Tvorba, funkcija in vrste / skupine glikozidov



The glikozidi so sekundarni metaboliti rastlin, ki so povezani z mono- ali oligosaharidi prek glikozidnih vezi, tj. glikozilirani metaboliti. Spadajo v kemijsko družino glikozidov, ki zajemajo vse kemične spojine, povezane s sladkornimi ostanki.

V tipični strukturi glikozidne molekule sta prepoznani dve regiji: algikon in glikon. Področje, ki ga tvori saharidni ostanek, se imenuje glikon, in območje, ki ustreza ne-saharidni molekuli, je znano kot aglikonski del..

Pogosto se izraz "glukozid" uporablja za sklicevanje na dejstvo, da se med hidrolizo teh spojin sproščajo molekule glukoze, vendar imajo člani iste družine molekul ostanke drugih vrst sladkorjev, kot so ramnoza, galaktoza med drugim tudi manozo.

Nomenklatura glikozidov običajno označuje naravo njihove aglikonske regije. Imena z končnico "-ina" so rezervirana za dušikove spojine, medtem ko so alkaloidi poimenovani s pripono "-osido"..

Te pripone pogosto spremljajo korenino latinskega imena botaničnega izvora, kjer so prvič opisane molekule in se običajno doda predpona "gluco-"..

Glikozidna vez med glikonatnimi in aglikonskimi deli se lahko pojavita med dvema ogljikovima atomoma (C-glikozidi) ali kisikovimi atomi (O-glikozidi), na katerih bo njihova stabilnost odvisna od kemijske ali encimske hidrolize..

Relativna abundanca glikozidov v kritosemenkah je veliko večja kot pri glodavjih in je bilo dokazano, da v zvezi z enokaličnimi in dikotičnimi sadeži, z nekaterimi izjemami, ni velike razlike v količini in vrstah najdenih glikozidov..

Pomembno je poudariti veliko raznolikost in heterogenost te skupine spojin, saj bo identiteta vsake od njih odvisna od deleža aglikona, ki je zelo različen..

Indeks

  • 1 Usposabljanje
  • 2 Funkcija
  • 3 Vrste / skupine
    • 3.1 Srčni glikozidi
    • 3.2 Cianogeni glikozidi
    • 3.3 Glukozinolati
    • 3.4 Saponini
    • 3.5 Antrakinonski glikozidi
    • 3.6 Flavonoidi in proantokianini
  • 4 Reference

Usposabljanje

Biosinteza ali tvorba glukozidnih spojin (Peng, Peng, Kawagoe, Hogan, & Delmer, 2002) v rastlinah je odvisna od vrste glukozida, ki se upošteva, in v rastlinah je njihova stopnja biosinteze pogosto odvisna od pogojev okolje.

Cianogene glikozide, na primer, sintetiziramo iz predhodnih aminokislin, vključno L-tirozina, L-valina, L-izoleucina in L-fenilalanina. Aminokisline so hidroksilirane, da tvorijo N-hidroksilne aminokisline, ki se nato pretvorijo v aldoksime, ki se nato pretvorijo v nitrile..

Nitrili so hidroksilirani, da tvorijo a-hidroksinitrile, ki jih lahko glikoziliramo, da tvorimo ustrezen cianogeni glikozid. Dve multifunkcionalni citokromi, znani kot P450 in glikoziltransferazni encimi, so vključeni v to biosintetično pot.

Večinoma glikozidne biosintetične poti vključujejo sodelovanje encimov glikoziltransferaze, ki so sposobni selektivno prenesti ogljikove hidratne ostanke iz aktiviranega intermediata preko molekule UDP, v ustrezni aglikonski del.

Prenos aktiviranih sladkorjev, kot je UDP-glukoza, v akceptorski aglikonski del pomaga stabilizirati, razstrupljati in raztapljati presnovke v končnih korakih sekundarnih poti za proizvodnjo metabolitov..

To so torej encimi glikoziltransferaze, ki so odgovorni za veliko raznolikost glikozidov v rastlinah in so bili zato obsežno raziskani..

