الموضوع: 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.

- 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.

- 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

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 :

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 .

-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

- 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

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 .

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

- 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 .