamanları arasında ilişki kurulabilmesi gerekir.

Tek halkalı, çift ve üç, dört halkalı alkaloid hiyerarşisi göz önüne alınarak bu alkaloid gruplarının peşpeşe veya birbirine alternatif olarak oluştukları ortaya konarak filojenetik değerlendirmeler yapılabilir. Bu tür incelemeler ise 14C izotobu ile etiketlenmiş maddeler ile yapılabilir.
Bu maddelerin birbirlerine dönüşmelerinin sırası incelemeler genetik yöntemlerle de desteklenebilirse çok net filojenetik ve taksonomik sonuçlara varılır. Bu tür kapsamlı araştırmalarla bazı bitkilerde beklenenin aksine trisiklik alkaloidlerin tetrasiklik olanların oksidasyonu ile ortaya çıktığı belirlenmiştir.
Çaprazlama ile oluşturulan Lupenus arboreus ve L.nootkatensis hibridleri ile yapılan denemeler spartein içeren L. arboreus ve spartein ile lupanin ve hidroksilupanin içeren L.nootkatensis’in F1 döllerinin hepsinin birden
spartein, ±%75’inin lupanin ve spartein, +%50’inin her üç alkaloidi içerdiğini göstermiştir. Yalnızca hdroksilupanin sentezleyen hiçbir melez olmamıştır.
Bu da lupanin sentezinin hidroksilupanin sentezini yöneten diğer bir faktörün kontrolunda olduğunu göstermiştir. Bu ilişkinin kesinleştirilmesi taksonomik karakterlerin değerlendirilmesinde bir sorunla karşılaşıldığında bu kemotaksonomik karakterden yararlanma yöntemini ortaya koymuştur

Kemotaksonomi – Karşilaştirmali Fitokimya Ve Biyokimya
 

LEGUMINOSAE AMİNO ASİTLERİ
Viciae ordosunda pirrolizidin veya kinolizidin alkaloidleri görülmezse de Vicia ve Lathyrus gibi bazı cinsler asparajin, ornitin ve lizin depolarlar. Bu proteinik olmayan ve çoğu zaman toksik etkili amino asitler Vicia’ dan izole edilmiş olan b-siyano-L-alanin ara maddesi üzerinden sentezlenir. Lathyrus ise yanlızca kendisine has olan latirin maddesi ile lizinin guanidin türevi olan homoarjininin yanında a-amino, b-oxalilaminopropiyonik asit ve a-amino, g-oxalilaminobutirik asit içerir.

Guanidin türevi olan kanavanin yanlızca Leguminosae’ de bulunuşu ile birincil karakter olup bu sayılan amino asitler tarafından eşlik edilen, fakat taksonda diğerlerinden çok daha yaygın bulunan önemli bir kemotaksonomik karakterdir.
Genelde tek bir amino asit taksonomik açıdan yeterli değilse de birkaç amino asitli değerlendirmeler önemli bilgiler verebilmektedir. Aslolan ise doğal olarak tam amino asit profili ile yapılan değerlendirmelerdir.

Amino asitlerin taksonlardaki dağılımlarının incelenmesi bazı mutantların doğal seçimle elenmiş olduğunu ve sistematikte boşluklar kaldığını göstermiştir. Bu bulgular çaprazlama ve sitogenetik veriler ile de uyuşmuştur.

KEMOTAKSONOMİK PARAMETRELER ile BİYOKİMYASAL SİSTEMATİK VERİLERİ

ALKANLAR (Parafinler) ve DAĞILIMLARI

Genel formülleri Cn H2n+2 olan düz zincirli veya dallanmış zincirlerden oluşan doymuş hidrokarbon homolog serisidir. C sayısı <5 ise gaz, 5 - 15 arası ise sıvı, > 15 ise katı maddelerdir. Doymuş C – C ve C – H bağları güçlü, kolay kopmayan bağlar olduğundan kararlı bileşikler oluştururlar.
Doymamış bağ, yani ortaklanmamış elektron çiftleri içermediklerinden adlandırılmaları doğrudan karbon sayısını belirten eski Yunanca rakam adının yanına -an eki getirilerek yapılmıştır.
Alkanların bir H kaybetmesi ile alkil kökü oluşur, metan metil, etan etil alkili grubu şeklinde bir radikale bağlanır.

Fonksiyonel grupları olmadığından renksiz, suyla karışmayan ve ancak saf alkol, eter ve asetonda çözünen bu maddeler özellikle fosillerde ve besin zincirlerinde “biyolojik markörler” olarak kullanılır. Bu nedenle de biyojenezleri incelenerek değerlendirilir. Grup üyelerinin birbirinden ayırılarak saflaştırılması ve tanımlanmaları da fonksiyonel grupları olmadığından ayrıntılı teknikler ve işlemleri gerektirir. En yaygın olarak kullanılan yöntem kromatografidir. Özellikle gaz ve sıvı formunda gaz kromatografisi ile, apolar yani kimyasal seçiciliği olmayan kolonlarla molekül ağırlıklarına göre ayırılırlar.

n - ALKANLAR
Normal, dallanmamış zincirli alkanların uzun zincirlileri yüksek bitkiler aleminde yaprak, gövde, çiçek ve polenler gibi yeryüzündeki organların yüzeylerini kaplayan kütiküler balmumlarının komponenti olarak bulunur. Bazı bitkilerin sert odunlu yapılarında da bulunmuşlardır.
Kütikülün kalınlık ve tabaka sayısı yanında ultrastrüktür açısından çok farklılıklar gösteren bitkilerdeki işlevleri ise pek açılım göstermez. . Kütikül su damlalarının yüzeyde kayarak akıp, gitmesini önleyici yüksek temas açısı sağlayan ultrastrüktürlü ve uzun zincirli alkanlar yanında alkoller, aldehidler, ketonlar, asitler ve esterlerinden oluşan karmaşık bir yapıdır. Bileşikler genelde 20 ila 30 karbonludur, ancak aralarında 10 - 40 karbonlu olan n - alkanlar ve 10 - 20 karbonlu hücresel yağ asitleri de bulunur. Balmumu tipik olarak büyük oranda 40 C’lu C13H27 - COO – C26H53 seril miristat, C25H51 – COOH serodik asit ve alkollerle tepkime ürünleri olan, R – COO – R’ esterlerini içerir.

Alkanlar tek ve çift karbon sayılı olarak iki grupta toplandığında homolog bitki fam. larının yüksek konsantrasyonlarda tek veya çift karbon sayılı alkanlar içerdiği görülmüştür. Nedeni araştırıldığında da tek karbonlu zincirlerin uçlarındaki karbonların oksijenasyonla kaybedilmesi sonucu çift karbon sayılılardan oluşmuş olduğu düşünülmüştür. Alkanların homoloji için kullanımını kolaylaştırdığından benimsenmiştir. Tek karbon sayılı olanlar bitkilerde çok düşük miktarlarda bulunmaktadır.
Taksonomik karakter olarak bazı çamlarda 7 karbonlu n - heptan, Hypericum türlerinde 11 C’lu n - undekan , daha doğru kimyasal adı ile hendekan bulunur.

Kemotaksonomi – Karşilaştirmali Fitokimya Ve Biyokimya
 

Biyojenez ve Metabolizmaları
Uzun zincirli ve tek karbon sayılı hidrokarbonlar ile çift karbon sayılı karboksilik asit homologlarının biyojenezleri 14C etiketlemesi ile incelenmiştir. Alkanlar ile gene kütikülde yer alan uzun zincirli yağ asitleri ve alkollerin sentezlerinin bağımsız olduğu görülmüştür.

Alkanlar bazı bakterilerce terminal – uç oksidasyonu ile karbon sayısı aynı olan butanoik asit gibi OH kökü de içeren hidroksi veya alkanoik dikarboksilik asitlere, bazı mayalarca da hidroksi asitlere dönüştürülebilmektedir.

Yüksek bitkilerde de tek karbon sayılı iki organik asit molekülünün birleşmesi ve oksidasyonu ile tek karbon sayılı balmumu oluştuğu lahanada belirlenmiştir. Ökaliptusda ise tek karbon sayılı olan ve çift, doymamış C bağı içeren eten – etilen gibi olefinlerin hidroksillenmesi – alkolleşmesi üzerinden veya b-keto asitlerin yani hidrojenin kolayca yer değiştiremediği, C zincirinde keton grubuna bitişik olan a - C’unun yanında yer alan 2., b-karbonun de karboksillenmesi ile balmumu oluşumu görülür.
Moleküler ağ. ı yüksek ve doymuş veya doymamış alifatik asitler, alkoller ve esterleri karışımı olan balmumunun erime derecesi 60 derecenin üzerinde olup, yarısert ve geçirgen olmayan bir madde olarak koruyuculuk özelliği ile bitkiler için önemlidir.

Taksonomileri
Bitkilerin çoğunda tek karbon sayılı ve çoğunluğu 29 - 31 karbonlu olan n-alkanlar bulunur. Brassica oleracea, Eucalyptus, Aloe, Hypericum türleri, Medicago arabica,Trifolium pratense,Vicia fabia gibi birçok otsular yanında elma gibi birçok meyva ağacı türlerinde alkanlar bulunur.
kemotaksonomik incelemeler ise Podocarpaceae cinsleri ve Liliaceae’den Aloe türleri ve Solanaceae’den tütün türleri gibi örneklerde genellikle anlamlı korelasyonlara ulaşamamıştır. Fakat az sayıdaki bazı çalışmalarda aynı bir cinsin türlerinde karbon sayısı farklı n-alkanların dominantlık gösterdiği belirlenebilmiştir.

Alkanların İzolasyonu ve Karakterizasyonu
İnce tabaka kromatografisi (TLC) ile alkanlar lipid bileşiklerinden, alkenlerden ve aromatiklerden ayırılabilmektedir. Trinitrobenzenle olefinlerin türevlendirilmesi ile uçucu hale getirilerek gaz kromatografisinde (GC) seçici olarak alıkonmalarımaları sağlanabilmektedir. Moleküler elek kolonları ile alkanların iyi şekilde ayırılmaları sağlanabilmekte ise de dallanmış izomerlerinden kurtarılmalarında sorunla karşılaşıldığından ayırımlarında Sterik boşaltım – Steric exclusion – Jel Geçirgenlik - Gel Permeation HPLC tekniği kullanılmaktadır.
Homolog alkanların ayırım ve analizi için sıcaklık programlı gaz-sıvı kromatografisi (GLC) uygun bir tekniktir. Apolar kolonlarla molekül ağırlığı - karbon sayısı - kaynama noktası farkına göre dizilenen alkanların polaritesi yüksek kolonlarda ise kaynama noktaları yakın düz veya dallı zincirli komponentleri ayırılabilmektedir. Alıkonma indisi yazılımı ve paralel polar-apolar kolon çiftleri ile iz miktarların nitel analizi de dahil ayrıntılı sonuçlar alınabilmektedir.
GC ve HPLC yağ asitlerinin de ayırılması ve analizinde kullanılan tekniklerdir.
İzomerlerin ayırılmasında ise afinite kromatografisi kolonları kullanılarak HPLC teknikleri ile yapılır.
Kontrollu Piroliz - kuru damıtma sonrası duman ve buharların GLC veya IRS ile nitel analiz sonucunda fingerprint , parmakizi alınabilir, yani tam komponent analizi yapılabilir. Halkalı alkanlar ise dehidrojene edildikten sonra GLC ile analizlenebilir. İz miktarlarının analizi için GC-MS (GK - Kütle spektrometresi) uygundur. Gaz kromatografisi ile ayırılmış komponentlerin kütle spektrometresi ile nitel ve nicel analizi en uygun tekniktir. Bu şekilde iz miktarlardaki izomerlerin dahi ayırılıp Kütle spektrum kütüphanesi yazılımları ile nitel ve standartlara karşı nicel analizi mümkün olmaktadır.
MS/MS sistemleri ile ise doğal alkanlardaki C13/ C12 doğal izotoplarının oranını ölçerek alkanlar ve lipidlerin sentez aşamaları hakkında bilgi edinilebildiği gibi besin zincirindeki kaynaklar konusunda da fikir sahibi olunabilmektedir.
Nitel analizlerin iz miktarlarda dahi yapılması için uygun ve pratik bir teknik ise infrared spektrometrisidir. Mikro hücreler ve ışın toplayıcılar , spektral kütüphane yazılımları ile kolayca sonuca gidilebilir.

SİKLİK VE DALLANMIŞ ZİNCİRLİ ALKANLAR
Örneğin tütünde 2- ve 3- metil- alkanların bulunduğu ve 2- izomerlerinin tek, 3- izomerlerinin ise çift karbon sayılı alkanlardan daha yüksek oranlarda olduğu belirlenmiştir. Birçok cins ve türlerinin de balmumu ekstraktlarında dimetil alkanlar bulunmuştur.
Ticari kullanımı olan yağlı tohumların yağlarında da 1-sikloheksil alkanlar, yani (C2H)5 CH halkası içeren alkanlar görülmüştür.
Dallanmış zincirli alkanlar güllerde, şeker kamışlarında, Humulus, Populus, Ruta, Hypericum, Aloes türlerinde bulunmuş ve biyojenezlerinin dallanmayı başlatan açil CoA türevlerinin varlığına bağlı olduğu, asetil CoA’nın rekabetinin ise ketvurucu olduğu belirlenmiştir. Aynı mekanizmanın yağ asitlerinin dallanmasında da geçerli olduğu anlaşılmıştır.
Kapalı formülleri n – alkanlarla aynı olmakla birlikte dallanma yapan, yan zincir içeren ve yan zincir sayısına göre de, tek yan zincirli olan izo - veya çift yan zincirli neo - izomerleri gibi C sayısının artışına paralel olarak artan sayıda izomerleri olan bileşiklerdir. Tüm bu izomerler ancak IUPAC sistemine göre adlandırılabilir. C’un 4 bağından birindeki H atomunun uzaklaşıp, bağın açık hale gelmesi ile oluşan gruba alkil adının verilmesine dayanan adlandırmaya göre alkanlardan metan örnek olarak ele alınırsa, metanın alkili olan metil ve ona bağlanan radikale göre de metil – alkol, 2 - metil propilen gibi adlarla tanımlanan bileşikler sıralanır. Burada çift bağ taşıyan en uzun zincir esas alınarak grupların alkile bağlandığı C’un en küçük rakamla gösterileceği C sıra numaralandırmasına göre isimlerle tanımlanan alken izomerleri kemotaksonomik açıdan belli bir öneme sahiptirler.
Bu gruptan etilen yüksek bitkilerde ihtiyarlama hormonu olarak çok önemli bir fizyolojik yere sahip ve dolayısı ile çok geniş taksonomik dağılımı olan bir madde olarak kemotaksonomik açıdan önemsizdir.

Basit olefinler genellikle küçük oranlarda olmak üzere Rye polenlerinde, Aloe petallerinin balmumlarında, Rosa türleri ve şeker kamışında bulunmuştur. Genellikle tek karbon sayılı olan bu olefinlerin alkanların desaturasyonu veya karşılık olan sekonder alkollerin, bazı ara ürünlerin dehidrasyonu ürünü oldukları belirlenmiştir. Petaller gibi hızlı gelişen organlarda olefinlerin alkanların sentez öncüsü olabildiği de gösterilmiştir.

ALKİNLER

İki karbon arasında çift bağ içeren olefinler gibi doymamış hidrokarbonlardan olan ve üç ortaklanmamış elektron çifti içeren üçlü bağla bağlanmış en az bir C çifti içeren, C n H 2n-2 genel formülü ile gösterilen alkinlerin en basit üyesi C2H2 asetilen - etin gazı olup, canlılardaki asetilenlerin tümü düz C zincirli büyükçe moleküllerdir.
Asetilleme biyokimyada çok önemli bir yeri olan bir açilleme tepkimesi olup, biyokimyada tiyaminin etki mekanizması incelenirken organik kimyadan önce gösterilmiştir. Açiller R – CO – R’ formülü ile gösterilir.
Doymamış olan her karbonun ikişer bağının diğer bir atomla, örneğin H ile ortaklaşılabilecek bir elektron içermesi nedeniyle kimyasal katılma reaksiyonuna eğilimlidirler.

ASETİLENLER, YAĞ ASİT EPOKSİTLERİ ve BİYOJENEZLERİ
Asetilenler üzerindeki fitokimyasal araştırmalar henüz biyokimyasal sistematik için yeterli değerlendirme parametrelerini sağlayamadığından ancak kemotaksonomik karakterler olarak kullanılabilmektedirler.
Kemotaksonomik dağılımları aşağıdaki gibidir:
Asetilenler yukarıda belirtildiği üzere bitkilerde iki temel dönüşümün, tiyofen oluşumu ve epoksidasyonun sorumlusudurlar.
Epoksidasyon , C atomlarına R - O – R şeklinde kararlı tek bağlarla bağlı oksijen atomunun sağladığı halkalanma olayıdır. Epoksi grubu iki C arasında bir oksijen köprüsü içeren, kimyasal ve sterik kararlılığı çok yüksek bir gruptur.

Çift bağların moleküler epoksid eşdeğerine dönüşmesi doğal asetilen oluşumunun önemli ara basamağıdır.
Olefinler - alken oksitleri, epoksidler halkalı eterlerdir, epoksi grubunun oksijeni halkayı kapatır.

Bazı pigmentler ve doğal ürünlerin temel taşı olan C4H4S halkasal yapısındaki tiyofenin oluşumu yaygın olarak Compositae’de görülür ve taksonomik olarak değerlendirilebilir.
Birkaç aşamalı olarak yürüyen bu tepkime zincirinde seçicilikleri oldukça yüksek enzimler rol oynadığından farklı bitki gruplarında aynı öncü maddeden farklı tiyofen izomerleri sentezlenir. Sonuçta farklı taksada aynı öncülerden, yani tiyofenlerden farklı epoksid izomerleri meydana gelir. Bu nedenle de epoksidasyon tepkimesinin varlığı kemotaksonomik bir karakter olarak ele alınabilir.
Fizyolojik ve biyokimyasal açıdan önemli bitkisel maddelerden olan, uzun R - CO2H yan zincirli C2 - (NH) 2 – S halkalı biyotin ko – enzimi de asetilenlerden tiyo grubu içeren bir aromatik bileşik olan tiyofenin veya etilenin tiyometil türevinin bir indirgenme ürünüdür ve yağ asitlerinin sentezinde önemli rol oynar.

Compositae’de yağ asidi epoksidlerinin sık görülmesi yanında örneğin Cruciferae, Euphorbiaceae, Leguminosae, Malvaceae ve Umbelliferae’de de görülürler.
Asetilenler Compositae için karakteristik olmalarına ek olarak Umbelliferae ve Leguminosae’de sık görülür
Malvaceae’de ise asetilen oluşumu ile doğrudan ilgili olan siklopropen asitleri vardır.
Sonuç olarak birbirinden bağımsız gibi görünen asetilen oluşumu ile epoksidasyon arasında bir paralellik söz konusudur.

Kemotaksonomi – Karşilaştirmali Fitokimya Ve Biyokimya
 

POLİASETİLENLER = POLİKETİDLER ve YAĞ ASİTLERİ
Asetik asit canlılarda serbest olarak bulunmaz, reaktifliği çok yüksek olup biyosentez metabolizmalarının anahtar bileşiklerinden olan CH3 – C = O – CoA tiyoesteri halinde bulunur. Özellikle de yağ asitleri sentezinde ve dolayısı ile bu madde grubundan sentezlenen birçok maddenin oluşumunda çok önemli yer tutar.
Terpenler ve steroidler, şikimik asitten sentezlenen flavonoidler, alkaloidler gibi birçok ikincil metabolitlerin kaynağıdır.
Örneğin yağ asitlerinin moleküler yapıları neredeyse tümüyle tekrarlanan ve asetattan, birçok ikincil metabolit de asetat türevi olan CH2 - CO dehidroasetik asit yapıtaşlarından oluşur, yani poliketiddirler. Terpenler ve steroidler gene Ac-CoA ürünü olan C5 = izopren yapıtaşlarından oluşur.

Birincil metabolizma ürünü olarak sentezlenen stearik ve oleik asit gibi düz zincirli yağ asitleri asetat birimlerinin R – SH bileşimindeki Co - A’nın asetil türevi olan CH3 – C=O - SR formunun, Ac – CoA’ nın ko – faktör olarak çok önemli rol oynadığı enzim kompleksinin etkisiyle yürüyen doğrusal birleşmeler sonucu oluşur. Ac – CoA ise bir piruvik asit ürünüdür.

Pek az istisnası dışında doğal asetilenler moleküler eşdeğerleri olan çift karbon sayılı karboksilik asitlerden oluşur ve buna n-C2n kuralı denir. Bu grubun oluşumu standart bir tepkime ile olursa da çeşitli asetilenlere dönüşümü bitkilerde farklı yollardan olur. Bu yollardan biri asetil-Co A tarafından sağlanan C2 grubunun malonil-CoA tarafından verilen 4 C2 ile tamamlanmasıdır ki taksonomik önemi olmayan çok yaygın bir tepkimedir.
Asetilenlerin yağ asitleri oluşumu ile ilişkileri Ac - CoA oluşumu üzerindendir. Ac-CoA’nın CO2 ile karboksilasyonu ile malonil-CoA oluşturduğu ve R - CO -, açil taşıyıcısı (AçTP) serbest tiyollü proteinler aracılığı ile asetil - ve malonil – CoA değiştokuşu ve asetil - , malonil - S – ACP arasında kondensasyon ile paralel olarak dekarboksilasyon olur. Daha sonraki çeşitli indirgenme, dehidrasyon ve doymuş bağ oluşumu tepkimeleri NADPH redüktan koenzimin etkisi ile yürür ve en kısa zincirli olan butiril – S – ACP ilk ürünü üzerinden sürer.

Oleik asit gibi birincil metabolik ürünler de olan doymamış yağ asitlerinin çift bağı diğer bir organik asidin çift bağının doymuş bağdan hidrojenin seçici şekilde uzaklaştırılması ile oluşur. Oleik asit izomerlerinin oluşumu da aynı mekanizma ile olur. Uzaklaştırma tepkimesi seçicidir; karboksil grubu ile ilk çift bağ arasındaki doymuş bağlardan kimyasal aktivite yaratmayacak uzaklıkta olan hidrojenleri ayırır.
Bu dehidrojenasyon tepkimeleri ile oleik asit önce linoleik, sonra da linolenik aside dönüşür vs. Üçlü bağların, olefinlerin çift bağlı doymuş karbonlardaki dehidrojenasyon sonucu oluşması gibi bir mekanizma ile ortaya çıkması ise birçok taksonda görülür: .

Bitki lipidlerinin yağ asidi kompozisyonunun karakteristiklerini iki etken grubu denetler:
a) a) a) Zincir uzunluğunu belirleyenler b) Doymamış bağların sayı ve uzunluğu ile diğer farklılık etmenlerinin dağılımını denetleyenler. Bu çerçeveye asetilenli yağ asitleri uyarlar:
Örneğin Santalaceae asitlerinden ksimeminik asit, grubun en basiti olan ve Pyrularia pubera ile Santalum acuminatum’da bulunduğu belirlenen stearolik asit bunlardandır.
Bu genellikle en az altı komponentli karışım halinde bulunan ve miktarları ile oranlarının bitki vücudundaki dağılımı değişim gösteren asitlerin kemotaksonomik karakter oldukları belirlenmiştir.
Biyogenetik açıdan da önemli bilgiler sağlamaktadırlar, çünkü yukarıda belirtildiği üzere oleik asitten başlayan belli bir dehidrojenasyon tepkimesi zinciri söz konusudur:
-en, -in, -eninen, -dieninen ve enedin dönüşüm zincirine paralel olarak reaktif olan metilen grubundaki oksitlenme ile bir seri 8 - hidroksi asitler oluşur.

