Tvorba glykozidov, funkcia a typy / skupiny

glykozidy sú sekundárne metabolity rastlín, ktoré sú spojené s mono- alebo oligosacharidmi prostredníctvom glykozidických väzieb, tj sú glykozylovanými metabolitmi. Patria do chemickej skupiny glykozidov, ktoré zahŕňajú všetky chemické zlúčeniny spojené so zvyškami cukru.

V typickej štruktúre glykozidovej molekuly sú rozpoznané dve oblasti: algikón a glykon. Oblasť tvorená sacharidovým zvyškom sa nazýva glykon a oblasť zodpovedajúca sacharidovej molekule je známa ako aglykónová skupina..

Všeobecne sa termín "glukozid" používa na označenie skutočnosti, že počas hydrolýzy týchto zlúčenín sa molekuly glukózy uvoľňujú, avšak členovia rovnakej rodiny molekúl majú zvyšky iných typov cukrov, ako je napríklad ramnóza, galaktóza. alebo manóza.

Nomenklatúra glykozidov typicky označuje charakter ich aglykónovej oblasti. Tieto názvy s koncovkou "-ina" sú vyhradené pre zlúčeniny dusíka, zatiaľ čo alkaloidy sú pomenované s príponou "-osido".

Tieto prípony často sprevádzajú koreň latinského názvu botanického pôvodu, kde sa molekuly najprv opisujú a zvyčajne sa pridáva predpona „gluko-“..

Glykozidová väzba medzi glykonátovými a aglykónovými časťami sa môže vyskytovať medzi dvoma atómami uhlíka (C-glykozidy) alebo atómami kyslíka (O-glykozidy), na ktorých ich stabilita závisí od chemickej alebo enzymatickej hydrolýzy.

Relatívny počet glykozidov v angiospermách je omnoho väčší ako v gymnosperms a ukázalo sa, že s ohľadom na monocots a dicots, s určitými výnimkami, nie je veľký rozdiel v množstve a typoch glykozidov, ktoré sa našli..

Je dôležité zdôrazniť veľkú rôznorodosť a rôznorodosť tejto skupiny zlúčenín, pretože identita každej z nich bude závisieť od aglykónovej časti, ktorá je vysoko variabilná..

index

• 1 Tréning
• 2 Funkcia
• 3 Typy / skupiny
  • 3.1 Srdcové glykozidy
  • 3.2 Kyanogénne glykozidy
  • 3.3 Glukozinoláty
  • 3.4 Saponíny
  • 3.5 Antrachinónové glykozidy
  • 3.6 Flavonoidy a pro-antokyaníny
• 4 Odkazy

výcvik

Biosyntéza alebo tvorba glukozidických zlúčenín (Peng, Peng, Kawagoe, Hogan, & Delmer, 2002) v rastlinách závisí od typu uvažovaného glukozidu a v rastlinách ich miera biosyntézy závisí často od podmienok. ekologický.

Cyanogénne glykozidy sú napríklad syntetizované z prekurzorov aminokyselín, vrátane L-tyrozínu, L-valínu, L-izoleucínu a L-fenylalanínu. Aminokyseliny sú hydroxylované za vzniku N-hydroxylových aminokyselín, ktoré sú následne premenené na aldoximy, ktoré sú potom transformované na nitrily..

Nitrily sú hydroxylované za vzniku a-hydroxynitrilov, ktoré môžu byť glykozylované za vzniku zodpovedajúceho kyanogénneho glykozidu. Do tejto biosyntetickej dráhy sú zapojené dva multifunkčné cytochrómy známe ako P450 a enzýmy glykozyltransferázy..

Glykozidové biosyntetické dráhy väčšinou zahŕňajú účasť glykozyltransferázových enzýmov, ktoré sú schopné selektívne prenášať sacharidové zvyšky z aktivovaného medziproduktu cez UDP molekulu na zodpovedajúcu aglykónovú časť..

Prenos aktívnych cukrov, ako je UDP-glukóza, na akceptorovú aglykónovú časť pomáha stabilizovať, detoxikovať a solubilizovať metabolity v konečných krokoch ciest produkujúcich sekundárny metabolit..

