生物标志化合物的主要类型 生物标志化合物有哪些

图4-4 地球化学化石的实例

（一）正构烷烃

正构烷烃又称饱和直链烷烃，它属于甲烷系的碳氢化合物，通式为C_n H_2n+2。在自然界中，正构烷烃广泛分布于活的生物体、沉积物、沉积岩中，是石油的主要成分之一，在煤中也有分布。生物体中以偶数碳原子为主的脂肪酸、蜡和以奇数碳为主的正烷烃是沉积有机质的主要来源。正烷烃可分为如下几种类型：

（1）高分子量（nC₂₅～nC₃₃）奇数碳的正构烷烃。此类烃经常出现在富含陆源碎屑沉积物、低成熟度的石油和泥炭中。在近代沉积物和未成熟的沉积岩中，奇数碳原子高于偶数碳原子，具明显的奇数碳优势，以C₂₇、C₂₉、C₃₁为主。通常认为这些烃来自高等植物的蜡。在古老的沉积岩中，随着埋藏深度的增加，成熟度较高，一般不具有奇数碳优势，或只有微弱的优势。目前，普遍采用碳优势指数（CPI）和奇偶优势（OEP）表示奇数碳分子与偶数碳分子含量的相对多少。CPI（Bray和Evan，1961）和OEP（Scalan和Smith，1970）的计算公式分别为：

地球化学原理（第三版）

一般i选在C₂₄～C₃₄间，取此间的五个峰为宜。C_i表示碳数为i的正构烷烃的重量百分数。在实际应用中可用色谱的面积或峰高来代表。

（2）中等分子量（nC₁₅～nC₂₁）奇数碳的正构烷烃。具中等分子量（nC₁₅～nC₂₁）的正构烷烃主要分布在海相沉积物和深湖相沉积物中，海相的浮游生物和藻类是这类正构烷烃的主要来源。研究表明，在低成熟度的生油岩中，正构烷烃的分布特征可明显反映出其母质的构成。湖相或海相有机质的正构烷烃的气相色谱图呈中等碳数的单峰型，主峰一般在nC₁₅、nC₁₇上；陆生有机质的正构烷烃呈高碳数的单峰型，主峰一般在nC₂₅、nC₂₇和nC₂₉上；而来自混合型的有机母质的正构烷烃呈双峰型。

（3）具有奇偶优势的正构烷烃。主要见于碳酸盐和蒸发岩的有机质中，其碳数分布在C₂₅～C₃₀间，且显示C₂₆、C₂₈大于C₂₇、C₂₉的特征。在原油中偶尔也见到偶数碳占优势的正构烷烃。大量研究表明，在具有偶数碳优势正构烷烃的碳酸盐和蒸发岩中，常常也伴随着较高的植烷与姥鲛烷比。Welte和Waples（1975）认为，在高度还原的环境中，蜡水解形成的正脂肪酸、醇以及植烷酸和植醇的还原作用往往强于这些有机物质的脱羧基作用，造成了偶数碳正构烷烃占优势以及植烷与姥鲛烷比高。但在还原条件较差的环境中，则形成了奇数碳正构烷烃占优势以及植烷与姥鲛烷比低的特点。

（4）无奇偶优势的长链正构烷烃。这类烃主要分布在古生代到第三纪的沉积物中，它们来自细菌和其它微生物的蜡，也可来自被细菌改造过的高等植物的蜡。这类正构烷烃是许多高蜡原油的重要成分。其碳数在C₄₀～C₅₀间，但奇偶优势不明显。另外，在成熟度较高的原油中，不论其原始物质来源如何，由于经受了充分的热裂解作用，正构烷烃也显示不出奇偶优势。

（二）无环的类异戊二烯烷烃

类异戊二烯烷烃是一类具有规则甲基支链的饱和烃，属无环的萜类。在它们的分子中，每隔三个碳链（-CH₂-）具有一个甲基支链，形成一系列化合物。常见的类异戊二烯烷烃见图4-5所示，这类类异戊二烯烷烃来自陆生高等植物的叶绿素和古细菌。类异戊二烯烷烃的形成途径为（图4-6）：在成岩过程中，植物的叶绿素经微生物的降解作用形成植醇。在强还原环境下，植醇脱水、加氢形成植烷（Ph）；而在弱还原条件下，植醇氧化、脱羧生成姥鲛烷（Pr）。因此，可用姥植比（Pr/Ph）来指示环境。Pr/Ph＜1时，属还原环境；Pr/Ph＞1时，属氧化环境。Powell提出海相原油的Pr/Ph＜3，陆相原油的Pr/Ph＞4，而近海相原油的Pr/Ph则介于二者之间。类异戊二烯烷烃（碳数≤20）的热稳定性和抵抗微生物侵蚀的能力要大于正构烷烃，但在热解的情况下高碳数类异戊二烯烷烃能裂解成低碳数的类异戊二烯烷烃。

