ไอโซเรเนียราทีน
 | |
 | |
| ชื่อ | |
|---|---|
| ชื่อ IUPAC φ,φ-แคโรทีน | |
| ชื่อตามระบบ IUPAC 1,2,4-ไตรเมทิล-3-[(1E,3E,5E,7E,9E,11E,13E,15E,17E)-3,7,12,16-เตตระเมทิล-18-(2,3,6-ไตรเมทิลฟีนิล)ออกตาเดกา-1,3,5,7,9,11,13,15,17-โนนาอีนิล]เบนซีน | |
| ตัวระบุ | |
| |
โมเดล 3 มิติ ( JSmol ) |
|
| เคมสไปเดอร์ |
|
| เคกก์ |
|
PubChem CID |
|
| มหาวิทยาลัย |
|
แดชบอร์ด CompTox ( EPA ) |
|
| |
| |
| คุณสมบัติ | |
| ซีเอช | |
| มวลโมลาร์ | 528.824 กรัม·โมล−1 |
| รูปร่าง | ของแข็งผลึกสีม่วงแดง |
| จุดหลอมเหลว | 199 ถึง 200 องศาเซลเซียส (390 ถึง 392 องศาฟาเรนไฮต์; 472 ถึง 473 เคลวิน) |
เว้นแต่จะระบุไว้เป็นอย่างอื่น ข้อมูลที่ให้ไว้เป็นข้อมูลสำหรับวัสดุในสภาวะมาตรฐาน (ที่อุณหภูมิ 25 °C [77 °F] ความดัน 100 kPa)  N ตรวจสอบ ( Y Nคืออะไร ?)  ข้อมูลอ้างอิงในกล่องข้อมูล | |
ไอโซเรนิเอราทีน/ ˌ aɪ s oʊ r ə ˈ n ɪər ə t iː n /เป็นรงควัตถุเก็บเกี่ยวแสงแคโรทีนอยด์ ที่ผลิตขึ้นเฉพาะในสกุลChlorobiumซึ่งเป็นสายพันธุ์สีน้ำตาลของวงศ์แบคทีเรียกำมะถันสีเขียว ( Chlorobiaceae ) [ 1 ]แบคทีเรียกำมะถันสีเขียวเป็น สิ่งมีชีวิต สังเคราะห์แสงแบบไม่ใช้ ออกซิเจน หมายความว่าพวกมันสังเคราะห์แสงโดยปราศจากออกซิเจนโดยใช้ไฮโดรเจนซัลไฟด์ในปฏิกิริยาต่อไปนี้:
- H₂S + → SO₂⁻⁴ + สารประกอบอินทรีย์
การสังเคราะห์แสงแบบไร้ออกซิเจนดังกล่าวต้องการกำมะถันและแสงที่ลดลง ดังนั้นกระบวนการเผาผลาญ นี้ จึงเกิดขึ้นได้เฉพาะใน สภาพแวดล้อม ที่มีแสงส่อง ถึง และมีออกซิเจนต่ำ เท่านั้น ด้วยเหตุนี้ การค้นพบไอโซเรเนียราทีนและอนุพันธ์ของมันในตะกอนและหินจึงเป็นตัวบ่งชี้ทางชีวภาพ ที่มีประโยชน์ ในการระบุคอลัมน์น้ำที่มีออกซิเจนต่ำในเขตที่มีแสงส่องถึง[ 2 ]
โครงสร้าง
ไอ โซเรเนียราทีนมีสูตรเคมี C H [ 3 ] เป็นแคโรทีนอยด์ไดอะโรมาติก ที่มีโซ่ ไอโซพรีนอย ด์ ที่เชื่อมต่อกันอย่างสม่ำเสมอยกเว้นการเชื่อมต่อแบบหางต่อหางเพียงครั้งเดียวตรงกลางโมเลกุล ไอโซเรเนียราทีนมีรูปแบบการแทนที่ 1-อัลคิล-2,3,6-ไตรเมทิลบนวงแหวนอะโรมา ติกที่เป็นลักษณะเฉพาะ ซึ่งช่วยในการระบุโมเลกุลพันธะคู่ คอนจูเกตเก้าพันธะบนโครงสร้างไอโซพรีนอย ด์ทั้งหมดอยู่ในโครงสร้างทรานส์และทำให้โมเลกุลมีปฏิกิริยาสูงกับสารประกอบกำมะถันอนินทรีย์ที่ลดลง[ 4 ]โมเลกุลนี้ไม่ชอบน้ำและไม่ละลายในน้ำ เช่นเดียวกับแคโรทีนอยด์อื่นๆ ส่วนใหญ่ ไอโซเรเนียราทีนโดยทั่วไปไม่เป็นพิษ
แหล่งชีวภาพ
