Kadaverin birden fazla biyolojik olarak aktif formları ile doğal olarak oluşan bir poliamindir. Poliaminler, hücre sitozolü boyunca dağılan ve hücre büyümesini ve farklılaşma süreçlerini düzenlemeye yardımcı olan katyonik özelliklere sahip moleküllerdir.
Hayvanlarda, hücrelerin sitozolündeki kadaverin konsantrasyonundaki artışlar genellikle hücre büyümesi ile ilişkilendirilmiştir. Bununla birlikte, bazen, bu tür bir büyüme dokunun tümörijenezine bağlı olabilir.
Bir kadavra molekülünün grafik diyagramı (Kaynak: Calvero. Via Wikimedia Commons)
Bitkilerde kadavrenin hücre bölünmesinde ve embriyogenezde önemli bir rol oynadığı gösterilmiştir. Bitki hücre zarının sahip olduğu nükleik asitler ve anyonik bileşenlerle doğrudan etkileşime girer.
Kadaverin, alanin gibi nitrojen grupları açısından zengin temel amino asitlerden birinden kolayca sentezlenir. Bu nedenle, amino asitler bakımından zengin besinler, uygun şekilde korunmazlarsa, kadaverin oluşumunun bir sonucu olarak çürük kokular geliştirir.
Günümüzde kadaverin, doğrudan mikrobiyal fermantasyon veya tam hücre biyoreaktörleri yoluyla ticari ilgi ile üretilmektedir.
Tüm bu nedenlerden dolayı, kadaverin, tarım ve tıp alanlarında biyoteknoloji için çok sayıda uygulamaya sahiptir ve şu anda bu bileşik, çok çeşitli uygulamaları nedeniyle önemli bir endüstriyel kimyasal haline gelmektedir.
yapı
Kadaverin, doğrusal bir şekilde düzenlenmiş (pentan) 5 karbon atomundan oluşan ve uçlarında (karbon 1 ve 5) iki amin (ω-diamin) içeren bir α-alkan'dan oluşan bir çekirdeğe sahiptir. Yapısı hekzametilendiamin ile çok benzerdir ve bu nedenle poliamid ve poliüretanların sentezinde kullanılır.
Ortak adı "kadavra", çürüyen cesetlerin kokusundan gelir. Vücutları parçalamaya başlayan bakteriler, büyük miktarda kadaverin sentezler ve bu kötü aromaya neden olur.
Kadavrenin moleküler formülü C5H14N2'dir ve kimyasal bileşiğin adı 1,5-pentandiamin veya 1,5-diaminopentan olabilir. Suda çözünebilen bir bileşiktir.
Kadavrenin moleküler ağırlığı 102.178 g / mol'dür, erime noktası 9 ° C ve kaynama noktası 179 ° C'dir. Bileşik, 62 ° C'nin üzerinde bir ısı kaynağı varlığında yanıcıdır.
Ticari formunda kadaverin, bileşiğin itici ve hoş olmayan koku özelliği ile renksiz sıvı haldedir.
Bu bileşik putrescine ile homologdur, ancak putrescine, kadaverin gibi beş değil, dört karbon atomlu (bütan) bir merkezi iskelete sahiptir.
Putrescine, norespimidin, spermidin ve spermin gibi kadaverine benzer bir yapıya sahip çoğu bileşik, tipik olarak çürüyen etin kötü bir koku özelliği olarak tanınan güçlü kokularıyla karakterize edilir.
Özellikleri
Bakterilerde
Bakterilerde kadaverinin temel işlevlerinden biri de sitozoldeki pH'ı düzenlemek, yani hücreleri asidik strese karşı korumak ve pH düştüğünde ve ortamda bol miktarda L-lizin olduğunda bunu sağlamaktır. kadaverini sentezleyebilecekleri.
Bu koruma mekanizması, kadaverin C adı verilen zar proteinlerinin sinyal göndermesiyle etkinleştirilir. Bunlar, hücre dışındaki H + iyonlarının konsantrasyonunda bir artış tespit ettiklerinde etkinleştirilir.
Ayrıca, hücreler anaerobik koşullarda (oksijen yokluğunda) onları inorganik fosfor (Pi) yokluğundan korur.
Anaerobik bakterilerde kadaverin, peptidoglikan ile dış zar arasında bir bağ görevi gördüğü için hücre duvarının önemli bir bileşenidir. Kadaverin ayrıca sideroforların biyosentezine ve hücre dışı ortama aktarılmasına da katılır.
Bitkilerde
Bitkilerde kadaverin ve türevlerinin stres ve yaşlanma modülatörü olarak uygulanması incelenmiştir. Bu, her iki faktöre karşı savunma sistemlerini harekete geçirmek için sinyal sistemine müdahale eder.
