Kemotaksonomi – Karşilaştirmali Fitokimya Ve Biyokimya

**Prof. Dr. Sinsi** · 10-10-2012

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

10-10-2012	#4
Prof. Dr. Sinsi	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