Tworzenie glikozydów, funkcja i rodzaje / grupy

The glikozydy są wtórnymi metabolitami roślin, które są połączone z mono- lub oligosacharydami poprzez wiązania glikozydowe, tj. są glikozylowanymi metabolitami. Należą do chemicznej rodziny glikozydów, które obejmują wszystkie związki chemiczne związane z resztkami cukrowymi.

W typowej strukturze cząsteczki glikozydu rozpoznawane są dwa regiony: algikon i glikon. Region utworzony przez resztę sacharydową jest nazywany glikonem, a region odpowiadający cząsteczce niesacharydowej jest znany jako ugrupowanie aglikonu..

Zwykle termin „glukozyd” stosuje się w odniesieniu do faktu, że podczas hydrolizy tych związków cząsteczki glukozy są uwalniane, jednakże członkowie tej samej rodziny cząsteczek posiadają reszty innych rodzajów cukrów, takich jak ramnoza, galaktoza lub między innymi mannoza.

Nomenklatura glikozydów typowo oznacza naturę ich regionu aglikonu. Nazwy z końcówką „-ina” są zarezerwowane dla związków azotu, podczas gdy alkaloidy są nazywane przyrostkiem „-osido”.

Te przyrostki często towarzyszą korzeniowi łacińskiej nazwy pochodzenia botanicznego, w którym cząsteczki są najpierw opisywane, a przedrostek „gluco-” jest zwykle dodawany..

Wiązanie glikozydowe między częściami glikonowymi i aglikonowymi może występować między dwoma atomami węgla (C-glikozydy) lub atomami tlenu (O-glikozydy), w których może uczestniczyć ich stabilność zależy od hydrolizy chemicznej lub enzymatycznej.

Względna obfitość glikozydów w roślinach okrytozalążkowych jest znacznie większa niż u roślin nagonasiennych i wykazano, że w odniesieniu do roślin jednoliściennych i dwuliściennych, z pewnymi wyjątkami, nie ma dużej różnicy w ilości i typach znalezionych glikozydów..

Ważne jest podkreślenie wielkiej różnorodności i różnorodności tej grupy związków, ponieważ tożsamość każdego z nich zależy od części aglikonu, która jest bardzo zmienna.

Indeks

• 1 Szkolenie
• 2 Funkcja
• 3 Typy / grupy
  • 3.1 Glikozydy nasercowe
  • 3.2 Glikozydy cyjanogenne
  • 3.3 Glukozynolany
  • 3.4 Saponiny
  • 3.5 Glikozydy antrachinonowe
  • 3.6 Flawonoidy i proantocyjany
• 4 odniesienia

Szkolenie

Biosynteza lub tworzenie związków glukozydowych (Peng, Peng, Kawagoe, Hogan i Delmer, 2002) w roślinach zależy od rodzaju rozważanego glukozydu, aw roślinach ich szybkość biosyntezy zależy często od warunków środowiskowy.

Na przykład glikozydy cyjanogenne są syntetyzowane z prekursorów aminokwasów, w tym L-tyrozyny, L-waliny, L-izoleucyny i L-fenyloalaniny. Aminokwasy są hydroksylowane, tworząc N-hydroksylowe aminokwasy, które następnie przekształcają się w aldoksymy, które następnie przekształca się w nitryle.

Nitryle są hydroksylowane z utworzeniem α-hydroksynitryli, które mogą być glikozylowane z wytworzeniem odpowiedniego glikozydu cyjanogennego. Dwa wielofunkcyjne cytochromy znane jako P450 i enzymy glikozylotransferazy są zaangażowane w ten szlak biosyntezy.

W większości szlaki biosyntezy glikozydów obejmują udział enzymów glikozylotransferazowych, które są zdolne do selektywnego przenoszenia reszt węglowodanowych z aktywowanego związku pośredniego przez cząsteczkę UDP do odpowiedniej części aglikonu.

Przeniesienie aktywowanych cukrów, takich jak UDP-glukoza, do części aglikonu akceptorowego pomaga ustabilizować, odtruć i solubilizować metabolity w końcowych etapach dróg wytwarzania metabolitów wtórnych..