Bazı bilim adamları, ozmotik ve salin stresi altındaki bitki hücrelerinde yüksek konsantrasyonlar bulunduğundan, kadaverinin DNA'nın şeker fosfat omurgasına bağlandığını, onu koruduğunu ve mutajenik ajanlara karşı daha kararlı hale getirdiğini öne sürüyorlar.
Donmuş bitki dokularına kadaverin eklenmesi DNA hasarını azaltır, antioksidan enzimlerin ve mRNA üretimini artırır. Patojenlerle enfekte olmuş hücrelerde kadaverin konsantrasyonunda bir artış tespit edildi.
Bununla birlikte, bitkilerin bağışıklık tepkisinde kadaverinin tam aktivitesi hakkında hala birçok tartışma vardır. Genel anlamda kadaverin, bitkilerin iç metabolizmasında bir iletken ve sinyal dönüştürücü olarak kabul edilir.
Hayvanlarda
Hayvanlarda kadavrenin etki mekanizması hakkında çok az şey bilinmektedir. Bununla birlikte, sitozolde sentezlenmediği açıktır çünkü hayvan hücreleri bu reaksiyon için gerekli enzime sahip değildir.
Bu bileşik hücre içinde farklı yollardan oluşur. Kadaverin varlığı, normal veya aşırı büyüme gösterseler de (bazı patolojilere bağlı olarak) büyüyen hayvan hücrelerinde her zaman bulunmuştur.
sentez
Hemen hemen tüm organizmalarda, kadaverin, hücrelerindeki lizin dekarboksilaz enziminin etkisi sayesinde, amino asit L-alaninin doğrudan dekarboksilasyonu ile üretilir.
Lizin dekarboksilaz enziminin (LDC) etkisiyle kadaverin sentezinin grafik şeması (Kaynak: RicHard-59 Via Wikimedia Commons
Bitkilerde, lizin dekarboksilaz enzimi kloroplastların içinde bulunur. Özellikle stromada ve tohumların (fidelerin) sürgünlerinde kadaverin üretiminde bir artış bulunmuştur.
Bununla birlikte, tohumlar, embriyonik eksen, kotiledonlar, epikotil, hipokotil ve kökler, birçok bitki türünde enzim lizin dekarboksilazın en yüksek aktivite zirvelerini gösterir.
Yukarıdakilere rağmen, lizin dekarboksilaz belirli bir miktarda kadaverin ürettikten sonra aktivitesinin% 50'sini kaybettiğinden, doğrudan enzimatik kataliz yoluyla kadavrenin deneysel üretimi konusunda aslında bir bilgi boşluğu vardır.
Endüstriyel düzeyde bu bileşik, biyoreaktörlerde tutulan bakterilerden n-butanol, 2-butanol, 2-oktanol veya sikloheksanol gibi organik çözücüler kullanılarak elde edilen ayırma ve saflaştırma yöntemleriyle elde edilir.
Kadaverin elde etmede iyi bir verimin elde edildiği bir başka yöntem, fazların kromatografi, damıtma veya çökeltme yoluyla ayrılmasıdır, çünkü hücre fermantasyonundaki diğer bileşiklerin çoğundan daha düşük bir erime noktasına sahiptir.
Referanslar
- Gamarnik, A. ve Frydman, RB (1991). Çimlenen soya fasulyesi (Glycine max) tohumlarının normal kök gelişimi için gerekli bir diamin olan kadaverin. Bitki fizyolojisi, 97 (2), 778-785.
- Kovács, T., Mikó, E., Vida, A., Sebő, É., Toth, J., Csonka, T.,… & Tóth, D. (2019). Mikrobiyomun bir metaboliti olan kadaverin, amino asit reseptörlerini izleyerek meme kanseri saldırganlığını azaltır. Bilimsel raporlar, 9 (1), 1300.
- Ma, W., Chen, K., Li, Y., Hao, N., Wang, X. ve Ouyang, P. (2017). Kadavra bakteri üretiminde gelişmeler ve uygulamaları. Mühendislik, 3 (3), 308-317.
- Samartzidou, H., Mehrazin, M., Xu, Z., Benedik, MJ ve Delcour, AH (2003). Porinin kadaverin inhibisyonu, asidik pH'ta hücre hayatta kalmasında rol oynar. Bakteriyoloji Dergisi, 185 (1), 13-19.
- Tomar, PC, Lakra, N. ve Mishra, SN (2013). Kadaverin: Bitki büyümesi ve gelişmesinde rol oynayan bir lizin katabolitidir. Bitki sinyali ve davranışı, 8 (10), e25850.