TERPENLER - TERPETIOİTLER
Terpenler, ya da terpetıoitler, sekonder (ikincil) ürünlerin en geniş sınıfını oluştururlar. Bu sınıfın çeşitli bileşikleri genellikle suda çözünmezler. Biyosentezleri asetil-CoA ya da glikolitik ara ürünler üzerinden gerçekleşir. Terpenlerin biyosentezi tartışıldıktan sonra bu kimyasalların herbivorları nasıl uzaklaştırdığı ve buna karşılık bazı herbivorların terpenlerin toksik etkisinden nasıl kaçındıkları incelenecektir.
Terpenler Beş Karbonlu İzopren Birimlerinin Birleşmesi Sonucu Oluşurlar
Tüm terpenler, izopentanın dallanmış karbon iskeletine sahip beş karbonlu birimlerden oluşurlar:
Terpenler yüksek sıcaklıklarda bozunarak izoprenleri oluşturabildiklerinden, temel yapısal birimleri bazen izopren birimleri olarak adlandırılırlar.
Bu nedenle terpenler bazen izoprenoitler olarak adlandırılırlar.
Geniş kapsamlı metabolik değişiklikler bazen orijinal beş karbonlu birimleri ayırt etmeyi zorlaştırsa da, terpenler taşıdıkları bu birimlerin sayısına dayanılarak sınıflandırılırlar, iki C, birimli, yani on karbonlu terpenlere monoterpenler, onbeş karbonlulara (üç C. birimli) seskiterpenler, yirmi karbonlulara (dört C5 birimli) ise diterpenler adı verilmektedir. Triterpenkr (30 karbonlu ya da altı C_ birimli), tetraterpenler (40 karbonlu ya da sekiz C5 birimli) veya politerpenoitler [(C.)n, n > 8] daha büyük terpenlerdir.
Terpenlerin Biyosentezinde İki Metabolik Yol Bulunur
Terpenlerin primer metabolitlerden biyosentezinde en azından iki ayrı yol bulunur. Bu yollardan en iyi bilineni olan mevalonik asit metabolik yolunda üç asetil-CoA molekülü adım adım birleşerek mevalonik asiti oluşturur. Bu altı karbonlu anahtar ara ürün daha sonra fosforile, dekarboksile ve dehidrate olarak izopentenil difosfat’ı (IPP22) meydana getirir.
IPP, terpenlerin aktifleşmiş beş karbonlu yapı taşıdır. Son yıllarda IPP nin, kloroplast ve diğer plastidlerde çalışan ve bir seri farklı tepkime içeren metileritrol fosfat (MEP) adlı yolla glikoliz veya fotosentetik karbon indirgeme döngüsünün ara ürünlerinden oluşabileceği anlaşılmıştır. Tüm ayrıntıları tam olarak aydınlatılmamakla beraber, burada gliseraldehit-3-fosfat ve piruvattan gelen iki karbon atomunun birleşmesi sonucu IPP’ye dönüşecek bir ara ürün oluşur.
İzopentenil Difosfat ve İzomeri Birleşerek Daha Büyük Terpenleri Oluştururlar
izopentenil difosfat ve izomeri, dimetilallil difosfat (DPP), terpen biyosentezinin aktifleşmiş beş karbonlu yapı taşlarıdır. IPP ve DPP’ nin birleşmesiyle daha büyük moleküller oluşur. Öncelikle IPP ve DPP tepkimeye girerek hemen tüm terpenlerin on karbonlu öncülü geranil difosfatı (GPP) oluştururlar. GPP ardından bir diğer IPP molekülüne bağlanabilir ve böylece hemen tüm seskiterpenlerin öncülü olan onbeş karbonlu farnezil difosfat (FDP) oluşur. Bir diğer IPP molekülünün bu yapıya (FPP) katılması sonucu diterpenlerin öncülü olan yirmi karbonlu geranilgeranil difosfat (GGPP) oluşur. Son olarak, iki FPP molekülü birleşerek ya da dimerleşerek triterpenleri (C30) ve iki GGPP molekülü birleşerek tetraterpenleri (C40) oluştururlar.