ไอโซเรเนียราทีนถูกค้นพบครั้งแรกเมื่อแยกได้จาก ฟองน้ำ สีส้มReniera japonica [ 5 ] ฟองน้ำทะเลมีสีสันสดใสเนื่องจากมีแคโรทีนอยด์หลายชนิดและเกี่ยวข้องกับสิ่งมีชีวิตร่วมอาศัยเช่น แบคทีเรียหรือสาหร่ายดังนั้น ไอโซเรเนียราทีนในฟองน้ำจึงสันนิษฐานว่ามีต้นกำเนิดมาจากภาวะพึ่งพาอาศัยกันระหว่างฟองน้ำและแบคทีเรียกำมะถันสีเขียว (Chlorobiaceae) [ 6 ]
แบคทีเรียซัลเฟอร์สีเขียวอาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมแบบยูซินิก ซึ่งมักอยู่ที่เคโมไคลน์ซึ่งมีฟลักซ์แสงอยู่แต่ต่ำ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการเผาผลาญ พวกมันได้พัฒนาคลอโรโซมซึ่งเป็นเสาอากาศที่มีเยื่อหุ้มเซลล์และมีแบคทีริโอคลอโรฟิลล์c , dหรือe [ 7 ] สายพันธุ์สีน้ำตาลของ Chlorobiaceae มีแบคทีริโอคลอโรฟิลล์eในคลอโรโซม ซึ่งส่วนใหญ่สร้างไอโซเรเนียราทีน มีการคาดการณ์ว่าไอโซเรเนียราทีนและแคโรทีนอยด์อื่นๆ ที่เกี่ยวข้องเป็นการปรับตัวที่ช่วยให้สิ่งมีชีวิตดำรงชีวิตได้ภายใต้สภาวะแสงน้อย[ 7 ]แบคทีเรียซัลเฟอร์สีเขียวตรึงคาร์บอนผ่านวัฏจักรกรดไตรคาร์บอกซิลิกแบบย้อนกลับ (TCA) ส่งผลให้ชีวมวล ที่ผลิตได้ รวมถึงไอโซเรเนียราทีน มีคาร์บอน-13 ( 13 C) สูงกว่าชีวมวลสาหร่ายอื่นๆ ประมาณ 15 ส่วนต่อพัน[ 8 ] δ 13 C ของชีวมวลแบคทีเรียซัลเฟอร์สีเขียวมีค่าอยู่ระหว่าง –9 ถึง –21 ต่อพันส่วน ไอโซเรเนียราทีนค่อนข้างหายากแต่มีความสำคัญอย่างยิ่งเมื่อพบเห็น เป็นตัวบ่งชี้ที่มีประสิทธิภาพสำหรับสภาวะยูซินิกในเขตที่มีแสงส่องถึงทั้งในปัจจุบันและในบันทึกทางธรณีวิทยา
การกระจายทางสิ่งแวดล้อม
สภาพแวดล้อมที่แบคทีเรียกำมะถันสีเขียวอาศัยอยู่และพบไอโซเรเนียราทีนนั้นมีจำกัดในปัจจุบัน สถานที่ส่วนใหญ่เหล่านี้เป็นแอ่งน้ำที่มีขอบเขตจำกัดและมีการ แบ่งชั้น ของน้ำสูงทำให้เกิดภาวะขาดออกซิเจนในชั้นล่างและการสะสมของทะเลดำเป็นหนึ่งในแอ่งน้ำดังกล่าวที่ชั้นรอยต่อของไฮโดรเจนซัลไฟด์หรือเคโมไคลน์ได้เคลื่อนตัวขึ้นมาในเขตที่มีแสงส่องถึง และพบแบคทีเรียกำมะถันสีเขียวและไอโซเรเนียราทีนในความเข้มข้นสูง[ 9 ]สภาพแวดล้อมอื่นๆ ในปัจจุบัน ได้แก่ทะเลสาบเมโร ไมติก ฟยอร์ดที่มี ขอบเขตจำกัดและสภาพแวดล้อมทางทะเลบางแห่ง พบว่าแบคทีเรียกำมะถันสีเขียวมีบทบาทในระบบนิเวศของปะการังและมีการบันทึกว่าอาศัยอยู่บนปะการังและฟองน้ำในฐานะสิ่งมีชีวิตร่วมอาศัยที่เป็นไปได้[ 10 ]
พบหลายกรณีที่แบคทีเรียกำมะถันสีเขียวที่มีแบคทีริโอคลอโรฟิลล์อีมีจำนวนมาก แต่ไม่พบไอโซเรเนียราทีน แบคทีเรียกำมะถันสีเขียวถูกพบว่าอาศัยอยู่ใกล้กับปล่องภูเขาไฟ ใต้ทะเลลึก นอกชายฝั่งเม็กซิโก[ 11 ]อย่างไรก็ตาม แบคทีเรียเหล่านี้ไม่ได้สังเคราะห์แสงที่ระดับความลึกนี้อีกต่อไป และไม่พบไอโซเรเนียราทีน ในทะเลสาบเฟเยตวิลล์กรีน (นิวยอร์ก) แบคทีเรียกำมะถันสีเขียวและแบคทีริโอคลอโรฟิลล์อีมีจำนวนมากใต้ชั้นเคมี แต่ตะกอนกลับไม่มีไอโซเร เนียราทีน [ 12 ]การขาดหายไปอย่างไม่คาดคิดของไอโซเรเนียราทีนนี้เรียกร้องให้มีการสำรวจระบบนิเวศจุลินทรีย์ของการผลิตไบโอมาร์กเกอร์ในสภาพแวดล้อมสมัยใหม่ต่อไป
