GLYKOSIDER: DANNELSE, FUNKTION OG TYPER / GRUPPER - BIOLOGI - 2025

De glycosider er metabolitter side planter, der er bundet til mono- eller oligosaccharider med glycosidbindinger, som er metabolitter er glycosyleret. De hører til den kemiske familie af glycosider, som inkluderer alle kemiske forbindelser bundet til sukkerholdige rester.

I den typiske struktur for et glycosidmolekyle genkendes to regioner: algicone og glycone. Regionen, der består af saccharidresten, kaldes glycon, og regionen svarende til ikke-saccharidmolekylet er kendt som aglycondelen.

Struktur af et glykosid (Kilde: Yikrazuul via Wikimedia Commons)

Almindeligvis bruges udtrykket "glukosid" til at henvise til det faktum, at glucosemolekyler frigives under hydrolysen af ​​disse forbindelser, men medlemmer af den samme familie af molekyler har rester af andre typer sukkerarter såsom rhamnose, galactose eller mannose blandt andre.

Nomenklaturen af ​​glycosider betegner typisk arten af ​​deres aglyconregion. Disse navne med slutningen "-ina" er forbeholdt kvælstofholdige forbindelser, mens alkaloider navngives med suffikset "-ósido".

Disse suffikser ledsager ofte roden til det latinske navn på den botaniske oprindelse, hvor molekylerne er beskrevet for første gang, og præfikset "gluco-" tilføjes normalt.

Den glycosidiske binding mellem glycone- og aglycondelene kan forekomme mellem to carbonatomer (C-glucosider), eller oxygenatomer (O-glucosider) kan deltage, som deres stabilitet over for kemisk eller enzymatisk hydrolyse afhænger af.

Den relative forekomst af glycosider i angiospermer er meget højere end i gymnospermer, og det er vist, at der med hensyn til monocots og dicots, med nogle undtagelser, ikke er nogen stor forskel i den fundne mængde og typer af glycosider.

Det er vigtigt at understrege den store mangfoldighed og heterogenitet i denne gruppe af forbindelser, da identiteten af ​​hver enkelt afhænger af aglycondelen, som er meget variabel.

Uddannelse

Biosyntesen eller dannelsen af ​​glykosidforbindelser (Peng, Peng, Kawagoe, Hogan, & Delmer, 2002) i planter afhænger af den betragtede type glycosid, og i planer afhænger deres biosynteseshastighed ofte af betingelser. miljømæssige

Cyanogene glycosider syntetiseres for eksempel fra aminosyre-forstadier, herunder L-tyrosin, L-valin, L-isoleucin og L-phenylalanin. Aminosyrer hydroxyleres til dannelse af N-hydroxylaminosyrer, der derefter omdannes til aldoximes, som derefter omdannes til nitriler.

Nitriler hydroxyleres til dannelse af a-hydroxynitriler, der kan glycosyleres til dannelse af det tilsvarende cyanogene glucosid. To multifunktionelle cytokromer kendt som P450 og glycosyltransferaseenzymer er involveret i denne biosyntetiske vej.

For det meste involverer de biosyntetiske veje for glycosider deltagelse af glycosyltransferaseenzymer, som er i stand til selektivt at overføre kulhydratrester fra et mellemprodukt aktiveret af et UDP-molekyle til den tilsvarende aglycondel.

Overførslen af ​​aktiverede sukkerarter, såsom UDP-glucose, til en acceptor-aglycondel hjælper med at stabilisere, afgifte og solubilisere metabolitter i de sidste trin i sekundære metabolitproducerende veje.

Således er glycosyltransferaseenzymerne ansvarlige for den store variation af glycosider i planter, og af denne grund er de blevet grundigt undersøgt.

Der findes nogle in vitro-syntetiske metoder til opnåelse af glycosidderivater af planter, der involverer omvendt hydrolyse eller transglykosylering af forbindelser.

Fungere

I planter har for eksempel en af ​​hovedfunktionerne for flavonoidglykosider at gøre med beskyttelse mod ultraviolet lys, mod insekter og mod svampe, vira og bakterier. De fungerer som antioxidanter, pollinator-tiltrækkende stoffer og plantehormonregulatorer.

Andre funktioner af flavonoidglykosider inkluderer stimulering af nodulproduktion af bakteriearter af slægten Rhizobium. De kan deltage i enzyminhiberingsprocesser og som allelopatiske midler. Således tilvejebringer de også en kemisk forsvarsbarriere mod planteetere.

Mange glycosider genererer, når de hydrolyseres, glukoserester, der kan bruges af planter som et metabolisk substrat til energiproduktion eller endda til dannelse af strukturelt vigtige forbindelser i celler.

Antropocentrisk set er funktionen af ​​disse forbindelser meget forskelligartet, da selvom nogle bruges i fødevareindustrien, bruges andre i den farmaceutiske industri til at designe lægemidler til behandling af hypertension, cirkulationsforstyrrelser, kræftdæmpende midler osv.

Typer / grupper

Klassificeringen af ​​glycosider kan findes i litteraturen baseret på ikke-saccharid-dele (aglyconer) eller på disse botaniske oprindelse. Det følgende er en form for klassificering baseret på aglycondelen.

De vigtigste grupper af glycosider svarer til hjerteglycosiderne, de cyanogene glycosider, glucosinolaterne, saponinerne og anthraquinonglycosiderne. Nogle flavonoider forekommer også ofte som glycosider.

Hjerteglycosider

Disse molekyler er generelt sammensat af et molekyle (aglyconregion), hvis struktur er steroid. De findes i planter af familien Scrophulariaceae, især i Digitalis purpurea, såvel som i Convallariaceae-familien med Convallaria majalis som et klassisk eksempel.

