Ликопан - Lycopane
|
|
| Имена | |
|---|---|
|
Название ИЮПАК
2,6,10,14,19,23,27,31-октаметилдотриаконтан
|
|
| Идентификаторы | |
|
3D модель ( JSmol )
|
|
| ChemSpider | |
|
PubChem CID
|
|
|
Панель управления CompTox ( EPA )
|
|
|
|
|
|
| Характеристики | |
| С 40 Н 82 | |
| Молярная масса | 563,096 г · моль -1 |
| Родственные соединения | |
|
Родственные соединения
|
Ликопин |
|
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа). |
|
| Ссылки на инфобоксы | |
Ликопан (C 40 H 82 ; 2,6,10,14,19,23,27,31-октаметилдотриаконтан), изопреноид алкана с 40 атомами углерода , является широко распространенным биомаркером, который часто встречается в условиях аноксии. Он был обнаружен в аноксически отложенных озерных отложениях (таких как формация Мессель и месторождение горючих сланцев Кондор). Он был обнаружен в сульфидных и бескислородных гиперсоленых средах (таких как формация Sdom). Он был широко обнаружен в современных морских отложениях, включая зону апвеллинга Перу, Черное море и желоб Кариако. Он редко встречается в сырой нефти.
Биологическое происхождение
Путь производства ликопана окончательно не идентифицирован. Есть несколько теорий его происхождения / производства.
Метаногенные археи
Некоторые из самых ранних теорий биосинтеза ликопана основаны на том, что он анаэробно продуцируется метаногенными археями . Ликопан был обнаружен в недавних морских отложениях в условиях метаногенной активности. В более старых отложениях сложно окончательно определить метаногенную активность, поскольку метан может мигрировать из других слоев и не обязательно быть продуктом того геологического времени. Возможно, что изопреноидные алканы, такие как ликопан, служат биомаркерами метаногенеза и метаногенных архей.
Ликопан еще не был выделен напрямую ни в одном биологическом организме, поэтому его связь с метаногенными археями является предположением. Однако этот процесс был идентифицирован в другом изопреноидном алкане: сквалане. Первоначально считалось, что сквалан не синтезируется напрямую биологическим путем, но позже было установлено, что он присутствует в архее .
Некоторые ациклические ненасыщенные тетратерпеноиды (структурно похожие на ликопан) были обнаружены у Thermococcus hydrothermalis , архей глубоководных гидротермальных источников . Ликопан также был обнаружен вместе с архейными эфирами в некоторых морских отложениях. Эти данные подтверждают метаногенное происхождение ликопана, но не являются окончательными. Кроме того, ликопан был обнаружен в водяных столбах, содержащих сульфат , что потенциально является аргументом против метаногенного происхождения ликопана. Метаногены обычно не распространены в богатых сульфатами средах.
Диагенез ликопина
Ликопан может быть получен в результате диагенеза ненасыщенного предшественника, такого как ликопин , каротиноид, который в большом количестве присутствует в фотосинтезирующих организмах . У цианобактерий ликопин может быть важным промежуточным звеном в биосинтезе других каротиноидов. Диагенез, в широком смысле относящийся к физическим и химическим изменениям, которые происходят, когда биологический материал подвергается фоссилизации, может включать гидрирование и преобразование ненасыщенных предшественников в производные алканов. Некоторое диагенетическое зависящее от времени уменьшение двойных связей в каротиноидах наблюдалось в морских отложениях.
Прямой геохимический диагенетический процесс превращения ликопина в ликопан во время седиментации не установлен. Однако этот процесс был идентифицирован в других каротиноидах (например, каротин в каротан ). Сера была предложена в качестве общего агента в диагенезе изопреноидных алкенов в алканы. Полимер серы (со связью серы с ненасыщенными атомами углерода) может в конечном итоге дать изопреноидные алканы, поскольку связи углерод-сера слабее, чем связи углерод-углерод. Были собраны некоторые экспериментальные доказательства в поддержку этой теории, но они не были продемонстрированы ни в каких образцах донных отложений.
