Gamma-caroteno

γ-Caroteno
Fórmula esquelética do γ-caroteno
Modelo de recheo de espazos da molécula de γ-caroteno
Nome IUPAC

β,ψ-Caroteno

Nome sistemático

2-[(1E,3E,5E,7E,9E,11E,13E,15E,17E,19E)-3,7,12,16,20,24-Hexametilpentacosa-1,3,5,7,9,11,13,15,17,19,23-undecaen-1-il]-1,3,3-trimetilciclohex-1-eno

Identificadores
Número CAS 472-93-5
PubChem 5280791
ChemSpider 4444349
UNII DH369M0SOE
ChEBI CHEBI:27740
Imaxes 3D Jmol Image 1
Propiedades
Fórmula molecular C40H56
Masa molar 536,87 g mol−1
Punto de fusión 160–162 °C; 320–324 °F; 433–435 K
Se non se indica outra cousa, os datos están tomados en condicións estándar de 25 °C e 100 kPa.

O γ-caroteno (gamma-caroteno) é un carotenoide e un intermediario biosintético na síntese de carotenoides ciclados de plantas.[1] Fórmase por ciclación do licopeno polo encima licopeno ciclase épsilon.[2] Xunto con outros carotenoides, o γ-caroteno é un vitámero da vitamina A en herbívoros e omnívoros. Os carotenoides cun anel ciclado de beta-ionona poden converterse en vitamina A, tamén coñecida como retinol, polo encima beta-caroteno 15,15'-dioxixenase; porén, a bioconversión do γ-caroteno a retinol non está ben caracterizada. O γ-caroteno foi identificado provisionalmente como un biomarcador para as bacterias púrpuras e verdes do xofre nunha mostra da formación Barney Creek de 1.640 ± 3 millóns de anos de antigüidade do norte de Australia que comprendía sedimentos mariños.[1] Este descubrimento provisional de γ-caroteno en sedimentos mariños implica un ambiente euxínico no pasado, no que as columnas de auga eran anóxicas e sulfúricas.[1] Esta é unha forma significativa de reconstruír as condicións oceánicas pasadas, pero ata agora o γ-caroteno só foi potencialmente identificado na única mostra medida.

Introdución

O γ-caroteno é un carotenoide, unha clase de pigmentos que lles dan cor aos organismos fotosintéticos. Especificamente, o γ-caroteno pode derivarse da mixoxantofila atopada en cianobacterias, clorobiáceas, e bacterias verdes non do xofre (Chloroflexi).[3][4] Porén, existen uns 600 carotenoides diferentes, cada un coa súa estrutura e fórmula que modifica o seu espectro de absorción.[5] En concreto, as Chromatiaceae viven entre os 1,5 e 24 metros de profundidade na columna de auga e máis do 75 % das floracións microbianas ocorren por riba dos 12 metros de profundidade.[6] Outros carotenoides como o clorobactano e o isorenierateno son tamén biomarcadores da presenza de bacterias verdes non do xofre. Estes carotenoides son indicadores de pasados ambientes xeoquímicos acuáicos desa fonte de auga. En particular, o γ-caroteno é un indicador da profundidade á cal as condicións óxicas empezan a cambiar a anóxicas debido á súa importancia para as bacterias verdes e púrpuras que ocupan a capa que fai de límite.[6] Sábese que as bacterias verdes non do xofre producen 2,3,6-trimetilaril isoprenoides que son inequívocos, o que permite a dedución de pasados ambientes xeoquímicos acuáticos.[7] No γ-caroteno, o grupo final de licopeno produce un anel β pola acción do encima β-ciclase; mentres que o outro extremo é grupo ψ de cadea aberta.[8]

Preservación

Os biomarcadores en xeoloxía poden definirse como os restos moleculares preservados de lípidos e outras composicións biolóxicas. A miúdo, nos ambientes sedimentarios, os lípidos descompóñense nos esqueletos hidrocarbonados que quedan preservados no rexistro xeolóxico por longas escalas de tempo.[9] Concretamente, os biomarcadores diagnóstico utilízanse para investigar as condicións de paleoambientes do remoto pasado, como a salinidade, temperatura e dispoñibilidade de oxíxeno. Nos ambientes acuáticos nos que persisten as bacterias verdes non do xofre, o carbono orgánico é remineralizado a dióxido de carbono e auga de modo que o 0,1 % se deposita no rexistro sedimentario nos leitos acuáticos.[10] Aínda que o γ-caroteno non é un biomarcador de diagnóstico para as bacterias verdes non do xofre, como se descubriu polo momento provisionalmente nun só ambiente natural, é considerado un biomarcador para as bacterias verdes e púrpuras non do xofre. A diferenza do β-caroteno, que aparece nun amplo conxunto de liñaxes dos tres dominios da vida, o γ-caroteno está restrinxido a só uns pouco precursores potenciais.[10] Ambos os xéneros actuais de bacterias Chromatiaceae conteñen γ-caroteno despois da diaxénese, que ten un esqueleto carbonado exclusivo; por tanto, o γ-caroteno é identificable por métodos de medida como a cromatografía de gases-espectrometría de masas. Nalgúns casos é posible discriminar entre diferentes fontes de biomarcadores usando técnicas de fraccionamento isotópico do carbono.[10]