การเก็บรักษาและการวัด
โดยทั่วไปแล้วไอโซเรเนียราทีนจะถูกเก็บรักษาไว้ได้ไม่ดีนัก เนื่องจากโครงสร้างของมันไวต่อการเปลี่ยนแปลงและการเสื่อมสภาพ เมื่อเกิดไดอะเจเนซิสและแคตาเจเนซิสไอโซเรเนียราทีนอาจถูกเปลี่ยนรูปและสร้างผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวข้องต่างๆ ซึ่งยังคงบ่งชี้ถึงภาวะยูซิเนียในเขตโฟติกในสภาพแวดล้อมการสะสม[ 13 ]กระบวนการเปลี่ยนรูปหลักสองประการคือ การอิ่มตัวของพันธะคู่เพื่อสร้างไอโซเรเนียราเทน และการแตกของโซ่คาร์บอนส่งผลให้เกิดชิ้นส่วนโมเลกุลขนาดเล็ก การเปลี่ยนแปลงอื่นๆ ได้แก่ การเติมกำมะถันการสร้างวงแหวนและการเกิดอะโรมาติก[ 13 ]
ใช้เป็นตัวบ่งชี้ทางชีวภาพ
แม้ว่าสภาวะยูซินิกจะพบได้ยากในปัจจุบัน แต่ในช่วงต้นประวัติศาสตร์ของโลกเชื่อกันว่าสภาวะเหล่านี้มีอยู่ในมหาสมุทร ทั้งหมด ที่ระดับความลึกประมาณ100 เมตร (330 ฟุต)การตรวจพบไอโซเรเนียราทีนและแบคทีเรียกำมะถันสีเขียวในช่วงกลางยุคโปรเทโรโซอิกถูกนำมาใช้เป็นหลักฐานสำหรับสภาวะยูซินิกในระยะยาวที่ยังคงอยู่ในมหาสมุทรหลังจากเหตุการณ์ออกซิเจนเพิ่มขึ้นครั้งใหญ่ตัวอย่างเช่น ชั้นหิน Barney Creek Formation อายุ 1.64 พันล้านปีในออสเตรเลีย ตอนเหนือ มีไบโอมาร์กเกอร์หลายชนิด รวมถึงไอโซเรเนียราทีน ซึ่งบ่งชี้ว่าหินเหล่านี้ถูกสะสมในแอ่งทะเลที่มีน้ำลึกปราศจากออกซิเจน มีกำมะถัน และมีการแบ่งชั้นสูง พร้อมด้วยกลุ่มแบคทีเรียกำมะถัน สีเขียวและสี ม่วง[ 14 ]
อนุพันธ์ของไอโซเรเนียราทีนได้รับการระบุในหินตะกอนตลอดช่วงยุคพาลีโอโซอิกและเมโซโซอิก ซึ่งบ่งชี้ว่าการสังเคราะห์แสงแบบไร้ออกซิเจนเป็นกระบวนการที่พบได้บ่อยกว่าในอดีต[ 15 ]อนุพันธ์ของไอโซเรเนียราทีนยังได้รับการแยกได้จาก หินต้นกำเนิด ปิโตรเลียม จำนวนมาก ซึ่งชี้ให้เห็นว่าสภาวะยูซินิกและภาวะไร้ออกซิเจนเอื้อต่อการรักษาสารอินทรีย์ ทำให้เกิดแหล่งกักเก็บปิโตรเลียม[ 15 ]นอกจากนี้ การตรวจพบอนุพันธ์ของไอโซเรเนียราทีนในช่วงการสูญพันธุ์ครั้งใหญ่บ่งชี้ว่าสภาวะยูซินิกอาจพบได้ทั่วไปในเหตุการณ์ดังกล่าว ตัวอย่างเช่น การแยกไอโซเรเนียราทีนจากหน่วยหินที่สะสมตัวในช่วงการสูญพันธุ์ครั้งใหญ่ในยุคเพอร์เมียน/ไทรแอสสิกซึ่งเป็นการสูญพันธุ์ครั้งใหญ่ที่สุดบนโลก ถูกนำมาใช้เป็นหลักฐานสำหรับการเกิดภาวะยูซินิกในเขตโฟติกหลายระลอกที่แพร่หลายก่อนและระหว่างเหตุการณ์การสูญพันธุ์[ 16 ]