Obstajajo nekatere metode in vitro sinteze za pridobivanje derivatov glikozidov rastlin, ki vključujejo sisteme povratne hidrolize ali trans glikozilacijo spojin.

Funkcija

Pri rastlinah je ena od glavnih funkcij flavonoidnih glikozidov na primer zaščita pred ultravijolično svetlobo, proti insektom in proti glivam, virusom in bakterijam. Služijo kot antioksidanti, opraševalni atraktanti in kontrolorji rastlinskih hormonov.

Druge funkcije flavonoidnih glikozidov vključujejo stimulacijo proizvodnje vozličev z bakterijskimi vrstami rodu Rhizobium. Lahko sodelujejo v procesih encimske inhibicije in kot alelopatska sredstva. Tako zagotavljajo tudi kemično obrambno pregrado pred rastlinojedci.

Mnogi glikozidi, ko so hidrolizirani, tvorijo glukozne ostanke, ki jih lahko rastline uporabijo kot presnovni substrat za proizvodnjo energije ali celo za tvorbo spojin s strukturno pomembnostjo v celicah..

Antropocentrično gledano je funkcija teh spojin zelo raznolika, saj so nekateri v živilski industriji, drugi pa v farmacevtski industriji za oblikovanje zdravil za zdravljenje hipertenzije, motenj cirkulacije, antikancerogenih sredstev itd..

Vrste / skupine

Razvrstitev glikozidov je na voljo v literaturi na osnovi ne-saharidnih delov (aglikonov) ali botaničnega izvora teh. Spodaj je oblika razvrstitve na podlagi aglicona.

Glavne glikozidne skupine ustrezajo srčnim glikozidom, cianogenim glikozidom, glukozinolatom, saponinom in antrakinonskim glikozidom. Nekateri flavonoidi se pogosto pojavljajo tudi kot glikozidi.

Srčni glikozidi

Te molekule so običajno sestavljene iz molekule (aglikonska regija), katere struktura je steroidna. Prisotni so v rastlinah družine Scrophulariaceae, zlasti v purpureji Digitalis, in v družini Convallariaceae s Convallaria majalis kot klasičnim primerom..

Ta vrsta glukozida ima negativen inhibitorni učinek na natrijeve / kalijeve ATPazne črpalke v celičnih membranah, ki so še posebej prisotne v srčnih celicah, tako da ima vnos rastlin s temi sekundarnimi spojinami neposreden učinek na srce; od tod tudi njegovo ime.

Cianogeni glikozidi

Kemično so definirani kot glikozidi a-hidroksi nitrilov, ki so pridobljeni iz aminokislinskih spojin. Prisotni so v vrstah kritosemenk iz družine Rosaceae, zlasti v vrstah rodu Prunus, pa tudi v družini Poaceae in drugih..

Ugotovljeno je bilo, da so to del toksičnih spojin, značilnih za nekatere sorte Manihot esculenta, ki so v Južni Ameriki bolj znane kot kasava, juka ali kasava. Podobno so bogate z semeni jabolk in orehi, kot so mandlji.

Rezultat hidrolize teh sekundarnih metabolitov je proizvodnja cianovodikove kisline. Ko je hidroliza encimatska, se deli glikola in aglikona ločijo, pri čemer se slednji lahko razvrstijo kot alifatski ali aromatski..

Glikonski del cianogenih glikozidov je tipično D-glukoza, čeprav je bila videna tudi kot genotobična, primererose in druga, večinoma povezana z β-glukozidnimi vezmi.

Poraba rastlin s cianogenim glikozidom ima lahko negativne učinke, med katerimi je tudi interferenca pri uporabi joda, ki ima za posledico hipotiroidizem..

Glukozinolati

Osnova njene aglikonske strukture je sestavljena iz aminokislin, ki vsebujejo žveplo, zato jih lahko imenujemo tudi tioglukozidi. Glavna družina rastlin, povezana s proizvodnjo glukozinolatov, je družina Brassicaceae.