Santalaceae tohumlarının katı yağlarında genellikle linoleik asit bulunmayışı ve 18 C’lu asitler olarak oleik, ksimenik, az miktarda stearik ve 16 C’lu olarak da bir tek palmitik asit bulunuşu karakteristiktir.
Santalales fam.larında da bulunan bu asitler ilginç ilişkiler gösterir. Olaceae’den Onkgogea gore türünde asetilenik asitler biyojenik dizilişli bir tepkimeler zinciri ile desaturasyon sonunda bolekik asite varırlarken 8-hidroksi-asitler de oluşur.
Stearolik asit ve türevleri oleik asitten, taririk asit ise 6-enoik, petroselenik asitten oluşur. Taririk asit yanlızca Simarubaceae den Picramnia’ da bulunur, petroselenik asit ise Umbelales için karakteristik sayılabilir, tek istisnası Simarubaceae’ den Picrasma’da görülür. Laballenik asit Labiate’ de bulunan bir tarririk asit allen türevidir.
Ksimeninik asidin konjuge izomeri olan krepeninik asit Compositae’nin Cichorieae veya Liguliflorae fam.ından Crepis foetida tohumunun hiç poliasetilen içermeyen katı yağında bulunur.
Biyogenetik açıdan bu asitler oleik asidin dehidrojenasyon ürünü olan linoleik asitten ikinci bir aşamanın ürünü
olarak meydana gelir.
Krepeninik asit birçok asetilenin türemesini sağlayan sübstrattır. Örneğin bir C17 keton olan falkarinon ve türevleri Compositae, Umbellifereae ve Araliaceae’de bulunur. Gerekli olan C18 asidi ise krepeninik asittir ve bu asidin zincir ucundaki bir dehidrojenasyon ve çift bağ girişi, allilik merkezlerin oksijenasyonu ile yürüyen stearolik seri reaksiyonları örneğin Ongokea’da görülür.
Compositae ve Umbellales’de, Hymenomycetes funguslarında lipidlerinde bol olan linoleik asitten krepenenik aside uzanan biyojenetik seri tepkimesi yürür.
Lauraceae’de yaygın dağılımı olan 2-metoksiundek-10-in maddesi bu fam.ya has lipid asidi olan laurik asitin türevi olarak terminal asetilenin dehidrojenasyon ve dekarboksilasyonu ile oluşur.
Bir siklopropen olan sterkülik asit ve a-oksidasyon ürünü olan malvalik asit Malvaceae ve Sterculiaceae’de siklopropan karşılıkları ile beraber bulunur.
Stearolik asidin Malvales ve Santalales’de bulunması asetilen oluşumu ile epoksidasyonun taksonomik paralelliğinin göstergesidir ve Malvales katı yağlarında çok sık rastlanır.

Bütün bu örnekler kemotaksonomik incelemelere yağ asitleri ile başlanabileceğini, özellikle kısa zincirliler olmak üzere poliasetilenlerin de ilk aşamada incelenmeye değer bir grup olduğunu göstermektedir.

Poliasetilenlerin [CH2 – CO ] n genel formülünde sıklıkla n = 4 – 10, bazen de 10 - 20 olabildiği önemli bir madde grubu da antibiyotiklerdir. Özellikle n = 4, 5, 7 ve 8 olan ve halkalanma ürünü örnekler boldur.
Poliketidler stabl bir halka oluşturabilecek olan n sayısına eşit olacak şekilde n / 2 asetat ve malonatdan oluştuğundan organik asit metabolizması ile yakın ilişkidedirler

Kemotaksonomi – Karşilaştirmali Fitokimya Ve Biyokimya
 

HETEROSİKLİK BİLEŞİKLER
Doğal bileşiklerdeki bu stabl, düz zincire dönüşmesi pek kolay olmayan, en az benzen halkası kadar sağlam ve halka yapısında C yanında N, O veya S atomları da bulunan madde grubuna hetreosiklik bileşikler adı verilir.
Heterosiklik poliketidler arasında purin ve pirimidinden tiyofen – vitamin B12, gibi maddeler yanında , klorofil a yapısındaki pirol, triptofan ve pirolinin yapısındaki pirolidin, vitamin B1 ve penisilinlerin yapısındaki tiazol, triptofan ve IAA yapısındaki indol, CoA ile NAD bileşimindeki purin, morfinin yapısındaki tetrahidrofuran, penisilinlerin yapısındaki tiyazol gibi birçok önemli halkasal yapı bulunur.
Halkalardaki atomlar C dışındaki atoma 1 numara verilerek numaralandırılır ve bu şekilde tek bir heteroatom varsa izomerler a -, b -, g - şeklinde ayırt edilir.
Önemli poliketid örneklerinden biri olarak diplosporin mikotoksinin metionin amino asidinden gelen 5 asetat ünitesinden oluşan bir pentaketid olduğu belirtilebilir. Bu sentez Aspergillus melleus’da aspiron ve asperlakton metabolitleri ile yürümektedir.
Kemotaksonomik önemi olan maddelerden antrakinonlar gene asetat / mavelonat ürünü oktaketidlerdir.
Toksinlerden asteltoksin ise çift propionat öncü molekülüne 8 mavelonatın eklenmesi ike oluşan bir dekaketiddir. Aflatoksinler de heksanoat veya asetat öncüsüne 9 malonat eklenmesi ile oluşan dekaketidlerdir. Gene önemli madde gruplarından tetrasiklinler grubu antibiyotikler de dekaketid grubu maddelerdir.

BİTKİ ASETİLENLERİ
Doğal asetilenlerle birlikte onların öncüleri olan doymamış n C 2n asitleri sınıflandırıldığında da bir çok ilişki ortaya çıkar:
Fungide C8 - C11 aralığında ve C10 ağırlığı görülen, Compositae’de C10 - C18 aralığında ve C14 ağırlığı olan, ilgili diğer taksonlarda ise C18 ağırlıklı ve C12 - C18 aralığında asitlerin yer aldığı gözlenir.
Ortalama duruma bakıldığında kısa zincirlerin en yüksek oranda doymamış, uzun zincirlerin ise tümüyle doymuş CH2 grubu içerdiği görülür. Bu durumun da biyogenetik bir açıklaması olmalıdır, çünkü zincir uzunluğu ile doymuş bağların yerleri biyogenetik karakterlerdir ve zincir kısa olduğunda ele alınabilecek karakter olarak bağların konumları kalmaktadır.

Dahlia türlerinde C16 asitlerin indirgenme ürünleri olan dört alkol bulunmuştur. Müşterek özellikleri cis-CH=CH.CH2. C= C nadir rastlanan grubuna sahip olmalarıdır. Krepenenik asidin konjuge desaturasyonu ve b-oksidasyonu ürünüdürler. Bunlardan iki C16 alkol konjugedirler ve diğer iki C18 alkolün dönüşmesi ile oluşurlar. b-oksidasyonla tümü de bazı ilgili türlerde bulunan ve Compositae için önemli bir karakter olan C14 bileşiklerine dönüşebilir.

Benzeri tablolar Hyemenomycetes yüksek funguslarında de görülür, en uzun asit zincirleri C12 - C14 olup, öncüsü oldukları metabolitler C11 - C14 uzunluğundadır.

Biyogenetik İnceleme Yöntemi
En yaygın şekilde kabul gören yöntem 14 C ile etiketlenmiş linoleik asit veya diğer bir öncünün hangi ara ürünler üzerinden hangi asetilene dönüştüğünü inceleyerek dehidrojenasyon ve zincir kısalmasını izlemektir.

TERPENLER ve STEROLLER: TAKSONOMİ ve BİYOGENETİKLERİ

İzopren yapıtaşı nedeniyle İzoprenoidler de denen terpenler bitki ve hayvanlar aleminde bol bulunan ve 2 - 8 adet C5H8 izopren biriminin tekrarından oluşan maddelerdir. Birçoğu hidrokarbonsa da alkol, eter, aldehit ve keton ile asidik karakterleri hakim olanlar da önemli yer tutar. Antiseptik olan terebentin yağının kimyasal yöntemle elde edilmesindeki kullanımları iyi bilinir, kauçuk ve benzeri küçük moleküllü doğal bazı maddelerin termal bozunma ürünü izoprendir. Artemisia ketonu adı verilen doğal madde de yaygın bilinen üyelerindendir.
Doğal olarak serbest bulunmayan izopren yapıtaşının moleküldeki tekrar sayısına göre sınıflandırılırlar:
İki izopren biriminden oluşan ve halkalı veya uzun zincirli olan Monoterpenler – C10, gevşek bağlı olduğundan düz zincirli forma dönüşebilen bisiklik Seskiterpenler - C15, Hem halkalı, hem de düz zincirli veya her iki formdaki izoprenleri içerebilen 4 üniteli Diterpenler - C20, Steroidlerle yakından ilgili olup 6 birim içeren Triterpenler - C30 ve 5 üniteli Sesterpenler - C25 ile 2000 izoprenli doğal kauçuğun dahil olduğu Politerpenler.
Turunçgil meyvası kabuklarında bulunan limonen, çam yapraklarında ve zamkındaki a - pinen monoterpenlerin en çok tanınanlarındandır. Seskiterpenlerden kereviz yağı, b - selinen, ardıç ve sedir yağı, kadinen ve vadi zambağından elde edilen farnesol en yaygın bilinen bazı maddelerdir. Provitamin A, yani b - karoten en iyi bilinen bir diterpendir.

TERPEN BİYOSENTEZİ

Öncü maddeleri olan mevalonik asit asetik asidin CoA aktivasyonu aracılığı ile asetoasetik aside katılması ürünüdür. MVA gene asetik asidin CoA varlığındaki katılma ürünü olan b-hidroksi-b-metilglutarik asidin indirgenmesi ile de oluşabilmektedir. Özet olarak izoprenlerin doğrusal şekilde birleşmesi ile 10 C’lu jeraniyol, ondan 20 C’lu farnesol ve ondan da 30 C’lu skualen ve benzerleri, bu temel terpenlerden de halkalanma ve yeniden düzenlenme tepkimeleri ile diğer terpenler meydana gelir. MVA terpenler ve sterollerin sentezi dışında metabolik kullanımı olmayan, ancak büyüme inhibitörü ABA öncüsü de olan bir maddedir.
Lösinden de izo - valeril CoA veya b - metilkrotonil - CoA, b - metilglukatonil - Coa üzerinden sentezlenebilir.
Daha sonraki aşama ise enzimatik fosforilasyon tepkimeleri ile ATP, MVA-fosfokinazın katalizlemesi ile MVA- 5 - fosfat ve – 5 - pirofosfat oluşumudur. En sonunda da pirofosfat fosforik asitle CO2 eliminasyonu sayesinde stabilize olur ve tüm terpenoidlerin yapısal birimi olan “aktiv izopropen” adını alır.
Terpenlerin aralarındaki bağlanma izopentenil – pirofosfat - izomeraz aracılığı ile yürür.
Enzimin etkisi ile izopentenil pirofosfatın dimetilallil pirofosfata dönüşmesinden sonra bitki terpenlerinin kaynağı olan jeranil pirofosfat oluşur.
Monoterpenler jeranil pirofosfatın halka oluşturması, farklı bir düzenlemeye gitmesi veya oksitlenmesi ürünüdürler.
İkinci bir izopentenil pirofosfatın katılması ile farnezil pirofosfat üzerinden seskiterpenler oluşur.
Diterpenler ise iki jeranil pirofosfatın kondensasyonu ile meydana gelirler.
50 C içerebilen izoprenoidin kondensasyonuna kadar gidebilen katılmalar ile de politerpenler meydana gelir.
En önemli politerpenlerden biri kauçuktur.

Diğer bir kondensasyon mekanizması ise izoprenoidlerin farnezil ve jeranil-jeranil pirofosfatların kafa kafaya değil, kuyruk-kuyruk bağlantısı ile kondensasyonudur. Bu şekilde de siklik triterpenler oluşur.
Farnezil pirofosfatın dimerizasyonu ile bir C30 olan skualen sentezlenir.
Karotenoidler gibi bitkilerdeki dağılımı yüksek olan C40 tetraterpenler ise jeranil jeranil-pirofosfat ürünleridir.

İzoprenoidlerin Papaver, Taraxacum, Euphorbia gibi bazı cinslerde elektron mikroskopisi ile sentez ve dağılım lokasyonları üzerine yapılan çalışmalarda metbolizmada rol alıp, almayacak tiplerinin farklı olarak sitoplazmik matrikste veya veziküllerde sentezlenebildiklerini göstermiştir.

FİTOSTEROLLER
4 halkalı yapıları vardır ve tüm bitki ve hayvanlarda bulunan bu grup maddelerin oluşum kaynağı olan tri- ve tetra-terpenler C15 ve C20 ünitelerinin kuyruk-kuyruk dimerizasyonu ile meydana gelirler.
Bitki sterolleri alkil sübstirüe olmuş yan zincirleri ile karakteristiktirler. Bu sübstütientler ile ergosterolün C – 24 metil grubu S-adenozil metioninden gelir. Poterioochromonas malhamensis alginde ve mayalarda bu sentez gösterilmiştir. Yüksek bitkilerde kolesterol ve pregnenolon üzerinden ve asetat katılımı ile dijitksigenin gibi kardenolidlerin sentezi gösterilmiştir. Tigojenin gibi spirostanoller steroid alkaloidlerine yakın olan maddelerdir ve orijinal durumdaki kolesterol iskeletinden sentezlenirler. Ergosterol bira mayasınca sentezlenen önemli bir fitosteroldür.

Kemotaksonomi – Karşilaştirmali Fitokimya Ve Biyokimya
 

TERPENLERİN BİTKİLER EVRENİNDE DAĞILIMI

Bu grup jeogenetik yönden ilginç bir bulgu nedeniyle ayrı bir yere sahiptir, 1 milyar yaşındaki prekambriyen fosil sayılabilecek olan jeolojik bir formasyondaki yağda bulunan ve fitan denen tetrametilheksadekan ve pristan, yani 2, 6, 10, 14 - tetrametilpentadekan bulunmuştur. Gaz kromatografisi ile bulunup, kütle spektrometresinde tanımlanan bu maddeler klorofildeki terpenoidin parçası olduğundan fotosentezin geçmişi konusunda bilgi verdiği gibi bugünki terpen yayılımının genişliğinin nedeni hakkında da fikir verir.

MONOTERPENLER
Monoterpenlerin sentezini denetleyen faktörler tam olarak bilinmese de eterik yağlar gibi önemli bir grubun kompozisyonunun taksonlarda çok değştiği ve tek fertlerde de nicelik farkının yüksek olduğu bilinmektedir. Bu farklılıkların nedeni de ara ürünlerin kararlılığında yatmaktadır.
Pinus maritima ve P. pinaster bireyleri terebentin yağlarındaki a- ve b-pinen oranı açısından geniş açılım gösterirler, a oranı % 60 - 95 arasında değişebilmektedir. Benzer şekilde 64 P.ponderosa ağacından üçünde %50-60 b-piren, diğerlerinde ise %80 D-karen ve iz miktarlarda b-piren bulunmuştur.

Jeranil difenil fosfatla uzun süre muamele edilen bitkilerde monoterpen artışının ve kompozisyonunun izlenmesi ile açık zincirli terpenlerden mirsen, osimen sentezlendiği bulunmuştur. Cis-allil çift bağı içeren nerolün difenil fosfatı ile yapılan deneyde ise %45 oranında limonen oluşmuştur. Sonuç olarak da monoterpen hidrokarbonlarının allil bağının stereo kimyasal özelliğinin belirleyici etmen olduğu anlaşılmıştır.
Benzer şekilde Pinus contorta’da C5 birimlerinin bağlanmasının stereokimyasal özellikler etkisinde MVA’nın b-fellandren’e bağlanması şeklinde olduğu görülmüştür.
Bisiklik monoterpenler serisinde ise a-pinenin P.nigra’daki biyojenezinin çift bağ eliminasyonu ile olduğu ve gerek a, gerekse b-pinen öncüsü olan veya karen önüsü olan mirsen katyonik ara ürününde proton kaybı ile gerçekleştiği görülmüştür.
Yapay ortamda da UV ışığı altında mirsen eterik çözeltisinde b-pinen sentezlendiği gösterilmiştir.

Trisiklik meneterpenler grubundan bir tek trisiklen bazı konifer sıvı yağlarında görülmüştür. Örneğin Sibirya çamı iğne yaprağı yağından elde edilmiş ve yüksek kamfen ile bornil asetat öncülerinin varlığı ile ilişki kurulmuştur.
Bornilen dahil tüm bu terpenlerin müşterek bir öncüden sentezlenir oluşu kesin bir biyojenetik ilişkinin göstergesidir.

Oksijenli monoterpenoidlerden alkoller, aldehitler ve ketonlara angiospermlerin eterik yağlarında çok sık rastlanır ve bol bulunurlar.

Alkollerin oluşumu ikincil bir tepkime olmayan ve rekabetsel özellikteki hidrokarbon sentez reaksiyonudur.
Hidrate katyonik halkaların dehidrojenasyonu ürünüdürler. İkincil tepkime ile alkolleşme tepkimeleri de söz konusu ise de bağıl olarak önemsiz düzeydedir.
Alkol sentezleyebilen bir bitki türü ilgili hidrokarbonları da sentezleyebildiğinden her iki gruptan maddeler beraber bulunur. Özellikle limonen-a-terpineol ve pinen-borneol çiftleri sık rastlanan çiftlerdir.

Terpen ketonlarının biyosentezi çerçevesindeki örneklerden bazıları olarak Carum carvi’de karvon sentezinin öncüsü olan limonen, Mentha türlerinde oksijenli terpenlerin sentezinde sitral, Mentha piperaita L., var. Mitcham’ın yalnızca genç dokularında kısa sürede oluşan doymamış ketonlar ile mentofuran ve sonra beliren menton üzerinden de mentol oluşumu belirtilebilir. Mentofurana Mentha arvensis yağlarında ise rastlanmamıştır.

SESKİTERPENLER
Seskiterpenlerin oluşumu sis -, trans – farnesollerden oluşan yapısal birimin biyojenezine dayanır. Farklı halka sınıflarının izole çift bağlar ile bağlanması şeklinde yürüyen allilik hidroksil grubu eliminasyonundan sonra proton kaybı veya bir çözgenle kararlılık kazanan seskiterpen molekülü ortaya çıkar. Halkada merkezi çift bağ oluşumu ise ancak sis-farnesolün varlığında gerçekleşir.
Hemen hemen tüm altılı halkalı monosiklik seskiterpenlerin halka iskeleti olan bisabolen, öncü halkalı katyonun proton kaybı ile oluşur. Öte yandan sis- veya trans-farnesol sterik etkileşim ile çift bağ oluşumu suretiyle halkasal yapı kazanır ve onlu halkalı bileşikler halinde karyofilen, longifolen, dimedon gibi farklı seskiterpen bileşikleri ortaya çıkar.
P.longifolİa’da longifolene ek olarak kısmi izomeri ve biyojenetik ortağı olan longisilen doymuş seskiterpeni bulunur. Aynı müşterek öncü madde ilişkisi kamfenle trisiklen çifti arasında da vardır. a- ve b-himalanş bisiklik seskiterpen hidrokarbonları Cedrus spp. de bulunan diğer bir örnek çifttir.

Seskiterpen alkolleri olan elemol, ödesmol ve hinesol Çin’e has bir bitkinin eterik yağında bulunmuştur. Hinesol tersiyer bir alkoldür, edesmol izomeridir ve her üçü de bir trans-katyondan basit hidrasyonla oluşurlar. Sonra da suyun eliminasyonu ile izomerik edesmoller oluşabilir.
Thuja occidentalis L. ağacının sert odununda oksidentol, oksidol, oksidiol ve az miktarda ödesmol gibi çeşitli seskiterpen alkolleri bulunur.
Oksidentalol halkaları da oksidol gibi sis- eşlenmesi ile birleşmiş olduğundan biyojenetik ilişkileri vardır. Öncü madde de ödesmol ile müşterektir.

Pamuğun toksik sarı pigmenti olan gossipol de yapı olarak kadalen tipi bir seskiterpendir ve ilk öncüsü doğrudan asetattır. Kadalen tipi moleküler yapıdadır. Etiketli mavelonik asit verilmesi ile gossipol sentezi artışı sağlanarak ara ürünün nerodilol olduğu görülmüştür.

Cupressus lindleyi sert odununda tropolen seskiterpen alkolü olan hidronootkatinol yanında nootkain ve b-tujaplisin ile terpen fenolü karvakrol bulunmuştur. Tropolon türevlerinin biyojenetik ilişkileri yanında halka oluşumu mekanizmasının müşterek olduğu gösterilmiştir.

İlk olarak Gossipium hirsutum meyvasının absisyon – dökülme faktörü olarak izole edilmiş ve adını almış olan Absisik asit büyüme inhibitörüçiçekli bitkilerde bulunur, fakat koniferlerde yoktur, şimdiye kadar tek birer eğrelti, atkuyruğu ve yosun türlerinde bulunmuş, alg veya ciğer otlarında henüz rastlanmamış olan bir madde olarak kemotaksonomik bir karakterdir.

DİTERPENLER
Temel yapısal ünite dört izoprenin kafa-kuyruk bağlanması ile birleştiği jeraniljeranioldür ve bu da jeranil-linaolden meydana gelir. Stereoseçici halkalaşmanın sürekliliği tetra- ve penta-siklik katyonlar üzerinden bisiklik katyona kadar devam eder ve kararlılık kazanması ile diterpenler oluşur. Hidroksillenme ile sklareol, bir proton kaybı ile de manool oluşur.
Halkalaşmanın sürmesi ve yeniden düzenlenmeler ile ise tri- ve tetrasiklik diterpenler oluşur.

Diterpenler koniferlerde çok yaygındır ve reçine asitleri denen karboksilik asitleri halinde bulunurlar. Biyolojik öncüleri olan çeşitli alkolleri ve aldehitleri de boldur. Agathis auralis ağacı zamkında hidroksi ketonları bulunmuştur. Başlıcaları araukarolon, araukaron ve iz miktarlardaki araukarol ile araukarenolondur. Dördü de çok benzer moleküler yapıdadırlar.
Pinaceae’de bisiklik diterpenlere sık rastlanır.
Pinus sylvestris’in iğne yapraklarında pinifolik asit vardır. Odununda reçinelerinin biyolojik öncüleri olan trisiklik diterpenlerin alkolleri ve aldehitleri bulunur.

Larix europeae balzamında diterpenlerden ariksil asetat bulunur.
Pinus ontorta kabuğundaki diterpen alkolleri benzen ekstraksiyonu ile çekilebilen maddelerin %30’unu oluşturur ve ana bileşik de 1,3-epimanooldür, manoolden hidroksilin 13.ü ‘da oluşu ile farklıdır. Diğerleri ise torusol karşılığı olan epimerik diol, kontortadiol ve monoaldehiti olan kontortolaldir.
Araucariaceae fam.dan Araucaria imbricata=araucana’ kabuğunda bir diol ve hidroksikarboksilik asidi bulunmuştur. Biyosentez ara ürünü ise hidroksi aldehittir ve ağacın balzamında da asidin asetat formu bulunur.
Agasthis robusta’da ve Juniperus communis L. de kommünik asit, Cupressus sempevirens’de ise kupressik asit ve izokupressik asit vardır. Kupressik asit biyojenetik açıdan torulosol ile ilişkilidir. C. sempevirens’de diterpen 1,3-diketonları da bulunmuştur, bunlardan biri totarol benzeri olan bir maddedir, diğeri de çok yakın fiziksel ve kimyasal özelliklere sahiptir.
Potacarpus totara’nın sert odununda ise totarin ile öncüsü olduğu potarol bulunur ve bu bisditerpenlerin ikisi de gossipol sentezi mekanizması ile sentezlenir. Orto C lar ile fenolik hidroksil grubu arasındaki dimerleşme fenol dehidrojenaz enzimi etkisi ile yürür. Bu mekanizma koniferil alkolden linyin sentezinde de kendini gösterir.

Sonuç olarak hidrokarbonların çeşitli karboksilik asitlere dönüşümleri ile ilgili tüm oksidasyon ara ürünleri doğal olarak bulunmaktadır ve herbiri gerek kemotaksonomik gerekse biyojenetik karakterler olarak önemli bir yere sahiptir.

Kemotaksonomi – Karşilaştirmali Fitokimya Ve Biyokimya
 

KAROTENOİDLER, TAKSONOMİK DAĞILIM VE BİYOGENETİKLERİ

FOTOSENTETİK DOKULARDAKİ DAĞILIMLARI

Klorofillerle birlikte fotosentetik bakterilerin kromatoforlarında ve yeşil algler ile yüksek bitkilerin kloroplastlarındaki granalarda mutlaka ve fotosentetik olmayan dokularda da bulundukları çok uzun zamandır bilinmektedir.
Kloroplast klorofilleri a ve b ile karotenoidlerinin kompozisyonu nitel ve nicel olarak çok az farklılıklar gösterebilir. Tipik olarak sırasıyla b-karoten, lutein, violaksantin ve neoksantindir. a-karoten iz miktarlardadır ve lutein hakim ksantofildir (3,3’ – dihidroksi - a - karoten):
Lutein toplam yaprak pigmentlerinin % 40’ını, b-karoten 25’ini, viyola- ve neoksantin ise % 15’erlik kısmını oluşturur.
Bu yüksek kararlı kompozisyon ilgili tüm hücre ve organizmaların taksonomik yakınlıklarını, müşterek soylarını kanıtlar.