图4-5 沉积岩和石油中常见的类异戊二烯烷烃

图4-6 植醇演化形成植烷、姥鲛烷的途径

（三）萜类化合物

萜类化合物是指环状的类异戊二烯型化合物，可以看作是由含五个碳原子的异戊二烯（通式为C₅H₈）以首尾相连而成。每十个碳链即两个异戊二烯单元构成一萜，可分成单萜（C₁₀）、倍半萜（C₁₅）、二萜（C₂₀）、三萜（C₃₀）和四萜（C₄₀）。五萜以上属异戊二烯的高分子聚合物（如橡胶），不列入萜类。萜类的分布广泛，动植物色素、植物的挥发油都属于萜类。萜类的热稳定性和抵抗微生物降解的能力大于正构烷烃，所以能稳定地存在于地质体中，成为重要的生物标志化合物。地质体中的萜类主要是三环双萜类和五环三萜类。三环双萜类广泛分布于沉积物和原油中，其主要来源为高等植物；五环三萜类在生物体中以酸、烯、醇的形式存在，在陆生高等植物、海相和河湖相沉积物、煤和原油中都能鉴定出五环三萜类。五环三萜类中应用较广的是藿烷系列化合物。藿烷的分子式为C₃₀H₅₂，其结构特点是在4、8、10、14、18碳位上均有甲基取代基，在21碳位上有异丙基取代基（图4-7）。藿烷系列化合物的结构复杂，以30个碳原子的藿烷为基础，当某碳位上失去一个CH₂时，则称为降藿烷；当某碳位上增加一个CH₂时，则称为升藿烷。

图4-7 藿烷的结构及碳位序号

（四）甾类化合物

甾类化合物是具有四个环（三个六元环和一个五元环）的化合物（图4-8），可以看作由部分氢化或完全氢化的菲与一个环戊烷稠合而成。甾类化合物（除甾烷以外）广泛存在于活的生物体中，以酸、醇、酮的形式出现。

图4-8 甾烷的结构和碳位序号

在海相和湖相沉积物、低成熟沉积岩和原油中都见有甾烷，它们可能由甾醇、甾烯等演化而来。甾类化合物的碳数范围在C₂₇～C₃₀。在沉积物中，C₂₇、C₂₈的甾类化合物来自水生浮游动植物，C₂₉的甾类化合物来自陆生植物或褐藻和浮游植物，而低碳数（C₂₁～C₂₄）的甾类来源于动物体中性激素、皮质等。因此，可用C₂₇/C₂₉或C₂₇/（C₂₈+C₂₉）来判别有机质的类型。生物体和低成熟沉积物中的甾类属稳定性低的构型，随着埋藏深度增加和成熟度增高，通过异构化、芳构化和侧链断裂等方式向热稳定性更高的构型转化。如正长甾烷向重排甾烷转化、甾醇向芳环甾烷的转化都表明了有机质的成熟度在不断增加。

（五）卟啉化合物

卟啉是化学性质稳定且分布广泛的一类生物标志化合物，在原油、煤、沥青以及沉积岩中均可出现，但其含量较低。卟啉的基本结构是由甲川桥连接的四个吡咯环组成的，最基本的化合物是卟吩（游离卟啉），其结构如图4-9所示。沉积物中的卟啉化合物主要来自叶绿素。由叶绿素向卟啉演化过程的中间产物是绿素（二氢卟啉），绿素是一类带有四个吡咯环的有机色素（图4-10），其稳定性较差。卟啉的性质和结构与沉积环境和有机质的演化有关，因此可用卟啉来确定生油岩、研究沉积环境、划分沉积有机质的成熟度、进行油源对比等。

图4-9 卟吩的结构图

图4-10 绿素的结构图

（六）芳烃化合物

芳烃是天然有机质的重要组成部分，是烃类化合物中仅次于甲烷系化合物的第二大类别，广泛分布于水、土壤、原油、煤和沉积岩中。地质体中的烃类来源于生物体（如细菌、淡水藻、树胶、高等植物等）和非生物体（有机化合物在地质条件下的裂解、异构化和氢化的产物）。在芳烃化合物中，苝是一种分布较为普遍的具五个苯环的多环芳烃化合物。在海相沉积物中都有苝存在。苝不是直接来源于现代生物，而是在成岩过程中、在还原环境下由色素转化而来的。由于色素比苝易氧化，因此由色素转化成苝的环境应是快速堆积的还原环境。所以苝是一种有机质来源和沉积环境的地球化学指标。