Med negativnimi učinki za organizme, ki zaužijejo te rastline, je bioaktivna aktivnost jeter v okolju, ki je produkt kompleksnih učinkov na izooblikih citokroma P450. Poleg tega lahko te spojine dražijo kožo in povzročijo hipotiroidizem in protin.

Saponini

Številne spojine, ki tvorijo milo, so glikozidi. Aglikonski del glikozidnih saponinov je sestavljen iz pentacikličnih triterpenoidov ali tetracikličnih steroidov. Strukturno so heterogene, vendar imajo skupne funkcionalne značilnosti.

V svoji strukturi ima zelo hidrofilne glicinske dele in močno hidrofobne aglikonske regije, ki jim zagotavljajo emulgirne lastnosti, zato se lahko uporabljajo kot detergenti.

Saponini so prisotni v številnih družinah rastlin, med katerimi so vrste iz družine Liliaceae, ki so ponazorjene z vrstami Narthecium ossifragum..

Antrakinonski glikozidi

V rastlinskem svetu so manj pogosti kot drugi zgoraj navedeni glikozidi. Prisotni so v Rumex crispus in vrstah rodu Rheum. Učinek njegovega zaužitja ustreza pretiranemu izločanju vode in elektrolitov, ki jo spremlja peristaltika v debelem črevesu..

Flavonoidi in proantocianini

Mnogi flavonoidi in njihovi oligomeri, proantokianini, se pojavljajo kot glikozidi. Ti pigmenti so zelo pogosti v velikem delu rastlinskega sveta, razen alg, gliv in nekaterih antocianov..

V naravi lahko obstajajo kot C- ali O-glikozidi, odvisno od narave glikozidne vezi, ki se pojavlja med regijami glicina in algikona, zato so nekateri bolj odporni na kemično hidrolizo kot drugi..

Aglikonska struktura flavonoidov C-glikozidov ustreza trem obročkom z določeno fenolno skupino, ki jim daje značilnost antioksidantov. Vezava saharidne skupine na aglikonsko regijo poteka preko vezi ogljik-ogljik med anomernim ogljikom sladkorja in C6 ali C8 ogljikom aromatskega jedra flavonoida..

Reference

  1. Conn, E.E. (1979). Biosinteza cianogenih glikozidov. Naturwissenschaften, 66, 28-34.
  2. Forslund, K., Morant, M., Jørgensen, B., Olsen, C.E., Asamizu, E., & Sato, S. (2004). Biosinteza nitrilnih glukozidov rodiocijanozida A in D ter cianogenih glukozidov Lotaustralina in Linamarina v Lotus japonicus. Fiziologija rastlin, 135 (maj), 71-84.
  3. Markham, K. R. (1989). Metode v biokemiji rastlin. 6. Flavoni, Flavonoli in njihovi glikozidi (Vol. 1). ACADEMIC PRESS LIMITED. Vzpostavljeno s spletnega mesta www.dx.doi.org/10.1016/B978-0-12-461011-8.50012-3
  4. Peng, L., Peng, L., Kawagoe, Y., Hogan, P., & Delmer, D. (2002). Sitosterol B-glukozid kot primer za sintezo celuloze v rastlinah. Science, 295, 147-150.
  5. Richman, A., Swanson, A., Humphrey, T., Chapman, R., Mcgarvey, B., Pocs, R., & Brandle, J. (2005). Funkcionalna genomika razkriva tri glukoziltransferaze, ki sodelujejo pri sintezi glavnih sladkih glukozidov Stevie rebaudiana. The Journal Journal, 41, 56-67.
  6. Swain, T. (1963). Taksonomija rastlin. London: Academic Press.
  7. van Rantwijk, F., Oosterom, M.W., & Sheldon, R.A. (1999). Glikozidazno katalizirana sinteza alkilglikozidov. Revija za molekularno katalizo B: encimatska, 6, 511-532.
  8. Vetter, J. (2000). Rastlinski cianogeni glikozidi. Toksikon, 38, 11-36.
  9. Wolfenden, R., Lu, X., & Young, G. (1998). Spontana hidroliza glikozidov. J. Am.Chem.Soc., 120, 6814-6815.