الأصبغة النباتية Plant pigments
Plants pigments
تعريف الأصبغة النباتية:
تعرف بأنها المواد التي تضفي لوناً معيناً على أي عضو أو نسيج نباتي.
تواجد الأصبغة النباتية:
تتواجد الأصبغة النباتية في مستوي الخلية النباتية في:
1- في الصانعات الخضراء
2- في الصانعات الملونة
3- في العصارة الفجوية
تقسيم دراسة الأصبغة النباتية:
سنهتم في هذا الموضوع بأربع صفوف من الأصبغة وهي:
1- صف المركبات البورفيرينية
2- صف الكاروتينوئيدات
3- صف الأصبغة الفيكوبيلينية
4- صف الأصبغة الفلافينوئيدية
وسنقوم بشرح الصفوف الأربعة وفق المخطط التالي:
- مكان توجد الصبغة النباتية
- انتشارها بين النباتات وفي أي الأجزاء النباتية تنتشر
- ألوان الأصبغة المختلفة
- دراسة البنية الكيميائية لكل صباغ
- طيوف الامتصاص
- الخصائص الكيميائية: انحلال- استخلاص
- دراسة فوائد الأصبغة وتأثيرها الفيزيولوجي على الجسم
وسندرس أيضاً: تشخيص الأصبغة النباتية تحت المجهر
التغييرات الفصلية والمناخية وتأثيرها على الأصبغة .
رد: الأصبغة النباتية Plant pigments
أولاً- المركبات البورفيرينية:
طبعاً سنتناول صباغ الكلوروفيل.
- تواجد صباغ الكلوروفيل:
يتواجد هذا الصباغ ضمن الصانعات الخضراء في النبات الراقية , وضمن حاملات الصبغة في أنواع الطحالب.
- الانتشار في النباتات الراقية :
1- في الأجزاء النباتية الخضراء ( ساق فتية – أوراق)
2- تتواجد في قشور الثمار غير الناضجة
3- في بعض الثمار الخضراء اللون , كما في ثمار نبات الخيارCucumis sativus
ونجده في الجراثيم والأشنيات, ولكن لا نراه في الفطور.
- لون الصبغة: أخضر.
- طيف الامتصاص:
تمتص أنواع أصبغة الكلوروفيل الضوء بشكل قوي من منطقة الأجزاء الحمراء والبنفسجية من الطيف المرئي.
يكون امتصاص الأشعة الخضراء ضعيف , وهكذا فعندما يسقط الضوء الأبيض على جزء نباتي يحتوي الكلوروفيل يبقى الانعكاس للون الأخضر ويبدو الجزء النباتي بهذا اللون.
- البنية الكيميائية لليخضور ( كيمياء اليخضور) :
من الناحية الكيميائية الكلوروفيل مركب بورفيريني.
تمتلك الحلقة البورفيرينية الشكل التالي:
- أنواع الكلوروفيل من الناحية الكيميائية:
الكلوروفيل a – الكلوروفيل b بشكل أساسي
بالإضافة : Chlorophyll c- chlorophyll d
في الجراثيم يسمى اليخضور الجرثومي Bacterial chlorophyll a,b
وتختلف عن بعضها باختلاف الزمر والمجموعات الوظيفية المرتبطة بالهيكل الكيميائي الأساسي لليخضور.
رد: الأصبغة النباتية Plant pigments
- الهيكل الكيميائي لليخضور:
تتألف جزيئة اليخضور من رأس يتمثل بحلقة, وذيل عبارة عن سلسة خطية فيتولية.
بنية الرأس الكلوروفيلي:
1- أربع حلقات بيرول, تتوضع بشكل دائري
2- ذرة مغنزيوم تتوضع في وسط الحلقات البيرولية الأربعة
3- يتوفر اتصال بين الحلقات البيرولية الأربعة بواسطة جسور من الكربون والهيدروجين
4- تتصل حلقات البيرول مع حلقة من مركب Cyclopentanone
) يحوي رابطة كيتونية )
5- يمثل الرأس قطب محب للماء في جزيئة اليخضور
بنية الذيل الكلوروفيللي:
1- سلسلة مؤلفة من 20 ذرة كربون
2- الاتصال بالرأس يتم برابطة استيرية
3- يمثل الذيل قطب كاره للماء
الصيغة العامة للذيل : C20H39OH
مالفرق بين الكلوروفيل a و الكلوروفيل b ؟؟
- في الكلوروفيل a : عند حلقة البيرول رقم B يوجد زمرة ميتيل
- في الكلوروفيل b : عند حلقة البيرول رقم B زمرة الدهيد
( لن نقوم بالتركيز على الفروقات بين أنواع اليخضور الأخرى )
- تواجد الأنواع الكلوروفيلية :
الكلوروفيل a,b نجده في النباتات الراقية
الكلوروفيل c نجده في الأشنيات البنية
الكلوروفيل d نجده في الأشنيات الحمراء
الكلوروفيل الجرثومي a,b نجده في الجراثيم.