Bazı Terpenler Büyüme ve Gelişmede Rol Oynarlar
Belli başlı bazı terpenler bitki büyüme ve gelişmesinde iyi bilinen işlevlere sahiptirler ve bu nedenle sekonder metabolitlerden ziyade primer metabolitler olarak değerlendirilirler. Örneğin, bitkisel hormonların (büyüme düzenleyicilerinin) önemli bir grubu olan giberellinler diterpendir. Hücre zarlarının temel bileşenleri olan steroller triterpen türevleridir ve fosfolipitlerle etkileşime girerek zar bütünlüğümü sağlarlar. Fotosentezde yardımcı pigment işlevi gören ve fotosentetik dokuları fotooksidasyondan koruyan kırmızı, turuncu ve sarı renkli karotenoitler tetraterpendir. Diğer bir bitkisel hormon, ab sisik asit, bir karotenoit öncülün parçalanması sonucu oluşan seskiterpendir (C15).
Dolikol’ler olarak bilinen, uzun zincirli politerpen alkoller hücre çeperlerinde ve glikoprotein sentezinde şekerlerin taşınmasında işlev görürler. Klorofilin fitol yan zinciri örneğinde olduğu gibi, terpen türevli yan zincirler bazı moleküllerin zara tutunmasına yardımcı olurlar. Sonuç olarak çeşitli terpenler bitkilerde birincil derecede önemli rollere sahiptirler. Ancak bitkiler tarafından üretilen farklı terpen yapıların büyük çoğunluğu sekonder metabolitlerdir ve savunma işlevi gördükleri varsayılmaktadır.
Terpenler Birçok Bitkide Herbivorlara Karşı Savunma Görevi Yaparlar
Terpenler toksik olduklarından bitkiyle beslenen birçok memeli ve böcekler üzerinde caydırıcı etki yaparlar. Bu nedenle bitki savunmasında önemli roller üstlenirler. Örneğin, krizantem (Chrysanthemum) türlerinin yaprak ve çiçeklerinde oluşan ve piretroit’Ier olarak bilinen mono- terpen esterler çok çarpıcı böcek öldürücü (insektisidal) bir aktivite gösterirler. Doğada az kararlı olmaları ve memeliler üzerinde önemsenmeyecek düzeyde toksisite göstermeleri nedeniyle, gerek doğal ve gerekse sentetik piretroitler ticari böcek öldürücülerin popüler bileşenleridir.
Monoterpenler, çam ve köknar gibi konifer (kozalaklı) bitkilerin iğne yaprak, dal ve gövdelerinde bulunan reçine kanallarında birikirler. Bu bileşikler, tüm dünyada koniferlere ciddi zararlar veren kabuk böcekleri (koşniller) de dahil çok sayıda böceklere tok- sik etki yaparlar. Konifer bitkilerin çoğu, monoterpen üretimini artırarak kabuk böceğinin saldırısına karşı koyarlar.
Çoğu bitki türü kendilerine özgü kokuları veren ve uçucu ya da eterik yağlar olarak bilinen, uçucu özellikteki mono ve seskiterpenler karışımı içerirler.
Uçucu yağların böcek uzaklaştırıcı etkileri iyi bilinmektedir. Epidermisin dışa doğru çıkıntıları olan salgı tüylerinde sıklıkla bulunurlar ve potansiyel herbivor- larm bitkinin tadına bakmasına fırsat bile vermeden uzaklaştırmaları nedeniyle, toksisite için, bir bakıma, “uyarı işareti” gibidirler. Salgı tüylerinde terpenler, hücre çeperi üzerine özelleşmiş hücre dışı boşluklarda depolanırlar. Bitkilerden buhar distilasyonu ile özütlenebilen uçucu yağlar, besinlerde tat verici olarak ve parfümlerin yapımında kullanıldıklarından ticari açıdan önemlidirler.
Son bir araştırma, bitki korumada uçucu terpenlerin rolü hakkında ilginç bir dönüm noktasını göstermektedir. Mısır, pamuk, yabani tütün ve diğer türlerde belli başlı mono ve seskiterpenler, böcekler beslendikten sonra üretilmekte ve salınmaktadır. Bu kimyasallar bitki üzerine yumurtalarını bırakan herbivor böcekleri kovmakla kalmaz, aynı zamanda bitkiden beslenen bu zararlıları öldüren avcı (predatör) ve asalak (parazit) böcekleri çekerek, oluşabilecek zararı en aza indirger. Böylelikle uçucu terpenlerin savunma işlevleri sınırlı kalmamakta, aynı zamanda bitkilerin diğer organizmalardan bu konuda yardım görmesini sağlamaktadır. Bitkilerin, kendileri üzerinden beslenen böceklerin doğal düşmanlarını çekme yeteneği, zararlılara karşı mücadele ve kontrolde ses getirebilecek yeni bir ekolojik yaklaşımı da gündeme getirmektedir.