Técnicas de medida

GC/MS

A cromatografía de gases-espectrometría de masas (GC/MS) é unha técnica analítica empregada en xeoquímica para identificar e cuantificar compostos orgánicos presentes en rochas sedimentarias. A mostra de hai 1.640 ± 3 millóns de anos da formación Barney Creek someteuse a unha extracción para buscar γ-caroteno e foi analizada por GC/MS e atopouse un pico en m/z 125, o que indica a presenza de derivados carotenoides que elúen inmediatamente despois do β-caroteno e γ-caroteno.[5]

Proporción de isótopos do carbono

Unha análise adicional do γ-caroteno pode realizarse por proporción de isótopos-espectrometría de masas. As Chromatiaceae xeralmente están enpobrecidas en δ13C mentres que as Chlorobiaceae están enriquecidas en δ13C en comparación con bacterias oxixénicas típicas.[11] Os resultados da proporción de isótopos-espectrometría de masas e da GC/MS poden discriminar con exactitude a presenza de γ-caroteno nunha extracción de mostras sedimentarias. A identificación de γ-caroteno por estes métodos proporcionaría unha indicación convincente de ambientes pasados euxínicos, nos que as columnas de auga eran anóxicas e sulfúricas.[1]

Notas

  1. ↑ 1,0 1,1 1,2 1,3 Brocks, Jochen J.; Love, Gordon D.; Summons, Roger E.; Knoll, Andrew H.; Logan, Graham A.; Bowden, Stephen A. (outubro de 2005). "Biomarker evidence for green and purple sulphur bacteria in a stratified Palaeoproterozoic sea". Nature (en inglés) 437 (7060): 866–870. Bibcode:2005Natur.437..866B. ISSN 1476-4687. PMID 16208367. doi:10.1038/nature04068. 
  2. ↑ Schaeffer, Philippe; Adam, Pierre; Wehrung, Patrick; Albrecht, Pierre (1997-12-01). "Novel aromatic carotenoid derivatives from sulfur photosynthetic bacteria in sediments". Tetrahedron Letters (en inglés) 38 (48): 8413–8416. ISSN 0040-4039. doi:10.1016/S0040-4039(97)10235-0. 
  3. ↑ Palmisano, Anna C.; Cronin, Sonja E.; Des Marais, David J. (1988-08-01). "Analysis of lipophilic pigments from a phototrophic microbial mat community by high performance liquid chromatography". Journal of Microbiological Methods (en inglés) 8 (4): 209–217. ISSN 0167-7012. PMID 11539747. doi:10.1016/0167-7012(88)90003-6. 
  4. ↑ Vogl, Kajetan; Glaeser, Jens; Pfannes, Kristina R.; Wanner, Gerhard; Overmann, Jörg (2006-06-01). "Chlorobium chlorochromatii sp. nov., a symbiotic green sulfur bacterium isolated from the phototrophic consortium "Chlorochromatium aggregatum"". Archives of Microbiology (en inglés) 185 (5): 363–372. ISSN 1432-072X. PMID 16555074. doi:10.1007/s00203-006-0102-z. 
  5. ↑ 5,0 5,1 Brocks, Jochen J.; Schaeffer, Philippe (2008-03-01). "Okenane, a biomarker for purple sulfur bacteria (Chromatiaceae), and other new carotenoid derivatives from the 1640Ma Barney Creek Formation". Geochimica et Cosmochimica Acta (en inglés) 72 (5): 1396–1414. Bibcode:2008GeCoA..72.1396B. ISSN 0016-7037. doi:10.1016/j.gca.2007.12.006. 
  6. ↑ 6,0 6,1 Van Gemerden, Hans; Mas, Jordi (1995). Blankenship, Robert E.; Madigan, Michael T.; Bauer, Carl E., eds. Ecology of Phototrophic Sulfur Bacteria. Anoxygenic Photosynthetic Bacteria. Advances in Photosynthesis and Respiration (en inglés) (Dordrecht: Springer Netherlands). pp. 49–85. ISBN 978-0-306-47954-0. doi:10.1007/0-306-47954-0_4. 
  7. ↑ Summons, R. E.; Powell, T. G. (1987-03-01). "Identification of aryl isoprenoids in source rocks and crude oils: Biological markers for the green sulphur bacteria". Geochimica et Cosmochimica Acta (en inglés) 51 (3): 557–566. Bibcode:1987GeCoA..51..557S. ISSN 0016-7037. doi:10.1016/0016-7037(87)90069-X. 
  8. ↑ Vogl, K.; Bryant, D. A. (maio de 2012). "Biosynthesis of the biomarker okenone: χ-ring formation: Biosynthesis of the biomarker okenone". Geobiology (en inglés) 10 (3): 205–215. PMID 22070388. doi:10.1111/j.1472-4669.2011.00297.x. 
  9. ↑ Brocks, Jochen J.; Grice, Kliti (2011). Reitner, Joachim; Thiel, Volker, eds. Biomarkers (Molecular Fossils). Encyclopedia of Geobiology. Encyclopedia of Earth Sciences Series (en inglés) (Dordrecht: Springer Netherlands). pp. 147–167. ISBN 978-1-4020-9212-1. doi:10.1007/978-1-4020-9212-1_30. 
  10. ↑ 10,0 10,1 10,2 CB, Gregor (1988). Biogeochemical Cycles of Carbon and Sulfur. John Wiley & Sons. pp. 105–174. 
  11. ↑ Summons, Roger E.; Powell, Trevor G. (febreiro de 1986). "Chlorobiaceae in Palaeozoic seas revealed by biological markers, isotopes and geology". Nature (en inglés) 319 (6056): 763–765. Bibcode:1986Natur.319..763S. ISSN 1476-4687. doi:10.1038/319763a0.