رد: الأصبغة النباتية Plant pigments
- وظائف الكلوروفيل في النبات:
-- البنية الكيميائية له تساهم في امتصاص الضوء وتحويل الطاقة الضوئية إلى كيميائية تستخدم في تثبيت CO2 وإرجاعه
-- يعتبر مسؤولاً عن اصطناع السكاكر بما أنه مسؤول عن وظيفة التركيب الضوئي
- استخلاص الكلوروفيل:
يتم استخلاصه بواسطة الإيتانول أو الاسيتون (90%) أو يستخدم ثنائي إيتيل إيتر .
- التأثيرات الفيزيولوجية للكلوروفيل واستعمالاته:
1- يمتلك فعل مضاد للبكتريا
2- يساعد على التئام النسج والجروح
3- يساعد هذا المركب الكبد على تكوين خلايا الدم الحمراء
4- يحسن من دورة الدم التي تصل للأعضاء
5- يستخدم قي معالجة الإمساك
6- يستخدم في التخلص من بعض الآثار الجانبية المرافقة لتناول العلاجات الكيميائية
7- يسوق هذا المركب في العديد من الدول ويعرف باسم Chlorella
أشهر شكل صيدلاني يعطى به هذا الصباغ هو الكبسولات
رد: الأصبغة النباتية Plant pigments
ثانياً- الكاروتينوئيدات:
- تواجد الأصبغة الكاروتينوئيدية:
1- تتواجد إما بجانب اليخضور ضمن الصانعة الخضراء
2- توجد ضمن الصانعات الملونة Chromoplasts
3- تترواح ألونها من الأصفر والأحمر والبرتقالي حتى البني
4- يمكن ملاحظتها في الكائنات النباتية الدنيا , أما في النباتات الراقية فتنتشر في مختلف أجزاء النبات فقد نجدها في الأزهار والثمار والجذور الدرنية أيضاً
- طيف الامتصاص:
تمتص الكاروتينوئيدات الضوء بشكل قوي في منطقة اللون الأزرق من الطيف المرئي.
ملاحظة: الكاروتينوئيدات تضم مركبات كاروتينية بالإضافة لأشباه الكاروتينات ( كالأصبغة الكزانتوفيلية )
- البنية الكيميائية للأصبغة الكاروتينوئيدية:
تعتبر هذه الأصبغة من المركبات التربينية الرباعية Tetraterpenes .
هذه المركبات عبارة عن سلسلة خطية مكونة من 40 ذرة كربون
تشتق هذه المركبات من جزيئتين من جيرانيل بيروفوسفات ليعطي مركب وسيط يدعى الليكوبين , ومنه تخلّق باقي الكاروتينات
- وهذا المخطط يوضح اصطناع كل من الجيرانيل بيروفوسفات وكذلك الليكوبين:
مركبات الكاروتينوئيدات كثيرة وفي هذا البحث سأضع بعضها ملحق بالصيغة:
1- من الكاروتينات الخطية:
- الليكوبينLycopene :
http://up.sitamol.net//uploads/image...fa6b198f56.jpg
هو المكون لصباغ أحمر اللون , يتواجد في ثمار نبات البندورة Lycopersicum esculentum
كذلك يمكن ملاحظة هذا الصباغ في نبات البطيخ الأحمر Citrillus vulgaris وفي العنب الأحمر .
رد: الأصبغة النباتية Plant pigments
-مركبات كاروتينوئيدية تحوي على حلقات:
- ألفا كاروتين: µ- carotene:
- بيتا كاروتين: B-carotene
الموجود في نبات الجزر Dacus carota
- غاما كاروتين:g-carotene( حلقة واحدة في نهاية السلسة الخطية)
الأصبغة السابقة هي أصبغة برتقالية اللون.
