Kemotaksonomi – Karşilaştirmali Fitokimya Ve Biyokimya

**Prof. Dr. Sinsi** · 10-10-2012

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

10-10-2012	#12
Prof. Dr. Sinsi	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=CHCH2 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