Lykopan
|
|
| Namn | |
|---|---|
|
IUPAC-namn
2,6,10,14,19,23,27,31-oktametyldotriakontan
|
|
| Identifierare | |
|
|
|
3D-modell ( JSmol )
|
|
| ChemSpider | |
|
PubChem CID
|
|
|
CompTox Dashboard ( EPA )
|
|
|
|
|
|
| Egenskaper | |
| C40H82 _ _ _ | |
| Molar massa | 563,096 g·mol -1 |
| Besläktade föreningar | |
|
Besläktade föreningar
|
Lykopen |
|
Om inte annat anges ges data för material i standardtillstånd (vid 25 °C [77 °F], 100 kPa).
|
|
Lykopan (C 40 H 82 ; 2,6,10,14,19,23,27,31-oktametyldotriakontan), en isoprenoid med 40 kolatomer, är en allmänt närvarande biomarkör som ofta finns i anoxiska miljöer. Den har identifierats i anoxiskt avsatta lakustrina sediment (som Messelformationen och Condors oljeskifferavlagringar). Det har hittats i sulfidiska och anoxiska hypersalina miljöer (som Sdom-formationen). Det har blivit allmänt identifierat i moderna marina sediment, inklusive Perus uppströmningszon, Svarta havet och Cariaco-graven. Det har endast hittats sällan i råoljor.
Biologiskt ursprung
Vägen för produktion av lykopan har inte slutgiltigt identifierats. Det finns flera teorier för dess ursprung/produktion.
Metanogen arkea
Några av de tidigaste teorierna för biosyntesen av lykopan centreras kring det som anaerobt produceras av metanogena arkéer . Lykopan har observerats i senare marina sediment i sammanhang där metanogen aktivitet förekommer. I äldre sediment är metanogen aktivitet svårare att definitivt fastställa, eftersom metan kan migrera från andra lager och inte nödvändigtvis vara en produkt av den geologiska tiden. Det är möjligt att isoprenoidalkaner som lykopan tjänar som biomarkörer för metanogenes och metanogena arkéer.
Lykopan har ännu inte isolerats direkt i någon biologisk organism, så dess koppling till metanogena arkéer är gissningar. Processen har dock identifierats i en annan isoprenoidalkan: skvalan. Squalane ansågs från början inte vara direkt biologiskt syntetiserad, men bestämdes senare för att vara närvarande i archaea .
Vissa acykliska omättade tetraterpenoider (strukturellt liknar lykopan) har upptäckts i Thermococcus hydrothermalis , en djuphavs- hydrotermisk ventilationsöppning. Lykopan har också hittats tillsammans med arkeala etrar i vissa marina sediment. Dessa fynd ger stöd för ett metanogent ursprung av lykopan, men det är inte avgörande. Dessutom har lykopan identifierats i vattenpelare som innehåller sulfat , vilket potentiellt är ett argument mot lykopan som har ett metanogent ursprung. Metanogener är i allmänhet inte utbredda i sulfatrika miljöer.
Diagenes av lykopen
Lykopan kan komma från diagenes av en omättad prekursor såsom lykopen , en karotenoid som finns rikligt i fotosyntetiska organismer . I cyanobakterier kan lykopen vara en viktig mellanprodukt i biosyntesen av andra karotenoider. Diagenes, som i stora drag refererar till fysikaliska och kemiska förändringar som sker medan biologiskt material genomgår fossilisering, kan innefatta hydrering och omvandling av omättade prekursorer till alkanderivat. Viss diagenetisk tidsberoende minskning av dubbelbindningar i karotenoider har observerats i marina sediment.
En direkt geokemisk diagenetisk process för omvandling av lykopen till lykopan under sedimentering har inte fastställts. Denna process har dock identifierats i andra karotenoider (t.ex. karoten till karotan). Svavel har föreslagits som ett allmänt medel vid diagenes av isoprenoidalkener till alkaner. En svavelpolymer (med svavelbindning till omättade kol) skulle så småningom kunna ge isoprenoidalkaner, eftersom kol-svavelbindningar är svagare än kol-kolbindningar. Vissa experimentella bevis till stöd för denna teori har samlats in, men det har inte påvisats i några sedimentprover.