Jedná sa teda o enzýmy glykozyltransferázy zodpovedné za veľké množstvo glykozidov v rastlinách, a preto boli extenzívne študované.

Existujú niektoré syntetické metódy in vitro na získanie derivátov rastlinného glykozidu, ktoré zahŕňajú systémy reverznej hydrolýzy alebo trans-glykozyláciu zlúčenín.

funkcie

V rastlinách má napríklad jedna z hlavných funkcií flavonoidových glykozidov súvis s ochranou pred ultrafialovým svetlom, proti hmyzu a proti hubám, vírusom a baktériám. Slúžia ako antioxidanty, opeľovače a regulátory rastlinných hormónov.

Ďalšie funkcie flavonoidových glykozidov zahŕňajú stimuláciu produkcie nodulu bakteriálnymi druhmi rodu Rhizobium. Môžu sa zúčastňovať procesov enzymatickej inhibície a ako alopatických činidiel. Tak tiež poskytujú chemickú obrannú bariéru proti bylinožravcom.

Mnohé glykozidy, keď sú hydrolyzované, generujú zvyšky glukózy, ktoré môžu byť použité rastlinami ako metabolický substrát na výrobu energie alebo dokonca na tvorbu zlúčenín štruktúrneho významu v bunkách..

Antropocentricky povedané, funkcia týchto zlúčenín je veľmi rôznorodá, pretože zatiaľ čo niektoré sa používajú v potravinárskom priemysle, iné sa používajú vo farmaceutickom priemysle na navrhovanie liekov na liečenie hypertenzie, obehových porúch, protirakovinových činidiel atď..

Typy / skupiny

Klasifikáciu glykozidov je možné nájsť v literatúre na základe nesacharidových častí (aglykónov) alebo ich botanického pôvodu. Nasleduje forma klasifikácie na základe agliconovej časti.

Hlavné glykozidové skupiny zodpovedajú srdcovým glykozidom, kyanogénnym glykozidom, glukozinolátom, saponínom a antrachinónovým glykozidom. Niektoré flavonoidy sa tiež bežne vyskytujú ako glykozidy.

Srdcové glykozidy

Tieto molekuly sa všeobecne skladajú z molekuly (aglykónovej oblasti), ktorej štruktúra je steroidná. Sú prítomné v rastlinách čeľade Scrophulariaceae, najmä v Digitalis purpurea, ako aj v rodine Convallariaceae s Convallaria majalis ako klasickým príkladom..

Tento typ glukozidu má negatívny inhibičný účinok na čerpadlá ATPázy sodíka / draslíka v bunkových membránach, ktoré sú obzvlášť bohaté na srdcové bunky, takže príjem rastlín s týmito sekundárnymi zlúčeninami má priame účinky na srdce; preto jej názov.

Kyanogénne glykozidy

Sú chemicky definované ako glykozidy a-hydroxynitrilov, ktoré sú odvodené od aminokyselinových zlúčenín. Sú prítomné v angiospermových druhoch rodu Rosaceae, najmä v druhoch rodu Prunus, ako aj v rodine Poaceae a ďalších..

Bolo zistené, že tieto sú súčasťou toxických zlúčenín charakteristických pre niektoré odrody Manihot esculenta, lepšie známe v Južnej Amerike ako maniok, yucca alebo cassava. Podobne sú bohaté na jablkové semená a orechy, ako sú mandle.

Hydrolýza týchto sekundárnych metabolitov vedie k produkcii kyseliny kyanovodíkovej. Keď je hydrolýza enzymatická, oddelia sa glykánové a aglykónové podiely, ktoré sa môžu klasifikovať ako alifatické alebo aromatické..

Glykónová časť kyanogénnych glykozidov je typicky D-glukóza, aj keď bola tiež považovaná za genotóbnu, primeverózu a ďalšie, väčšinou spojené p-glukozidickými väzbami.

Spotreba rastlín s kyanogénnymi glykozidmi môže mať negatívne účinky, medzi ktoré patrí interferencia pri použití jódu, čo vedie k hypotyreóze..

glukozinoláty

Základom jeho aglykónovej štruktúry sú aminokyseliny, ktoré obsahujú síru, takže môžu byť tiež nazývané tioglukozidy. Hlavnou rodinou rastlín spojených s produkciou glukozinolátov je rodina Brassicaceae.