Denne type glycosid har en negativ hæmmende virkning på natrium / kalium ATPase-pumperne i cellemembraner, som især er rigelige i hjerteceller, så indtagelse af planter med disse sekundære forbindelser har direkte virkninger på hjertet; deraf dens navn.

Cyanogene glycosider

De er kemisk defineret som a-hydroxynitrilglycosider, der er afledt af aminosyreforbindelser. De er til stede i angiospermarter af Rosaceae-familien, især i arter af slægten Prunus, såvel som i Poaceae-familien og andre.

Det er blevet bestemt, at disse er en del af de karakteristiske toksiske forbindelser af nogle sorter af Manihot esculenta, bedre kendt i Sydamerika som cassava, yucca eller cassava. Ligeledes er de rigelige i æblefrø og i nødder som mandler.

Hydrolysen af ​​disse sekundære metabolitter ender i produktionen af ​​hydrocyansyre. Når hydrolyse er enzymatisk, separeres glycon- og aglycondelene, hvor sidstnævnte kan klassificeres som alifatisk eller aromatisk.

Glycondelen af ​​cyanogene glycosider er typisk D-glucose, skønt gentobiose, primeverose og andre også er blevet set, hovedsagelig forbundet med ß-glucosidiske bindinger.

Forbrugende planter med cyanogene glycosider kan have negative effekter, herunder interferens med jodudnyttelse, hvilket kan resultere i hypothyreoidisme.

glucosinolater

Basen for dens aglyconstruktur består af svovlholdige aminosyrer, og derfor kan de også kaldes thioglycosider. Den største familie af planter, der er forbundet med produktionen af ​​glucosinolater, er familien Brassicaceae.

Blandt de negative virkninger for de organismer, der indtager disse planter, er den bioaktivering i leveren af ​​miljømæssige procarcinogener, som er produktet af komplekse effekter på cytochrome P450-isoformer. Derudover kan disse forbindelser irritere huden og fremkalde hypothyreoidisme og gigt.

saponiner

Mange "sæbeformende" forbindelser er glycosider. Aglycondelen af ​​de glycosidiske saponiner består af pentacykliske triterpenoider eller tetracykliske steroider. De er strukturelt heterogene, men har fælles funktionelle egenskaber.

I deres struktur har de stærkt hydrofile glycondele og stærkt hydrofobe aglyconregioner, som tilvejebringer emulgerende egenskaber, så de kan bruges som detergenter.

Saponiner er til stede i en lang række plantefamilier, blandt hvilke arter der hører til familien Liliaceae, eksemplificeret i Narthecium ossifragum-arten.

Anthraquinon glycosider

De er mindre almindelige i planteriget sammenlignet med de andre ovenfor nævnte glycosider. De findes i Rumex crispus og arter af slægten Rheum. Virkningen af ​​dens indtagelse svarer til en overdrevet sekretion af vand og elektrolytter ledsaget af peristaltis i tyktarmen.

Flavonoider og pro-anthocyaniner

Mange flavonoider og deres oligomerer, pro-anthocyaniner, forekommer som glycosider. Disse pigmenter er meget almindelige i store dele af planteriget med undtagelse af alger, svampe og nogle hornworts.

De kan eksistere i naturen som C- eller O-glucosider, afhængigt af arten af ​​den glykosidiske binding, der forekommer mellem glycon- og algicone-regionerne, så nogle er mere resistente over for kemisk hydrolyse end andre.

Aglyconstrukturen af ​​C-glukosidflavonoiderne svarer til tre ringe med en eller anden phenolgruppe, der giver dem karakteristika for antioxidanter. Forbindelsen af ​​saccharidgruppen til aglyconregionen sker gennem carbon-carbonbindinger mellem sukkerets anomere carbon og C6 eller C8 carbon i flavonoidens aromatiske kerne.

Referencer

1. Conn, EE (1979). Biosyntese af cyanogene glycosider. Naturwissenschaften, 66, 28–34.
2. Forslund, K., Morant, M., Jørgensen, B., Olsen, CE, Asamizu, E., & Sato, S. (2004). Biosyntese af nitrilglucosiderne Rhodiocyanosid A og D og de cyanogene glukosider Lotaustralin og Linamarin i Lotus japonicus. Plantefysiologi, 135 (maj), 71–84.
3. Markham, KR (1989). Metoder i plantebiokemi. 6. Flavoner, Flavonoler og deres glycosider (bind 1). AKADEMISK PRESSE BEGRÆNSET. Hentet fra 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-glukosid som primer til cellulosesyntese i planter. Videnskab, 295, 147-150.
5. Richman, A., Swanson, A., Humphrey, T., Chapman, R., Mcgarvey, B., Pocs, R., & Brandle, J. (2005). Funktionel genomik afslører tre glucosyltransferaser involveret i syntesen af ​​de vigtigste søde glukosider fra Stevia rebaudiana. The Plant Journal, 41, 56–67.
6. Swain, T. (1963). Kemisk anlægs taxonomi. London: Academic Press.
7. van Rantwijk, F., Oosterom, MW, & Sheldon, RA (1999). Glycosidase-katalyseret syntese af alkylglycosider. Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic, 6, 511–532.
8. Vetter, J. (2000). Plant cyanogene glycosider. Toksikon, 38, 11–36.
9. Wolfenden, R., Lu, X., & Young, G. (1998). Spontan hydrolyse af glykosider. J. Am. Chem. Soc., 120, 6814-6815.