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

De glykosider er metabolitter side planter som er bundet til mono- eller oligosakkarider gjennom glykosidiske bindinger, som er metabolitter er glykosylert. De tilhører den kjemiske familien glykosider, som inkluderer alle kjemiske forbindelser knyttet til sukkerholdige rester.

I den typiske strukturen til et glykosidmolekyl gjenkjennes to regioner: algikon og glykon. Området som består av sakkaridresten kalles glycon og regionen som tilsvarer ikke-sakkaridmolekylet er kjent som aglykonpartiet.

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

Vanligvis brukes uttrykket "glukosid" for å referere til det faktum at glukosemolekyler frigjøres under hydrolysen av disse forbindelsene, men medlemmer av den samme molekylfamilien har rester av andre typer sukkerarter som rhamnose, galaktose eller mannose, blant andre.

Nomenklaturen til glykosider betegner typisk arten av deres aglykonregion. Disse navnene med endelsen "-ina" er forbeholdt nitrogenholdige forbindelser, mens alkaloider er navngitt med suffikset "-ósido".

Disse suffikser følger ofte med roten til det latinske navnet på den botaniske opprinnelsen der molekylene er beskrevet for første gang og prefikset "gluco-" blir vanligvis lagt til.

Glykosidbindingen mellom glykon- og aglykondelene kan oppstå mellom to karbonatomer (C-glukosider) eller oksygenatomer (O-glukosider) kan delta, som deres stabilitet mot kjemisk eller enzymatisk hydrolyse vil være avhengig av.

Den relative forekomsten av glykosider i angiospermer er mye høyere enn i gymnospermer, og det har vist seg at med hensyn til monocots og dicots, med noen unntak, er det ingen stor forskjell i mengden og typer glykosider som er funnet.

Det er viktig å understreke det store mangfoldet og heterogeniteten til denne gruppen av forbindelser, siden identiteten til hver enkelt vil avhenge av aglykonpartiet, som er svært varierende.

Opplæring

Biosyntesen eller dannelsen av glykosidforbindelser (Peng, Peng, Kawagoe, Hogan, & Delmer, 2002) i planer avhenger av typen glykosid som vurderes, og i planer avhenger deres biosyntesesrate ofte av forhold. Miljø

Cyanogene glykosider syntetiseres for eksempel fra aminosyreforløpere, inkludert L-tyrosin, L-valin, L-isoleucin og L-fenylalanin. Aminosyrer hydroksyleres for å danne N-hydroksylaminosyrer som deretter blir omdannet til aldoximes, som deretter transformeres til nitriler.

Nitriler hydroksyleres for å danne a-hydroksynitriler, som kan glykosyleres for å danne det tilsvarende cyanogene glukosid. To multifunksjonelle cytokromer kjent som P450 og glykosyltransferaseenzymer er involvert i denne biosyntetiske banen.

For det meste involverer de biosyntetiske traséene av glykosider deltakelse av glykosyltransferaseenzymer, som er i stand til selektivt å overføre karbohydratrester fra et mellomprodukt aktivert av et UDP-molekyl til den tilsvarende aglykondelen.

Overføringen av aktiverte sukkerarter, så som UDP-glukose, til en akseptor-aglykondel hjelper til med å stabilisere, avgifte og solubilisere metabolitter i de siste trinnene i sekundære metabolittproduserende veier.

Dermed er glykosyltransferaseenzymer ansvarlige for den store variasjonen av glykosider i planter, og av denne grunn har de blitt grundig studert.

Noen in vitro syntetiske metoder eksisterer for å oppnå glykosidderivater av planter som involverer omvendt hydrolyse eller transglykosylering av forbindelser.

Funksjon

Hos planter har for eksempel en av hovedfunksjonene til flavonoidglykosider å gjøre med beskyttelse mot ultrafiolett lys, mot insekter og mot sopp, virus og bakterier. De tjener som antioksidanter, pollineringsattraktanter og plantehormonregulatorer.

Andre funksjoner av flavonoidglykosider inkluderer stimulering av nodulproduksjon av bakteriearter av slekten Rhizobium. De kan delta i enzymhemmende prosesser og som allelopatiske midler. Dermed gir de også en kjemisk forsvarsbarriere mot planteetere.

Mange glykosider genererer, når de hydrolyseres, glukoserester som kan brukes av planter som metabolsk underlag for energiproduksjon eller til og med for dannelse av strukturelt viktige forbindelser i celler.

Antroposentrisk sett er funksjonen til disse forbindelsene veldig mangfoldig, siden mens noen brukes i næringsmiddelindustrien, brukes andre i farmasøytisk industri for utforming av medikamenter til behandling av hypertensjon, sirkulasjonsforstyrrelser, kreftmidler, etc.

Typer / grupper

Klassifiseringen av glykosider kan finnes i litteraturen basert på ikke-sakkarid-delene (aglykoner) eller på den botaniske opprinnelsen til disse. Følgende er en form for klassifisering basert på aglykon-delen.

Hovedgruppene av glykosider tilsvarer hjerteglykosider, cyanogene glykosider, glukosinolater, saponiner og antrakinonglykosider. Noen flavonoider forekommer også ofte som glykosider.

Hjerteglykosider

Disse molekylene er generelt sammensatt av et molekyl (aglykonregion) hvis struktur er steroid. De er til stede i planter av familien Scrophulariaceae, spesielt i Digitalis purpurea, samt i Convallariaceae-familien med Convallaria majalis som et klassisk eksempel.