Alg sınıflarında plastid karotenoidleri klorofillerden, genelde de alglerin fotosentetik pigmentleri yüksek bitkilerdekinden daha fazla farklılıklar gösterir. Bu farklılıkların taksonomik dağılımı da alglerin evrimi konusunda önemli bilgiler sağlar:
Bakteriler ve mavi-yeşil alglerden kırmızı ve daha sonra da yeşil algler evrimleşmiştir.

Mavi-yeşil algler ekinonen ksantofili olan, kısaca b - karoten adı ile tanımlanan 4 – okso - b - karoten sentezleyen tek gruptur. Bu pigmentin oksijen alımındaki işlevini 4. C’u sağlar.
Kırmızı alglerde hem a -, hem de b -karoten türevleri bulunur, yani daha karmaşık ve etkin bir kompozisyon söz konusudur. Ayrıca ksantofilleri de yüksek bitkilerdeki gibi 3.C’ ları ile sübstitüsyon sağladığından alg evriminde merkezi bir yer tutarlar.

Ya mavi-yeşil algler, kırmızılar alg grubu ayrıldıktan sonra özel ksantofillerin sentez enzimlerini sentezlemişlerdir, ya da bu iki alg grubu paralel olarak ekinon ve mikoksantofil sentez mekanizmalarını yitirmişlerdir. Morfolojik olarak en basit yapı olan metaprotistler olan Cryptomonadlar kırmızı algler ile Phaeophyta’nın en basit sınıfı olan Crysophyceae araındaki köprüyü oluştururlar.
Cryptomonadlar a - ve b - karoten türevi sentezlerler. Algler içinde dominant karoten ve ksantofil fraksiyonlarının a - karoten ile 3, 3 – dihidroksi - b - karoten yapısındaki zeaksantin veya diatoksantin olduğu tek grupturlar.
Crysomonadlar ise ana pigment olarak b-karoten ile b-karotenin zeaksantine oranla daha okside bir türevi olan fukoksantin sentezlerler.

Fukoksantin Phaeophyta’nın iki ana sınıfı olan Phaeophyceae, yani kahverengi algler ile Bacillariophyceae, yani diyatomların da karakteristik pigmentidir.
Diyatomlar ile de Crysophyceae ise gerek diatoksantin, gerekse de dinoksantin pigmentlerinin varlığı ile benzerdirler. Phaeophyceae ise bu iki pigmenti içermez.
Phaeophyta’ya dahil edilen Heterokontae ise fukoksantin, diatoksantin veya dinoksantin içermez. Zeaksantinin 5, 6 epoksidi olan anteraksantin ile lutein epoksid içerir. Bu durum da konunun yeniden ele alınması gereğini gösterir.
Pyriophyta ve diyatomlar arasındaki ilişki de Pyrrophyta’da fukoksantin, diyatomlarda da Pyrrophyta karakteristiği olan peridinin sentezinin olmayışı nedeniyle nettir.
Chlorophyceae ise genelde yüksek bitkilerde tipik olan karotenoid pigment tablosuna sahip olduğundan kırmızı alglerle benzerlik gösterir. Phaeophyta’daki okside ksantofiller bulunmaz.
Cyanidium caldarum başta olmak üzere birkaç yeşil alg türü biliproteinleri sentezler, hakim ksantofil olarak lutein değil zeaksantin içerir.
Biliproteini olmayan Siphonales ordosunda ise b-karoten ana hidrokarbon pigmentidir, ana ksantofil ise sifonaksantindir.
Sonuç olarak pigment tablosu Cryptophyta’ın Rhodophyta ile Chlorophyta arasında yer alan bir grup olduğunu gösterir.

Euglenophyta’da tüm pigmentlerin b-karoten türevi olması Cyanophyceae ile ilişkilerini ortaya koyar, ana ksantofil anteraksantindir, ekinenon ise iz miktardadır. Klorofil dağılımı ise Cryptophyta veya Cyanophyceae’den çok Chlorophyta ve Rodophyta ile yakınlık gösterir.

KLOROPLAST KAROTENOİDLERİNİN FİZYOLOJİK, BİYOKİMYASAL ETKİNLİK MEKANİZMALARI
Aşağıda ele alınacak olan tabloya uygun genç meyvalar büyüyüp gelişirken yeşil rengini hakim klorofil pigmentlerinden alır ve bu fotosentetik tüm organ ve dokulardaki kloroplastlar için geçerli olan durumdur. Meyva gelişip, olgunlaşırken kloroplast sayısı belli bir noktaya kadar artar, rengi koyu yeşilken bu sayı da bir platoya erişir. Karotenoid bileşimi yapraklarınkine çok benzer bir tablo gösterir, rengi açık yeşile dönerken kloroplastlar ve klorofil azalmaya başlar.
Ancak farklılaşmadan yaşlanma dönemine geçişle birlikte kloroplastların bozunması ve kromoplastlara dönüşmesi ile klorofiller klorofilaz enzimince parçalanır. Büyüme hormonu / inhibitörü dengesinin değişmesi ile başlayan ihtiyarlama - senesans döneminde ise bu dönemin hidrolitik enzimleri aktive olur, otoliz başlar ve özgül proteazlar, nükleazlar, sellülazlar, peroksidazlar, oksidazlar gibi oksidasyon ve hidroliz enzimleri hücre yapısını bozmaya başlar.
Olgunlaşma - yaşlanma döneminde karotenoid metabolizmasının fotosentetik mekanizma tarafından kontrolu zayıfladığından karotenoidler artar. Bu gelişmenin tipik örnekleri Capsicum annum v. Lycopersiciforme rubrum, Cotonoaster ve Lonicera türlerinin meyvalarında çok net görülür.
Gelişen meyvada nadir olarak a - karoten görülür ve genellikle lutein ağırlıklıdırlar, bazen çok yüksek oranda b - karoten ve az olarak da a - karoten bulunur. Ksantofil sentezine ise hiç rastlanmaz.
Oksidativ olmayan yollardan asiklik likopen ve öncüleri olan fitoen ile fitofloen sentezi yanında b-karotenin varlığı ise meyvalarda sık rastlanan bir tablodur ve ticari domates iyi bir örneğini oluşturur.
Bu kompozisyonla ilgili önemli bir tablo da sentez mekanizması ve ürünlerinin büyüme, gelişme sıcaklığına bağlılığıdır. Domateste bu kritik sıcaklık 30 derecedir:
Bu sıcaklığın üzerinde likopen sentezi reverzibl şekilde inhibe olur fakat b-karoten sentezi etkilenmez.
B geni içeren tarımsal formlarda b-karoten düzeyi normal domateslerin likopen düzeyine erişirken likopen de azalma gösterir. Bu tarımsal çeşitlerde de b-karoten sentezi sıcaklığa duyarlıdır.
5, 6 - epoksitlerin 5, 8 - epoksitlere dönüşümü asidik ortamda kolayca yürüyen bir tepkimedir ve olgunlaşma sırasında kromoplastlardaki organik asit birikiminin sonucudur. Nitekim, turunçgil meyvalarında da benzeri durum görülür. Yafa portakalında, pembe greypfrutda likopen perikarptaki kromoplastlarda bulunduğundan meyvanın sıkılıp süzülen suyuna geçmez ve filtratda pembe renk görülmez.

Sonbaharda yaprakların dökülme öncesinde kloroplastlarında da karotenoidler benzeri mekanizma ile okside olur ve epoksidler oluşur. Tam parçalanma öncesinde meyvalarda ksantofiller de esterleşirse de kloroplastlarda bu olmaz. Kloroplastlarda klorofilaz etkisi ile klorofil kaybından sonra estsrlsşme olur.

Sonuç olarak karotenoidlerin fizyolojik koşullarla yakından ilişkili olan kompozisyonları nedeniyle taksonomik karakter olarak değerlendirilmelerinde çok dikkatli olunması gerektiği söylenebilir. Ancak Rosa türlerindeki rubiksantin, Taxus türlerindeki rodoksantin, bazı Capsicum türlerindeki kapsaksantin ve kapsorubin gibi bazı ilişkiler netlik gösterir.

FOTOSENTETİK OLMAYAN DOKULARDAKİ DAĞILIM

Karotenoid sentezi ve depolanması yüksek bitkilerin çiçek ve meyvalarında olur ve taksonomik açıdan çok önemli olan bu organların önemli karakteristikleri arasında yer alır.
Meyvaların karotenoid kompozisyonu ömürleri boyunca değişimler gösterirse de bu açıdan yedi temel grupta değerlendirilebilirler.
1) İz miktarda karotenoid içerenler, 2) Kloroplastlarınkine benzer kompozisyonu olanlar, 3) Asiklik likopen karoteni ile fitoen, fitofluen, z karoten, nörosporen gibi kısmen doymuş öncülerinin hakim olduğu tipler, 4) b - karoten ile birlikte veya yanlızca türevleri olan 3 – hidroksi - b - karoten, yani kriptoksantin ve 3, 3 – dihidroksi - b - karoten, günlük adıyla zeaksantin içerenler, 5) Bol miktarda epoksitleri sentezleyip depolayanlar, 6) Kapsantin, rubiksantin, rodoksantin ve rubiksantin gibi nadir karotenoidleri olanlar ve en son, 7. olarak da poli cis- karotenler grubundan pro-g-karoten ve prolikopen gibi pigmentleri bulunanlar.

Bazı durumlarda bir cinsin türlerinin aynı karotenoid kompozisyonuna sahip olduğu görülür. Örneğin üçer Rosa, Cotoneaster ve ikişer Lonicera, Berberis türlerinde aynı denecek ölçüde benzer karotenoid kromatogramları elde edilmiştir:
Yalnız, bu örneklerden Rosa dışındakilerin tablolarına çok benzer tablolara başka ordolarda tür düzeyinde bile rastlanabilmesi bu kemotaksonomik karakterin tek başına karakterizasyon için yetersiz kalmasına neden olmaktadır. Ancak rubiksantinin hakim olması bir Rosa türünün belirlenmesinde büyük ölçüde yeterli olabilirse de aynı şey Rosaceae için geçerli değildir.
Cotoneaster, Crataegus, Pyracanth türleri ve Sorbus aucuparia Rosaceae familyasının rubiksantin sentezlemeyen üyeleridir.
Aynı cinsin türlerinde de farklı tablolar görülebilmektedir, örneğin Solanaceae ve Caprifoliaceae’de bu durum görülür. Ancak Eleagnaceae’de oldukça kararlı bir tablo görülür.

Taksonomik değerlendirmede ise bu tablolardaki bilgiler çok değerli değildir, çünki Cotoneaster bullata’daki orokrom dışındaki pigmentler iki Lonicera ve çeşitli Berberis türlerinde de vardır. Ayrıca bu üç türdeki pigment kompozisyonlarına benzer tablolar diğer bazı ordoların cins ve türlerinde de bulunmuştur.
Aynı cinsin türlerindeki açılıma iyi bir örnek ise Pyracantha’dır. Avrupa’daki türleri olan P. rogeriana ve P. coccinea meyvaları kayda değer miktarda karotenoid içermezken P. flava 4. Grup özellikleri taşır, bolca miktarda b-karoten türevlerini içerir. Amerika kıtasına has olan P. augustifolia ise karakteristik olarak yüksek oranda prolikopenlere sahiptir. Benzer şekilde Amerika ve Avrupa kökenli Mimulus türleri olan M. longiflorus petalleri bolca g-karoten ve 2. derecede de likopen içerirken eski dünyalı M. cupreus b-karoten ve M.tigrinus da ksantofiller ve özellikle de kriptoksantin ile taraksantince zengindir.

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.

Kemotaksonomi – Karşilaştirmali Fitokimya Ve Biyokimya
 

MANNANLAR VE GLÜKOMANNANLAR
Esas olarak düz zincirli olan, b - 1, 4 - bağlı mannoz üniteleri kırmızı deniz yosunlarından Porphyra umbilicalis, yeşil yosunlardan Codium, Derbesia, Acetabularia ve Halycoryne cinslerinde yapısal polisakkarit olarak bulunurlar.
Yalnız Codiım fragile’de %5 oranında 1, 4 – bağlı glükoz üniteleri de bulunur ve 1 veya iki dallanma gösterir. Koniferlerin odunundaki hemisellülozun yarısını oluşturan sellüloza çok benzer şekilde hemisellüloz mannanlar da düz zincirli 1, 4 - b - D - mannoz da içerir. Mannoz / glükoz oranı yumuşak odunda 3/1, sert odunda ise 2 / 1dir ve toplam mannoz sayısı da en çok dört olabilir.

Yumuşak odunda ve eğreltilerde mutlaka galaktozun da bulunduğu ve diğer heksozlara çoğunlukla 1, 6 - ve bazen de 1, 3 - bağları ile bağlandığı görülmüştür.
Kayın özsuyunda karakteristik bir mannan vardır ve tipik galaktoglükomannan bileşimi içinde bazı mannofuranozlar da yer alır. Phaeodactylum tricornutum’daki sülfatlı glukuromannan bu diyatomun yapısal materyalidir ve 1,3-bağlı mannoz ünitelerinin oluşturduğu iskelete bağlı D-glukuronozil (1-3)-D-mannozil (1-2)-D-mannoz yan zincirlerine sahiptir. Diğer diyatomlarda da bu şekilde karakteristik mannanlar bulunur.

GALAKTAN VE ARABİNOGALAKTANLAR
Suda çözünen bu polisakkaritler birçok koniferlerin odununda bulunursa da en bol olarak iğne yapraklarda görülür.
Çok dallanmış ve 1, 6 - ile 1, 3 - bağlı D - galaktopiranoz üniteleri içeren polisakkaritlerdir. Örneğin japon çamı Larix leptolepsis’deki arabinogalaktanın moleküler yapısı aşağıdaki şekildedir ve görüleceği gibi L-arabofuranoz ve D-galaktopiranoz tipik yan zincirlerini oluşturur.

Zamk salgılarında da çok benzer yapılı arabinogalaktanlar bulunur ve odundakiler ile zamk salgılarında bulunanlar, gam arabik tipi olanlar arasında kolay ayırt edilebilir bir fark yoktur.
Genelde galaktan iskelet iç zincirlerde 1, 3 ve dış zincirlerde de 1, 6 bağları içerir, galaktoz rezidülerinden oluşan iskelet dış zincirlerinde dallanmış L - arabinoz, D-glukuronik asit ve L - ramnoz bulunur.
Türler arasında bu yan zincirlerin yukarıda belirtilen tiplerinin kompozisyonlarından gelen farklılıklar bulunmuştur. 6 ayrı tip yan zincirin biri, ikisi veya hepsi birden bulunabilmekte ve farklı kombinasyonları türü karakterize edebilmektedir. Örneğin Acacia senegal ile A.. pynantha arasındaki kimyasal farklılık 1.sinde 5 arabinogalaktan grubu yan zincir bulunurken 2. türde bunlardan yanlızca Gal -1, 3 Ara f yan zinciri yer almamaktadır.

Arabinogalaktanlar Cladophora, Chaemotophora,Codium ve Caulerpa ordoları yeşil deniz yosunlarında da bulunur. Rhodophyceae gibi suda çözünür müsilaj polisakkaritleri olmakla birlikte hemisellülozlar gibi işleve sahiptirler. Su, zayıf asit veya baz çözeltileri ile ekstraksiyonlarını çok zorlaştıran bir polisakkarit yapıları vardır.
Bu dört gruptaki dağılımları kompozisyon açısından farklılık gösterir.

Tümünde galaktoz 6 - sülfat bulunursa da, Cladophora ve Chaemotophora arabinozda da sülfat esteri içerir. Codium ve Cladophora ise alkaliye dayanıksız sülfat grubunun ilkinde galaktoza, ikincide ise arabinoza bağlı oluşu ile farklıdır. Caulerpa ise galaktanlarının arabinozsuz oluşu ile farklılık gösterir.
Her dört grup polisakkaritlerinde de ksiloz bulunmakla birlikte Cladophora ve Chaemotophora az miktarda glükoz da içerdiğinden farklıdır. Cladophora ve Chaemotophora ise glükoz yerine mannoz içerir. Bunun gibi ayrıntılara inildikçe farklılıklar görülür hale gelmektedir.

Rhodophyeceae grubunun da büyük çoğunluğu 1, 3 - bağlı galaktoz birimleri içerir. Fakat yüksek bitkilerdekine benzer özelliklerdeki galaktanları ile karakteristiktirler. Galaktanların makromoleküller içinde değişen oranlarda bulunduğu 3, 6 - anhidrogalaktoz kalıntıları ve ester sülfatları içerirler. Kırmızı alg alt gruplarında ise galaktanın kendi yapısında farklılıklar vardır.

Agar maddesi kızıl su yosunlarından Gelidium, Gracilaria,Ahnfeltia, Phyllophora ve Pterocladia cinslerinden elde edilmekte, Chondrus,Eucheuma,Gigartina ve Iridae ise agar değil karrageenan sentezlemektedir.
Bu maddelerin her ikisi de agaroz ve agaropektin içerirse de agarozda 1, 3 - bağlı b-D-glükoz ile münavebeli şekilde 1, 4 - bağlı 3, 6 – anhidro - a - L - galaktoz bulunur. Karrageenanda ise 1,3-bağlı b-D-galaktoz ile 1,4 bağlı 3, 6 –anhidro - a - L - galaktoz münavebesi vardır.
Türlerde karrageenan’ın (karageenin) l veya K tiplerinin varlığı ile hatta sülfat esteri gruplarının polisakkaride bağlandığı noktaların dahi farklılıklar gösterdiği görülmüştür.

Karrageenan’ın bileşimi algin içinde yaşadığı ortama bağlı değişimler gösterir. Örneğin Chondrus’un Amerika kıtası türleri ile Britanya adası türlerinde, ilk grupta l - Karrageenanın 3, 6 - anhidrogalaktoz olmaması, yerini bir oranda 2, 6 - sülfatın almış olması farkı bulunmuştur. 2, 6 - sülfat da anhidro şekerin öncüsüdür.

Benzer şekilde bir türün ortama bağlı kimyasal farklılığı Porphyra türlerinin polisakkarit ekstraktlarında da tespit edilmiştir. P.umbilicalis galaktanı porfiran agaroz ile karrageenan arası bir moleküler yapıya sahip olup mevsimsel olarak % 5 - 19 arasında 3, 6 – anhidro – L - galaktoz, 6 - 11 sülfat esteri, % 3 – 28 oranında 6 – O - metil galaktoz ve % 24 - 45 oranında da galaktoz farklılığı gösterdiği bulunmuştur.

Kayın ve Norveç ladini gibi ağaçların da benzer şekilde farklılıklar gösterdiği, kayın sert odununun 1-4 ve 1,6- bağlı D-galaktoz üniteleri içeren nötr zincirler yanında asidik D-galaktoz, D-glukuronik asit, D- galakturonik asit ve L-ramnoz üniteleri içeren polisakkaritlere de sahip olduğu anlaşılmıştır. Bu karmaşık yapılı polisakkaritin Batı Afrika Ağacı denen Combretum leonense’de de bulunması ilginçtir.

Diğer ilginç bir ilişki ise tüm bitki patojenlerince salgılanarak yüksek bitkilerin hücre çeperindeki koruyucu mekanizmaynın kırılmasında etkili olan poligalakturonaz enzimlerini inhibe eden, ayrıca yüksek bitkiler yanında mayaların hücre farklılaşmasını aktive eden enzim proteinlerinin özellik ve enzim aktivitelerindeki farklılığın türler hatta varyeteler düzeyindeki farklılıklarıdır. Bu farklılıklar koşullara ve fizyolojiye göre değişimler gösterdiğinden kemotaksonomik ve filogenetik önemleri, ilişkileri ayrıntılı incelemelere gerek göstermektedir.

PEKTİK ASİT VE ZAMK SALGILARI

Karmaşık yapılı pektik asit poliakkaritleri ve çok dallanmış zincirli asidik zamk salgıları L - arabinoz, D-galaktoz ve D - galakturonik asit ile D - galakturonik asit metil esterini içerir. D - ksiloz, L - ramnoz, L - fukoz gibi diğer şekerler ile metil esterleri de bulunabilir. Tümünde D - galakturonik asit bulunursa da yan zincir bileşimleri çok farklılık gösterbilir. Bu yan zincirler de içte kalan iskelet zincirlerin D - galakturonik asit, L - ramnoz veya D - galakturonik asit birimlerine bağlı olabilir.
Galaktanlara bağlanabilen yüksek molekül ağırlığına sahip bu glükozidik maddeler, pektik asitler özellikle etli meyvaların et ve kabuklarında bulunur. bir miktar metillenme gösteren a - 1, 4 – bağlı D – galakturonik asit yapıtaşlarından oluşan pektinler galakturonik asit glukozitleridir.
Bu karmaşık moleküler yapılı asidik madde türler arasında dahi farklılıklar gösterir:
Khaya, Sterculia, Cochlespermum gossipium, Combretum leonense gibi cins ve türlerdeki incelemeler büyük çoğunlukla yapının D - galaktoz, L - ramnoz, D - galakturonik asit, D - glukuronik asit ve metil esterinden oluştuğunu göstermiştir. Bu incelenenlerden bir tek C. leonense’ nin arabinoz içerdiği görülmüştür.
Dallanma noktalarının yapısı ve şekerlerin dizilişi farklılık göstermektedir. 10 grupta toplanan yan zincirlerin turunç, soya, yonca gibi bitkilerdeki kombinasyon ve bağlanma noktası farklılıkları ortaya konmuştur.

Zamk salgıları incelenen Virgilia araboides, Anogeissus latifolia ve A.schimperi’de yukarıda sayılan cins ve türlerin zamklarından farklı olarak galakturonik asit ve ramnoz yerine mannoz bulunduğu belirlenmiştir. Özellikle 1, 6 - ve az miktarda 1, 3 - bağlı b - D - glükoz içeren makromolekül çok dallıdır ve % 40 arabinoz içerir. Glukuronik asit mannoz ve galaktoza bağlıdır ve etrafını L - arabinofuranozlar kılıf şeklinde çevirir.

CHLOROPHYCEAE’ nin ÜRONİK ASİTLİ POLİSAKKARİTLERİ

Asidik polisakkaritleri, yani – CO2H, - SOXH, - POxH, hatta CH3CO - asetil grubu gibi asidik grup sayısının çok olduğu madde grubuna dahil ve – NH içeren üronik asitli bileşimi ile yüksek bitkilerdekinden oldukça farklıdır.
Ulva, Enteromorpha, Acrosiphonia centralis örneklerinden Acrosiphonia, Cladophora ve Chaetomorpha’ya botanik açısından çok yakın olmakla birlikte polisakkarit sentezi çok farklıdır ve Ulva ile Enteromorpha’ya yakın olarak L - ramnoz yanında ksiloz, glükoz, % 20 glukuronik asit ve % 7 - 20 sülfat esteri gruplarını içerir. Yapısal ünite ise aldobiyoüronik asittir.

LİKENLERİN SAKKARİDLERİ VE ALGLERLE LİKENLERİN POLİOLLERİ

Bu yeşil veya mavi-yeşil alg ile fungus simbiyontları tipik heksozlar yanında D – ribitol, – arabitol, - mannitol, meso – eritritol, gliserol, tüm bitkilerde şeker sentezi öncüsü miyo-inozitol gibi birçok poliol, yani polialkol içerirler ve sınıflarında farklılıklar gösterirler.
Örneğin Pyrenocarpae volemitol ve mannitol içerirken hiç volemitol bulunmaz. Gymnocarpeae’de ise arabitolle mannitol bulunur, fakat volemitol yoktur. Likenlerde başka hiçbir canlı grubunda bulunmayan 3 ayrı olgosakkarit de bulunmuştur. Peltigera horizantalis’de 3 – O - b - D – glükopiranozil - D – mannitol ve peltigerozit adı verilen 3 – O - b - D – galaktofuranozil - D – mannitolün varlığı gösterilmiş, Umbulucaria pustulata’da ise umbilisin adı verilen 2 – O - b - D – galaktofuranozil - D – arabitol bulunmuştur.
Bazı alg türleri mannitolü yüksek bitkilerdeki fotosentez sonucu sakkaroz depolanması gibi biriktirirler.

DEPO POLİSAKKARİTLERİ

Enerji depolanmasında kullanılan polisakkaritler aşağıdaki kimyasal sınıflandırmada görüleceği üzere çok çeşitlidir. Araştırmalar ilerledikçe de yeni tipleri ve işlevleri bulunmakta, buna paralel olarak ta yeni ekonomik yararları olan maddeler elde edilebilmektedir. Örnek olarak burada bazı deniz alglerinde bulunan sülfatlı polisakkaritlerden elde edilen maddelerden, Scleretonia sclerotiorium, Schizophyllum commune fungisindeki çeper polisakkaritlerinin büyüme için kullanımı belirtilebilir.