Böceklere karşı geliştirilen, ancak uçucu olmayan terpen yapıda bileşikler arasında limonoit’ler ilk akla gelenlerdir. Bu kimyasallar, limonda acılaştırın maddeler olarak bilinen bir grup triterpendir (C30). Böcek beslenmesine karşı belki de bilinen en güçlü uzaklaştırıcı olan azadiraktin Afrika ve Asya’ da yetişen “Neem” ağacından (Azadirachta indica) elde edilen kompleks limonoittir. Azadiraktinin milyarda 50 (50 ppb) gibi çok düşük bir dozu bile bazı böceklerin kovulması için yeterlidir ve toksik etkileri değişkendir. Memelilerde düşük toksisite gösterdiğinden, ticari böcek kontrol ajanı olarak önemli bir potansiyele sahiptir ve günümüzde azadiraktin içeren çeşitli ticari preparatlar Kuzey Amerika ve Hindistan’ da satılmaktadır.
İlk kez eğretiotundan (Polypodium vulgare) izole edilen fitoekdizonlar, böceklerde deri değiştirme hormonlarıyla aynı temel yapıya sahip bir grup bitki steroididir Fitoekdizonları yiyen böceklerde deri değiştirme ve diğer gelişme süreçleri kesintiye uğrar ve çoğu kez ölümle sonuçlanır.
Omurgalı herbivorlara karşı aktif olan triterpenler kardenolitleri ve saponinleri de kapsar. Kardenolit’ler glikozit yapıdadırlar (glikozitler, kimyasal yapısına şeker veya şekerlerin bağlı olduğu bileşiklerdir), tatları acıdır ve yüksek organizasyonlu hayvanlar için oldukça toksiktirler. İnsanlarda Na+/K+ ile aktive ATPaz’lar yoluyla kalp kası üzerinde çarpıcı etkide bulunurlar.
Dikkatle ayarlanmış dozları ise kalp atışını yavaşlatır ve güçlendirir. Yüksük otu (Digitalis) türlerinden elde edilen kardenolitler (ya da kalp glikozitleri) milyonlarca kalp hastasının tedavisinde kullanılan ilaçların vazgeçilmez bileşenleridir.
Saponinler, sabun benzeri özelliklerinden dolayı bu ismi almış steroit ve triterpen glikozitlerdir. Molekül, yapısında hem yağda çözünür (yani steroit veya triterpenik yapı) hem de suda çözünür (şeker) elemanların bulunması saponinlere deterjan özelliği verir ve suyla çalkalandıklannda sabun gibi köpürürler. Saponinlerde görülen toksisitenin sterollerle kompleksler oluşturma özelliklerinin bir sonucu olduğu düşünülmektedir. Saponinler sindirim sisteminde sterol alınımını da etkileyebilir ya da dolaşım kanına alındıktan sonra hemolize yol açabilirler.
Botanik
-
Bitkisel Hormonlar Nelerdir?
-
Bitkisel Hormonları Nelerdir? Auxinler - Oksin Bitki Büyüme Hormonlarının Görevleri Nelerdir?
-
Pinus cembra - İsviçre Fıstık Çamı
-
Pinus banksiana - Banks çamı
-
Pinus aristata (Higori çamı)
-
Palinoloji – Polen Bilimi Hakkında Bilgi
-
Kaktüsgiller - Cactaceae Hakkında Bilgi
-
Papatyagiller - Asteraceae Hakkında Bilgi
-
Karanfilgiller - Caryophyllaceae Hakkında Bilgi
-
Periyant Nedir ? Periant (Çiçek Örtü Yaprakları)
-
Bitki Yaprak Tipleri Ve Görevleri - Yaprak Çeşitleri
-
Bitkilerde Gövde Çeşitleri ve Gövdenin Görevleri Nelerdir ?
-
Opuntia ficusindica - "Dikenli İncir"
-
Bitkilerde Bulunan Doğal Renk Maddeleri
-
Bitki Stresi: Abiyotik ve Biyotik Faktörler