Скорость изоренации
| |
| |
| Имена | |
|---|---|
| Название ИЮПАК
f,f-каротин
| |
| Систематическое название ИЮПАК
1,2,4-триметил-3-[(1E,3E,5E,7E,9E,11E,13E,15E,17E)-3,7,12,16-тетраметил-18-(2,3,6- триметилфенил)октадека-1,3,5,7,9,11,13,15,17-нонаенил]бензол | |
| Идентификаторы | |
3D model ( JSmol )
|
|
| ХимическийПаук | |
| КЕГГ | |
ПабХим CID
|
|
| НЕКОТОРЫЙ | |
Панель управления CompTox ( EPA )
|
|
| Характеристики | |
| С 40 Ч 48 | |
| Молярная масса | 528.824 g·mol −1 |
| Появление | кристаллическое твердое вещество пурпурно-красного цвета |
| Температура плавления | От 199 до 200 ° C (от 390 до 392 ° F; от 472 до 473 К) |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа).
| |
Изорениератен /ˌaɪsoʊrəˈnɪərətiːn/ — каротиноидный светособирающий пигмент, вырабатываемый исключительно родом Chlorobium , который представляет собой коричневые штаммы семейства зеленых серобактерий ( Chlorobiaceae ). [ 1 ] Зеленые серные бактерии являются анаэробными фотоавтотрофными организмами, то есть они осуществляют фотосинтез в отсутствие кислорода с использованием сероводорода в следующей реакции:
H 2 S + CO 2 → SO 4 2− + органические соединения
Такой аноксигенный фотосинтез требует пониженного содержания серы и света; таким образом, этот метаболизм происходит только в строго фотической и эуксинной средах. Таким образом, открытие изорениератена и его производных в отложениях и горных породах является полезным биомаркером для идентификации эвксиновых столбов воды в фотической зоне . [ 2 ]
Структура
[ редактировать ]Изорениератен имеет химическую формулу C 40 H 48 . [ 3 ] Это диароматический каротиноид с регулярно связанной изопреноидной цепью, за исключением одной связи «хвост к хвосту» в середине молекулы. Изорениератен имеет характерный образец замещения 1-алкил-2,3,6-триметила в ароматических кольцах , который помогает идентифицировать молекулу. Все девять сопряженных двойных связей в основной цепи изопреноида находятся в транс-конфигурации и делают молекулу очень реакционноспособной по отношению к восстановленным неорганическим формам серы. [ 4 ] Молекула гидрофобна и нерастворима в воде, как и большинство других каротиноидов. Изорениератен, как правило, нетоксичен.
Биологические источники
[ редактировать ]Изорениератен был впервые обнаружен при выделении из оранжевой губки Reniera japonica. [ 5 ] Морские губки имеют яркую окраску благодаря наличию нескольких каротиноидов и их связи с симбионтами, такими как бактерии или водоросли . Таким образом, предполагается, что изорениератен в губках возникает в результате симбиоза губок и зеленых серобактерий (Chlorobiaceae). [ 6 ]
Зеленые серобактерии живут в эвксинной среде, часто в хемоклине , где световой поток присутствует, но низок. Чтобы повысить эффективность метаболизма, они разработали хлоросому — связанную с мембраной антенну с бактериохлорофиллом c, d или e. [ 7 ] Штамм Chlorobiaceae коричневого цвета имеет бактериохлорофилл е в хлоросоме , который в первую очередь образует изорениератен. Предполагается, что изорениератен и другие родственные каротиноиды представляют собой приспособления, которые помогают организмам жить в условиях низкой освещенности. [ 7 ] Зеленые серные бактерии фиксируют углерод посредством обратного цикла трикарбоновых кислот (TCA), в результате чего образующаяся биомасса , включая изорениератен, аномально обогащается углеродом-13 ( 13 в) по сравнению с биомассой других водорослей примерно на 15 промилле. [ 8 ] д 13 C биомассы зеленых серобактерий колеблется от –9 до –21 промилле. Изорениератен встречается относительно редко, но при встрече имеет большое значение. Это мощный индикатор эвксинных условий в фотической зоне как сегодня, так и в геологической летописи .