Są to zatem enzymy glikozylotransferazy odpowiedzialne za dużą różnorodność glikozydów w roślinach i dlatego były intensywnie badane.

Istnieją pewne metody syntezy in vitro do otrzymywania roślinnych pochodnych glikozydów, które obejmują układy odwrotnej hydrolizy lub trans glikozylację związków.

Funkcja

Na przykład w roślinach jedną z głównych funkcji glikozydów flawonoidowych jest ochrona przed światłem ultrafioletowym, owadami i grzybami, wirusami i bakteriami. Służą jako przeciwutleniacze, atrakanty zapylające i kontrolery hormonów roślinnych.

Inne funkcje glikozydów flawonoidowych obejmują stymulację wytwarzania guzków przez bakteryjne gatunki z rodzaju Rhizobium. Mogą uczestniczyć w procesach hamowania enzymatycznego i jako środki allelopatyczne. W ten sposób zapewniają również chemiczną barierę obronną przed roślinożercami.

Wiele glikozydów, po zhydrolizowaniu, generuje reszty glukozy, które mogą być stosowane przez rośliny jako substrat metaboliczny do wytwarzania energii lub nawet do tworzenia związków o strukturalnym znaczeniu w komórkach.

Mówiąc antropocentrycznie, funkcja tych związków jest bardzo zróżnicowana, ponieważ podczas gdy niektóre są stosowane w przemyśle spożywczym, inne są stosowane w przemyśle farmaceutycznym do projektowania leków do leczenia nadciśnienia, zaburzeń krążenia, środków przeciwnowotworowych itp..

Typy / grupy

Klasyfikację glikozydów można znaleźć w literaturze na podstawie części niesacharydowych (aglikonów) lub ich pochodzenia botanicznego. Poniżej znajduje się forma klasyfikacji oparta na części aglicona.

Główne grupy glikozydów odpowiadają glikozydom nasercowym, glikozydom cyjanogennym, glukozynolanom, saponinom i glikozydom antrachinonowym. Niektóre flawonoidy występują również powszechnie jako glikozydy.

Glikozydy nasercowe

Cząsteczki te składają się na ogół z cząsteczki (regionu aglikonu), której struktura jest steroidowa. Są one obecne w roślinach z rodziny Scrophulariaceae, zwłaszcza w Digitalis purpurea, jak również w rodzinie Convallariaceae z Convallaria majalis jako klasycznym przykładem.

Ten typ glukozydu ma negatywny wpływ hamujący na pompy ATPazy sodowo-potasowej w błonach komórkowych, które są szczególnie obfite w komórkach serca, więc przyjmowanie roślin z tymi związkami wtórnymi ma bezpośredni wpływ na serce; stąd jego nazwa.

Glikozydy cyjanogenne

Są chemicznie zdefiniowane jako glikozydy α-hydroksy nitryli, które pochodzą ze związków aminokwasowych. Są one obecne w gatunkach okrytozalążkowych z rodziny Rosaceae, zwłaszcza w gatunkach rodzaju Prunus, jak również w rodzinie Poaceae i innych..

Ustalono, że są one częścią toksycznych związków charakterystycznych dla niektórych odmian Manihot esculenta, lepiej znanych w Ameryce Południowej jako maniok, jukka lub maniok. Podobnie są obfite w nasiona jabłoni i orzechy, takie jak migdały.

Hydroliza tych metabolitów wtórnych powoduje wytwarzanie kwasu cyjanowodorowego. Gdy hydroliza jest enzymatyczna, części glikonu i aglikonu są rozdzielane, przy czym ta ostatnia może być klasyfikowana jako alifatyczna lub aromatyczna..

Glikonowa część glikozydów cyjanogennych to zazwyczaj D-glukoza, chociaż była również postrzegana jako genotobiczna, primeverose i inne, głównie połączone wiązaniami β-glukozydowymi.

Spożycie roślin z glikozydami cyjanogennymi może mieć negatywne skutki, wśród których jest ingerencja w stosowanie jodu, co powoduje niedoczynność tarczycy.

Glukozynolany

Podstawa jego struktury aglikonu składa się z aminokwasów zawierających siarkę, więc można je również nazwać tioglukozydami. Główną rodziną roślin związanych z produkcją glukozynolanów jest rodzina Brassicaceae.