生物标志物的分类~

生物标志化合物是指沉积有机质、原油、油页岩、煤中那些来源于活的 生物体，在有机质演化过程中具有一定稳定性，没有或较少发生变化，基本保存了原始生化组分的碳骨架，记载了原始生物母质的特殊分子结构信息的有机化合物。因此，它们具有特殊的“标志作用”。

有机地球化学的分布类型
答：包括烃类、醇类、有机酸(如脂肪酸)、甾族化合物及其衍生物。地质类脂物直接来源于生物脂类，能够较好地反映原始母质、沉积与成岩环境。因其分子量较低,易于研究,是目前研究得最深入的一类有机质。其中一部分已成为有广泛意义的生物标志化合物或分子化石。生物标志化合物是沉积地层中检测到的有机化合物，...

生物标志物碳同位素研究
答：在正烷烃研究的基础上，对来自沙四上部页岩的八面河原油的类异戊二烯烷烃，甾萜生物标志化合物和β-胡萝卜烷进行了初步研究。无环和环状的类异戊二烯类化合物与正烷烃相比，其碳同位素具有较大的分异性，以面7井为代表的八面河原油中生物标志化合物的碳同位素特征见表4-3、图4-5。该样品生物标志化合物...

物质的类别有哪些?
答：物质可以分为纯净物和混合物。一、纯净物：可以分为单质和化合物。1、单质：由一种元素组成的纯净物 金属单质主要有：K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、Cu、Hg、Ag、Au等；非金属单质主要有：C、S、P、Si、O2、N2、H2、Cl2、He、Ne、Ar。2、化合物：由两种或两种以上不同元素组成的纯净...

含盐系生物标记化合物特征
答：本区生物标记化合物分布的主要特征有以下几点：1）正构烷烃分布特点（图10-2）是海进层序中的灰岩和蒸发层序中的含石膏粘土岩、含石盐粘土岩基本上呈单主峰类型。主峰一般在nC18和nC19左右；在蒸发层序的盐岩中，一般可见双主峰类型，但高碳数主峰不甚明显。低碳数主峰在nC19和nC20左右，高碳数主峰...

生物标志物的分类
答：从功能上一般分为:接触（暴露）生物标志物（biomarker of exposure）;效应生物标志物（biomarker of effect）;敏感性生物标志物（biomarker of susceptibility）

用125I标记抗原,直接标记法最常用于以下哪些物质的碘化标记
答：简单说,放射性碘标记法,标记的化合物内部必须有碘原子可结合的基团,即结构上要含有酪胺基或组织胺残基。凡蛋白质、肽类等抗原,在结构上含有上述基团的可直接用放射性碘进行标记。如不含上述基团的,放射性碘无法标记,必须在这些化合物的结构上连接上述基团后才能进行碘标记。具体点,放射性碘标记在RIA中,标记抗原质...

芳烃类化合物特征
答：在Ro=0.65%的煤样热模拟实验产物中检出了丰度较高的该化合物(吉利民等,1995)。因此,酚类化合物的检出可作为高等植物输入的标志物。 2.三芳甾烷化合物 从表3-10的统计数据可看出,景谷原油的芳烃馏分中,三芳甾烃含量极高,占整个芳烃的68%～84%,这在我国原油芳烃分析中是较为少见的。R.P.菲尔普认为,三芳...

化学方法
答：它的特殊的“标志作用”可以来识别有机质来源、有机质类型和沉积环境。生物标志化合物使有机地球化学将有机质提高到分子级的研究水平。从近代沉积物中可以见到不同类型的烃类或各种有关的分子,这些分子可以来自陆生植物,也可以来自海洋或湖泊的水生生物。分子的碳骨架被保存下来,它们能够联结成一些结构类型,如甾族...

简述基因多态性的分子标志物有哪些?
答：基因多态性的分子标志物有多种多样：1、限制性片段长度多态性；限制性片段长度的多态性；限制性片段长度多态性(RFLP)；小卫星和微卫星多态性；微卫星和小卫星多态性；2、小卫星和微卫星的多态性；单核苷酸多态性；SNP；单核苷酸的多态性；单核苷酸多态性(SNP)；拷贝数多态性；CNP；拷贝数的多态性；...

指纹稳定性分析及其变化规律
答：表5-1 气相色谱指纹化合物（正构烷烃浓度）与含水率的变化关系 表5-2 气相色谱指纹化合物（参数类）与含水率的变化关系 注：B—苯；B1—乙苯；B2—间+对二甲苯；B3—邻二甲苯。表5-3 生物标志化合物（萜烷）与含水率的变化关系 表5-4 生物标志化合物（甾烷类）与含水率的变化关系 表5-5...