Морские фотоавтотрофы
Также было высказано предположение, что ликопан непосредственно синтезируется морскими фотоавтотрофами, такими как цианобактерии или зеленые водоросли . Ликопин в большом количестве присутствует в морских фотосинтезирующих организмах; возможно, это предшественник на пути превращения ликопина в ликопан. Обнаружение ликопа-14 (E), 18 (E) -диена в зеленой водоросли Botryococcus braunii подтверждает эту теорию, поскольку преобразование ликопадиена в ликопан было бы проще и осуществимо, чем преобразование ликопина в ликопан.
Методы измерения
ГХ / МС
Газовая хроматография-масс-спектрометрия - распространенный инструмент для обнаружения и анализа биомаркеров. В зависимости от стационарной фазы, используемой в колонке, ликопан имеет тенденцию к совместному элюированию с алканом n- C 35 . Его сцепление "хвост к хвосту" дает диагностические фрагменты массы. Масс-спектр имеет периодическую фрагментацию.
Рамановская спектроскопия
Рамановская спектроскопия , неразрушающий аналитический метод без пробоподготовки, является мощным инструментом для анализа биомаркеров. Ликопин, ненасыщенный каротиноид, из которого может быть получен ликопан, имеет очень характерный спектр комбинационного рассеяния, который легко различить. Спектр ликопана отличается сильной полосой при 1455 см –1 ( ножницы CH 2 ), серией полос от 1390–1000 см –1 (растяжение CC) и некоторыми полосами от 1000–800 см –1 (метил-ин- плоское раскачивание и внеплоскостной изгиб СН).
Анализ стабильных изотопов
Количество углерода-13, присутствующего в ликопане в отложениях, может указывать на его продуцент, в частности, различать метаногенное и водорослевое происхождение. Более низкие уровни 13 C предполагают, что соединение происходит из метаногенов, в то время как более высокие уровни подтверждают водорослевое происхождение. Высокий уровень 13 C, обнаруженный в ликопане сланцевого сланца Мессель (-20,8 ‰), указывает на продуцента водорослей.
Использование в качестве биомаркера (пример: Аравийское море / Перу, регион апвеллинга)
Недавняя работа предложила повышенные уровни ликопана как показатель аноксичности . Когда соотношение н-алканов C 35 / C 31 было рассчитано как внутри, так и за пределами зоны минимального содержания кислорода (OMZ) в Аравийском море , отношения внутри OMZ были примерно в два-три раза выше, чем за пределами этой зоны. Было определено, что это повышенное соотношение связано с присутствием ликопана, который совместно элюируется с н- алканом C 35 . Таким образом, было определено, что соотношение ликопан / C 31 коррелирует со степенью аноксичности. Аналогичные тенденции наблюдались в районе перуанского апвеллинга. Это дополнительно укрепляет жизнеспособность изобилия ликопана как индикатора токсичности / бескислородности и обеспечивает дополнительную поддержку метаногенного происхождения ликопана.
Астробиологический потенциал
Одна из проблем, связанных с поиском жизни на других планетах, - это практические ограничения инструментальных средств. Хотя ГХ / МС или ЯМР могут дать однозначные доказательства существования биомаркеров, включать эти инструменты на высокооптимизированные космические аппараты нецелесообразно. Рамановская спектроскопия стала ведущим методом из-за ее чувствительности, миниатюрности и отсутствия подготовки образцов.
Каротиноиды уже давно вызывают астробиологический интерес, учитывая их диагностические спектры комбинационного рассеяния, маловероятность их абиотического синтеза и высокий потенциал сохранения. Недавние исследования показали, что спектр комбинационного рассеяния ликопана существенно отличается от спектра ликопина. Две молекулы различимы. Хотя функционализированные каротиноиды сами по себе являются привлекательным астробиологическим биомаркером, обнаружение их диагенетических продуктов может быть в равной степени характерным для внеземной жизни. Обнаружение диагенетически восстановленного ликопана на других планетных телах может быть недвусмысленным признаком жизни, поскольку диагенез происходит во время биологической окаменелости.