NİŞASTALAR
Chlamydonas, Chlorella gibi mikro alglerden Dicotyledonlara kadar en yaygın bulunan polisakkarit deposu madde nişastadır. Alglerde de aynı işleve sahip olmakla birlikte yüksek bitkilerdeki gibi amiloz ve amilopektinden oluşan organize yapılar halinde değildirler ve moleküler ağırlıkları daha düşüktür. Yeşil alglerde bu oran Ulva lactuca dışında tipik olarak % 20 – 25 amilozdur. Amilopektin dallı zincirli ve 1,000.000 mol. ağırlığı ile amilozdan 10 – 100 kat daha büyük moleküllü daha polimerize ve az çözünür bir moleküldür.

Yüksek bitkilerde amiloz / amilopektin oranı taksonomik bir karakter olarak önemli ise de ortalaması gene %20 cıvarındadır, ancak bazı buruşuk bezelye varyeteleri gibi %60 – 80 gibi amiloz oranı ile istisna oluşturanlar da vardır. Amiloz endüstriyel öneme sahip bir madde olarak ıslah çalışmalarının konusu olmuş ve danelerinde yüksek oranda amiloz içeren balmumsu, glutenöz melez mısır ve pirinç ırkların, hibridlerin elde edilmesi mümkün olmuşsa da toplam nişasta azalmıştır. Çünkü bu oran ve toplam nişasta miktarı ile şeker metabolizması ile ilgili genlerin etkinliklerinin grup olarak ve fizyolojik gereksinimler de göz önüne alınarak optimize edilmesi gerekmektedir.

Kırmızı alglerde amiloz hiç bulunmaz ve polisakkaritleri a-1,4-bağlı glukan içermesi gibi bazı özellikleri ile hayvanlardaki glikojenle benzerlik gösterir. Ayrıca Girgartina stellata, Gracilaria confervoides, Porphyra umbilicalis ve Corallina officinalis gibi örneklerde yapılan incelemeler ortalama zincir uzunluğunun yüksek bitkilerdekine oranla 11 - 13 / 20 glükoz ünitesi gibi düşük değerlerde olduğunu göstermiştir.

Kemotaksonomi – Karşilaştirmali Fitokimya Ve Biyokimya
 

b - 1, 3 - BAĞLI GLUKANLAR
Sitoplazmik glukanlardan vaküoler yapılar oluşturanlara kadar olmak üzere çeşitli formlarda hemen hemen tüm bitkilerde bulunurlar. Yanlızca b - 1, 3 - bağlı glükozlardan oluşan glukanlar vaküoler yapılar, hücre çeperlerindeki polisakkaritler, membran protein ve lipidlerine b - 1, 4 ve b - 1, 6 bağları ile bağlanırlar.
En yüksek oranda bulundukları bitki grubu Phaeophyceae’dir ve bu grupta laminarin adı verilen madde olarak görülürler. Genelde düz zincirli olup bazı C - 6’ lara bağlı değişik boylardaki glükoz yan dal zincirleri içerir. Örneğin Euglena gracilis’de paramilon b - 1, 3 - bağlı glükanı bulunur.
Redüktan potansiyeli olan zincir uçlarında ise mannitol yer alır. Zincir boyuna göre de bazı laminarinler çözünür, diğerleri çözünmez özelliktedir.
Mannitol içermeyen b - 1, 3 - bağlı glukanlar ise çok farklı bitki dokularında görülür. Yüksek bitkilerde kalburlu borular ve genç trakeleidlerdeki kallusu, Chrysophyta’nın karakteristik maddesi olup, pollenler ve ilgili yapılardaki birçok birimi oluşturan krisolaminarin ve lökozini, Euglenophyta ve diğer kamçılılarda ise sitoplazmik granülleri meydana getirirler.
Temelde düz zincirli bir glukan olan likenin maddesi çeşitli likenlerin tallusunda bulunur ve b - 1, 3 - ile b - 1, 4 - glükozidik bağlar içeren sellotriozdan oluşur.
Likenin benzeri glukanlar yulaf ve arpada da bulunmuştur. Arpa varyetelerinin glukanları arasında 1, 4 - bağlı ünite sayılarının farklı olduğu saptanmıştır.

FRUKTOZANLAR
Compositae için karakteristik olan bu gruptan inülin polisakkaritleri niþastanýn depo iþlevini üstlenmiþlerdir. Bir sakkaroz ünitesi ile sonlanan 35 adet 2, 1 - baðlý b - fruktofuranozlardan oluþur. Farklý bir fruktan tipi ise levandýr. Birçok monokotiledonun yaprak ve gövdelerindeki depo polisakkaritii olup, sakkaroz terminal grubu ile sonlanan 20 - 50 adet 6, 2 - baðlý b - fruktofuranoz ünitesinden oluºur.
Triticum repens’in yer altý gövdesi, Agava vera cruz, Cordyline terminalis ve diðer birçok tahýlýn gövdesinde bulunan bu fruktanýn temel yapýsý tipikse de ayrýntýlarda türler ve varyeteler arasý farklýlýklar bulunabilmektedir.
Dahlia, Helianthus ve Cichorum gibi Compositae üyelerinin kök ve tüberlerinde, Campanulaceae’de b - ( 2 - 1), Monocotyledonae’de ve özellikle Graminae’de, örneðin buðday ve pirinçte ise b - ( 2 - 6) baðlý tipler bulunur.
Ýnülinler yerelmasý, Dahlia yumrularýnýn taze að.ýn % 50’den fazlasýný oluþturur.
Alglerde fruktozan bulunmayýþýna karþýn Acetobactor levanicum ve Streptococcus salivarius gibi birçok bakterinin 6, 2 - baðlý ve 1. C’ da birçok dal içeren fruktozanlar sentezlemesi filogenetik açýdan ilginçtir.

MANNANLAR, GALAKTO- VE GLÜKOMANNANLAR
Mannanlar
Phytelephelas macrocarpa, Phoenix canarensis ve P.dactylifera, Iriartea ventricosa ile Cocos nucifera gibi deðiþik türlerde yanlýzca b-1,4 – baðlý mannoz ünitelerinden oluþan mannanlar bulunmuºtur.
Galaktomannanlar
Birçok legüminozlarýn tohumlarýnýn endosperminde bulunmuþlardýr, örneðin Ceratonia siliqua, Cyamopsis türlerinde, kahve danesi tohum kabuðunun içyüzündeki vitröz tabakada tipiktirler. Galaktoz / mannoz oraný türlerde 45 / 55 – 14 / 86 gibi geniþ aralýklarda deðiþebildiðinden taksonomik oarak deðerli bilgi verebilmektedir.
b - 1, 4 - baðlý mannopiranoz iskelete 6. C’ da baðlanmýþ olan tek bir a - D - galaktopiranoz ünitesi içerir. Dallanma oraný galaktoz / mannoz oranýný da belirler. Örneðin Trifolium repens L. tohumlarýnda bu oran yaklaþýk yarý yarýyadýr.
Glükomannanlar
Örneðin tüberli Amorphophallus tuberosus ve diðer bazý türleri, Liliaceae’den Iris türlerinin tohumlarý, Cremastra orkid yumrularýnda bulunan bu müsilajlar düz zincirli glükomannan moleküllerdir.
Amorphaphallus tuberosus’da b - D - 1, 4 – baðlý olan ve tipik olarak 5 / 1. 5 oranýndaki tek glükoz ve mannoz rezidülerinden oluþurken fransýz Orchis yumrularýnda bu oran 3 / 1’dir ve yumuþak odun dokularýndaki gibi redüktan olmayan manno- veya glükopiranoz üniteleri vardýr, bazý Orchis türlerinde C-6 glükozdan dallanma görülmüºtür. Lilium candimum ve L.henryii ile Scilla nonscripta tohumlarýnýn glükomannanlarý ise 1 / 2 oranýnda glükoz e mannoza sahiptir ve düz b - 1, 4 – baðlý ünitelerin redüktan olmayan uçlarýnda ise D - glükopiranoz üniteleri vardýr.
Plantago Müsilajlarý: Plantago tohumlarýnýn müsilajlarý D - ksiloz, L – arabinoz, D- galakturonik asitten ve bazen de L – ramnoz veya D – galaktozdan oluþur. Örneðin P. ovata ve P. arenaria’da galakturonik asitle ramnoz bulunurken P. psyllum ve P. fastiaca’da galakturonik asitle arabinoz bulunur.

ASPERULOZÝDLER ve OKUBÝNLER

18. asýrda baþlayan tibbi bitkiler üzerindeki araþtýrmalar birçok maddenin kristallerinin elde edilmesini saðlamýþ ise de ancak 20. asrýn ortalarýndan itibaren bu maddelerden bazýlarýnýn moleküler yapýlarý aydýnlanmaya baþlamýþtýr. Gerek bitki türlerinin belirlenmesindeki hatalar, gerekse de bu maddelerin büyük çoðunluðunun moleküler yapýlarýnýn karmaþýk, bazýlarýnýn kendileri veya türevleri ile hidroolizat ürünlerinin labil oluþu nedeniyle analiz teknikerinin yetersiz kalýþý bu gecikmeye neden olmuþtur. Örneðin striknin kristalleri 1818 yýlýnda elde edilmiþ, yapýsý ise ancak 1945’de belirlenebilmiºtir. Farklý zamanlarda deðiþik kaynaklardan elde edilmiþ olan ayný maddeye farklý isimler de verilmiþ ve en sonunda bunlrdan biri yerleþmiþtir.
Bazı maddeler veya türevlerinin labilite sorunu olması ise konu üzerindeki çalışmaların çok uzun süre tümüyle durmasına ve unutulmalarına neden olmuştur. Glükozitler grubundan olan asperulozidler ve okibinler bunlardandır, hafif hidroliz koşullarında bile hidrolizatları katranlaşarak bozunur. Ancak bu sorunu gideren türevlendirme işlemleri sonucunda incelenmeleri başarılabilmiştir.
Örneğin aserulozit 1851 yılında Rubia tinctorum kökünden izole edilmiş, daha sonra Asperula odorata, Galium aparine ve G. Verum, G. Mollugo, Gardenia grandiflora, Morinda umbellata ve Asperula odorata’ dan da elde edilmiş ve bu son araştırıcı grubunca asperulozid adı verilmiştir.
Benzeri bir tarihçe okubin için de geçerlidir. İlk olarak Rhinanthus alectorolophus, R. crista-galli ve Anthirrinum majus’ dan 1868’de izole edilmiş, sonra Melanpyrum silvaticum ve M.cristatum, Aucuba japonica’da elde edilmiştir.

Bu iki madde grubunun diğer glükozitlerden farklı ve dikkat çekici özellikleri zayıf asit hidrolizi sırasında önce mavi yeşil renkte olup, hidrolizin ilerlemesi ile kararan bir çökelek yapmalarıdır.
Aynı gruptan olup ilk olarak Strychnos vomica meyvalarında bulunan loganin kuru ağırlığın %25’ini oluşturduğundan hidrolizinde bu renklenmeyi göstermemiş ve aynı gruptan olduğu anlaşılamamıştır: Bu maddenin Strychnos vomica meyvasının yaralanması.da kararmasına neden olan etmen olduğu anlaşılmıştır.
Ancak kağıt ve sonra ince tabaka kromatografilerinin gelişmesi ile farklı renklenmelerini sağlayan reaktifler sayesinde bitki ekstraktlarında birbirlerinden ayırt edilmişlerdir. Bulundukları bitkilerin de tıbbi etkileri yanında bu maddelerin bulundukları bitki organına acı bir tad verdikleri bilindiğinden incelenmeleri sürdürülmüştür.

Zamanla aynı ekstraktta bulunan bu maddelerden mavi yeşil çökelek verenler ayırılarak diğerleri iridoidler olarak adlandırılmıştır. Grubun en basit bileşiği olan irodial’e bu adın verilmesine neden olan kaynak bitki Iridomyrmex detectus’tan gelen iridoid adı altında toplanan bu bileşikler aşağıda incelenmiştir.

Kemotaksonomi – Karşilaştirmali Fitokimya Ve Biyokimya
 

İRİDOİDLER

Kimyasal formüllerindeki benzerliğin ilk bakışta az olduğu bu siklik bileşiklerden okubin aglükonu olan okubinojen türevi, Gentiana lutea ve yakın akrabası olan türlerde bulunan ve moleküler yapı benzerliği olan centiopikrinin belirlenmesinden sonra Nepata cataria yağında bulunan nepetalakton izole edilmiştir.
Bu madde üzerindeki ayrıntılı araştırmalar maddenin C10H16O3 bileşimindeki bir asidik aldehit olup çözeltisinde aldehitin, aldehit ve ketonlar kadar stabl olmayan – C = C – O – H enol grubuna dönüşümü ile enolleşen, ve sonra da halkasallaşan – CO – O – grubuna dönüşmesi ile laktonlaşarak nepelakton oluşturan doğal maddenin yapay ürünü olduğunu göstermiştir. Bu şekilde grubun temel yapısının lakton halkası olduğu belirlenmiştir.
Nepelaktonun bu halka dışındaki kalan bir kısmı metilsiklopentandır. Gruba dahil maddelerin moleküler yapılarnın Plumera türlerinden elde edilen izolatlarda incelenmesi ise acılığın agoniapikrin ile plumierid maddelerinden geldiğini göstermiştir. P. rubra var. alba’da ise fulvoplumierin, plumierid ve plumierisin ile b - dihidroplumerisin ve b-dihidroplumerisinik asitin varlığı belirlenmiştir.

Iridomyrex nitidus ekstraktlarında ise iridodial ve iridomirmesin bulunmuş, Dolichoderus cinsinin diceratoclinea scabridus ve diğer türlerinde ise dolikodial tespit edilmiştir.
Daha sonraları Genipa americana meyvalarında genipin, Cornus florida verbenalin, Catalpa ovata’da verbenalinin p-hidroksibenzoik asit esteri olan katalpik asit bulunmuştur. Loganin-diğer adı ile meniantin- ise Strichnos nuxvomica’dan, matatabilakton Actinitia polygama’dan elde edilmiş ve yapısının nepetalaktonla çok benzer olduğu görülmüştür.
Nepatalakton ve meniantin kediler ve akrabalarını bitkiye çeken maddeler olarak ilginçtir. Benzer moleküler yapıya sahip olan olöropein ise Olea europea meyvalarının, yani zeytinlerin siyahlaşmasını ve paralel olarak da acılaşmasını sağlayan maddedir.
Swertia japonica’daki svertiamarin centiopikrine çok benzer yapıdaki bir maddedir ve hidrolizi ile dihidroizokumarin eritrosentaurin ile gentianin alkaloidini oluşturur ki uzun süre gentianinin doğal bir madde olduğu sanılmıştır. Ancak 15N izotopu ile yapılan çalışmalar gentianinin amonyak varlığında oluşan bir hidroliz ürünü olduğu, bakankozin denen maddenin de aynı mekanizmayla oluştuğu belirlenmiştir.
Monontrapa hypopitys’in monottropeini, akubinin p-hidroksi benzoat türevi olan agnusit, katalpozit ve harpagophytum procumbens’in harpagoziti de bu gruptaki maddelerdir.
Tabloda bazı siklopentan iridoidlerinin sübstitüsyon şekilleri de verilmiştir.

BIYOSENTEZLERI
Diğer monoterpenoidler gibi mevalonat devresi ürünü oldukları 14C etiketli mavelonat ile gösterilmiştir. L-sitronellalin iridoidale dönüşmesi üzerinden ve siklopentan halkasının 1. ile 6. C arasında iridoidale bağlanması ile gentiopikrin ile svertiamarin üzerinden olmak üzere asetat öncüsünden sentezlenirler.

KEMOTAKSONOMIK DAĞILIMLARI
Asperilozid özellikle Rubiaceae’de, okubin ise özellikle Sympetaleae’de bulunur.
Rubiaceae 1964 yılında Engler sisteminde diğer iridoid içeren familyalarla beraber Gentiales ordosuna alınmıştır. Daha önce Rubiaceae Contortales, Fouquieriaceae ise Parietales ordosunda yer almaktaydı. Buddleia ve 18 cins Tubiflorae ordosunda yer alan ve Scrophulariaceae fam.ına yakın olan Buddleiaceae fam.sına alınmıştır ki bu gruplandırma da okubinin dağılımı ile paralellik göstermektedir. Daha önce Gentianaceae’de yer alan ve meniatin içeren Menyanthes de fitokimyasal açıdan tutarlı olarak meniantine yakın yapıdaki loganin içeren cinslerle birlikte yeni bir fam. olan Menyanthaceae fam.sına alınmıştır.

Bu örneklerden anlaşılacağı üzere fitokimyasal karakterler belirlenip kapsamlı ve ayrıntılı olarak incelendikçe taksonomide fitokimyanın önemi artmaktadır ve artacaktır. Örneğin monotropein yanlızca Pyrolaceae’ de bulunduğuna göre monotropein içerip te başka fam.da yer alan bir cinsin taksonomisinin yeniden gözden geçirilmesi gerekir. Örneğin Rubiaceae’de asperulozit içeren cinslerin hepsi odunlu ve çoğu löko-antosiyaninli bitkilerdir. Akubin – katalpol - verbenalin içeren bitkiler ile loganin – gentiopikrin - plumierid içerenlerin hepsi çalıdır ve hemen hemen tümü löko - antosiyanin içermeyen bitkilerdir. L – G - P grubunun büyük çoğunluğu ise alkaloidlleri ile farklıdır.

Genipin de Rubiaceae’den Genipa americana’da bulunur ve asperilozide benzer moleküler yapıya sahip olması biyojenetik kaynaklarının aynı olduğunu gösterir. Asperokotilin ise Fouquieriaceae’den Fouquieria spledens’de bulunan ve asperulozitten yanlızca Rf değeri ile farklı olan bir maddedir.

Kemotaksonomi – Karşilaştirmali Fitokimya Ve Biyokimya
 

RANUNCULACEAE’DE RANUNKULÝN ve SÝYANOJENETÝKLERÝN DAÐILIMI

RANUNCULACEAE SİSTEMATİĞİ

Ranunculaceae, sınırları uzun süre önce yeterince belirginleşmiş olan ve birkaç cins dışında üyeleri kesin olarak tanımlanmış bir familyadır. Klasik olarak 1 asırdan uzun süredir iki ana gruba ayırılmıştır:
1890 – 1950 döneminde Helleboroidae ve Ranunculoidae, daha sonra ise Helleboraceae ve Ranunculaceae şeklinde adlandırılan bu gruplardan 1.si folliküler meyvacıkları oluşturan multiovulat karpelleri, 2..si ise kuru akenleri oluşturan uniovulat karpelleri ile karakterize edilmiştir.
Ranunculaceae’nin sito-taksonomisi de 1920’li yıllarda incelenmeye başlanarak 1930-40’lı yıllarda bir sınıflandırma modeli ortaya konmuştur.

Karyotip analizleri ve kromozomal deðerlendirmeler boyut ve þekil açýsýndan farklý iki grubun varlýðýný göstermiþtir:
Uzun, ince ve bükülmüþ olanlarýn bulunduðu R - tipi, Ranunculaceae’yi karakterize eden kromozomlar ile kýsa ve böbrek, fasulye danesi biçimli T - tipi, Thalictrum’tarafýndan karakterize edilenler olarak ikiye ayýrý*** bitkilerden Coptis ve Xanthorrhiza ayýrýlarak karyotipik bir sýnýflandýrma modeli kurulmuþtur.
Bu sistemde uniovulat karpellerin multiovulat karpellerden birkaç kez oluþtuðu ileri sürülmüþ ve bu sisteme göre oluþturulan Ranunculaceae soy aðacý 1963 yýlýnda yayýnlanmýþtýr.

KEMOTAKSONOMIK KARAKTERLER
Familyayý tümüyle karakterize edecek bir bileþik veya grubu bulunamamýþ olmakla birlikte cins, alt familya gibi familya altý düzeyde oldukça karakteristik olan kriterler bulunmuþtur.

Fenolik Bileþikler
Kamferol ve kersetin familyada çok yaygýndýr ve genellikle klorojenik asit,1-kaffeoyl glükoz gibi kafeik asit türevleri ile beraber bulunurlar. Ranunkuletin ve flavesetin adý verilen iki flavonoid de Paeonia, Helleborus, Caltha, Anemone, Ranunculus gibi bazý familya temsilcisi cinslerin yaprak ekstraktlarýnýn hidrolizatlarýnda bulunur. Fakat Cimicifuga, Aquilegia, Trollius, nigella, Aconitum, Delphinium, Adonis, Callienthemum cinslerinde ise bu maddelere hiç rastlanmaz. Ranunkuletin ve flavesetin, kersetin ve kamferolün bu maddelerden daha karmaþýk yapýda olan 3,7-diglikozitlerin kýsmi hidrolizi ile ortaya çýkan 7-glikozitleridir.
Ranunculaceae’de tanenler hiç görülmez.
Biyosentezleri ve okidatif eºlenme özellikleri:
Ac – CoA ile baºlayan poliketid yolu ve þikimik asit yolu ile iki þekilde sentezlenebilirler. Son ürün olarak kalabildikleri gibi baþka metabolitlerin oluþumuna da katýlabilirler. Biri o-, diðeri p- OH içeren iki fenolün türevinin oksidasyonla, proton kaybý ile C –C baðý veya bazen C – O – C baðý oluþturarak birbirlerine katýlmalarý birçok ikincil metabolizma tepkimesinin öncülüðünü üstlenir.
Alkaloidler
Berberin-, aponorfin-, bibenzil-izokinolin gibi izokinolin tipi alkaloidler Aquilegia, Coptis, Hydrastis, Thalictrum ve Xanthorrhiza cinslerinde bulunur.
Zigomorf çiçekli Delphinium ve Aconitum ise diterpen türevi alkaloidleri içerir.
Familyada kuaterner aporfin tipi baz olan magnoflorin yaygın olarak bulunur ve bulunduğu cinsler alkaloid içermezler. Bu da magnoflorinin Ranunculaceae’nin farklı alkaloid yapısal tipleri arasında biyokimyasal bir bağ olduğunu gösterir. Yani fenlizokinolin, diterpen alkaloidleri, Nigella’daki damasenin gibi alkaloid depolayıcı cinsler ile diğerleri arasında köprüdür.
Saponinler
Anemone, Clematis, Knowltonia ve Ranunculus cinslerinde bulunur, yaygındır. Bazı Thalictrum, Trollius türlerinde de varsa da Adonis ve Miyosurus’da bulunmaz.
Triterpenler olan oleanik asit ve hederajenin gibi sapojeninlere de bazı cinslerde rastlanmaktadır.
Dığer Bileşikler
Adonis’de kardenolidler ve Helleborus’da bufodienolidler bulunur. Adonis için karakteristik olan madde adonitol, delphinium türleri için karakteristik depolama maddeleri ise heksitol ve mannitoldür.

TAKSONOMİK KARAKTERİSTİKLER
Familyanın karakteristiği olan ranunkulin maddesi diğer familyalarda kesinlikle bulunmaz. Keskin acı kokulu olan Anemone, Clematis ve Ranunculus türlerine ait bitkilerin taze otsu materyallerinin buhar distilasyonu ile elde edilen acı distilatları bu özelliklerini yavaş yavaş kaybederlerken anemonin adı verilen kristaller oluştururlar. R. japonica dokularının buhar distilatlarından acılığı yaratan madde öncüsü olan protoanemonin izole edilmiştir. Aynı maddenin incinen dokularda da bulunduğu saptanmıştır.
Protoanemoninin de öncüsü olan ranunkulin glikoziti Ranunculus’dan izole edilmiştir. Dönüşüm reaksiyonu enzimatik yoldan olduğu gibi buhar distilasyonunda da yürümektedir.

Ranunculaceae türlerinde ranunkulinin (a) kromatografik olarak nitel, (b) en duyarlı yöntem olarak protoanemoninin buhar destilatında spektrofotometrik olarak 260 nm.deki ışık soğurması ve (c) buhar destilatında hidroksamik asidin ferrik kompleksiyle verdiği menekşe renginin kolometrik olarak tayini ile elde edilen sonuçlara dayanan veriler % .0 taze ağırlık oranı olarak kemotaksonomik veriler tablosu haline getirilmiştir.