Marina fotoautotrofer
Det har också teoretiserats att lykopan syntetiseras direkt av marina fotoautotrofer som cyanobakterier eller grönalger . Lykopen är rikligt närvarande i marina fotosyntetiska organismer; möjligen är det prekursorn i en lykopen-till-lycopan-väg. Detekteringen av lycopa-14(E),18(E)-dien i grönalgen Botryococcus braunii stärker denna teori, eftersom omvandlingen av lycopadien till lycopan skulle vara enklare och mer genomförbar än den av lycopen till lycopan.
Mättekniker
GC/MS
Gaskromatografi-masspektrometri är ett vanligt verktyg för att detektera och analysera biomarkörer. Beroende på den stationära fasen som används i kolonnen, tenderar lykopan att samelueras med n - C35 -alkanen. Dess svans-till-svans-koppling ger diagnostiska massfragment. Masspektrumet har ett periodiskt fragmenteringsmönster.
Raman spektroskopi
Ramanspektroskopi , en oförstörande analysteknik utan provberedning, är ett kraftfullt verktyg för att analysera biomarkörer. Lykopen, den omättade karotenoiden som lykopan kan härröra från, har ett mycket karakteristiskt Raman-spektrum som är lätt att urskilja. Spektrum av lykopan skiljer sig med ett starkt band vid 1455 cm −1 (CH 2 sax), en serie band från 1390–1000 cm −1 (CC-sträckning), och några band från 1000–800 cm −1 (metylin- plan gungning och CH-böjning utanför planet).
Stabil isotopanalys
Mängden kol-13 som finns i lykopan som finns i sediment kan ge indikationer på dess producent, särskilt att skilja mellan metanogent och algerursprung. Lägre nivåer av 13 C tyder på att föreningen har sitt ursprung i metanogener, medan högre nivåer stödjer ett algursprung. Den höga nivån av 13 C som finns i Messel-skifferlycopan (-20,8‰) tyder på en algproducent.
Använd som biomarkör (fallstudie: Arabiska havet/Peru uppväxtregion)
Nyligen arbete har föreslagit förhöjda nivåer av lykopan som en proxy för anoxicity. När C35 / C31 n -alkanförhållandet beräknades både inom och utanför syreminimumszonen (OMZ) i Arabiska havet , var förhållandena inuti OMZ ungefär två till tre gånger högre än de var utanför denna zon. Detta ökade förhållande bestämdes bero på närvaron av lykopan, som samelueras med C35n - alkan . Således fastställdes det att lykopan/C31- förhållandet är korrelerat med graden av anoxicity. Liknande trender observerades i Peru Upwelling-regionen. Detta förstärker vidare livsdugligheten för överflöd av lykopan som en indikator på oxicitet/antoxicitet och ger ytterligare stöd för ett metanogent ursprung av lykopan.
Astrobiologisk potential
En av utmaningarna med att söka efter liv på andra planeter är de praktiska begränsningarna av instrumentering. Även om GC/MS eller NMR kan ge otvetydiga bevis på förekomsten av biomarkörer, är det inte praktiskt att inkludera dessa instrument på mycket optimerade rymdfarkoster. Ramanspektroskopi har dykt upp som en ledande teknik på grund av dess känslighet, miniatyriserbarhet och bristande provberedning.
Karotenoider har länge genererat astrobiologiskt intresse med tanke på deras diagnostiska Raman-spektra, deras osannolikhet att syntetiseras abiotiskt och deras höga bevarandepotential. Nyligen arbete har visat att Raman-spektrumet för lykopan är tillräckligt olikt det för lykopen. De två molekylerna är särskiljbara. Även om funktionaliserade karotenoider i sig själva är en attraktiv astrobiologisk biomarkör, kan upptäcka deras diagenetiska produkter vara lika karakteristiskt för utomjordiskt liv. Detektering av diagenetiskt reducerad lykopan på andra planetariska kroppar kan vara en entydig indikation på liv, eftersom diagenes sker under biologisk fossilisering.