3- مركبات كاروتينوئيدية تحوي على حلقات ومؤكسدة:
- الكابسنتين: Capsanthin
هو صباغ أحمر اللون نجده في ثمار نبات الفليفة الحمراء Capsicum.SP
- اللوتين: Lutein
صباغ كزانتوفيللي , اللون أصفر برتقالي
يعطي اللون المميز لتويجات أزهار نبات المخملية المنتصبة Tagetes erecta
رد: الأصبغة النباتية Plant pigments
- الزياكزانتين Zeaxanthine- الانتراكزانتين Antheraxanthine:
أصبغة كزانتوفيللية صفراء والزياكزانتين واسع الانتشار يميز اللون الأصفر لنبات الذرة Zea mays , بينما الانتراكزانتين يبقى مرافقاً له .
الفوكوكزانتين Focuxanthine :
يتواجد في الطحالب السمراء كما في جنس Laminaria
الفيولاكزانتين Violaxanthine
صباغ أصفر يميز تويجات نبات الثالوث Viola tricolor من الفصيلة البنفسجية Violaceae
ويمكن تواجده في الطحالب الخضراء
الغليكوزيدات الكاروتينوئيدية:
تتواجد بعض المركبات الكاروتينية كأغليكون لمركب غليكوزيدي , وبالتالي فإن ظهور اللون يتبع له
مثلاً :
الكروكوزيد : هو غليكوزيد موجود في نبات الزعفران Crocus ويعد مسؤول عن اللون البنفسجي لبتلات أزهار هذا النبات .
الأغليكون فيه هو كاروتين الكروسين Crocin والسكر هو الجنتبيوز
رد: الأصبغة النباتية Plant pigments
استخلاص الكاروتينوئيدات:
يتم استخلاص أغلب الكاروتينوئيدات بالكحول الإيتيلي.
الكشف عن الكاروتينوئيدات:
1- حمض الكبريت المركز يعطي معها ألوان زرقاء أو خضراء أو بنفسجية
2- تعطي لون أزرق غامق مع حمض كلور الماء المركز الحاوي على القليل من الفينول
3- معظمها يعطي لون أزرق مع ثالث كلور الانتموان في محلول الكلوروفورم.
تستخدم هذه الكواشف عند استعمال كروموتوغرافيا الطبقة الرقيقة TLC
دور الكاروتينوئيدات في النبات:
- تعمل على جذب الحشرات من أجل عملية الإلقاح بألوانها.
- تعمل على تقديم الطاقة الضوئية للكلوروفيل وتحميه من الأكسدة الضوئية أيضاً .
الدور الفيزيولوجي للكاروتينوئيدات في جسم الإنسان:
( عندما نتكلم عن الكاروتينوئيدات ننتبه لكونها مضادة للأكسدة وللسرطان ) وفيما يلي الدور الفيزيولوجي لبعضها:
1- يعد كل من مركب ألفا كاروتين وبيتا كاروتين وكذلك مركب Beta-cryptoxanthin طليعة لفيتامين A( الريتينول Retinol) حيث يؤدي انشطار جزيئة البيتا كاروتين لتشكيله .
2- مركب الليوتين والزياكزانتين : تخزن في شبكية العين ولكن لا تدخل في تشكيل الفيتامين A , لكن يعتبران من مضادات الأكسدة الفعالة
3- يعد مركب الليكوبين مركباً مقاوماً للسرطان بشتى أنواعه وخاصة سرطان الثدي والبروستات ومازال موضوع فعالية هذا المركب ضد السرطان قيد الدراسة .
4- يستخدم الليوتين والزياكزانتين في معالجة حالات التنكس البقعي .
لمحة بسيطة: ماهو مرض التنكس البقعي؟؟؟
Macular degeneration
ينشأ هذا المرض نتيجة تردّي الخلايا المخروطية الحساسة للضوء التي توجد في الباحة البقعية للشبكية ، والبقعة macula هي موقع الرؤية على الشبكية الأكثر حساسية بالنسبة للتفاصيل و الألوان ، وفي التنكس البقعي يكون هناك فقد تدريجي لتفاصيل الرؤية و لمجال الرؤية المركزية ( بعكس الزَرَق ، حيث تُفقد الحواف الخارجية لمجال الرؤية ) .