Denne typen glykosid har en negativ hemmende effekt på natrium / kalium ATPase-pumpene i cellemembraner, som er spesielt rikelig i hjerteceller, så inntak av planter med disse sekundære forbindelser har direkte effekter på hjertet; derav navnet.

Cyanogene glykosider

De er kjemisk definert som a-hydroksynitrilglykosider, som er avledet fra aminosyreforbindelser. De er til stede i angiospermarter av Rosaceae-familien, spesielt i arter av slekten Prunus, så vel som i Poaceae-familien og andre.

Det er bestemt at dette er en del av de karakteristiske giftige forbindelsene til noen varianter av Manihot esculenta, bedre kjent i Sør-Amerika som cassava, yucca eller cassava. På samme måte er de rikelig i eplefrø og i nøtter som mandler.

Hydrolysen av disse sekundære metabolitter ender i produksjonen av hydrocyanic acid. Når hydrolysen er enzymatisk, skilles glykon- og aglykondelene, idet sistnevnte kan klassifiseres som alifatisk eller aromatisk.

Glykondelen av cyanogene glykosider er typisk D-glukose, selv om gentobiose, primeverose og andre også er blitt sett, hovedsakelig forbundet med ß-glukosidiske bindinger.

Forbruk av planter med cyanogene glykosider kan ha negative effekter, inkludert forstyrrelse av jodutnyttelse, noe som kan føre til hypotyreose.

glukosinolater

Basen for aglykonstrukturen består av svovelholdige aminosyrer, og det er grunnen til at de også kan kalles tioglykosider. Den viktigste familien av planter assosiert med produksjon av glukosinolater er familien Brassicaceae.

Blant de negative effektene for organismer som inntar disse plantene er bioaktivisering i leveren av prokarcinogener i miljøet, som er et produkt av komplekse effekter på cytokrom P450 isoformer. I tillegg kan disse forbindelsene irritere huden og indusere hypotyreose og gikt.

saponiner

Mange "såpedannende" forbindelser er glykosider. Aglykondelen av glykosidiske saponiner består av pentacykliske triterpenoider eller tetracykliske steroider. De er strukturelt heterogene, men har felles funksjonelle egenskaper.

I sin struktur har de sterkt hydrofile glykondeler og sterkt hydrofobe aglykonregioner, som gir emulgerende egenskaper, slik at de kan brukes som vaskemidler.

Saponiner er til stede i et bredt spekter av plantefamilier, blant dem er artene som tilhører Liliaceae-familien, eksemplifisert i Narthecium ossifragum-arten.

Antrakinon glykosider

De er mindre vanlige i planteriket sammenlignet med de andre glykosidene som er nevnt ovenfor. De er til stede i Rumex crispus og arter av slekten Rheum. Effekten av inntaket tilsvarer en overdrevet sekresjon av vann og elektrolytter ledsaget av peristaltikk i tykktarmen.

Flavonoider og pro-antocyaniner

Mange flavonoider og deres oligomerer, pro-antocyaniner, forekommer som glykosider. Disse pigmentene er veldig vanlige i store deler av planteriket, med unntak av alger, sopp og noen hornvorter.

De kan eksistere i naturen som C- eller O-glukosider, avhengig av arten av glykosidbindingen som oppstår mellom glycon- og algikonregionene, så noen er mer motstandsdyktige mot kjemisk hydrolyse enn andre.

Aglykonstrukturen til C-glukosidflavonoidene tilsvarer tre ringer med en eller annen fenolgruppe som gir dem karakteristikken av antioksidanter. Sammenslåingen av sakkaridgruppen til aglykonområdet skjer gjennom karbon-karbonbindinger mellom sukkerets anomere karbon og C6 eller C8 karbon i flavonoidens aromatiske kjerne.

referanser

1. Conn, EE (1979). Biosyntese av cyanogene glykosider. Naturwissenschaften, 66, 28–34.
2. Forslund, K., Morant, M., Jørgensen, B., Olsen, CE, Asamizu, E., & Sato, S. (2004). Biosyntese av nitrilglukosidene Rhodiocyanoside A og D og de cyanogene glukosidene Lotaustralin og Linamarin i Lotus japonicus. Plantefysiologi, 135 (mai), 71–84.
3. Markham, KR (1989). Metoder i plantebiokjemi. 6. Flavoner, Flavonoler og deres glykosider (bind 1). ACADEMIC PRESS LIMITED. 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 for cellulosesyntese i planter. Vitenskap, 295, 147-150.
5. Richman, A., Swanson, A., Humphrey, T., Chapman, R., Mcgarvey, B., Pocs, R., & Brandle, J. (2005). Funksjonell genomikk avdekker tre glukosyltransferaser involvert i syntesen av de viktigste søte glukosidene til Stevia rebaudiana. The Plant Journal, 41, 56–67.
6. Swain, T. (1963). Kjemisk anleggstaksonomi. London: Academic Press.
7. van Rantwijk, F., Oosterom, MW, & Sheldon, RA (1999). Glykosidasekatalysert syntese av alkylglykosider. Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic, 6, 511–532.
8. Vetter, J. (2000). Plante cyanogene glykosider. Toksikon, 38, 11–36.
9. Wolfenden, R., Lu, X., & Young, G. (1998). Spontan hydrolyse av glykosider. J. Am. Chem. Soc., 120, 6814-6815.