Siyanojenetik bileşikler tüm Aquilegia ve Isopyrum türlerinde bulunmuş, ayrıca bazı Ranunculus türlerinde, özellikle R. arvensis, R. repens’ de, bazı Thalictrum türlerinde yayılım gösterir.

SÜLFÜR BÝLEÞÝKLERÝNÝN TAKSONOMÝK DAÐILIMI

Mikroorganizmalardan yüksek bitkilere kadar dağılım gösteren sülfürlü bileşiklerinin kimyasal çeşitliliği çok yüksek düzeyde olduğundan taksonomik karakter özelliği taşırlar.
Metabolizmalarının tam olarak incelenmiş olduğu söylenemez. Sistein, metionin ve çeşitli vitaminler ile koenzimler gibi bazı sülfürlü bileşiklerin hücre yaşamında, büyüme, gelişme ve çoğalmasındaki önemi bilinmektedir. Bu tür yaşamsal maddeler doğal olarak tüm bitkilerde bulunduğundan taksonomik değerleri yoktur. Aşağıda bu açıdan önemli olan belli bazı bileşik grupları incelenecektir.
Bu yaşamsal organik sülfür bileşiklerinin çoğu en redükte formları halindedir, sülfit bağı ile bağlıdırlar. Örneğin sistein, metionin amino asitleri, glutation peptidi, ergotiyonein tiolü, koenzimlerden tiamin pirofosfat, Co-A, tiyoktik asit ve biyotinde durum böyledir.

TİYOLLER

Çok kötü kokular salgılayan bitkilere bu kokuyu sağlayan maddeler genellikle küçük moleküllü ve uçucu tiyoller ile sülfidlerdir ve genellikle öncü bazı maddelerin enzimatik veya kimyasal parçalanma ürünleridir. Merkaptanların tipik kokuları birçok Crucifereae türlerinde karakteristik olup bazı tiyoglikozitler veya amino asitlerin dönüşümü ile ortaya çıkarlar.
Benzer şekilde Lacianthus ve Coprosma gibi bazı Rubiaceae cinsleri de bazı öncülerden oluşan kokulu metan etiyol kokusuna sahiptirler.
Allium cepa’daki keskin kokuyu veren 1-propanetiyol S-propilsistein veya sülfoksidin bölünmesinden oluşur.
Asparagus bu işleve sahip olan 3, 3, - dimerkaptoizobutirik asiti enzimatik olarak sentezler.
Mimosaceae familyasının birçok cinsi incinme sonucunda koku salgılar. Albizza lophanta üzerinde yapılan araştırmalar bu yolla djenkolik asitin enzimatik olarak amonyak, piruvik asit ve keskin kokulu metan ditiol sentezi olduğunu göstermiştir.

SÜLFİTLER

Çeşitli alifatik ve aromatik sülfitler mikroorganizmalarda yaygın olarak bulunur ve bunlardan en iyi bilinenleri penisilin, gliotoksin, basitrasin gibi antibiyotiklerdir. Fakat çoğunlukla bu maddeler algler ve yüksek bitkilerde bulunur. Bunlardan tiyofen türevleri yüksek bitkilerdeki asetilen metabolizması ile ilgili maddeler olduğundan ileride asetilenlerin kemotaksonomisi konusu içinde işlenecektir.

Deniz alglerinde basit moleküllü ve uçucu sülfitler bulunur ve teinler ile diğer sülfonyum öncülerinden sentezlenirler. Bu madde gruplarının taksonomik dağılımı belli bir korrelasyona uymadığından kemotaksonomik değeri yoktur. Bunun nedeni de sentezlarinin farklı yollardan olabilmesidir. Ancak öncü maddelerin metabolizması ile bir ilişki bulunabilir.
Benzeri bir tablo çeşitli di- ve poli-sülfitler veya farklı alkil- ve alkenil grubunun sübstitüsyon türevleri için de geçerlidir.
Metil sülfitlerin tabiatı ile ilgili önemli bulgu ise tiyol gruplarının metilasyonu veya metioninden meydana gelişleridir. Crucifereae’de w-metiltiyoalkil yan zincirleri içeren birçok tiyoglikozitler ile Petasites officinalis’teki S - petasitolitleri esterleştiren cis- ve trans - metiltiyoakrilik asitler bu tepkime ile ilgili maddelerdir.

Sülfürlü alkaloidler de diğer önemli bir gruptur. Örneğin Rutaceae’den Pentaceras australis, Nutaceae’den Nuphar luteum türlerinde 4 – metiltiyokantin – 6 - on bulunur.

Kemotaksonomi – Karşilaştirmali Fitokimya Ve Biyokimya
 

PROTEİNİK OLMAYAN AMİNO ASİTLER

Bu gruptaki amino asitlerin hemen hepsi sisteinden ve S-sübstitüsyonu ile oluşur ve sistein ile benzeri öncilerden sentezlenirler.
S-metilsistein ve sülfoksidi bu grubun taksonomik dağılımı iyi incelenmiş maddelerindendir. S-metilsistein Phaseolus vulgaris’ te, g-glutamil türevi ise P.lunatus’ta bulunur, sülfoksiti de Cricifereae’de ve farklı bir taksadan olan Allium türlerinde bulunmuştur. Sentezleri sülfit öncüsü maddelerin enzimatik oksidasyonu ile ve S-metilsisteinden olmaktadır. (+)-S-metil L-sistein sülfoksit şalgam kökü ve lahana suyunda olduğu gibi yakın akraba bitkilerde bulunmuştur. Bunun nedeninin de bazı taksonların stereoseçici enzim sistemlerini içermeleridir.
Örneğin Krusiferler tioglikozit öncülerinin enzimatik parçalanması ile w-metilsülfinil-alkil izotiyosiyanatları sentezlerler.
Allium türlerinde de S-sübstitüe sisteinler bulunur. S-allil-, -propenil, -propil türevleri türevleri ile sülfoksitleri genellikle glutamil türevleri ile birlikte bulunur. Bu C3- sübstitüe türevler tümüyle Allium cinsinin karakteristiği olup, kimyasal olarak türler arasında farklılıklar gösterebilmektedirler. Önemli türlerden A. cepa, A. sativum ve A. schoenoprasum ‘ dan ilk ikisinde sistein türevleri karakteristik tad ve kokularını sağlayan enzimatik oranlamanın sübstratıdırlar.
Mimosaceae diğer bir sülfürlü amino asit kaynağıdır. Birçok cinsi dijenkolik asit ve N-monoasetil türevi, S-(2-karboksietil) L-sistein ve S-(2-karboksiizopropil) L-sistein ve dikrostakik asit gibi S-sübstitüe sisteinleri içerir.

Bu amino asitler biyojenetik olarak sistein ile bazal metabolizma ürünü olan hidroksi- veya okso- fragmanlarýndan sentezlenir. Sonuç olarak yüksek bitkilerin kükürtlü amino asitlerden ancak sisteini öncü madde olarak kullanabildiði ve bu nedenle de sisteinin bu metabolizmanýn merkez maddesi olduðu söylenebilir.

İZOTİYOSİYANATLAR VE GLUKOZİDİK ÖNCÜLERİ

İzotiyosiyanat oluşturan tiyoglikozitler kolayca enzimatik hidrolize uğrayabilirler ve yeni bir moleküler düzen kazanarak hardal yağlarını, glükoz ve sülfatı oluştururlar. Kemotaksonomik karakter olarak da önemli veriler sağlarlar.

İzotiyosiyanatların çoğu keskin tadları ile kendilerini belli ederler ve baharat olarak kullanılırlar. Yüksek derişimlerinde tahriş edici ve göz yaşartıcı özellik kazanırlar. Zengin oldukları bitkiler folklorik olarak ilaç niyetine kullanılmışlardır.
Normal olarak öncü tiyoglikozitler hidrolizlerini sağlayan mirozinaz enzimi ile birlikte özelleşmiş idyoblast hücrelerinde bulunurlar ve hücre parçalanması ile serbest kalırlar.
Mirozinaz histokimyasal olarak belirlenebildiğinden türlerin izotiyosiyanat için taranması kolaydır.

Glikozitler glükozun R- yan zincirinde farklılık gösteren ve izotiyosiyanat oluşturan elliden fazla üyesi olan bir madde grubudur. Düz veya dallanmış alkil yan zincirleri ile çeşitli şekillerde hidroksillenmiş veya düz monoketoetil, alkil, alkenil gibi türevleri vardır. Bu türevlerin büyük bir kısmı a-amino asit ve a-keto-asit metabolizmalarında rol alır.

Kemotaksonomik açıdan ele alındığında bu madde grubunun Rhodales ordosunun Crucifereae başta olmak üzere Capparidaceae, Resedaceae ve Moringaceae familyalarında bulunduğu ve Crucifereae’nin 1500 kadar olan türlerinin 300’ü kadarında önemli oranlarda bulundukları görülür. Tüm krusiferlerde en azından iz miktarda mevcutturlar. Aynı ordodan Papaveraceae’de ise bulunamamışlardır. Bu da Papaveraceae’nin orijini konusunu tartışmaya açmıştır.
Tropaeolaceae, Salvadoraceae, Limnanthaceae ve Caricaceae de tiyoglükozit içeren cinsleri bulunan familyalardır. Ayrıca değişik familyalarda bazı cins ve türlerde de tiyoglükozitler bulunmuştur. Euphorbiaceae’den Jathropha multifida, Putranjiva roxburghii, Phytolactaceae’den Codonocarpus cotinifolius, Plantaginaceae’den Plantago major L. bunlardandır. Bu durumun da açıklanabilmesi için daha geniş ve ayrıntılı çalışmalara gerek vardır.

PROTEİN AMİNO ASİTLERİ ve İLGİLİ BİLEŞİKLER

İlk olarak 18. Yüzyılda tanımlanmış olan amino asit, adını özsuyunda keşfedildiği Asparagus’tan alan asparajindir. Gene aynı yüzyılda glutamin, fenilalanin ve arjinin gene bitki ekstraktlarından elde edilerek tanımlanmıştır. Aynı yüzyılın sonlarında da a - amino asitlerle proteinlerin ilişkili olduğu anlaşılmıştır. 19. Yüzyılda protein hidrolizatları üzerindeki araştırmaların başlaması ile de modern gelişmelerin temeli atılmıştır.

Modern analiz teknikleri gelişmeden önce yararlanılan klasik organik kimya yöntemleri için yeterli miktardaki amino asitin ekstraksiyonu zor ve zaman alıcı olduğundan gelişmeler yavaş olmuş ve son keşfedilen temel protein amino asitleri olan asparajin ve glutaminin ilk olarak bitki proteinleri hidrolizatlarında tanımlanması ancak 1932 yılında gerçekleştirilmiştir. Karşılaştırmalı araştırmalar ise bulunmuş olan 20 kadar amino asidin tüm canlılarda serbest veya protein yapısında bulunduğunu ortaya koymuştur.

Amino asitlerin birbirlerlerine ve diğer maddelere dönüşüm tepkimeleri de ikincil metabolizmada önemli bir yer tutar:
Aromatik a - amino asitlerin sentezinde ve özellikle birbirlerine dönüşümlerinde hidroksillenme tepkimesi önemlidir, örneğin fenilalaninin hidroksillenmesi ile tirozin oluşur.
C -, O - ve N – metillenmeleri de önemlidir ve örneğin homosisteinden sağlanan metil grupları metiyonin, glisin veya serin metili ile de tüberin metaboliti sentezlenir.
Aromatik amino asitlerin mikroorganizmalar ve bitkilerdeki temel sentez yolu , adını ilk bulunduğu şikimi-no-ki
bitkisinden alan ve benzen halkalı şikimik asidin biri açılmış çift halkalı korizmik asitin L – fenilalanin, tirozin veya triptofana dönüştüğü şikimik asit veya şikimat yoludur. . Fosfoenol piruvat ile eritroz – 4 – P tetrozunun kondansasyonundan sentezlenen ara maddeler üzerinden şikimik asit korizmik asite ve sonra üç farklı organik asite dönüşerek aromatik amino asitleri verdiğinden sonraları korizmik asit yolu adını alan sentez yoludur.
Bakterilerde salisilik asit gibi maddeler, yüksek bitkilerde linyin ve alkaloidleri flavonoidler bu aromatik amino asitlerden ve özellikle triptofandan sentezlenir. Linyinler sinnamik asitlerin alkollerinin ürünüdür.
Tümör inhibitörü podofillotoksin ve Streptomyces metaboliti ketomisin de bu yolla sentezlenen önemli ürünlerdendir.

Tipik olarak protein yapısına girmeyen amino asitlerin tanımlanması ise daha da yavaş yürümüş ve asparajinle glutaminin keşfi ile hidrolizat analizinin tanımlandığı yıl olan 1961’de altı serbest amino asitle betainler belirlenmiştir. Doğal olarak da bu amino asitlerin kemotaksonomideki önemleri çok geç anlaşılmıştır.

KROMATOGRAFİ ve İYONOFOREZ
Kolon kromatografisinin uzun süre büyük boyutlu kolonlarla uygulanabilmesi nedeniyle ancak kağıt kromatografisi ve iki boyutlu teknik geliştikten sonra hidrolizatların tam olarak incelenebilmesi mümkün olmuştur. Daha sonra daha önce de sözü edilmiş olan İTK ve yüksek voltaj kağıt elektroforezi ile iyonoforezin devreye girmesi ile çalışmalar hızlanmıştır. Günümüzdeki yüksek ve düşük basınçlı kolon kromatografisi ile özellikle tam otomatik amino asit analizörler, kapiler elektroforez cihazları ile her türlü amino asit analizi çok kolaylaştığı giibi hızlanmıştır.

Modern tekniklerin atası sayılabilecek cihazlarla kemotaksonomik çalışmalar 1960’ların ortasında yayınlanmaya başlamışsa da bu amaçla yapılan ilk yayın 1950’lerin ortalarına doğru basılan balık kası protein hidrolizatı üzerindeki bulguların raporudur. Bu araştırmada klasik balık sistematiği ile korale sonuçlar alındığı fakat aynı cinslerin farklı coğrafi koşullarda da farklılık göstren sonuçlar verebildiği açıklanmıştır.

Birkaç yıl sonra ise bitki kemotaksonomisi üzerine ilk çalışma yayınlanmış ve 48 familyanın 166 türüne ait örneklerin çeşitli organlarında elde edilen ilginç sonuçlar verilmiştir:
Bazı amino asitlerin bazı türlerde hem serbest hem de proteinlerde yüksek oranlarda bulunduğuna dayanarak “temel amino asitler” kavramı ortaya atılmıştır. Örneğin Saxifragaceae, Hamamelidaceae ve Rosaceae’de proteinik olan arjininin, Papilionatae’de ise prolinin temel olduğu belirtilmiştir.

FARKLI AMİNO ASİTLERİN TAKSONOMİK ÖNEMLERİ

İlerleyen çalışmalar protein amino asitlerinin yüksek derişimlerde olanlarının taksonomik karakter olabileceğini desteklemişse de bu gruptaki aa.lerin tüm bitkilerde bulunması ve ekofizyolojik farklılıklara paralel değişimler gösteebilmeleri nedeniyle protein yapısına girmeyen aa.lerin daha güvenilir kemotaksonomik karakterler olduğunu göstermiştir.
Örneğin azetidin-2-karboksilik asit Liliaceae ve yakın akrabası olan Agavaceae ile Amarylladaceae’de bulunan bir amino asittir.
Latirin ise tek bir cins ile çok yakın bazı alt gruplarda bulunan bir aa.olarak ilginç olduğu gibi filojenetik ilişkinin de endikatörüdür.
Öte yandan gene proteinik olmayan bir aa.e birbirine uzak taksonlardaki bazı türlerde de rastlanabilmektedir. Örneğin d-asetilornitin Fumariaceae’nin temel aa.idir, fakat atkuyruklarından Asplenium ile otsu Brachipodium sylvaticum’da da bulunmaktadır.
Bu tür çelişkili gibi görünen bazı durumlar oldukça yakın zamanlardaki evrimleşmelerin yarattığı morfolojik veya biyosentetik açılımlar ile açıklanabilir.
Her nekadar bir amino asitin tek bir cins veya türde bulunması dağılımının sistematikteki önemini şüpheli kılarsa da bu durum tek bir gen-enzim eksikliğine bağlı biyokimyasal farklılığa bağlanabilir.

PAPILLIONATAE’de AMINO ASIT BIYOSENTEZININ DEĞİŞKENLİĞİ

52 Lathyrus ve 42 Vicia türünün kolay elde edildiği ve aa. oranlarının yüksek oluşu nedeniyle kullanılan tohumları üzerindeki bir çalışmada hiçbir Lathyrus türünde kanavanin bulunmazken bazı Vicia türlerinde bulunup, diğerlerinde olmadığı görülmüştür.
Amino asitlerin genel durumlarının değerlendirilmesi ile farklı türlerdeki serbest aa. ve ilgili bileşiklerin dağılım tabloları esas alındığında bu taksonların alt gruplara ayırılabileceği görülmüştür. Daha arılamlı bilgiler elde etmek için sonuçların aa.lerin derişimlerinin birbirine oranı, biyosentez mekanizmalarının benzerlik oranları gibi ayrıntılara girilmesi gerekmektedir.

Lathyrus Türleri
Farklı türlerde karakteristik olan latirin dışında 10 proteinik olmayan aa.in ve ilgili bileşiğin ayırt edilmesinden sonra ilerleyen çalışmalar bunların dağılımlarına dayanan bir kemotaksonomik değerlendirmeyi sağlamıştır.
Latirinin b- (2-amino-pirimidin-4-il)alanin yapısında olduğu belirlendikten sonra L-homoarjinin, a,g-diaminobutirik asit, a-amino-b-oksalilaminopropiyonik asit, g-hidroksihomoarjinin ve a-amino-g-oksalilaminobutirik asitin yapısı da ortaya çıkarılmış ve dağılım tabloları da yapılmıştır.

Bu maddelerin dağılımı tablosu Lathyrus türlerinin a,g-diaminobutirik asit içeren ve L-homoarjinin içerenler olarak iki alt gruba ayırılması gerektiğini göstermiştir.

a - amino karboksilik asitleri içeren türler dekarboksilasyon ve nitrilasyon ile yüksek bitkilerdeki nitrilleri oluþturan türlerdir.

L - homoarjinin içeren türler de iki gruba ayırılabilir: Yüksek miktarda L-homoarjinin içeren türlerle düşük oranda içeren ve yanında g-hidroksihomoarjininin bulunduğu türler. Homoarjininden latirinin sentezlenir oluşu bu iki grup arasındaki biyokimyasal farklılığın nedenidir. Homoarjinin hidroksilasyonu ve bunun sonucunda halkalanma ile latirin sentezini sağlayan enzim sisteminin varlığı veya yokluğu bu farkı açıklayan mekanizmadır. (1. Tablodaki 3. grupta yer alan 11 tür iz miktarda g-hidroksihomoarjinin içeren türlerdir.)

Vicia Türleri
Vicia türlerinin tohumlarında 13 proteinik olmayan aa.ler ve ilgili bileşikler bulunmuş olup, bunlar arasında önemli olarak kanavanin, g-hidroksiarjinin, g-hidroksiornitin, b-siyanoalanin, g-glutamil-b-siyanoalanin, g-hidroksisitrullin gibi maddeler ile benzeri yedi komponent bulunmaktadır. Dağılımlarına göre yapılabilecek taksonomik değerlendirme de gösterilmiştir.

Bu cinsin türlerinin b-siyanoalanin ve g-glutamil içerenler ve içermeyenler olarak gruplandırılabileceği görülmüştür. İkinci gruptaki eksikliğin bu türlerde yüksek olan nitrilaz aktivitesinin sonucu olduğunu, enzimin b-siyanoalanini asparajine dönüştürerek birikmesine neden olduğunu etiketleme çalışmaları göstermiştir.
Siyano bileşiklerini sentezleyerek depolayan türlerin aynı zamanda asparajin depolaması her iki enzim sisteminin beraber bulunduğunu, diğer bazı türlerde nitrilazın dominant enzim olduğunu, geriye kalan türlerin ise g-glutamil transferazca zengin olanlar olduğunu gösteren kanıtlar bulunmuştur.

g-hidroksiarjinin diğer cinslerde bulunmayan bir aa.dır ve bazı Vicia türlerinde yüksek miktarda siyano bileşikleri ile bulunurken diğerlerinde siyano bileşikleri yoktur. Yüksek miktarda siyano da içeren türlerden üçünde g-hidroksiornitin veya g-hidroksisitrullin türevleri ile beraber bulunur.

Yüksek oranlı siyano bileşikleri içermeyen türlerin bulunduğu grup ta kanavanin depolayıp depolamamalarına göre alt gruplara ayırılabilir. Kanavanin arjininden amidin grubunun transferi ile sentezlenmektedir.

Bu alt gruplandırmalar her iki cinste de ara morfolojik karakterlerin biyokimyasal evrim sonucunda ortaya çıktığı fikrini vermektedir. Fakat iki cins arasında benzeri bir korelasyon kurulamamaktadır ve her ikisinde de arjinin hakim aa.dir. V. aurentica türü istisna olmakla birlikte her iki cins için ortak bir proteinik olmayan aa. yoktur. Bu iki cinsin en önemli farklılıkları ise Vicia’ da C6 guanido, Lathyrus’da ise latirin dahil C7 guanido bileşikleri veya a,g-diaminobutirik asitin depolanmasıdır.

Kemotaksonomi – Karşilaştirmali Fitokimya Ve Biyokimya
 

DIĞER CINSLERDEKI PROTEINIK OLMAYAN AMINO ASITLER
Örneğin Mimosaceae’de , a,g-diaminopropiyonik asit, albizziin: L – 2 – amino – 3 - üreidopropiyonik asit ve villardiin: b-(urasil – 3 - il) alanin ile mimozin: b-(1,4- dehidro –3 - hidroksi- 4 – okso – pirid – 1 – il) bileşikleri bulunur ve kimyasal yapı benzerlikleri önemli düzeydedir.
Gene bu familyada sülfürlü bileşiklerden djenkolik asit ( 2 – amino – 2 – karboksietan – tiyometil L – sistein, dikrostakik asit: S – (2 – hidroksi – 2 – karboksietansülfonilmetil) - L – sistein, S – ( 2 – karboksietil) - L – sistein ve N – asetil - L – dijonkolik asit bulunur.

Allium’da daha önce Rosaceae incelenirken söz edilmiş olan başka bir sülfürlü amino asit grubu ile türevleri bulunur ki 4 – metilprolin, 4 – hidroksi – metilprolin ve 4 – metilenprolinden oluşan bu benzer kimyasal yapılı üçlü amino asit grubunun filojenetik önemi kayda değer.

KARŞILAŞTIRMALI ALKALOİD BİYOKİMYASI

Bu bazik karakterli azotlu bileþikler toksik ve farmasötik etkileri nedeniyle çok uzun süredir bilinen, gerek hekimler, gerekse de farmasötik botanikçiler organik kimyacýlar tarafýndan incelenen, akonitin, kolsiþin, hiyosiyamin ve kinin gibi bileþiklerdir.
Eczacýlar alkaloidleri farmakolojik etkilerine göre sýnýflandýrýrken kimyacýlar özellikle karbon iskeletinin yapýsýna dayanan yapýsal özellikleri ve içerdikleri heterosiklik sistemlere göre sýnýflandýrmýþlardýr.
Büyük ölçüde lizin, ornitin, fenilalanin, tirozin ve triptofan a - amino as.lerinden sentezlenirler ve genelde ilgili amino asidin iskeleti pek deðiþmeden kalýr. Birincil metabolizmadan mavelonat ile asetat da diðer önemli öncüleridir.

BİYOGENETİK SINIFLANDIRMA

1950’lerde de biyogenetik açıdan incelenmelerine ve bu açıdan sınıflandırılmalarına başlanmış ve şu şekilde ele alınmışlardır:

GERÇEK ALKALOİDLER
Biyojenetik bir aminden meydana gelen bir amino asidin dekarboksilasyonu ile oluşanlardır. Fenilalaninden oluşan izokinolinler, triptofandan oluşan indolik alkaloidler, ornitinden oluşan higrin, tropan, ekgonin ve nsin grubu alkaloidler, lizinden oluşan Papillionaceae alkaloidleri ile bazı a-sübstitie piperidinler, histidinden oluşan pilokarbin grubu alkaloidler, nikotinik asit ve antranilik asitten oluşan akrdin ve furanokinolin alkaloidleri gibi birçok alkaloidler bu gruba girer.

