GLIKOZYDY: TWORZENIE, FUNKCJA I TYPY / GRUPY - BIOLOGIA - 2025

W glikozydy są rośliny niepożądane metabolitów, które są związane z mono- lub oligosacharydów z wiązaniami glikozydowymi, które są metabolitami jest glikozylowane. Należą do chemicznej rodziny glikozydów, do której należą wszystkie związki chemiczne przyłączone do reszt cukrowych.

W typowej budowie cząsteczki glikozydu rozróżnia się dwa regiony: algikon i glikon. Region utworzony z reszty sacharydowej nazywany jest glikonem, a region odpowiadający cząsteczce niebędącej sacharydem jest znany jako część aglikonowa.

Struktura glikozydu (źródło: Yikrazuul via Wikimedia Commons)

Powszechnie termin „glukozyd” jest używany w odniesieniu do faktu, że cząsteczki glukozy są uwalniane podczas hydrolizy tych związków, jednak członkowie tej samej rodziny cząsteczek mają reszty innych typów cukrów, takich jak ramnoza, galaktoza czy między innymi mannoza.

Nazewnictwo glikozydów zazwyczaj określa naturę ich regionu aglikonowego. Nazwy zakończone „-ina” są zarezerwowane dla związków azotowych, a alkaloidy z przyrostkiem „-ósido”.

Te przyrostki często towarzyszą rdzeniu łacińskiej nazwy pochodzenia botanicznego, w którym cząsteczki są opisane po raz pierwszy i zwykle dodaje się przedrostek „gluko”.

Wiązanie glikozydowe między częściami glikonu i aglikonu może występować między dwoma atomami węgla (C-glukozydy) lub atomami tlenu (O-glukozydy), od których będzie zależeć ich stabilność wobec chemicznej lub enzymatycznej hydrolizy.

Względna zawartość glikozydów w roślinach okrytozalążkowych jest znacznie wyższa niż w roślinach nagonasiennych i wykazano, że w odniesieniu do roślin jednoliściennych i dwuliściennych, z pewnymi wyjątkami, nie ma dużej różnicy w ilości i rodzaju stwierdzonych glikozydów.

Należy podkreślić dużą różnorodność i niejednorodność tej grupy związków, ponieważ tożsamość każdego z nich będzie zależała od części aglikonu, która jest bardzo zmienna.

Trening

Biosynteza lub tworzenie związków glikozydowych (Peng, Peng, Kawagoe, Hogan i Delmer, 2002) w roślinach zależy od rodzaju rozważanego glikozydu, aw roślinach ich tempo biosyntezy często zależy 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 są następnie przekształcane w aldoksymy, które są następnie przekształcane w nitryle.

Nitryle są hydroksylowane z wytworzeniem α-hydroksynitryli, które można glikozylować, tworząc odpowiedni cyjanogenny glukozyd. W tym szlaku biosyntezy uczestniczą dwa wielofunkcyjne cytochromy znane jako P450 i enzymy glikozylotransferazy.

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

Przeniesienie aktywowanych cukrów, takich jak glukoza UDP, do ugrupowania aglikonu akceptorowego pomaga w stabilizacji, detoksykacji i solubilizacji metabolitów na końcowych etapach szlaków wytwarzania wtórnych metabolitów.

Dlatego enzymy glikozylotransferazy są odpowiedzialne za dużą różnorodność glikozydów w roślinach iz tego powodu zostały szeroko zbadane.

Istnieją pewne metody syntezy in vitro do otrzymywania pochodnych glikozydów z roślin, które obejmują odwrotną hydrolizę lub transglikozylację związków.

Funkcjonować

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

Inne funkcje glikozydów flawonoidowych obejmują stymulację wytwarzania guzków przez gatunki bakterii z rodzaju Rhizobium. Mogą uczestniczyć w procesach hamowania enzymów oraz jako czynniki allelopatyczne. W ten sposób zapewniają również chemiczną barierę ochronną przed roślinożercami.

Wiele glikozydów po hydrolizie wytwarza reszty glukozy, które mogą być wykorzystywane przez rośliny jako substrat metaboliczny do produkcji energii lub nawet do tworzenia strukturalnie ważnych związków w komórkach.

Z antropocentrycznego punktu widzenia funkcja tych związków jest bardzo zróżnicowana, ponieważ niektóre są wykorzystywane w przemyśle spożywczym, inne są wykorzystywane w przemyśle farmaceutycznym do projektowania leków stosowanych w leczeniu nadciśnienia, zaburzeń krążenia, leków przeciwnowotworowych itp.

Rodzaje / grupy

Klasyfikację glikozydów można znaleźć w literaturze w oparciu o części nie-sacharydowe (aglikony) lub ich pochodzenie botaniczne. Poniżej przedstawiono klasyfikację opartą na części aglikonu.

Główne grupy glikozydów to glikozydy nasercowe, glikozydy cyjanogenne, glukozynolany, saponiny i glikozydy antrachinonowe. Niektóre flawonoidy również powszechnie występują jako glikozydy.