وهو يصيب كلا العينين ، لكن إحدى العينين تتأثر به عادة قبل الاخرى باسابيع قليلة .
أعراض المرض:
• صعوبة في التركيز على نص كتابي .
• عدم المقدرة على تمييز الوجوه بسهولة .
• مشاكل في تبيّن التفاصيل عند مشاهدة التلفاز .
تقع بين مشيمّية العين و شبكيتها طبقة عازلة وواقية ، ومع تقدم العمر ، تظهر بعض العيوب على هذه الطبقة الامر الذي يتيح لبعض سوائل العين بالانفلات نحو الشبكية نفسها . ويمكن ان يسبب هذا السائل لاحقا ضررا متفاقما بالعصيات و المخاريط الحساسة التي تعتبر المفتاح الاساسي لتوليد صورة نقية وواضحة – وهو اضطراب يُعرف بالتنكس البقعي .
- من الأشكال الصيدلية لليوتين: قطرات عينية.
الأشكال الفردية للصبغة الكاروتينوئيدية : كما رأينا في الصور التي في الأعلى , يكون التواجد إما بشكل مسحوق أو سائل .
رد: الأصبغة النباتية Plant pigments
ثالثاً- الأصبغة الفيكوبيلينية:
- أين تتواجد هذه الصبغة؟؟؟
يتركز وجود الأصبغة الفيكوبيلينية في الطحالب
ويمكن أن نشاهدها في Cyanobacteria . وفي الجراثيم .
- البنية الكيميائية للأصبغة الفيكوبيلينية:
كيف نعرف الأصبغة الفيكوبيلينية كيميائياً؟؟؟
1- تعتبر الفيكوبيلينات مركبات صباغية منحلة بالماء
2- عبارة عن سلسلة مفتوحة رباعية البيرول ( لا تحتوي ذرة مغنزيوم كما في الكلوروفيل.
3- تكون هذه الأصبغة متحدة بالبروتينات
4- تحتوي حلقة البيرول الأولى والأخيرة على زمرة كيتونية
- أصناف الأصبغة الفيكوبيلينية:
يوجد منها ثلاث مجموعات كبيرة وهي:
1- الفيكوأريثيرين Phycoerythrine:
- هي أصبغة حمراء اللون
- توجد في الطحالب الحمراء كما في أجناس Gelidium
- Polycephonia
- تمتص الأشعة الضوئية ذات الطول الموجي في حدود 550 نانو متر
رد: الأصبغة النباتية Plant pigments
- الفيكوسيانين Phycocyanin
- أصبغة زرقاء اللون
- يمتص الأِشعة الضوئية بين طول موجة 618و و625 نانومتر
- يتواجد في الجراثيم الزرقاء
3- الوفيكوسيانين: Allophycocyanin
- أيضاً أصبغة زرقاء
- تمتص الأشعة الضوئية بين طول موجة 618و 613 نانو متر
عندما يرتبط الصباغ الفيكوبيليني مع بروتين فإنه يدعى Phicobillibrotine
- مفهوم الجسيم الفيكوبيليني Phycobillisomes:
الجسيم الفيكوبيليني عبارة عن صيغة مؤلفة من عدة ارتباطات من Phicobillibrotine , ترتبط هذه الجسيمات على السطح الخارجي للتيلاكوئيدات في البكتريا المزرقة , وتتواجد في الصانعات الخضراء في الطحالب .
يحتوي هذه الجسيم طبعاً على الأصبغة الفيكوبيلينية وإن تواجدت مع بعضها فإن الترتيب يأخذ الشكل التالي:
- دور هذه الأصبغة في الطحالب:
تعمل كما الكاروتينوئيدات على نقل الطاقة الضوئية للكلوروفيل .
- استخلاص الأصبغة الفيكوبيلينية:
لا تستخلص هذه الأصبغة بالمحاليل العضوية , ولكنها منحلة بالماء بشكل كبير
ملاحظة : تتمتع هذه الأصبغة ثباتية عالية تجاه تغيرات قيمة الPH
- أهم استخدامات هذه الأصبغة:
لمركب الفيكوسيانين فعالية مقاومة للأورام .
