التربينات الاحادية

مركبات النبات الثانوية
Secondary Plant Substances
هناك عديد من المركبات التى تنتج فى النبات يطلق عليها اسم لمشتقات الثانوية لعمليات التمثيل الغذائى وتشمل كل من التربينات والفينولات والقلويدات وغيرها . وفى حقيقة المر فأن تسميتها بالمشتقات الثانوية يجانبة كثير من الخطأ لأن هذا التعريف غير دقيق, عندما يطرح سؤال هام هو ما أهمية تلك المركبات ؟ آم انها مركبات غير هامة فيكون السؤال ولماذا ينتجها النبات . أن ما دعا الى اطلاق تلك التسمية أن هناك كثير من المركبات التابعة للمجاميع الثلاثة سالفة الذكر غير معروف أهميتها على جة الدقة بل يعتبرها البعض بمثابة مركبات أو نفايات ناتجة من عمليات التحول الغذائى الأساسى Waste products حيث انها تنقل بعد تكوينها الى الفجوات العصارية داخل الخلية أو تخزن بدون فائدة للنبات
الا أن البعض الآخر يرى اهميتها للنبات فهى مصدر للصبغات النباتية والكلوروفيل كما انها مصدر للهرمونات النباتية والفيتامينات وقرائن الانزيمات والقواعد النيتروجينية والزيوت العطرية بالاضافة الى كونها خط الدفاع الثانى للنبات - بعد الخط الاول وهو الشعيرات التى توجد على اسطح الخلايا أو كأمتدات لطبقة البشرة وكذلك طبقة الكيوتيكل الشمعية والقلف - حيث تفرز للقيام بحماية النبات من الغزوات الخارجية من الميكروبات والحشرات فهى بمثابة جهاز المناعة للنبات فعندما يهاجم النبات من الخارج بالافات والأمراض تتكون الفينولات والقلويدات التى من شأنها ايقاف عمل تلك الكائنات الغازية او قتلها او قتل الخلايا الحية التى اصيبت ليضحى النبات ببعض من خلاياه لمحاصرة المرض وهو ما يظهر كبقع بنية عند الاصابة المرضية او الحشرية
تمثل كذلك تلك المركبات أهمية كبيرة أيضا للأنسان حيث تستخدم تكنواوجيا فى كثير من الصناعات الهامة مثل الصناعات الدوائية وصباغة الجلود وصناعة الصابون واستراج الزيوت العطرية وفى صناعات التجميل وفى الصناعات الغذائية كمكسبات للطعم والرائحة وفى صناعة المطات ... الخ وعلية يمكن القول بأن المشتقات الثانوية هى مواد تنتج اثناء العمليات التمثيلية الاساسية مثل التمثيل الغذائى للكربوهيدرات والبروتينات والدهون
التربينـــات Terpenoids
تشمل التربينات عدد كبير من المواد الهامة للنبات اهمها الزيوت الطيارة Oils Essential والكاروتينيدات Caratenoids والمطاط Rubberوبعض الهرمونات النباتية مثل الجبرلين وحمض الابسيسيك , فالزيوت الطيارة هى التى تسبب الرائحة العطرية لكثير من النباتات والأزهار وتلك الزيوت العطرية يمكن فصلها بالتقطير فى تيار من بخار الماء فتطفو على هيئة زيت على سطح الطبقة المائية والزيوت العطرية هى مخلوط من الهيدروجينات المكربنة مع الكحولات والألدهيدات والكيتونات ويحتوى هيكلها الكربونى على وحدات متكررة من الايزوبرين Idoprene.