Glikozydy nasercowe

Te cząsteczki składają się na ogół z cząsteczki (regionu aglikonu), której struktura jest steroidowa. Występują w roślinach z rodziny Scrophulariaceae, szczególnie w Digitalis purpurea, a także w rodzinie Convallariaceae, z klasycznym przykładem Convallaria majalis.

Ten rodzaj glikozydu ma negatywny wpływ hamujący na pompy sodowo-potasowe ATPazy w błonach komórkowych, które są szczególnie obfite w komórkach serca, więc spożycie roślin z tymi drugorzędnymi związkami ma bezpośredni wpływ na serce; stąd jego nazwa.

Glikozydy cyjanogenne

Chemicznie definiuje się je jako α-hydroksy-nitryloglikozydy, które są pochodnymi związków aminokwasowych. Występują w gatunkach okrytozalążkowych z rodziny Rosaceae, zwłaszcza w gatunkach z rodzaju Prunus, a także w rodzinie Poaceae i innych.

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

Hydroliza tych wtórnych metabolitów kończy się wytwarzaniem kwasu cyjanowodorowego. Gdy hydroliza jest enzymatyczna, części glikonu i aglikonu są oddzielane, przy czym ten ostatni można sklasyfikować jako alifatyczny lub aromatyczny.

Część glikonowa glikozydów cyjanogennych to zazwyczaj D-glukoza, chociaż obserwowano również gentobiozę, primewerozę i inne, głównie połączone wiązaniami β-glukozydowymi.

Spożywanie roślin z glikozydami cyjanogennymi może mieć negatywne skutki, w tym zakłócanie utylizacji jodu, skutkujące niedoczynnością tarczycy.

Glukozynolany

Podstawę jego struktury aglikonowej stanowią aminokwasy zawierające siarkę, dlatego można je również nazwać tioglikozydami. Główną rodziną roślin związanych z produkcją glukozynolanów jest rodzina Brassicaceae.

Jednym z negatywnych skutków dla organizmów, które zjadają te rośliny, jest bioaktywacja wątrobowych prokarcynogenów środowiskowych, która jest produktem złożonego wpływu na izoformy cytochromu P450. Dodatkowo związki te mogą podrażniać skórę i wywoływać niedoczynność tarczycy i dnę.

Saponiny

Wiele związków „mydlanych” to glikozydy. Część aglikonowa saponin glikozydowych składa się z pentacyklicznych triterpenoidów lub steroidów tetracyklicznych. Są strukturalnie niejednorodne, ale mają wspólne cechy funkcjonalne.

W swojej strukturze posiadają silnie hydrofilowe części glikonowe oraz silnie hydrofobowe regiony aglikonowe, które zapewniają właściwości emulgujące, dzięki czemu mogą być stosowane jako detergenty.

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

Glikozydy antrachinonowe

Są mniej powszechne w królestwie roślin w porównaniu z innymi wymienionymi powyżej glikozydami. Występują u Rumex crispus i gatunków z rodzaju Rheum. Efekt jego spożycia odpowiada przesadnemu wydzielaniu wody i elektrolitów, czemu towarzyszy perystaltyka okrężnicy.

Flawonoidy i proantocyjany

Wiele flawonoidów i ich oligomerów, proantocyjanów, występuje jako glikozydy. Te pigmenty są bardzo powszechne w większości królestw roślin, z wyjątkiem alg, grzybów i niektórych rogatek.

Mogą występować w naturze jako C- lub O-glukozydy, w zależności od natury wiązania glikozydowego, które występuje między regionami glikonu i algikonu, więc niektóre są bardziej odporne na hydrolizę chemiczną niż inne.

Struktura aglikonowa flawonoidów C-glukozydowych odpowiada trzem pierścieniom z pewną grupą fenolową, która nadaje im właściwości przeciwutleniaczy. Połączenie grupy sacharydowej z regionem aglikonu zachodzi poprzez wiązania węgiel-węgiel pomiędzy anomerycznym węglem cukru i węglem C6 lub C8 aromatycznego jądra flawonoidu.

Bibliografia

1. Conn, EE (1979). Biosynteza glikozydów cyjanogennych. Naturwissenschaften, 66, 28–34.
2. Forslund, K., Morant, M., Jørgensen, B., Olsen, CE, Asamizu, E., & Sato, S. (2004). Biosynteza glukozydów nitrylowych Rodiocyjanozydy A i D oraz glukozydów cyjanogennych Lotaustralin i Linamarin w Lotus japonicus. Plant Physiology, 135 (maj), 71–84.
3. Markham, KR (1989). Metody w biochemii roślin. 6. Flawony, flawonole i ich glikozydy (tom 1). AKADEMIC PRESS LIMITED. Pobrane z 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). B-glukozyd sitosterolu jako starter do syntezy celulozy u roślin. Science, 295, 147–150.
5. Richman, A., Swanson, A., Humphrey, T., Chapman, R., Mcgarvey, B., Pocs, R., & 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 roślin chemicznych. Londyn: Academic Press.
7. van Rantwijk, F., Oosterom, MW i Sheldon, RA (1999). Katalizowana glikozydazą synteza alkiloglikozydów. 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., & Young, G. (1998). Spontaniczna hydroliza glikozydów. J. Am. Chem. Soc., 120,6814-6815.