Medzi negatívne účinky na organizmy, ktoré tieto rastliny prijímajú, patrí bioaktivácia pečeňových environmentálnych prokarcinogénov v pečeni, ktorá je produktom komplexných účinkov na izoformy cytochrómu P450. Okrem toho tieto zlúčeniny môžu dráždiť pokožku a indukovať hypotyreózu a dnu.

saponíny

Mnohé "mydlové" zlúčeniny sú glykozidy. Aglykónová časť glykozidových saponínov pozostáva z pentacyklických triterpenoidov alebo tetracyklických steroidov. Sú štrukturálne heterogénne, ale majú spoločné funkčné charakteristiky.

Vo svojej štruktúre má vysoko hydrofilné glycínové časti a silne hydrofóbne aglykónové oblasti, ktoré im poskytujú emulgačné vlastnosti, takže môžu byť použité ako detergenty..

Saponíny sú prítomné v širokej škále rastlinných rodov, medzi ktorými sú druhy patriace do čeľade Liliaceae, doložené príkladom u druhu Narthecium ossifragum.

Antrachinónové glykozidy

Sú menej časté v rastlinnej ríši ako iné glykozidy uvedené vyššie. Sú prítomné v druhu Rumex crispus a druhu rodu Rheum. Účinok jeho požitia zodpovedá prehnanej sekrécii vody a elektrolytov sprevádzanej peristaltikou v hrubom čreve..

Flavonoidy a pro-antokyaníny

Mnohé flavonoidy a ich oligoméry, pro-anthokyaníny, sa vyskytujú ako glykozidy. Tieto pigmenty sú veľmi časté vo väčšine rastlinnej ríše, s výnimkou rias, húb a niektorých antokyanínov..

Môžu existovať v prírode ako C- alebo O-glykozidy, v závislosti od povahy glykozidovej väzby, ktorá sa vyskytuje medzi glycínovými a algikónovými oblasťami, takže niektoré sú odolnejšie voči chemickej hydrolýze ako iné..

Aglykónová štruktúra C-glykozidových flavonoidov zodpovedá trom kruhom s nejakou fenolickou skupinou, ktorá im poskytuje charakteristiku antioxidantov. Väzba sacharidovej skupiny na aglykónovú oblasť prebieha prostredníctvom väzieb uhlík-uhlík medzi anomérnym uhlíkom cukru a uhlíkom C6 alebo C8 aromatického jadra flavonoidu..

referencie

1. Conn, E.E. (1979). Biosyntéza kyanogénnych glykozidov. Naturwissenschaften, 66, 28-34.
2. Forslund, K., Morant, M., Jørgensen, B., Olsen, C.E., Asamizu, E., & Sato, S. (2004). Biosyntéza nitrilových glukozidov Rhodiokyanozid A a D a kyanogénnych glukozidov Lotaustralín a Linamarín v Lotus japonicus. Plant Physiology, 135 (máj), 71-84.
3. Markham, K. R. (1989). Metódy v biochémii rastlín. 6. Flavóny, flavonoly a ich glykozidy (zväzok 1). AKADEMICKÁ TLAČ LIMITED. Zdroj: 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 ako primér pre syntézu celulózy v rastlinách. Science, 295, 147-150.
5. Richman, A., Swanson, A., Humphrey, T., Chapman, R., Mcgarvey, B., Pocs, R., & Brandle, J. (2005). Funkčná genomika odhaľuje tri glukozyltransferázy podieľajúce sa na syntéze hlavných sladkých glukozidov Stevia rebaudiana. The Plant Journal, 41, 56-67.
6. Swain, T. (1963). Chemická taxonómia rastlín. London: Akademická tlač.
7. van Rantwijk, F., Oosterom, M. W., & Sheldon, R. A. (1999). Glykozidázou katalyzovaná syntéza alkylglykozidov. Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic, 6, 511-532.
8. Vetter, J. (2000). Kyanogénne glykozidy rastlín. Toxicon, 38, 11-36.
9. Wolfenden, R., Lu, X., & Young, G. (1998). Spontánna hydrolýza glykozidov. J. Am., Chem. Soc., 120, 6814-6815.