Распространение в окружающей среде
[ редактировать ]
Сочетание условий, в которых обитают зеленые серобактерии и, тем самым, обнаруживают изорениератен, сегодня ограничено. Большинство этих мест представляют собой ограниченные водные бассейны с сильно стратифицированными водами , что способствует развитию аноксии в нижних слоях и H 2 S. накоплению Черное море является одним из таких водных бассейнов, где граница раздела сероводорода, или хемоклин , переместилась вверх в фотической зоне и обнаружены высокие концентрации зеленых серных бактерий и изорениератена. [ 9 ] Другие современные среды обитания включают меромиктические озера , ограниченные фьорды и некоторые морские объекты. Установлено, что зеленые серные бактерии играют определенную роль в коралловых экосистемах и, как было документально подтверждено, живут на кораллах и губках в качестве возможных симбионтов. [ 10 ]
Было обнаружено несколько случаев, когда зеленые серные бактерии с бактериохлорофиллом е встречаются в изобилии, но изорениератен не был зарегистрирован. Было обнаружено, что зеленые серные бактерии живут вблизи глубоководного гидротермального источника у побережья Мексики ; [ 11 ] однако на этой глубине бактерии больше не осуществляют фотосинтез, и изорениератен не был выделен. В Фейетвилл-Грин-Лейк (Нью-Йорк) зеленые серные бактерии и бактериохлорофилл е были в изобилии ниже хемоклина, однако в осадках отсутствовал изорениератен. [ 12 ] Это неожиданное отсутствие изорениератена требует продолжения изучения микробной экологии производства биомаркеров в современной среде.
Сохранение и измерение
[ редактировать ]Изорениератен обычно плохо сохраняется, поскольку его структура подвержена изменениям и деградации. В ходе диагенеза и катагенеза изорениератен может трансформироваться и образовывать различные родственные продукты, которые по-прежнему указывают на эвксинию фототической зоны в среде осадконакопления. [ 13 ] Двумя основными процессами трансформации являются насыщение двойных связей с образованием изореньератана и разрыв углеродной цепи, приводящий к образованию более мелких молекулярных фрагментов. Другие изменения включают сульфуризацию, циклизацию и ароматизацию . [ 13 ]
Использовать в качестве биомаркера
[ редактировать ]
Хотя эвксинные условия сегодня редки, в ранней истории Земли считалось, что эти условия присутствовали во всех океанах на глубинах около 100 м (330 футов). Обнаружение изорениератенов и зеленых серных бактерий в середине протерозоя было использовано в качестве доказательства долгосрочных эвксиновых условий, сохраняющихся в океанах после Великого оксигенационного события . Например, формация Барни-Крик возрастом 1,64 миллиарда лет на севере Австралии содержит множество биомаркеров, в том числе изорениератен, которые указывают на то, что эти породы отложились в морском бассейне с бескислородными, сульфидными и сильно стратифицированными глубокими водами с колониями зеленого и пурпурного цвета. серобактерии . [ 14 ]
Производные изорениератена были идентифицированы в осадочных породах на протяжении палеозоя и мезозоя, что означает, что аноксигенный фотосинтез был более распространенным процессом в прошлом. [ 15 ] Производные изорениератена также были выделены из многих нефтематеринских пород, что позволяет предположить, что эвксиновые условия и аноксия благоприятны для сохранения органического вещества, что приводит к образованию нефтяных резервуаров. [ 15 ] Кроме того, обнаружение производных изорениератена во время массовых вымираний означает, что эвксинные состояния могут быть обычным явлением при таких событиях. Например, изоляция изорениератена из горных пород, отложенных во время пермско-триасового массового вымирания , самого смертоносного массового вымирания на Земле, использовалась в качестве доказательства нескольких импульсов широко распространенной эвксинии в фотозоне, приводившей к вымиранию и во время него. [ 16 ]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Синнингхе Дамте, Яап С.; Схоутен, Стефан; ван Дуин, Адри CT (15 мая 2001 г.). «Производные изорениератена в отложениях: возможные меры контроля за их распространением» . Geochimica et Cosmochimica Acta . 65 (10): 1557–1571. Бибкод : 2001GeCoA..65.1557S . дои : 10.1016/S0016-7037(01)00549-X . ISSN 0016-7037 .