PROTOALKALOİDLER
Alkaloid benzeri şeklinde tanımlanabilen bu grup maddeler de amino asitlerden veya biyojenetik aminlerden oluşur, fakat triptofandan sentezlenenler dışında kalanlar heterosiklik sistem içermezler. Bitkilerdeki doğal üyeleri arasında biyojenetik aminlerin kendileri ve metillenme türevleri ile betainler de yer alır.

PSÖDOALKALOİDLER
Azotlu bazik bileşikler olan alkaloid benzeri maddeler arasında yer alanlar mono-, di- ve tri-terpenler veya steroller, asetattan türeyen alifatik poliketo asitler gibi bileşiklerdir.
Bu gruplara sokulmuş olan maddeleri pratik kullanıma uygunluğu, pratikteki yararları açısından değil de biyojenetik durumları ve biyosentez mekanizmaları açısından ele aldığımızda gerçek alkaloidler ile diğer gruplar arasındaki gerçek biyolojik farkları görebiliriz.

KİMYASAL ve KEMOTAKSONOMİK GRUPLANDIRMA

Alkaloidlerin çeşitliliği ve geniş dağılımları nedeniyle zaman içinde gelişerek oturan bu sistemsiz gruplandırma ile tanımlanır olmuşlardır.

BENZODİYAZEPİNLER
Özellikle Penicillium türlerinde bulunan siklopenin, siklopenol gibi fenilalanin iskeletine sahip 2 veya 3 halkalı bileşiklerdir. Siklik di- ve tri-peptidler de oluştururlar, penisilinler di-, sefalosporinler açılmış halkalı tripeptidlerdir.

b - LAKTAMLAR
Klinik antibiyotikler olan penisilin ve sefalosporin grupları aynı L – val, - ser, - a - aminoadipik asit tripeptidinden sentezlenir. Bu tripeptid izopenisilin N sentetaz enzimince izopenisilin N antibiyotiğine döniştirilir ve bu enzimin geninin Cephalosporium acremonium ile Penicillum chrysogenum’ da izole edilerek %74 oranındaki homologluğu gösterilmiştir.

“ERGOT” ALKALOİDLERİ
Arpa gibi otsuların paraziti Claviceps purpurea gibi bazı parazit fungusların hiflerinde elimoklavin gibi triptofan iskeleti olan ve 4 – 5 halkalı alk.ler bulunmuştur. Öncü maddeleri triptofandır.

PİPERİDİN ve PİROLİDİN ALKALOİDLERİ
Piperidinler lizinden gelen nikotinik asit halkasına sahip olup birbirine kuvvetle bağlı çift nikotinik halkalı anatabin veya 2. Halkanın açıldığı piperidin, koniin, metilpelletierin, anabazin, sedamin ve pinidin bitkiler, hayvanlar ve mikroorganizmalarda yaygın olan pipekolik asit gibi alk.lerdir.
Rhizoctonia leguminicola fungusunca sentezlenen slaframin adı verilen toksini pipekolik asittir ve lizinden sentezlenir. Bacillus megaterium ise benzer yapılı dipikinolik asit sentezler.
Yosunlarda görülen ve çok halkalı tipleri de olan, karmaşık yapılı likopodin, adenokarpin gibi üyeleri olan çok sayıda ve tipte alk. içeren bir gruptur.
Pirolidinler ornitin iskeleti içerirler ve putresin gibi tek veya higrin gibi açılmış çift halkalı alk.ler yanında kuskohigrin gibi uzun bir köprü ile birleşen çift halkalı, nikotinin de dahil olduğu geniş bir gruptur. Tropin gibi oksijene olmuş tropan grubu alk.ler de bu sınıfa girerler. Tropan grubunun iyi bilinen bir üyesi kokain olup, birçok kuvvetli uyuşturucuyu içerir.

İZOKİNOLİN GRUBU ALKALOİDLER
Fenilamin grubu dopamin ve hordein gibi farmasötik üyeleri bol olan bir alt grubudur. Tirozin iskeleti içeren ve büyük çoğunluğu kapalı veya biri açılmış çift halkalı olan bileşiklerdir. Benzil
Benzilizokinolin grubu ise 3 kapalı ve 1 açık halkalı daha karmaşık ve papaverin gibi bilinen üyeleri olan gruptur.
Aporfinler oksidativ fenolik birleşme ürünü olan, tirozin iskeleti taşıyan 4 veya bazıları 5 halkalı benzilkinolin bileşikleridir
Erythrina alkaloidleri de tirozin iskeletine sahip olan 5 halkalı bileşiklerdir. Morfin ve kodein de bu gruptandır.
Protoberberin alk.leri benzilizokinolin iskeletine bir C daha eklenmesi ile oluşan biri açık veya kapalı olan 3 halkalı bileşikler veya berberinin de dahil olduğu daha karmaşık 5 halkalı bileşiklerden oluşan çok üyeli bir gruptur.
Fenetilizokinolin alk.leri tirozin iskeletine sahip tropolon halkasının yapısının farklı oluşu ile ayrılan ve fenialanin iskeletinin olduğu bir gruptur. Biri açık veya kapalı 3 – 4 halkalı bileşiklerdir.

Kemotaksonomi – Karşilaştirmali Fitokimya Ve Biyokimya
 

AMARYLLIDACEAE ve MESEMBRİN ALKALOİDLERİ
Kimyasal yapı benzerlikleri olup taksonomik ve filogenetik dağılımları farklı iki alk. grubudur.
Amaryllidaceae alk.leri de oksidativ fenol eşlenmesi ile oluşan fakat tirozin, fenialalanin iskeletine sahip iki alt gruba ayırılabilen, 4 halkalı bileşikleridir.
Mesembrin alk.leri de fenilalanin veya tirozin iskeleti içeren biri açık veya kapalı 3 halkalı bileşiklerdir.

KİNOLİN GRUBU ALKALOİDLER
Grubun kimyasal karakteristiği yapıdaki triptofan sentezi ara ürünü olan antranilik asit ünitesidir. Biri açık olabilen 3 halkalı yapılar çoğunlukta ise de 5 halkalı olanlar da vardır. İçlerinden peganin ilgi çekmiştir çünkü farklı taksadan iki türde tümüyle ayrı yollardan sentezlendiği görülmüştür.

İNDOL ALKALOİDLERİ
Triptofan molekülünden türeyen gramin bazının öncü madde olduğu bu grup genellikle 3 halkalı gruptur.

Terpenoid indol iskeleti olan grup bitkilerde en yaygın olan alkaloid gruplarındandır, binden fazla tür ve alt türde bulunmuştur. Terpenoid kaynaklı triptofan iskeleti içerirler. Genellikle 5 halkalıdırdırlar ve striknin gibi 7 halkalı olanları da vardır. Bir kısmı adlarını ilk izole edildikleri bitki türlerinden almıştır.

İPEKAK ALKALOİDLERİ
Terpenoid alkaloidlerindeki iskelete benzer bir iskeleti de içeren ve biyosentez mekanizmaları benzerlik gösteren, biri açık veya kapalı olmak üzere genellikle 6 halkalı bileşiklerdir.

BİYOSENTEZLERİ

Alkaloidlerin çok çeşitli olması ve kemotaksonomik dağılımlarının geniş oluşu nedeniyle konunun genel bir çerçevede incelenmesi olanaksızdır. Ancak sentezin bazı temel yolları hakkında fikir edinilebilir.
Yukarıda belirtildiği üzere birkaç öncü maddeden çok çeşitli ara tepkimeler ile sentezlendiklerinden ilk reaksiyonlar önemlidir ve kalıp olarak kabul edilecek tepkime ilgili öncü amino asitle organik asitin birleşmesi ile alkaloidin öncüsü olan esterin oluşmasıdır.
Aromatik alkaloidler ise iki fenol halkasının oksidatif şekilde birleşmesiyle olur.
Aşağıda söz edilecek olan ve nikotinik asidin de dahil olduğu piperidin alkaloidlerinin büyük kısmı lizin ve asetoasetattan, pirrolidin alk.leri ise ya prolin, ya da fenetilamin alk.leri gibi ornitinden sentezlenir. Papaverinin de dahil olduğu izokinolin ve benzilizokinolin alk.leri sentezi ise tirozinden başlar. Kodein ve morfin gibi haşhaş alk.lerinin sentezinde benzilizokinolin ara ürünü öncü maddedir.

ALKALOİDLERİN KEMOTAKSONOMİK DAĞILIMININ BAZI ESASLARI

1964 yılında revize edilmiş olan Engler sistemine göre Eğreltiler ile Açık ve Kapalı Tohumlulardaki dağılımları incelendiğinde Tabloda verilen bazı açık kemotaksonomik sonuçlar elde edilmiştir.

Gerçek alk.lere yüksek bitkiler dışında nadiren rastlanmaktadır. Yüksek bitkilerde de Nicotiana türlerindeki nikotin dışında pek görülmemektedirler. Yanlızca Lycopodium ve Equisetum’ da ve iz miktarda bulunan nikotinin biyosentezinin tütündeki ile aynı olup, olmadığının da kesinleştirilmesi gerekmektedir.
Lycopodium için karakteristik olan a, a1-disübstitüe piperidin poliketo asitleri, diğer adıyla pinidinler çamlarda asetattan türevlenir. Cephalotaxus’daki alkaloidlerin de kimyasal yapıları tam olarak açıklandıktan sonra bu yönde açıklamalar yapılabilir.

Angiospermlerde alk.lerin dağılımının ise düz bir mantıkla açıklanması zordur. Tümü alk.ler veya benzeri maddeleri içeren bir taksanın yanında ancak bazı cins ve türlerinin alk. içerdiği, veya hiç bulunmadığı gruplar bulunabilmektedir.

Özellikle tablodaki 1 – 7. ordolar ile olan Proteales, Cucurbitales, Sympetalae’in ilk dört ordosu ve Liliiflorae dışında kalan Monocotyledon ordoları alk. açısından çok fakir olanlardır.
Alk. sentez ve depolanmasının görüldüğü temel gruplar ise Centrospermae, Magnoliales, Ranunculales, Papaveraceae, Leguminosae, diğer adıyla Papilionatae, Rutaceae, Buxaceae, Gentianales ile Tubiflorae, Campanulaceae, Compositae ve Liliiflorae’nin bazı fam.larıdır.
Tek tek alk.ler veya gruplarının dağılımına bakıldığında da botanik açısından pek yakınlık göstermeyen bitki gruplarında alk. merkezi sayılabilecek gruplar veya ilgisiz gibi gözüken cins veya türlerde benzeri alk. veya gruplarıın bulunabildiği görülmektedir.
Bu anlaşılması zor tablonun değerlendirilebilmesi için ekolojik ve fizyolojik etkilerin rolü de araştırılmış ise de böyle bir ilişki kurulamamıştır.

ALKALOİD KEMOTAKSONOMİSİNDEKİ PARALELLİKLER VE UYUMSUZLUKLAR
Paralellik
Farklý taksonlarýn ayný maddeyi veya ayný madde tipini sentezlemelerine karþýn aralarýnda biyosentetik açýdan korelasyon kurulamamýþ olmasý halidir.
Örneğin Berberidaceae, Leguminosae ve Scrophulariaceae’de N-metilsistidin sentezi paralel bir sentez ve depolamadır.
Kesişme- Konverjens
Farklı karakter topluluklarına sahip taksonların aynı maddeyi veya madde tipini aynı biyosentetik yolla sentezlemeleridir.
Örneğin Lupinus ve Chelidonium majus’un spartein sentezlemeleri
Analoji
Taksada ayný maddenin farklý biyosentetik yollardan sentezlenmelerine karþýn aralarýnda diðer açýlardan da yakýnlýk bulunmasý halidir.
Örneðin Chenopodiaceae ve Solanaceae’de anabazin sentezi ve birikmesi
Farklýlýk, ayrýlma- Diversifikasyon
Diðer yönlerden benzer karakterleri çok olup bir kimyasal madde sýnýfýndan farklý maddeleri ayrý biyosentetik yollardan sentezleyip biriktiren taksadýr.
Örneðin Conium koniin ve ilgili alk.leri sentezlerken Umbellifereae tipik olarak mono- ve seskiterpenler veya asetilen bileºiklerini depolar.
Dallanma- Diverjans
Diðer yönlerden benzerlikleri çok olup çok farklý kimyasal madde sýnýflarýndan maddeleri henüz bilinmeyen biyosentetik yollardan sentezleyerek biriktiren taksadýr.
Örneðin Calycotome spinosa ve Genista purgans L. kalikotomin, salsolin, salsomidin izokinolin tipi alk.lerini sentezler ve depolarlarken onlarla akraba olan cins ve türler biyojenetik kaynaklarýnýn farklýlýðý kesin olan Papillionaceae tipi alk.ler sentezlerler.
Homoloji
Ýlgili taksa kimyasal açýdan çok farklýdýr, fakat ayný biyojenetik yoldan benzeri maddeleri sentezleyerek depolarlar.
Örneðin Strychnos vacacoua alkaloid benzeri bakankozin maddesini sentezler. Loganiaceae ve Gentianaceae de
homologluðu kesin olan azotsuz iridoidleri, Gentianaceae ise ayrýca gentiopikrini sentezler.

Bu terminolojinin aynen uygulanmasýnda bazý zorluklarla karþýlaþýlabilmektedir:
Örneðin belli bir madde grubunun depolanmasýnýn belirlenmesinden sonra biyosentez mekanizmasýnýn ortaya çýkarýlmasý zor olabilmekte ve uzun zaman alabilmektedir. Böyle bir durumda da ancak paralelizm ile diversifikasyon ayýrt edilebilir.
Ayrýca taksanýn gerçek filojenetik iliþkilerinin morfoloji, anatomi, palinoloji ve sitoloji yöntemleri ile belirlenemediði durumlarda kemotaksonomik karakterler sistematik deðerlendirmeler yönlendirici olabilir.
Örneðin Alangiaceae Umbelliflorae içindeki Cornaceae, Araliaceae ve Umbellifereae ile bþrlikte ele alýnan fakat emetin tipi bazlarý ile Rubiaceae’ye benzer olan bir gruptur. Eðer bu benzerlik müþterek bir filojeniden geliyorsa Rubiales’e yerleþtirilmeleri gerekir. Aksi durumda ise aralarýnda bir paralellik olduðunun kabulü söz konusudur.

Paralellikler ile Uyumsuzluklarýn deðerlendirilmesine Örnekler
Ýzopelletierin ve Psödopelletierin: Ýzopelletierin Crassulaceae’den Sedum acre L., Punicaceae’den Punica granatum L. ile Solanaceae’den Duboisia myoporoides, Salpiglossis sinuata’da bulunmuºtur. Çok benzeri bir madde olan psödopelletierin ise Punica granatum L. ve Ficus anthelmitica lateksinde bulunur.
Araþtýrmalar Solanaceae’nin izopelletierini higrin ve tropeinlerle ayný yoldan, ornitin yerine lizin kaynaðýndan sentezlemektedir.
Punicaceae ve Crassulaceae’in ise bu maddeyi asetatýn türevlendirilmesi ile sentezledikleri yönünde kesin olmayan delliller vardýr.
Tropan Grubu Alkaloidler: Tropanol ve psödotropanolün en az beþ familyada esterlerinin bulunduðu bilinmektedir:
Convolvulaceae’den Convolvulus’ta konvolvin ve konvolamin ile higrin ile kuskohigrin, Crucifereae’den Cochlearia arctica’da koklearin, higrin ve higrolin, Erythroxylaceae’den Erythroxylum coca’da tropakokain ile ekgonin ve higrinler, Euphorbiaceae’den Phyllanthus discoideus’da fillalbin, bazý Solanaceae cinslerinde hyosin, hiyosiyamin ve kuskohigrin.
Higrinlerin bu beþ fam.dan dördünde tropan grubu alk.lerle beraber bulunmalarý ayný yoldan sentezlendikleri konusunu düºündürtmektedir.
Tiloforin: Tylophora cinsinde bazý diðer alk.lerle birlikte önemli bir karakter olarak dikkat çekmektedir. Ficus septica’da da bulunmuþtur. Her iki taksadaki biyojenezleri konusunda hiç bilgi olmadýðýndan ancak paralelizmden söz edilebilir.
Papilionaceae alk.leri: Genellikle lizinden sentezlenirler, diðer taksanýn çoðunda sistidin, spartein veya lupanin bulunur.
Protoaporfirin ve aporfirinler: Tabloda yer alan bazý proaporfirin- ve aporfin- tipi izokinolin alk.leri Berberidaceae, Ranunculaceae ve Papaveraceae’de ayný biyosentetik yoldan sentezlenmektedir. Euphorbiaceae, Rhamnaceae ve Symplocaceae’deki durumlarý da incelenmeye deðer görünmektedir.
Magnoflorin ve Berberin Kuaterner alk.leri: Bitki dünyasýnda oldukça yaygýndýrlar ve filojenetik bir iliþkinin kanýtý durumundadýrlar
Euphorbiaceae alk.leri.: Bu oldukça heterojen fam.nýn alkaloid metabolizmasýnýn yüksek oranlý diverjans gösterdiði görülmektedir:
Sonuç olarak alkaloidler önemli kemotaksonomik kriterler saðlama potansiyeli olan, fakat konverjans, diverjans, analoji ve homoloji iliþkileri karmaþýklýk gösterdiðinden taksonomik kesinliklerinin çok iyi incelenmesi gereken bir gruptur.

Kemotaksonomi – Karşilaştirmali Fitokimya Ve Biyokimya
 

TÝPÝK BAZI ALKALOÝDLÝ CÝNS ve TÜRLER ile ALKALOÝDLERÝNÝN CÝNSLERÝ

Sedum acre – sedamin; Lythraceae Familyasý yosunlar – dekodin, kriyojenin, sernuin ve adýný Lycopodium cinsinden alan likopodin; Nicandra physaloides – higrin; Erythroxylon coca – kuskohigrin; Tylophora asthmatica – fenantroindolizidin alk.leri ve bu gruptan olup adýný verdiði tiloforin; Papaver orienthale – aporfirinlerden retükülin, tebain ve adýný verdiði orientalin; Dicentra eximia - glausin, disentrin ve koridin; Litsea glutinosa – boldin, retikülin; Erythrina türleri – eritralin, N –protosinomenin; Colchicum türleri – kolsikin, androsimbin; Kreysigia multiflora – otumnalin floramultin; Amaryllidaceae – aromatik alk.lerden norbelladin, norpluviin, likorin, likorenin, galantamin, hemantamin, likorin, narklazin; Ruta graveolens – furokinolin alk.leri: edülinin,...; Catharanthus roseus – loganin, sekologanin, striktosidin, katarantin,...; Corynanthe türleri – ajmalisin,, tetrahidroalstonin, yohimbin; Aspidosperma türleri – vindolin; Chinchona türleri – kinin, adýný verdiði sinkonamin; Hyocyamus türleri – hiyosiyamin; Hordeum vulgare kökleri – N –metiltiramin, hordein; Berberis – berberin; Ruta graviolens - furokinolin alk.leri ile edulinin.

BETASÝYANÝNLER VE BETAKSANTÝNLER

Azotlu antosiyanin adý ile ilk kristallendirmenin yapýldýðý 1950’lerin ortalarýndan bu yana bu pigment grubunun kemotaksonomisi konusunda yapý*** çalýþmalar Centospermae ordosunun 10 fam.ýnda bu kýrmýzý-menekþe ve sarý pigmentlerin incelenmesini saðlamýþtýr.
Beta bu pigment grubu için tipik olarak kabul edilmiº olan Beta vulgaris’ten gelmektedir ve yanlýþ olarak bu madde gruplarý arasýnda kimyasal yapý ve özellik benzerliði olduðu kanýsýný uyandýrmaktadýr. Kemotaksonomik karakter olarak güvenilirlikleri ise hem benzersiz olma özelliði olan kimyasal yapýlarý, hem de Centrospermae’ye has olmalarýndan kaynaklanmaktadýr.
Bu ordonun Chenopodiaceae, Portulaceae,Amaranthaceae, Nyctaginaceae, Phytolactaceae, Stegnospermaceae, Aizoaceae, Basellaceae, Cactaceae, Didieraceae olmak üzere on betasiyanin familyasý vardýr. Daha önceleri bu ordoda yer verilen Caryophyllaceae, Illecebraceae fam.larý ise Caryophyllales ordosuna alýnmýþtýr.

BETASÝYANÝNLERÝN YAPILARI

Grubun ilk olarak kristallendirilen üyesi B. vulgaris betasiyanini olan betanindir. Daha sonralarý betanidin üzerinde yoðunlaþan çalýþmalar ise betanidinin betanin monoglikozidinin asidik hidroliz ürünü olduðunu göstermþtir. Betanidinin alkali hidrolizi ise 5, 6 – dihidroksi - 2, 3 –dihidroindol – 2 -karboksilik asit, formik asit ve 4 –metilpiridin - 2, 6 - dikarbiksilit asittir.
Betanidinin doðal oksidasyon ürünü olan neobetanidin ve türevleri izole edilmiþ ve betanidin ile betanidinin kimyasal yapýlarý ortaya çýkarýlmýþtýr, betanidinin kimyasal adý 5, 6 – di – O - asetilbetanidindir. Bu moleküler yapý dihidroindol ve dihidropiridin halkalarýnýn polimetilen siyanin kromoforu ile olan olaðandýþý konfigürasyonu ile benzersizdir. Alternatif bir rezonans ürünü olan betanidin yapýsýnýn ise pozitif yüklü olduðu belirlenmiþtir. Mutlak bir stereokimyasal konfigürasyon ise betanidinin alkali hidrolizatý olan ve 5, 6 — dihidroksi – 2 , 3 – dihidro - 2S – indol – 2 - karboksilik asittir. Betanidinin ozonolizinde ise L - aspartik asit, oksidasyonunda da perasetik asit elde edilmiþtir. Ýndikaksantin oksidasyonunda dihidropiridin halkalarý oluþmuþtur. Asidik ortamda ise betanidin ve betanin, izomerleri olan izobetanidin ile izobetanine dönüþmüþlerdir.
NMR spektrometresi ile betaninin trifluoroasetik asit ortamýnda incelemesi betanidin ve iso - betanidinin 5 – O - b - glükopiranozil - betanidin yapýsýnda olduklarýný göstermiþtir. Betasiyaninlerin de benzer þekilde amarantin ve izoamarantin þeklinde bulundýrklarý Amaranthus tricolor yapraklarýnda gösterilmiþtir ve bunlarýn glükozitlerinin b - glükozidaz ile betanidin ile izobetanidine dönüºtükleri görülmüºtür. Sonuçta bu betasiyaninlerin de O - ( b - D - glükopiranozilüronik asit) – 5 – O - b - D – glükopiranozitleri formülüne sahip ulduðu olduðu anlaþýlmýþtýr.
1965’lerde 44 farklý betasiyanin tanýmlanmýþ ve 29’unun hidroliz ürünü olarak da betanidin veya izobetanidin elde edilerek yapýlarý konusundaki bilgiler kesinleþtirilmiþtir.

BETAKSANTÝNLERÝN YAPILARI

Centrospermeae’nin bu ikinci pigment grubundan kýrmýzý-menekþe renkli betasiyaninler ile sarý renkli olan betaksantinlerin benzer yapýda olmalarýndan uzun süre þüphe edilmiþ ise de 1965’lerde Opunthia ficus-indica meyvalarýnda varlýðý belirlenen indikaksantinin yapýsýnýn aydýnlatýlmasýndan sonra iliºki ortaya konmuºtur.
Ýndikaksantinin asidik ve alkalin hidrolizi ile L - prolin ve 4 – metil – piridin - 2, 6 - dikarboksilik asit elde edilmiºtir. b - ksantinin H2O2 ile hidrolizi de L-aspartik asitle sonuçlanmýþtýr. Bu þekilde yapýsý ortaya çýkarýlmýþ ve betanin ile L - prolinden sentezi yapýlarak 5, 6 – dihidroksi - 2, 3 – dihidroindol – 2 - karboksilik asit ile reaksiyonu sonucunda betanidine dönüþtürülmesi ile kesinleþtirilmiþtir.
Bu dihidropiridin grubu ile imino asit deðiþtokuþu tepkimeleri betasiyanin ve betaksantinlerin biyosentezi konusuna ýþýk tutmuþ ve prolin komponentinin modifikasyonu veya prolin için alternatif bir amino asit sübstitüsyonu sarý pigmentlerin ortaya çýktýðý fikri kuvvet kazanmiþtir.
Son olarak da B.vulgaris’ten vulgaksantin - I ile – II izole edilmiþtir ki farklýlýklarý tüm beta grubu pigmentlerindeki dihidropiridinin glutamin ve glutamik asitle birleþmiþ olmasýndan kaynaklanmaktadýr.