عادة يتم بناء الزيوت العطرية فى خلايا افرازية خاصة أو تتكون بواسطة الخلايا الغدية التى توجد على سطح الورقة , اما عن دور الزيوت العطرية للنبات فيعتقد البعض انها تؤدى الى تثبيط نمو النبات وتثبيط انبات البذور ان وجدت بها ووجودها داخل النبات هو وسيلة للدفاع عنه حيث انها تقاوم بل تثبط من نمو الكائنات الدقسقة كالبكتريا والفطريات ان هاجمت النبات
اما الكاروتينيدات فهى ليبدات ملونةChromo lipids فهى صبغات متعددة الألوان تندرج من الأصفر الى الأحمر والبنفسجى وهى عبارة عن هيدروجينات مكربنة غير مشتقة تحتوى على اربعين ذرة كربون والبعض منها يحتوى على مجاميع كحولية أو الدهيدية , اما الزانثوفيلات فهى مشتق كيتونى من الكاروتين أو هى هيدروكسى كاروتين وتتكون الكاروتينيدات أيضا من تكثيف جزيئات الايزوبرين مع فقد الهيدروجين نتيجة لهذا التكثيف
اما المطاط فهو من التربينات العليا اى التى تحتوى على عدد كبير من وحدات الأيزوبرين
مشتقات الايزوبرين
بالقاء نظرة على التركيب البنائى للتربينات نجد انها تبنى من قوالب يحتوى كل منها على خمس ذرات كربون وهى ماتعرف بالأيزوبرين Isoprene . ولا يلعب الايزوبرين دورا فى بناء التربينات الا بعد تنشيطه واتحاده مع البيروفوسفات ليكون IPP) Isopentenyl Pyrophosphate ), وتقسم التربينات الى مجموعات تبعا لاحتواءها على وحدات الايزوبرين كما بالجدول التالى :-
Examples C Unite 5 - 5 - C
“Prenyl” reduce in Quinones and Coumarins Hemiterpenes 1 X 5 - C
Open chain: Citral, Geraniol, linalool
Monocyclic: Limonene, Menthol, Thymol, Menthone, Carvone, Cineole,
Bicyclic: Camphor, Pinene Monoterpenes 2 X 5 - C
Open chain: Farnesol
Cyclic: Cadinene Sesquiterpenes 3 X 5 - C
Open chain: Phytol
Cyclic: Gibberellins, resin acids Diterpenes 4 X 5 - C
Open chain: Squalene
Cyclic: Triterpene alcohols and acids, Steroids, Gossypol, Cucurbitacine Triterpenes 6 X 5 - C
= 2X15 - C
Carotenoids:Carotenes, Xanthophylls Tetraterpenes 8 X 5 - C
= 2X20 - C
Rubber, Gutta-percha, Balata Polyterpenes n x 5 - C

فيتكون Hemiterpenes من وحدة ايزوبرين واحدة (5C units) بينما تحتوى Monoterpenes على وحدتين (2x5-C) وهى اما ذات سلسلة مفتوحة أو تكون ذات تركيب حلقى وكذلك كلا من Sesquiterpenes التى تحتوى على ثلاث وحدات ايزوبرين وDiterpenes التى تحتوى على اربعة وحدات .. وهكذا كما هو موضح بالجدول السابق , اما عديد التربين فيتكون من وحدات الايزوبرين ذات سلسلة مفتوحة فقط دون تكون حلقات .
بناء التربينات : Terpenoids Biosynthesis
يبدأ بناء التربينات بأستخدام وحدات acetyl CoA الناتجة من هدم السكر اثناء التنفس فبلا من اتمام حرقها فى فرن الخلية أو دورة السترات المعروفة بدورة كربس يسحب الثيل المحمل على القرين الانزيمى A لتتحد مع وحدة اخرى منه ليعطى مركب acetoacetyl CoA ثم يضاف اليه جزىء ثالث لينتج فى النهاية المركب المعروف باسم حمض الميفالونيك Mevalonic acid وذلك بمساعدة قرين الانزيم NADPH2 ثم من حمض الميفالونيك والذى يتحول الى الايزوبرين النشط وهو عبارة عنIsopentenyl pyrophosphate والذى يتكون من الحمض السابق بعد نزع مجموعة CO2 وجزىء ماء وكذلك عملية فسفرة فى وجود ATP


شكل ( 1 ) يوضح التكوين الحيوى للتربينات والمركبات الوسطية التى تتكون من خلاله
ثم يتحول جزىء من(Isopentenyl pyrophosphate(IPP الى شبيهة الايزوميرى المعروف باسمDimethyle Allyl PP والذي يندمج معه ليكون السلسلة المفتوحة للتربين الأحادىgeranyl-pyrophosphate (monoterpen)e ومنه تتكون التربينات الأخرى االأحادية سواء ذات السلسلة المفتوحة او الحلقية و التى تختلف فيما بينها فى تاكسد او اختزال ذرات الكربون داخل الهيكل الكربونى للتربين .
ويمكن الحصول على Farnesylو Granylgeranyl بأضافة وحدات اخرى منIPP وتتم الأضافة – راس الى ذيل – بمعنى اتحاديين مجموعة الذيل فىIPP وهى IPP geranyl مع الراس فىIPP وهى Ch2 groupوبذلك تتكون التربينات الثلاثية و الرباعية وكذلك التربينات العديدة مثل المطاط وغيره