- ^ Купманс, Мартин П.; Кестер, Юрген; Ван Кам-Питерс, Хейди М.Э.; Кениг, Фабьен; Схоутен, Стефан; Хартгерс, Уолтер А.; Лев, Джон В.; Синнингхе Дамте, Яап С. (1 ноября 1996 г.). «Диагенетические и катагенетические продукты изорениератена: молекулярные индикаторы аноксии фотозоны» . Geochimica et Cosmochimica Acta . 60 (22): 4467–4496. Бибкод : 1996GeCoA..60.4467K . дои : 10.1016/S0016-7037(96)00238-4 . hdl : 1874/4280 . ISSN 0016-7037 . S2CID 95423218 .
- ^ Ямагучи, Масару (4 сентября 1957 г.). «Химическая конституция изорениератена» . Бюллетень Химического общества Японии . 31 (1): 51–55. дои : 10.1246/bcsj.31.51 . ISSN 0009-2673 .
- ^ Купманс, Мартин П.; Кестер, Юрген; Ван Кам-Питерс, Хейди М.Э.; Кениг, Фабьен; Схоутен, Стефан; Хартгерс, Уолтер А.; Лев, Джон В.; Синнингхе Дамте, Яап С. (1 ноября 1996 г.). «Диагенетические и катагенетические продукты изорениератена: молекулярные индикаторы аноксии фотозоны» . Geochimica et Cosmochimica Acta . 60 (22): 4467–4496. Бибкод : 1996GeCoA..60.4467K . дои : 10.1016/S0016-7037(96)00238-4 . hdl : 1874/4280 . ISSN 0016-7037 . S2CID 95423218 .
- ^ Ямагучи, Масару (4 сентября 1957 г.). «Химическая конституция изорениератена» . Бюллетень Химического общества Японии . 31 (1): 51–55. дои : 10.1246/bcsj.31.51 . ISSN 0009-2673 .
- ^ Молодой, Ясин; Бардакчи, Хилал; Юджел, Чигдем; Каратопрак, Гекче Шекер; Купели Акколь, Эсра; Хакан Барак, Тимур; Собарсо-Санчес, Эдуардо (27 июня 2020 г.). «Окислительный стресс и морские каротиноиды: применение с помощью нанопрепаратов» . Морские наркотики . 18 (8): 423. дои : 10.3390/md18080423 . ISSN 1660-3397 . ПМЦ 7459739 . ПМИД 32823595 .
- ^ Jump up to: а б Мареска, Джулия А.; Ромбергер, Стивен П.; Брайант, Дональд А. (28 мая 2008 г.). «Биосинтез изорениератена в зеленых серных бактериях требует совместного действия двух каротиноидциклаз» . Журнал бактериологии . 190 (19): 6384–6391. дои : 10.1128/JB.00758-08 . ISSN 0021-9193 . ПМК 2565998 . ПМИД 18676669 .
- ^ Купманс, Мартин П.; Кестер, Юрген; Ван Кам-Питерс, Хейди М.Э.; Кениг, Фабьен; Схоутен, Стефан; Хартгерс, Уолтер А.; Лев, Джон В.; Синнингхе Дамте, Яап С. (1 ноября 1996 г.). «Диагенетические и катагенетические продукты изорениератена: молекулярные индикаторы аноксии фотозоны» . Geochimica et Cosmochimica Acta . 60 (22): 4467–4496. Бибкод : 1996GeCoA..60.4467K . дои : 10.1016/S0016-7037(96)00238-4 . hdl : 1874/4280 . ISSN 0016-7037 . S2CID 95423218 .
- ^ Маршалл, Эвелин; Джоглер, Марейке; Хенсге, Юта; Оверманн, Йорг (9 марта 2010 г.). «Крупномасштабное распространение и модели активности чрезвычайно адаптированной к слабому освещению популяции зеленых серных бактерий в Черном море: Зеленые серные бактерии в Черном море» . Экологическая микробиология . 12 (5): 1348–1362. дои : 10.1111/j.1462-2920.2010.02178.x . ПМИД 20236170 .