BETASÝYANÝN VE - KSANTÝNLERÝN BÝYOSENTEZLERÝ

L - b - ( 3, 4 – dihidroksifenil ) alanin – 2 - 14 C ( DOPA ) ile etiketlenmiº ortamda büyütülen fidelerinde betaninin 14 C ile etiketlendiði saptanmýþtýr. Bertalamik asidin betasiyaninler ile betaksantinlerin dönüþümünde ara ürün olduðu ileri sürülmüþ ise de yapay bir oluþum olmasý olasýlýðý da göz önüne alýnmýþ ve kesinleþtirilememiþtir.

BETASÝYANÝN VE –KSANTÝNLERÝN KEMOTAKSONOMILERI

Yukarýda sayýlmýþ olan 10 fam.dan Basilliaceae ve Didieraceae ile Stegnospermaceae dýþýndakiler betaksantinlere de sahiptir. Bu 10 fam.da 650 cins ve 8 000 türün yer almasý hepsinin ayrýntýlý incelenmesi için çok zaman gerektirmektedir ve 80 cinsin 170 türünün betasiyanin içerdiði belirlenmiþtir. Henüz 7 fam.ýn 30 cinsinin betaksantin içerdiði kesinleþmiþ olduðundan betasiyanin - betaksantin içeren bitkilerin filogenetik yakýnlýðý da henüz kesinleþtirilememiþtir.

Verilen tabloda betasiyaninli fam.larýn morfolojik karakterlere dayanan sistematikleri ile Malroy’un morfolojik karakterlere ek olarak kimyasal karakterleri deðerlendirme sonuçlarý karþýlaþtýrýlmýþtýr.
Bu tablodaki ve diðer sonuçlar genel olarak betasiyaninli fam.larýn antosiyanin içermediðini, betasiyaninlerin parlak renkliçiçeklerle tozlaþma için antosiyaninlerin yerini aldýðýný ve ayrýca azot deposu görevi de yaptýklarýný göstermektedir.

Kimyasal veriler morfolojik verilere dayanan ve Centrospermae fam.larýnýn diðer ana gruplarla paralel olarak evrimleþtiði hipotezini de desteklemektedir.

Kemotaksonomi – Karşilaştirmali Fitokimya Ve Biyokimya
 

KÝNONLARIN KARÞILAÞTIRMALI BÝYOKÝMYASI

Doðal kinonlar en yaygýn olarak fungus ve yüksek bitkilerde bulunan pigmentler olup, algler, bakteriler ve hayvanlarda da bulunur. Kinonlar grubundaki maddelerin çoðunun yayýlýmý dardýr ve ancak birkaç kinon tipi bütün bu canlý gruplarýnda birden bulunur. Bu nedenle de kemotaksonomik karakter özelliði taþýyanlar vardýr.
Difenollerin yükseltgenmiþ türevleri yapýsýnda, doymamýþ halkalý ve aromatik özellikleri olmayan diketonlardýr. Nükleofilik tepkime ile çift baðlý karbonlarý olan aromatik halkalý bileþiklere dönüþebilirler.
Elektron çekicidirler ve aromatik anyonlar oluºtururlar, bu anyonik özellikleri nedeniyle de fotosentez ve solunum gibi biyolojik red-oks tepkime zincirlerinde önemli rol oynarlar.
Tümü her zaman renkli bileþiklerdir ve doðal boya maddesi olarak da kullanýlýrlar.

DOÐAL KÝNONLARIN YAPI ve DAÐILIMLARI

Doðal kinonlar genelde kinonlarýn para - sübstütisyon türevleridir, mamafih canlýlardan bazý orto - kinonlar da izole edilmiþlerdir. Kinon çekirdeðine bir veya daha çok aromatik halkanýn füzyonu ile benzokinonlar, naftokinonlar ve antrakinonlar ile naftasenkinonlar gibi bileºikler oluºur.
Canlýlardaki elektron taþýma sistemlerinde çok önemli rol oynayan ubikinonlarýn zincir uzunluðu tipik olarak bakterilerde 6, hayvanlarda ise 10’dur.

HAYVANLAR ALEMÝNDE KÝNONLAR
Kuºlar, memeliler gibi birçok grubun çeþitli dokularýnda bulunan ubikinonlar solunumdaki rolleri nedeniyle Q koenzimleri olarak da adlandýrýlýrlar.

BAKTERÝLERDEKÝ KÝNONLAR
Tümü naftokinonlar olan K vitaminlerinin kaynaðý çeþitli bakteri ve alg gruplarý olduðu gibi bakterilerde naftasenkinonlar, izorhodomikinonlar gibi türevleri de bulunur. Bu tür türevler özellikle toprakta yaºayan Streptomycetes grubunda görülür ve aktinorodinler ve dinaftokinonlar gibi gruplarý ile kemotaksonomik karakter olarak önemlidirler.

BİTKİLERDEKİ KİNONLAR

Algler
Yaygýn olarak bulunan kinonlar ubikinonlar, K vitaminleri ve plastokinonlardýr ve kemotaksonomik önemleri çok az veya yoktur.

Fungi ve Likenler
Yüksek bitkilerle beraber kimyasal yapýlarý geniþ açýlým gösteren çeþitli benzo-, nafto-, antra- ve diantra- kinonlar içerirlerse de bu iki büyük grupta birden bulunan kinonlar krizofanol, emodin ve fision gibi birkaç kinondur.
Likenlerden izole edilen kinonlar genelde üç gruba dahildir: Euascomycetes’den özellikle Aspergillaceae ve Spheriaceae, Moniales ve Sphaeropsidales, Basidiomycetes’den özellikle geniº bir familya olan Agaricaceae.
Bu kinonlarýn sistematik açýdan saçýlma gösteren daðýlýmý yanýnda fungilerin klasik yöntemlerle teþhisi ve sýnýflandýrýlmasýndaki zorluklar kesin sonuçlara varýlmasýna pek izin vermemektedir. Ancak volukrisporin ve bilinen tüm terfenilkinonlarýn Basidiomycetes’te ve diðer bazý kinonlarla beraber bulunduðu bilinmektedir. Ayný kinonun Basidiomycetes ile beraber basit funguslarda bulunduðuna rastlanmamakta, fakat benzerinin görülebilir oluþu ilginçtir. Skirinler denen antra- ve diantrakinonlar ise sýklýkla ayný türlerde bulunmaktadýr. Boletol ise hem ilksel fungi hem de likenlerde bulunan tek kinondur.
Yüksek Bitkiler
Yüksek bitkilerin tümü deðilse bile büyük kýsmý bir plastokinon içerdiðinden plastokinonlar genellikle kemotaksonomik deðerlendirmede kullanýlamamaktadýr. Fakat funguslarda olduðu gibi bir familya veya taksona, hatta cinse has olan çeþitli kinonlarýn varlýðýndan yararlanýlabilmektedir.

DOÐAL KÝNONLARIN BÝYOJENEZÝ
Sentez yollarýndan biri þikimik asittendir ve Volucrospora aurantiaca fungusunun 14C ile etiketlenmiþ besiyerinde etiketli volukrisporin terfenilkinonunu sentezlediði gösterilmiþtir. Bu mekanizma diðer kinon gruplarýnýn sentezi ile iliþkilendirilememiºtir.
Ýkinci yol ise poliasetat yolu olup, tüm kinon grubu maddelerin sentezi ile iliþkilendirilebilmiþtir. Bu devrenin ilk aþamalarý yað asitlerinin sentez devresine paralel olup karbonil grubu redüklenmesinin olmayýþý veya çok düþük oranlý oluþu sonucu poliketo asit oluþumu ile sonuçlanmaktadýr.
Bu yolla sentezin geçerliliði fungide 6-metil salisilik asit biyosentezi gibi örneklerle desteklenmiþtir.
Oluþan ilk ürünler ikincil dönüþümlere de uðrayabilir. Örneðin hidroksi gruplarý baðlanabilir ve bu durumda flaviyolin sentezlenir. C-metil gruplarý oluþumu halinde de aurantiyogliyokladinin sentezlendiði ise 14C etiketli asetat ve malonatla gösterilmiºtir.
Üçüncü bir yol ise izopren yolu olup perezon ve tanþinon sentezi gibi bazý istisnalar dýþýndaki gruplar ýn sentezi için kesin açýklamalar getirememektedir: Örneðin lapaþolun ayný bitkide halkasal tektokinona veya b-lapaºona dönüºmesinin yolu belirlenememektedir.
Bazý naftodiantronlarýn emodin antrondan oluþtuðu Hypericum türlerinde hiperisin biyojenezi örneði ile gösterilmiþ ve di- (emodin-antron) dýþýndaki tüm aramaddeler belirlenmiþtir.

KÝNONLARIN KEMOTAKSONOMÝK ÖNEMÝ

GYMNOSPERMLER ve MONOKOTÝLEDONLAR
Gymnospermeaede seyrek rastlandýklarýndan kemotaksonomik karakter olarak deðerlidirler.
Monocotyledonae’den Eleuthera cinsinde eleuterin , Dianella’ da diyanellinon ve Stypanthus’da stipanton gibi istisnalar dýþýnda kemotaksonomik deðerleri azdýr.
Liliaceae’de ise antrakinon türevlerinin daðýlýmý kemotaksonomik deðer taþýr. Aloin hücrelerindeki aloinin, yani 1,8-dihidroksi-3-hidroksimetil-antronun C-glikozidinin daðýlýmý iyi bir örnektir. Aloinae’de ve Asphodelae’nin bir kýsmýnda 1,8-dihidroksiantrokinonlar ile kalsiyum oksalat rafitlerinin bulunup, steroid saponinlerinin bulunmayýþý, fakat saponinlerin diðer Asphodelae üyelerinde bulunmasý taksonomik deðerlendirmelere yardýmcý olabilmektedir.

DÝKOTÝLEDONLAR
Kinonlarýn daðýlýmý ordo düzeyinde deðerlendirilebilmektedir:
Asterales’te bulunan perezon bir seskiterpenoid türevidir ve Trixis türlerinde bulunmuþ olup diðer Compositae seskiterpenleri ile yakýnlýk göstermektedir.
Celastrales ordosunun Celastraceae fam.ýnýn Celastrus, Evonymus, Maytenus, Denhamia, Tripterygium gibi çeºitli cinslerinde bulunan kassiamin, kassiyanin, siameanin gibi triterpen kinonlar önemli kemotaksonomik kriterlerdir.
Ericales’te benzokinon, kimafilin, naftokinon, pirolatin arasýnda açýk bir filojenetik iliþki kurulabilmiþtir. Buna karþýlýk kimafilin ve pirolatinin Pyrolaceae fam.ýnda da bulunmasý, arbutinin Pyrolaceae, Ericaceae baþta olmak üzere diðer fam.larýnda da görülmesi inceleme gerektirmektedir.
Guttiferales’ten Hypericum için yapýsal olarak fagopirinle iliþkili olan hiperisin ve psödohiperisin karakteristiktir ve 300 türünde de bu maddeler anatomik yapýsý karakteristik ve yerleþimleri organlara göre deðiþik olan bezlerde bulunmaktadýr.
Juglandales’ten Juglandaceae’nin 3 cinsinde 5-hidroksinaftokinon bileºimindeki yuglon ile dihidroyuglon glikozidi bulunur.
Leguminosales içinde bir tek Cassia cinsinin antrakinon türevleri bu cinsi karakterize etmektedir. Gene bu cinste bulunmuþ ve daha spesifik olan kassiamin, kassianin, siameanin ile obstusinler gibi pentahidroksiantrokinonlardan obstuzinler gibi bileþiklerin daðýlýmlarýnýn da incelenmesi gerekmektedir.
Plumbaginales’ten Plumbaginaceae’de bulunan plumbajin naftokinonunun Ericales’teki kimafilin ile çok benzer kimyasal yapýya sahip olmasý yanýnda Ebenales içinde yuglon tipi dört naftokinonun bulunmasý taksonlar aralasýndaki iliþkiyi göstermektedir.
Polygonales’ten Polygonaceae’nin Polygonum cinsinde poligonakinon benzokinonu, Fagopyrum’da fagopirin naftodiantronu, Rumex’te dentikulatol fenantrakinonu, ve genelde de 1,8-dihidroksiantrakinonlar aðýrlýklý olmak üzere antrakinonlar bulunur.
Antrakinonlarýn çoðu çoðunlukla Polygonoidae alt familyasýnda ve özellikle Polygonoidae alt familyasýndan Rumex, Rheum ve Polygonum’ da görülür. Antrakinonlarýn kimyasal farklýlýklarý da bu cinsler ve türlerinin ayýrt edilmesini saðlayabilmektedir, örneðin yanlýzca Rheum’da aloe-emodin ve rein bulunmaktadýr.
Primulales’ten Myrsinaceae’nin 4 cinsinde embelin, raponon, mezakinon gibi benzokinonlarýn varlýðý bu fam.ýn akrabasý olan Primulaceae’den ayrýlmasýný saðlamakta ise de cinsleri arasýndaki ayýrým açýsýndan bilgi verememektedir.
Proteales’te Lomatia’nýn 5 türünün tohumlarýnda lomatiol renkli bir tabaka oluþturursa da diðer türlerinde yoktur.
Rubiales’ten Rubiaceae’nin antrakinonlarý karakteristiðe sahiptir: Coelospermum’dan izole edilen koelulatin dýþýnda hiçbir 1,8-dihidroksiantrokinon türevi bu fam.da bulunmamaktadýr. Genellikle hidroksil gruplarýnýrý çoðu benzen halkalarýndan yanlýzca birine sübstütiye olmuþtur. Fam.yý karakterize etmekle birlikte cins ve tür ayýrýmýnda kullanýlamamaktadýrlar.
Rubiae’de ise ksantopurpurin ile purpurin ve psödopurpurin türevlerinin bulunuºu karakteristiktir.
Tubiflorales ordosu türlerinde çok çeþitli ve birbiri ile pek yakýndan ilgili olmayan kinonlar bulunur. Kemotaksonomik açýdan deðerli olanlar özellikle Borraginaceae ve Bignoniaceae-Verbenaceae grubundadýr.
Borraginaceae ile özellikle alt fam.sý olan Borraginoideae alkannin naftakinonu ile redükte formu olan alkannanýn varlýðý ile karakterize olur. 20 cinsin yüzlerce türü alkannin içerirken diðerlerinde renksiz lökotürevleri vardýr.
Verbenaceae ile Bignoniaceae lakafol ve tektokinon içerirler, Gesneriaceae’de ise pedisinin grubu benzokinonlar vardýr. Bu iki kinon grubunun yapýlarýnýn farklýlýðý nedeniyle kimyasal iliþkileri düþük olduðundan öte kinonlarýn Gesneriaceae’nin yaprak ve çiçeklerinde depozit olarak bulunmasý ve diðer iki fam.da kabuk ve floem hücrelerinde görülmesi kemotaksonomik ayýrt edicilik özelliði saðlamaktadýr.

Kemotaksonomi – Karşilaştirmali Fitokimya Ve Biyokimya
 

BÝTKÝLERDE FLAVONOÝD PÝGMENTLERÝNÝN EVRÝMÝ

Flavonoidlerin yapılarının değişkenliği yanında tümüyle sekonder metabolit oluşları nedeniyle beklenen oranda kemotaksonomik veri sağlanamamıştır. Ancak filojenetik açıdan önemli korelasyonlar kurulabilmiştir.
Angiosperm yapraklarındaki fenolik bileşiklerin bitkilerdeki linyinleşme düzeyi ile ilişkileri 1960’larda kurulmuşsa da petallerdeki bileşiklerin doğal seleksiyonla ilişkisi uzun süre tartışma konusu olmuştur. Bunun da nedeni stabilitlerinin düşük olduğu düşüncesidir. Zamanla bu karakterin birkaç cins dışında yaprak biçimi gibi birçok morfolojik karakterden daha değişken olmadığı anlaşılmıştır. Ayrıca pigment derişimi, pH, ko-pigment derişimi gibi etkenlerin pigmentin kimyasal yapısını etkilemeden renk değişimine neden olduğu görülmüştür. Örneğin üç Gossypium türünün petallerindeki flavonoid glikozitlerinin bileşimlerinin farklı renk mutantlarında allel genlerin etkisiyle değişmediği saptanmıştır.
Özellikle Plumbaginaceae ve Gesneriaceae gibi bazı fam.larda antosiyaninler ile flavonların yer aldığı flavonoid grubu maddeler başta olmak üzere çalkonlar ile oronların ve kimyasal açıdan yapısal yakınlıkları olup ta renksiz olan flavononlar ile lökoantosiyanidinler gibi maddelerin incelenmesi ile önemli bilgiler elde edilmiştir.

İLKSEL BİTKİLERDEKİ FLAVONOİDLER

Bakteri, fungi ve alglerde flavonoidlere nadiren rastlanmaktadır, özellikle bakteri ve funguslarda özellikle antosiyaninler görülebilmektedir. Daha seyrek olmakla birlikte renkleri ve çözünürlikleri antosiyaninlere benzeyen fenaziler ve kinonlara da rastlanmaktadır.
Yosunlar ve eğreltilerde ise flavonoidlere çok sık rastlanmakta ve filojenetik korelasyonlar sağladıkları da gösterilebilmektedir. Bu bitkilerdeki pigmentler biyojenetik açıdan ilksel, genellikle antosiyaninlerin kimyasal karakteristiği olan 3 - hidroksil grubunu içermeyen, apijennidin veya luteolinidin türevi moleküllerdir.
Örneğin kırmızı yosunlardan Bryum cryophyllum, B. rutilan ve B.weigelii türlerinde luteolinidin 5-mono- ve 5 - di glükozidi bulunduğu bilinmektedir. Sphagnum magellanicum ile S.rubellum’un hücre çeperindeki kırmızı pigmentler antosiyanin yapısında değildir.
Eğreltilerden Adianthum veithchianum, Brechnum brassilense, Osmunda regalis ve Pteris longipinnula ve P.quadriaurita cinslerin olgun sporofit yapraklarında apigenilidin ve luteolinidin, Davallia divaricata’da ise pelorgoinidin ile glükozidi olan monardein bulunur.
Yosunlardan Madotheca plathyphylla’da saponarin glükoflavonu Mnium cuspidatum ve M.undulatum’da, Plagiochila asplenoides’ te ve bir Cleridium türünde ise viteksin ile luteksin bulunmuştur.
Pterydıphyta’da angiospermlerdeki flavon, flavonol ve lökoantosiyanidinlerden luteolin, apigenin, kersetin, kamferol bulunur. Flavonoller 3 - glükozitleri, 3 - ramnozitleri veya 3 - rutinozitleri halindedir. Equisetum palustris’te iki kompleks kamferol 3, 7 - diglikoziti, Sphenomeris ile Cyathea’da viteksin glükoflavonu bulunmuştur. Polypodiaceae’den Matteuccia’da matteusinol ve demetoksi türevi bulunmuşur. Bu üç maddenin de biyojenetik oaçıdan basit maddeler oluşu bitkilerdeki taksonomik dağılımlarının filojeni açısından ilksellik göstergesi olduğunu ortaya koymaktadır.

GYMNOSPERMAE FLAVONOİDLERİ

Yukarıda incelenen ilksel bitkiler ile çok benzerlik gösterirler. Ephedra americana’da viteksin glükoflavonu, Pinus strobus’da strobopinin, Pinus türlerinde 6 - C – metilkersetin ve 6 - C – metilmirisetin bulunur ki bu sübstitüsyonlar da filojenetik yakınlık göstergesidir.
Picea obovata iğne yapraklarında bulunan siyanidin 3 - glükozit antosiyaninin basit fenollerin otooksidasyon ürünü olup bu gruptaki ağaçların yapraklarının kırmızımtrak rengini sağlayan pigment olduğu saptanmıştır. Fakat tüm Gymnospermler bu pigmenti içermemektedirler.

Gymnospermleri ilksel bitkiler ile angiospermlerden ayıran kemotaksonomik karakter amentoflavon gibi biflavonillerin oluşumudur. İki apigenin molekülünün 8 - ve 3’- veya 8 - 8’ pozisyonlarında C – C eşlenmesi ile oluşan bu maddeler Gymnospermae’de çok yaygındır. Cupressus torulosa ve C. sempervirens’ te 8 - 8’ bağlı bileşikler bulunur. Angiospermae’de ise Casuarina stricta ve evrimleşmesi ileri düzeyde olan bir Caprifoliaceae türü olan Viburnum prunifolium dışında rastlanmamıştır.

MONOCOTYLEDONAE FLAVONOİDLERİ

Kemotaksonomik veriler Mono- ve Dicotyledonae’nin aynı kaynaktan paralel evrimleştiğini göstermektedir. İki grup arasındaki tmel farklılık ise ilksel grupları ile ileri evrimleşme ürünü alt grupları arasındaki farklılaşmanın Dicotyledonae’de daha fazla oluşudur.
Monocotyledonae flavonoidleri paralel evrimleşme açısından daha ilginçtir.
Monocotyledonae’den Irýdaceae ile Dicotyledonae’den Leguminosae genel karakter tablolarý ile çok büyük farklýlýða sahip olmalarýna karþýn ayný ve diðer akrabalarýnda çok nadir olan izoflavonlara sahip olmalarýna ek olarak mangiferin glikoksantonu içermeleri ile dikkat çekicidirler. Çünkü bu kemotaksonomik durum baðýmsýz olarak tam çakýþan evrim düzeyinde olduklarýný göstermektedir.
Benzeri ilişki Graminae ile Tubiflorae arasında da vardır. Örneğin Orobanche ile Leguminosae’den Medicago sativa çok ender rastlanan trisin metillenmiş flavonunu içerir. Gesneriacea üyeleri ile de Sorghum türlerinin apigeninidin ve luteolinidin içermesi de benzeri bir ilişkidir.

Monocotyledonae’de görülmeyen iki Dicotyledonae flavonoidleri ise oronlar, 6- veya 8-hidroksile flavonlar grubundan skutellarein ve kersategetindir. Öte yandan Monocotyledonae’den Xanthorreia cinsinde bu kalson grubu izoflavonlar 5, 6, 7- trihidroksile formları halinde Iris türlerinde bulunmaktadır.
Mono- ve Dicotyledonae arasındaki önmli bir filojenetk ve kemotaksonomik fark ise nitel değil, niceldir: Flavonoller ve lökoantosiyanidinler % oransal olarak Monocotyledonae’de daha azdır ve bu da otsu karakterlerinin sonucudur.

Kemotaksonomi – Karşilaştirmali Fitokimya Ve Biyokimya
 

DICOTYLEDON FLAVONOİDLERİ

Tablodaki ve yukarıda genel çerçevesi verilen bilgilere ek olarak aşağıdaki ayrıntılar belirtilebilir.

ANTOSİYANİNLER
3-Deoksiantosiyaninler
Bu grubun ilk belirlenen kaynağı olan Gesneriaceae’den elde edilen gesnerin ve diğer üyeleri Bignonniaceae ve taksonomik açıdan yakınlığı olmayan Sterculiaceae’de bulunmuştur.
Bu ender rastlanan çiçek antosiyaninlerinin Gesneriaceae’deki daðýlýmlarý coðrafi altfam. daðýlýmlarý ile iliþki göstermektedir. Yeni dünya kýtalarýndaki türlerde 3 - Deoksiantosiyaninlere çok sýk rastlanýrken eski dünyada rastlanmamaktadýr.
A-halkası metilasyonu olan antosiyaninler
A-halkasındaki hidroksilin metillendiği antosiyanidinler üç Sympetalae fam.ında bulunur. Hirsutidin ile rozinidin ve verozinidin Primulaceae’de ilk ikisi ayrıca Apocynaceae’de bulunurlar, kapensinidin Plumbaginaceae’de bulunur.
Plumbago pulchella çiçeklerinde pulkellidin 5 – O - metildelfinidindir, P. europea ile Ceratostigma plumbaginioides petallerinde bulunan öropinidin delfinidin dimetil eteridir.
Aynı metilasyon şeklini gösteren flavonoller olan antosiyanidinler Plumbaginaceae’de de vardır. Çoğu Plumbago ve Ceratostigma türlerinde görülür. Örneğin P. europea yapraklarında az miktarda 5–O-metilmerisetin ve yüksek oranda da 7 -O-metilmerisetin bulunur. Örropetin Plumbaginaceae antosiyanidinleri ile ilgili bir madde değilse de metilasyo şekli Primulaceae’nin hirsutidin antosiyanidinine benzer.
A-halkası metilasyonu olan flavonoidlerin yanlızca birkaç Plumbaginaceae alt grubunda fakat sık görülmesi, bunun yanında Staticeae’de bulunmaması, yerlerini mirisetin, delfinidin ve malvidin gibi tipik flavonoidlerin alması ilginçtir. Çünkü tüm Plumbaginaceae üyelerinin köklerinde sarı bir naftokinon pigmenti olan ve kimyasal açıdan farklı özelliklerdeki plumbagin bulunurken Staticeae’de yoktur. Bu fam.ların palinolojik ilişkilerinin de tümüyle aynı tabloya uygun, Plumbaginae’nin monomorfik, Staticeae’nin dimorfik oluşu dikkat çekicidir.
Plumbago türlerinden dördünde 5–O-metile flavonoidler bulunurken P. rosea petallerinde kamferol, kersetin, pelargonidin ile iki nadir fenolik olan galloylglükozil türevleri bulunur ve bu türün morfolojisi de farklıdır, çiçekleri de mavi veya beyaz değil kırmızı renklidir.
Antosiyanidinlerin glikozidik tipleri
200 cins ve 3000 türü olan Scrophulariaceae’nin bazı cins ve türlerindeki sonuçlar fam.da 3,5 – diglikozit ve 3 – rutinozidin yaygın olduğu ve genellikle aynı türde beraberce bulunmadıklarını, Antirrhinum’ da görüldüğü gibi beraber olmaları halinde de farklı organlarda bulunduklarını göstermiştir. Diğer bir sonuç da genellikle metillenmemiş oldukları ve en tipik aglikonların siyanidin ile delfinidin oluşudur. Son olarak ta diğer Tubiflorae fam.larının antosiyaninlerinin özelliği olan açillenmenin görülmeyişidir.