التربينات الأحادية Monaterpenes
أمكن عن طريق الأبحاث الخاصة بالنظائر المشعة CI4 تتبع التفاعلات الخاصة بتكوين Monaterpenes بدانا بال Precursors وهو كما سبق ذكره acetyl CoA ثم تكون حمض الميفالونيك حتى بناء IPP ثم Gneranyl PPثم تكوين الشكل الحلقى للتربين الأحادى وكذلك تحول التربينات الى اشباهها فعلى سبيل المثال يتحولGneranyl PP الى مركب Piperitenoneفى عدة خطوات وسطية غير معروفة ثم يتحول الأخير الى Pulegone ثم Menthone ثم الى menthal وذلك على ثلاث درجات من الهدرجة .


وذلك فى الغدد الزيتية الخاصة بالزيوت الطيارة حيث تحتوى على الانزيمات الخاصة بتلك التحولات و الشكل التالى يبين عدد من التربينات الشهيرة نلمح فيها المسالك التى يمكن عن طريقا تكوين العديد من التربينات الأحادية




طريقة استخلاص زيت النعناع :

تستخلص الزيوت العطرية من النباتات العطرية بطريقة التقطير والتي تعتمد على تطاير الزيوت العطرية مع البخار حيث أن درجة غليانها ( الزيوت العطرية ) تنخفض عند خلطها بالماء .
و نحتاج في عملية التقطير إلى:
جزء من النبات العطري المحتوي على الزيت العطري مثل الأوراق ماء مقطر – جهاز تقطير الزيت العطري -حامل – مصدر حراري .
-توضع الأجزاء العطرية للنبات داخل القنينة ويتم غمرها بالماء المقطر .ويتم التسخين بإستخدام المصدر الحراري .
يتصاعد بخار الماء محملاً ببخار الزيت العطري إلى أعلى ويتكثف .فيتجمع البخار المكثف مع الزيت العطري داخل جهاز التقطير الخاص .
ينفصل الزيت العطري عن الماء خلا ل الأ نبوب المدرج يجمع الزيت العطري من خلال الصمام.
يجفف الزيت العطري بإستعمال مواد مخلصة للماء مثل كبريتات الصوديوم اللامائية .
يمكن إستخلاص الزيت العطري المشبع بالماء بواسطة الإيثر ثم لتخلص من الإيثر .

1- لابد من تقطيع النبات أوطحنه إلى أجزاء صغيرة حتى يتعرض أكبر جزءفي خلاياه العطرية للتسخين ومن ثم التطاير مع البخار .
2-يفضل إجراء عملية التقطير بعد جمع النباتات مباشرة أو تقطيعه حتى لاتفقد العناصر الفعالة ( الزيوت العطرية ) الأكثر تطايراً.
3-لاتستعمل الأواني الحديدية في تحضير الزيوت العطرية الغنية بالمواد الأكسجينية والتي ينتج عنها مواد ضارة والتي تتسبب أيضاً في تغير لون الزيت العطري وتستعمل عادة الأواني النحاسية المغطاة بالقصدير أو سبيكة من الحديد والصلب .
4-الزيت العطري المحضر بهذه الطريقة ينتج مشبعاً بالماء والذي لو ترك مع الزيت لسبب تغيراً كيميائياً في الزيت وربما يفقد الزيت صفاته لذا لابد من التخلص من الماء .
5- ينتج أثناء تحضير الزيوت العطرية بالتقطير ناتج ثانوي يسمى الماء العطري . والمياه العطرية هي مياه مشبعة بالزيوت العطرية مثل ماء الورد وماء الزهر وماء النعناع وهذا يعني أن الناتج النهائي من عملية التقطير عبارة عن زيت عطري وماء عطري وبفصلهما نحصل على كل منهما على حده