- ^ Ян, Шань-Хуа; Ли, Сонни ТМ; Хуанг, Чанг-Рунг; Ценг, Чинг-Хунг; Чан, Пей-Вэнь; Чен, Чунг-Пин; Чен, Син-Джу; Тан, Сен-Лин (26 февраля 2016 г.). «Распространенность потенциальных азотфиксирующих зеленых серных бактерий в скелете рифообразующего коралла Isopora palifera: эндолитические бактерии в скелетах кораллов» . Лимнология и океанография . 61 (3): 1078–1086. дои : 10.1002/lno.10277 . S2CID 87463811 .
- ^ Битти, Дж. Томас; Оверманн, Йорг; Линс, Майкл Т.; Манске, Энн К.; Ланг, Эндрю С.; Бланкеншип, Роберт Э.; Ван Довер, Синди Л.; Мартинсон, Трейси А.; Пламли, Ф. Джеральд (28 июня 2005 г.). «Облигатно фотосинтезирующий бактериальный анаэроб из глубоководных гидротермальных источников» . Труды Национальной академии наук . 102 (26): 9306–9310. Бибкод : 2005PNAS..102.9306B . дои : 10.1073/pnas.0503674102 . ISSN 0027-8424 . ПМК 1166624 . ПМИД 15967984 .
- ^ Мейер, К.М.; Макалади, Дж.Л.; Фултон, Дж. М.; Камп, ЛР; Шапердот, И.; Фриман, Кх. (20 июня 2011 г.). «Каротиноидные биомаркеры как несовершенное отражение аноксигенного фототрофного сообщества в меромиктическом озере Фейетвилл-Грин: биомаркеры аноксигенных фототрофов» . Геобиология . 9 (4): 321–329. дои : 10.1111/j.1472-4669.2011.00285.x . ПМИД 21682840 . S2CID 19668364 .
- ^ Jump up to: а б Купманс, Мартин П.; Кестер, Юрген; Ван Кам-Питерс, Хейди М.Э.; Кениг, Фабьен; Схоутен, Стефан; Хартгерс, Уолтер А.; Лев, Джон В.; Синнингхе Дамте, Яап С. (1 ноября 1996 г.). «Диагенетические и катагенетические продукты изорениератена: молекулярные индикаторы аноксии фотозоны» . Geochimica et Cosmochimica Acta . 60 (22): 4467–4496. Бибкод : 1996GeCoA..60.4467K . дои : 10.1016/S0016-7037(96)00238-4 . hdl : 1874/4280 . ISSN 0016-7037 . S2CID 95423218 .
- ^ Брокс, Йохен Дж.; С любовью, Гордон Д.; Вызов, Роджер Э.; Нолл, Эндрю Х.; Логан, Грэм А.; Боуден, Стивен А. (6 октября 2005 г.). «Биомаркеры существования зеленых и пурпурных серных бактерий в стратифицированном палеопротерозойском море» . Природа . 437 (7060): 866–870. Бибкод : 2005Natur.437..866B . дои : 10.1038/nature04068 . ISSN 1476-4687 . ПМИД 16208367 . S2CID 4427285 .
- ^ Jump up to: а б Купманс, Мартин П.; Кестер, Юрген; Ван Кам-Питерс, Хейди М.Э.; Кениг, Фабьен; Схоутен, Стефан; Хартгерс, Уолтер А.; Лев, Джон В.; Синнингхе Дамте, Яап С. (1 ноября 1996 г.). «Диагенетические и катагенетические продукты изорениератена: молекулярные индикаторы аноксии фотозоны» . Geochimica et Cosmochimica Acta . 60 (22): 4467–4496. Бибкод : 1996GeCoA..60.4467K . дои : 10.1016/S0016-7037(96)00238-4 . hdl : 1874/4280 . ISSN 0016-7037 . S2CID 95423218 .
- ^ Наббефельд, Биргит; Грайс, Клити; Твитчетт, Ричард Дж.; Вызов, Роджер Э.; Хейс, Линдси; Бетчер, Майкл Э.; Асиф, Мухаммед (01 марта 2010 г.). «Комплексное биомаркерное, изотопное и палеоэкологическое исследование на примере позднепермского события в Лузитаниадалене, Шпицберген» . Письма о Земле и планетологии . 291 (1): 84–96. Бибкод : 2010E&PSL.291...84N . дои : 10.1016/j.epsl.2009.12.053 . ISSN 0012-821X .