Wśród negatywnych skutków dla organizmów, które zjadają te rośliny, znajduje się wątrobowa bioaktywacja prokarcynogenów środowiskowych, która jest produktem złożonego działania na izoformy cytochromu P450. Ponadto związki te mogą podrażniać skórę i powodować niedoczynność tarczycy i dnę.

Saponiny

Wiele związków „tworzących mydło” to glikozydy. Aglikonowa część saponin glikozydowych składa się z pentacyklicznych triterpenoidów lub tetracyklicznych steroidów. Są strukturalnie niejednorodne, ale mają wspólne cechy funkcjonalne.

W swojej strukturze posiada wysoce hydrofilowe części glicyny i silnie hydrofobowe regiony aglikonu, które zapewniają im właściwości emulgujące, dzięki czemu mogą być stosowane jako detergenty.

Saponiny występują w wielu rodzinach roślin, wśród których są gatunki należące do rodziny Liliaceae, których przykładem jest gatunek Narthecium ossifragum.

Glikozydy antrachinonowe

Są one mniej powszechne w królestwie roślin niż inne glikozydy wymienione powyżej. Występują w Rumex crispus i gatunkach rodzaju Rheum. Efekt spożycia odpowiada przesadnemu wydzielaniu wody i elektrolitów, któremu towarzyszy perystaltyka jelita grubego.

Flawonoidy i proantocyjany

Wiele flawonoidów i ich oligomerów, pro-antocyjanów, występuje w postaci glikozydów. Pigmenty te są bardzo powszechne w większości królestwa roślin, z wyjątkiem glonów, grzybów i niektórych antocyjanów.

Mogą one istnieć w naturze jako C- lub O-glikozydy, w zależności od natury wiązania glikozydowego występującego między regionami glicyny i algikonu, więc niektóre są bardziej odporne na hydrolizę chemiczną niż inne..

Struktura aglikonu flawonoidów C-glikozydowych odpowiada trzem pierścieniom z pewną grupą fenolową, która zapewnia im właściwości przeciwutleniaczy. Wiązanie grupy sacharydowej do regionu aglikonu zachodzi poprzez wiązania węgiel-węgiel pomiędzy anomerycznym węglem cukru i węglem C6 lub C8 aromatycznego jądra flawonoidu..

Referencje

1. Conn, E. E. (1979). Biosynteza glikozydów cyjanogennych. Naturwissenschaften, 66, 28-34.
2. Forslund, K., Morant, M., Jørgensen, B., Olsen, C.E., Asamizu, E., i Sato, S. (2004). Biosynteza glikozydów nitrylowych Rhodiocyanoside A i D oraz cyjanogennych glukozydów Lotaustralin i Linamarin w Lotus japonicus. Fizjologia roślin, 135 (maj), 71-84.
3. Markham, K. R. (1989). Metody w biochemii roślin. 6. Flawony, flawonole i ich glikozydy (tom 1). ACADEMIC PRESS LIMITED. Źródło z www.dx.doi.org/10.1016/B978-0-12-461011-8.50012-3
4. Peng, L., Peng, L., Kawagoe, Y., Hogan, P. i Delmer, D. (2002). B-glukozyd sitosterolu jako podkład do syntezy celulozy w roślinach. Science, 295, 147-150.
5. Richman, A., Swanson, A., Humphrey, T., Chapman, R., Mcgarvey, B., Pocs, R. i Brandle, J. (2005). Genomika funkcjonalna odkrywa trzy glukozylotransferazy zaangażowane w syntezę głównych słodkich glukozydów Stevia rebaudiana. The Plant Journal, 41, 56-67.
6. Swain, T. (1963). Taksonomia zakładów chemicznych. London: Academic Press.
7. van Rantwijk, F., Oosterom, M. W. i Sheldon, R. A. (1999). Katalizowana glikozydazą synteza glikozydów alkilowych. Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic, 6, 511-532.
8. Vetter, J. (2000). Roślinne glikozydy cyjanogenne. Toxicon, 38, 11-36.
9. Wolfenden, R., Lu, X. i Young, G. (1998). Spontaniczna hydroliza glikozydów. J. Am. Chem. Soc., 120, 6814-6815.