FLAVONOLLAR VE FLAVONLAR
Farmasötik potansiyelleri nedeniyle çok araþtýrýlmýþlardýr. 1950’lerin ortalarýnda flavonollerin özellikle odunlularda, flavon ve flavanonlarýn ise otsularda yaygýn olduðu belirlenmiþtir.

7 Tubiflorae fam.ından altısında flavonların hakim olduğu ve tipik antosiyanidinlerin yanında apigenin ile luteolin bulunduğu görülmüştür. Solanaceae’de ise flavonole flavona göre çok daha sık rastlanmakta oluşu bu fam.daki odunsu türlerin fazlalığının ve ilkselliğinin sonucudur. Nitekim ilksel odunsulardan Betulaceae, Magnoliaceae, Fagaceae ve Nyctaginaceae’ de aynı oranlara rastlanmıştır. 70 yumrulu Solanum türünden bir tek S. stoloniferum’da luteoline rastlanması ve bu türün de grubun en evrimleşmiş üyesi olması ilginçtir. Fakat, tam tersine bir örnek olarak Meksika endemik türlerinden S. pinnatisectum yaprak ve petallerinde kumarin bulunmuştur. Yani çok büyük oranda bu ilksellik göstergesi sentez yeteneği evrimleşme ile kaybolmuştur.
Hidroksillenme ve metillenme şekilleri
Birçok ender flavonol ve flavonlarda tipik yapı biyosentezlerinin son aşamalarında O – metil sübstitüsyonu ile değişir. Örneğin Papaveraceae’den Papaver, Primulaceae’den Primula ile Ericaceae’den Rhododendron, Leguminoseae’den Lotus, Compositae’den Tagetes’deki kersategetin, kersetinin 6-hidroksilasyonu ürünüdür.
Bu maddelerin taksonomik daðýlýmý filogenetik açýdan anlamlýdýr: genellikle gruplarýn ileri evrimleþme düzeyindeki türlerinde bulunmaktadýrlar ve özellikle simpetal fam.larda ve 6- veya 8- hidroksile formlarýnýn görülmesi yargýyý kesinleþtirmektedir.
Başta Compositae olmak üzere Tubiflorae ve Contortae ordolarında bulunmaları ve bu son iki ordo fam.larının aralarındaki ilişkilerin düzeyi hakkında bilgi sağlamaları önemlidir.

Morfolojik karakterleri ile taksonomik teþhisleri zor olan fam.lara ait türlerin teþhisini saðlamaktadýrlar. Örneðin Gesneriaceae, Scrophullariaceae, Orobanchaceae, Bignoniaceae ve Verbenaceae böyle bir grup oluþturmaktadýr. Solanaceae, Convolvulaceae ve Hydrophyllariaceae ise tersine kimyasal özellikleri olan gruplardýr.
Kemotaksonomik açıdan önemli bir bulgu da çok uzun süre Loganaceae’de yer verilen Buddleia’nın 1960’lı yılların ortalarında Tubiflorae içinde Scrophulariaceae fam.ına yakın olan ayrı bir fam. oluşturularak içine katılmasıdır. Suda çözünen sarı jentiobiyosit, kroseinin bu cinsteki varlığı Scrophullariaceae ile ilişkisini desteklemektedir. Bu ender görülen pigment ilk olarak Crocus poleninde bulunmuş daha sonra Verbascum phlomoides ve Nemesia strumosa, Buddleia variabilis gibi Scrophullariaceae üyelerinde de görülmüştür.

Flavonoidlerin hidroksillenme ve metillenme şekilleri de filogenetik açıdan önemlidir. 2’-pozisyonunun hidroksillenmesi ender görülen bir olgudur ve yanlızca flavonlar ile izoflavonlarda rastlanır. 2’-hidroksiflavonlara Rutaceae’de ve morin gibi 2’-hidroksiflavonollere üç Moraceae cinsinde, Anacardiaceae, Datiscaceae ve Leguminosae’de rastlanır. Tüm bu Archichlamideae fam.ları dışında bir tek Coniferales’in Podocarpus cinsinde görülmesi ilginçtir.
5-hidroksil grubunun robinetin flavonoidinde bulunmayışı ve bu maddenin de yer aldığı kalsonlar adı verilen flavonoid tipinin başta Leguminosae olmak üzere Sapindales’ten Anacardiaceae ve Celastraceae’de oluşu yanında Compositae’de görülmesi oron sentezi ile ilgili olabileceğini göstermektedir. Bu durum aynı zaman da da 5 - hidroksilasyonu yokluğu ile 2’- hidroksilasyonun varlığının Leguminosae başta olmak üzere bazı Archyclamidae fam.larının karakteristiği olmaktadır.

Kırktan fazla sınıfı bilinen flavanol ve flavon glükozitlerinin ender görülen bazı cinsleri taksonomik öneme sahiptir. Bunun tipik bir örneği leguminosae’den Baptisia cinsinin toplam sayısı 20 kadar olan türlerinde görülür. Flavonların flavonollerden daha ileri bir evrim düzeyinin göstergesi olduklarından flavon içermeyen, flavon 7-glükozitleri olan ve flavon 7-rutinozitleri içeren üç filojenetik grup oluşturulabilir.

Leguminosae flavonoidleri açısından ilginç bir örnek Pisum’dur. Üç ana Pisum türleri grubunda birçok flavonoidler bulunmuştur. En ilksel tür plan P .fulvum’da kersetin 3-glükozit, diğer ilksel türlerde kamferol ve kersetin 3-soforozitleri, modern Avrupa türlerinde ise bunların 3-(p-kumaroylglükozilsoforozit)’i bulunmaktadır.

Kemotaksonomi – Karşilaştirmali Fitokimya Ve Biyokimya
 

DİĞER FLAVONOİDLER
Diğer 5 flavonoid sınıfının dicotyledonae’deki dağılımı konusund verilen örneklerde de görüleceği üzere ilksel bitkilerde görülen flavononlar, kalsonlar ve hidroksikalsonlara Dicotyledonae’de de rastlanabilmekte, ve Ranunculaceae ve Salicaceae gibi daha ilksel gruplar yanında Compositae gibi evrimleşmiş gruplarda da görülmektedirler. İzoflavonlar ile oronlar ise ilksel bitkilerde bulunmayan ve Dicotyledonae’de de yayılımı sınırlı olanlardır. İzoflavonlar özellikle Leguminosae’de görülür ve diğer izoflavon içeren Rosaceae gibi fam.lar da Archichlamidae içinde yer alır ki bu grup ta Leguminosae’ye yakındır. Benzer şekilde oronlar da dört simpetal fam.da ve iki evrimleşmiş Archychlamydae fam.sında görülür. Yani bu flavonoidler evrimleşme göstergesidirler.

FLAVONOİDLERİN EVRİMLEŞMESİ

Tüm basit flavonoidler müşterek bir kalson C-15 öncüsünden sentezlenir. Yükseltgenme, indirgenme, halka kapanması, glikolizasyon, metillenme gibi tepkimelerle kimyasal yapıları ve evrimdeki konumları farklı flavonoidler oluşur.

Trihidroksilasyonun mutasyonla eliminasyonu yanlýzca yapraklarda görülen ve flavonollerin yerinin flavonlarca alýnmasýnýn nedeni olan bir kayýp mutasyonudur. Mirisetinin karþýlýðý olan 5, 7, 3’, 4’, 5’-pentahidroksiflavonun yani trisetinin hiçbir bitki grubunda bulunmayýþýnýn nedenini açýklar. Petal antosiyanidinlerinde siyanidinin delfinidine trihidroksilasyonu ise bir kazanç mutasyonudur ve kendini mavi petalli çiçekler ile gösterir.
Bazı modifikasyonlar ise ilksellik veya gelişmişlik göstergesi olarak değerlendirelememekte olduklarından “izole karakterler” olarak ele alınmaktadırlar. Örneğin Archichlamidae’nin birkaç yakın fam.ının tümünde bulunmakta fakat başka hiçbir taksonda görülmemektedirler. Örneğin izoflavonun oluşumu ile 2’-hidroksilasyonu Leguminosae’nin bir karakteristiğidir ve bu iki maddenin birarada bulunuşu daha kompleks flavonoidlerin oluşumuna yol açar. Bu kompleks flavonoidlerin bir kısmı olan rutenoidlerin insektisid etkilerinin oluşu dikkat çekicidir.
Diğer bir izole karakter ise Rosales ve belli bir coğrafi dağılımı olan Archichlamydae ve Sympetalae içindeki Ericaceae için karakteristik olan, ilksel bitkilerde hiç görülmeyen ellagik asittir ki oronlar ile 6 – hidroksile flavonlar gibi Dicotyledonae’ye has olan birkaç polifenollerden biridir.
Flavonoid sentezinin evrimleşme ile ilişkisi çok net değildir ve primer metabolik yollardaki değişimlerin bir sonucu olarak böcekleri çeken özellikte pigmentasyonun sonucu olabilir. Antosiyanidin hidroksilasyon, O – glikozilasyon ve O – metilasyonu ile durağan bir mavi pigment haline gelmiştir. Evrimleşme ile oron oluşumu da kalsona göre daha stabl ve parlak bir sarı pigmentasyonu sağlamıştır.

Filojenetik açıdan ilksel 3 - deoksiantosiyanidinlerin evrimleşmiş Gesneriaceae’de bulunuşu bu turuncu pigmentin ilksel yosun ve eğrelti karakterlerinin evrimde elenmeden kalmasındandır. Kırmızı renkleri ile kuşları çeken çiçeklerin evrim içinde mavi renkleri ile arıları çekenlerden polinasyonda daha etkin oldukları için kaldıkları şeklinde açıklama ise bu fam.da polinasyonun kuşlarla olmaması nedeniyle geçersiz kalmaktadır. Bu mantık ancak kuşlarla polinasyonun geçerli olduğu Gesnerioidae alt fam.sı için açıklayıcıdır.
Betasiyanin biyosentezi yanlýzca oldukça ilksel Centrospermae’de görülür. Daha evrimleþmiþ gruplarda görülmeyiþinin nedeni ise antosiyaninlere göre renk açýlýmlarýnýn kýsýtlý oluþu ve gerçek bir mavi renk saðlayamayýþlarý, stabilitelerini düþüklüðü, sentezleri için amino azotu gerekmesi ve amino asit-protein metabolizmasý ile bu konuda rekabet edemeyiþi ile açýklanabilir.

Leguminosae’de izoflavonsentezinin kısıtlı oluşu da flavon nukleusundaki B halkasının 2- pozisyonundan 3- pozisyonuna geçişi pigment oluşumunu tümüyle kısıtlar. Bu yüzden birçok flavon soluk sarıdır.
Flavonoid evrimini kısmen denetleyen diğer bir etken linyinleşmedir, çünkü kısmen aynı C9 öncüsünden sentezlenirler. Bu ilişki nedeniyle yapraklardaki flavonoid birikiminin otsu odunsu karakter hakimiyeti ve dönüşümü devresine bağlı olarak değiştiği gözlenmiştir. Lökoantosiyanidinler ve flavonoller yerlerini flavonlar ile metoksisinnamik asitlere bırakmaktadırlar. Örneğin otsu Compositae türlerinde flavon sentezinin yüksek oluşu linyinleşme eğiliminin düşüklüğünü göstermektedir. Otsu bitkilerin de hayvanlara karşı korunma mekanizması olarak alkaloid, saponin gibi tadı kötü bileşikler depolamaları gerekmektedir.

DIHIDROKALSONLAR

Bu fenolik bileºikler kemotaksonomik karakter olarak deðerli bilgiler verebilecek düzeyde kýsýtlý daðýlýmý olan maddelerdir. Örneðin Malus pumilla - elma aðaçlarýnýn meyvasý dýþýnda tüm organ ve dokularýnda bulunan floridzin yaprak taze aðýrlýðýnda %1 ve kök kabuðunda da %12 K.Að. gibi yüksek oranlarda bulunan ve 1830’larda varlýðý belirlenmiþ olan bir dihidrokalsondur ve çok geniþ bir coðrafi daðýlýmý olan Malus pumilla alttür ve var.lerinin tümünde bulunur.

Floridzin bir floroglusinol türevi ve aromatik o – hidroksifenilketondur ve yapraklardaki araþtýrmalar daima sieboldin ile beraber bulunduðunu göstermiþtir.
Siboldin floridzinden glükoz molekülünün 2’ yerine 4’ konumuna baðlý oluþu ve C-3 de de ek bir fenolik hidroksilin bulunuþu ile farklýlaþan bir maddedir. Müþterek yapýlarý ise x‘- hidroksi 3, 4, 2’, 6’ – tetrametoksidihidrokalsondur.

Siboldin M. floribunda, M. zumi, M. sieboldii ve M. sargenti türlerinde bulunmuºtur.
M. trilobata türünde ise trilobatin bulunmuþtur ve diðer türlerde yoktur. Bu türde de floridzin bulunmamaktadýr.
Trilobatin M. sieboldii arborescens’ te de bulunmakta ve bu türdeki tek dihidrokalson olmaktadýr.
Siboldin içeren türlerin Japonya, M. trilobata M. prunifolia ve M. sieboldii arborescens’in ise Batý Asya kaynaklý oluþlarý gen kaynaðý coðrafyasý açýsýndan ilginçtir.

En yaygýn tarýmsal elma türü olan M. pumila, floridzin yanýnda tümü floretin triglükozidi olan diðer üç dihidrokalson içerir: floretin 2’- ksilozil – glükozit bileþimindeki ve glükoza bir ksilozun baðlanmýþ olmasý ile floridzinden farklý olan, diðeri glükoza bir arabinozun baðlanmýþ olduðu dihidrokalson, üçüncüsü de üç þekerin baðlý olduðu floridzin türevidir.

35 Ericaceae cins ve türlerinin yapraklarý üzerindeki araþtýrmalar yanlýzca Pieris ve Kalmia cinslerinde dihidrokalsonlarýn bulunduðunu göstermiþtir.
Kalmia latifolia, K. polifolia ve angustifolia türlerinden 2. sinin hiç dihidrokalson içermediði, 1.sinin floridzin, diðerinin de asebotin ile iz miktarda floretin poliglükoziti içermektedir.
Pieris türlerinde ise gen kaynaðýna baðlý sonuçlar bulunmuþtur: Kuzey Amerika kaynaklý P. floribunda’ da dihidrokakalson yoktur. Uzakdoðu kaynaklý olan P. formosa floridzin ve P.taiwensis asebotin içerir.
Bu konuda Liliaceae üzerindeki araþtýrmalar 1880’lere kadar uzanmaktadýr. Ýncelenen cins ve türlerden bir tek Avustralya için endemik olan Smilax glyciphilla’ nýn Yeni Güney Galler bölgesinde yetiþen üyelerinde glisifillin bulunmuþ ve Queensland yerlisi olan örneklerde bile görülmemiþ ve morfolojik veya palinolojik bir deðiþime neden olmayan yerel bir mutasyon ürünü olduðuna karar verilmiþtir.

Yukarýda sözü edilen glikozit formundaki dihidrokalsonlar dýþýnda kalan aglikon formunda olan iki madde Pityrogramma chrysophylla eðreltisinden elde edilmiþtir. Metilfloretinin 4 - deoksi ve 4 – O – metilfloretin türevi olan bu maddelerden 1.sinin daha sonra Populus türlerinden balzam kavaðýnýn tomurcuklarýnda da bulunmuþ olmasý filojenetik açýdan ilginçtir.
Sonuç olarak bu madde grubunun taksonomik ve filojenetik açýdan deðerlendirmesini yapmak zor gibi görünmektedir.

Dihidrokalsonlar diðer flavonoid bileþikleri gibi C6 – C3 – C6 iskeletine sahiptir ve bunlardan da kalsonlar ile flavanonlar en yakýn gruplardýr. Kalsonlardan tek farklarý doymuþ bir Ca - Cb çift baðý içermeleri, aralarýndaki iliþki ise hiçbir þekilde birarada bulunmamalarýdýr. Eðreltilerde ya bir ya da diðer gruptan maddeler mutlaka bulunmaktadýr.
Dihidrokalsonlarýn B halkasý diðer flavonoidlerde olduðu gibi þikimik asitten, fenilalanin ve sinnamik asidin floridzin B-halkasýna baðlanmasý ile oluþmaktadýr, A- halkasý ise asetatlardan oluþmaktadýr. B- halkasýnýn

hidroksillenmesi özellikle fenilalanin ve tirozinin öncü madde olarak kullanýlmasý ile sentezin son basamaklarýnda olmaktadýr.
Malus’ ta floridzin sentezinin yanlýzca genç yapraklarda olduðu ve olgunlaþma ile yaprakta floridzin yerine sinnamik ve p-kumarik asit glükoz esterleri biriktiði saptanmýþtýr.

Kemotaksonomi – Karşilaştirmali Fitokimya Ve Biyokimya
 

FLAVONOİD C-GLÜKOZİTLER

İlk olarak 1950’li yılların ortalarında viteksinin pohidroksillenmiş yan zincirinin tetrahidrofuran yapısı, yani 2,5 - anhidroheksahidroksiheksil içerdiğinin belirlenmesi ile bu madde grubu üzerinde çalışmalar başlamıştır. 1960’lı yılların ortalarında ise NMR tekniği ile viteksinin yan zincir şeker rezidüsünün gerçekte C - b - glükopiranozil olduğu gösterilmiş ve periyodik asit oksidasyonunun kinetiği üzerindeki incelemelerle de kesinleştirilmiştir. Daha sonra da kemotaksonomik çalışmalar artarak sürmüş ve özellikle Diotyledonae fam.larında bu maddelerin yaygın olduğu gösterilmiştir.

Tabloda verilmiş olan örnekler 30’dan fazla kaynakta bulunmuş olan flavonoid C - glükozitlerin oransal olarak Papillionatae’den Leguminosae’de en yüksek konsantrasyonlarda olduğunu göstermiştir. Tüm kaynak bitkilerin odunlu gövdelerinden çiçeklerine kadar tüm yerüstü organlarında bulunmaktadırlar. Daima O - glükozitlerle birlikte olmaları biyosentez yollarının müşterek olduğu kanısını uyandırmaktadır.

TİPLERİ

Flavonlar, izoflavonlar ve flavononlardan kaynaklanan 25 kadar farklı glükozit vardır.

FLAVON KAYNAKLI OLANLAR
5, 7, 4’ - trihidroksiflavon bileşiminde olan apijeninin türevleri, viteksin ve saponaretin - diğer adları ile izoviteksin veya homoviteksin, yani viteksin 4’ - ramnozid, viteksin 4’ - ksilozid, saponaretin 7 - mono - b - D - glükozit bileşimindeki saponarin ile şekerin C - C bağları ile bağlı olduğu visenin ve viyolantin bu gruptandır.

Cystisus laburnum’dan izole edilen ve 8 - C - glükozil - 5, 7 - dihidroksi - 4’ - metoksiflavon bileşimindeki sitozit yanında bu bitkide viteksinle beraber akasetin 7 - rutinozit yapısındaki linarin ve ayrıca da 5 - deoksiviteksin bileşimindeki bir viteksin türevi olan bayin elde edilmiştir.
5, 7, 3’, 4’ - tetrahidroksiflavon bileşimindeki luteolinin türevleri olan luteksin, veya diğer adı ile oriyentin ve orientinin 7 - O - glükozidi olan lutonarin ile oriyentinin ksilozilli O - glükozidi olan adonivernit, lutonaretin veya izo - orientin olarak da adlandırılan homooriyentin, skoparin ve lusenin grubun diğer üyelerindendir.

İZOFLAVON KAYNAKLILAR
Pueraria thunbergiana türünden elde edilen puerarin ile mono - O - ksilozidi 7, 4’ - dihidroksiizoflavon yapısındadırlar.

FLOVANON KAYNAKLILAR
İskandinavya’da yetişen Aspalathus acuminatus bitkisinden elde edilen ve eriyodiktol - C - glükozit yapısındaki aspalatin, Eucalyptus hemophloia’ da bulunan 8 - C - glükozil - 5, 7, 4’ -trihidroksiflavanon, Japonya’da bulunan Zelkowa serrata’dan izole edilen ve hem flavanon, hem de flavon çekirdeği içeren keyakinin ile keyakinol flovanon kaynaklı olanlardan bazılarıdır.

Görüldüğü gibi C glükozitlerin çoğu flavon türevidirler ve büyük kısmı 7 - veya 4’ konumlarında olmak üzere hidroksil ile glükoz, ramnoz veya ksiloz arasında 2. bir O - glükozid bağı içermektedirler.

KEMOTAKSONOMİK AÇIDAN İNCELENMELERİ

Flavon C - glükozitlerinin ilgili O - glükozitlerden ayırt edilerek varlıklarının kanıtlanması bulguların yanıltıcı olmaması açısından çok önemlidir. Flavon C - glükozitlerinin 24 saat gibi uzun süreli ve %25’lik gibi konsantre kuvvetli asidik hidrolizden 100 derece sıcaklıkta bile pek etkilenmemeleri ayırt edilmelerini sağlayan bir işlemdir. Çünkü Flavonol – 3 – O – glükozitlerle 3, 7 - diglükozitler ve flavonol 7 - ve 4’- O - glükozitler aynı koşullarda bu asitlerin 2 N çözeltileri ile 30 dak. da dahi tümüyle hidrolize olur. Birçok flavon ve flavanol 7 - glükozitler ise bu derişimdeki asitlerden ancak 10 saatte etkilenir.
En iyi yöntemlerden biri C - C bağının glasyal asetik asit veya fenoldeki hidrojen iyodür ile hidroliz ederek aglikon grubunun varlığının kromatografik olarak belirlenmesidir. C - ve O - glikozitler ile aglikonların UV spektrumları birbirine çok benzediğinden varlıkları belirlendikten sonra birbirlerinden ayırt edilmeleri için element analizi ve alkali ile hidroliz gibi yöntemler kullanılabilir.
Apigenin ve luteolin tipi C - glükozitler O - tipi glükozit karşılıklarından kromatografik ayırymlarındaki davranışlarının karakteristik oluşu sayesinde basit kromatografi teknikleri ile bile ayırt edilerek tanımlanabilir.

Birkaç mg.lık izolat elde edilebilirse doğrudan, daha az miktarlarında ise mikroskopik infrared spektroskopisi yöntemi ile tanımlanmaları mümkündür: 1000 - 1100 cm-1 dalgasayısı aralığında C - O bağının gerilme piki kolayca ayırt edilebilir. C - glükozitler 1010 ve 1035 cm-1 dalgasayılarında iki zayıf pik verir. Arabinozid veya ramnozidler ise bu pikleri vermez.

Glükozilin belirlenmesi için iyi bir yöntemin de sodyum periyodatın % 1 lik sulu çözeltisinin 1 N sülfürik asitte çözülmesi ile elde edilen çözeltide 2 saat hidrolizden sonra glükozit moleküllerinin hidroliz için tükettiği periyodatı dönüştürdüğü formik asidin normalitesinin ölçümüdür. O - tipi moleküller ile C - tiplerinin arasında 4 / 5 oranında fark görülür.