GLIKOZIDI: TVORBA, DELOVANJE IN VRSTE / SKUPINE - BIOLOGIJA - 2026

V glikozidi so metaboliti neželeni rastline, ki so vezani na mono- ali oligosaharidov z glikozidno vezavo, ki so metaboliti glikoziliran. Spadajo v kemijsko družino glikozidov, ki vključujejo vse kemične spojine, vezane na ostanke sladkorja.

V značilni strukturi molekule glikozida sta prepoznani dve regiji: algikon in glikon. Območje, ki ga sestavljajo ostanki saharida, imenujemo glikon in območje, ki ustreza nehaharidni molekuli, je znano kot del aglikona.

Struktura glikozida (Vir: Yikrazuul prek Wikimedia Commons)

Izraz "glukozid" se običajno uporablja za navajanje dejstva, da se molekule glukoze sprostijo med hidrolizo teh spojin, vendar imajo člani iste družine molekul ostanke drugih vrst sladkorja, kot so ramnoza, galaktoza ali manozo, med drugim.

Nomenklatura glikozidov običajno označuje naravo njihovega aglikonskega območja. Ta imena s končnico "-ina" so rezervirana za dušikove spojine, alkaloidi pa s pripono "-ósido".

Te priponke pogosto spremljajo koren latinskega imena botaničnega izvora, kjer so molekule prvič opisane in ponavadi dodana predpona "gluko-".

Glikozidna vez med deli glikona in aglikona se lahko pojavi med dvema atomoma ogljika (C-glukozidi) ali kisikovimi atomi (O-glukozidi), ki sta odvisni od njihove stabilnosti pred kemično ali encimsko hidrolizo.

Relativna številčnost glikozidov v angiospermih je veliko večja kot pri gymnosperms in pokazalo se je, da glede monokotov in dikotov, z nekaj izjemami, ni velike razlike v količini in vrstah najdenih glikozidov.

Pomembno je poudariti veliko raznolikost in heterogenost te skupine spojin, saj bo identiteta vsake odvisna od deleža aglikona, ki je zelo variabilen.

Usposabljanje

Biosinteza ali tvorba glikozidnih spojin (Peng, Peng, Kawagoe, Hogan, & Delmer, 2002) v rastlinah je odvisna od obravnavane vrste glikozida, v rastlinah pa je njihova hitrost biosinteze pogosto odvisna od pogojev. okoljski

Na primer, cianogeni glikozidi se sintetizirajo iz prekurzorjev aminokislin, vključno z L-tirozinom, L-valinom, L-izolevcinom in L-fenilalaninom. Aminokisline hidroksilirajo, da tvorijo N-hidroksilne aminokisline, ki se nato pretvorijo v aldoksime, ki se nato pretvorijo v nitrila.

Nitrili se hidroksilirajo, da tvorijo α-hidroksnitril, ki ga lahko glikoziliramo, da tvorimo ustrezen cianogeni glukozid. V to biosintetično pot sodelujeta dva večnamenska citokroma, znana kot encima P450 in glikoziltransferaza.

Biosintetične poti glikozidov večinoma vključujejo udeležbo encimov glikoziltransferaze, ki lahko selektivno prenesejo ostanke ogljikovih hidratov iz vmesnega spoja, ki ga aktivira molekula UDP, na ustrezen del aglikona.

Prenos aktiviranih sladkorjev, kot je UDP-glukoza, na akceptorski aglikonski del pomaga stabilizirati, razstrupljati in solubilizirati presnovke v končnih korakih sekundarnih poti, ki proizvajajo metabolit.

Tako so encimi glikoziltransferaze odgovorni za veliko raznolikost glikozidov v rastlinah, zato so jih podrobno preučili.

Obstajajo nekatere sintetične metode in vitro za pridobivanje glikozidnih derivatov rastlin, ki vključujejo obratno hidrolizo ali trans glikozilacijo spojin.

Funkcija

V rastlinah je na primer ena od glavnih funkcij flavonoidnih glikozidov zaščita pred ultravijolično svetlobo, pred žuželkami in pred glivi, virusi in bakterijami. Služijo kot antioksidanti, privlačni snovi za opraševanje in nadzor nad rastlinskimi hormoni.

Druge funkcije flavonoidnih glikozidov vključujejo spodbujanje nastajanja vozličev z bakterijskimi vrstami iz rodu Rhizobium. Sodelujejo lahko v procesih inhibicije encimov in kot alopatski agensi. Tako zagotavljajo tudi kemično obrambno oviro pred rastlinojedi.

Številni glikozidi, ko jih hidrolizirajo, ustvarjajo ostanke glukoze, ki jih rastline lahko uporabijo kot presnovni substrat za proizvodnjo energije ali celo za tvorbo strukturno pomembnih spojin v celicah.

Antropocentrično gledano je delovanje teh spojin zelo raznoliko, saj se nekatere uporabljajo v prehrambeni industriji, druge pa se uporabljajo v farmacevtski industriji za oblikovanje zdravil za zdravljenje hipertenzije, motenj krvnega obtoka, zdravil proti raku itd.

Vrste / skupine

Razvrstitev glikozidov je mogoče najti v literaturi na podlagi ne-saharidnih delov (aglikonov) ali na njihovem botaničnem izvoru. Sledi oblika razvrstitve na podlagi deleža aglikona.

Glavne skupine glikozidov ustrezajo srčnim glikozidom, cianogenim glikozidom, glukozinolatom, saponinom in antrakinonskim glikozidom. Nekateri flavonoidi se pogosto pojavljajo tudi kot glikozidi.

Srčni glikozidi

Te molekule so na splošno sestavljene iz molekule (aglikonske regije), katere struktura je steroid. Prisotne so v rastlinah iz družine Scrophulariaceae, zlasti v Digitalis purpurea, pa tudi v družini Convallariaceae s klasičnim primerom Convallaria majalis.

Ta vrsta glikozida negativno zavira učinke na črpalke natrijeve / kalijeve ATPaze v celičnih membranah, ki so še posebej v srčnih celicah, zato zaužitje rastlin s temi sekundarnimi spojinami neposredno vpliva na srce; od tod tudi njegovo ime.

Cianogeni glikozidi

Kemično so opredeljeni kot α-hidroksi nitril glikozidi, ki izhajajo iz aminokislinskih spojin. Prisotni so pri vrstah angiospermov iz družine Rosaceae, zlasti pri rodu Prunus, pa tudi v družini Poaceae in drugih.

Ugotovljeno je bilo, da so to del značilnih strupenih spojin nekaterih sort Manihot esculenta, v Južni Ameriki bolj znanih kot cassava, yucca ali cassava. Prav tako jih je veliko v jabolčnih semenih in v oreščkih, kot so mandlji.

Hidroliza teh sekundarnih presnovkov se konča s proizvodnjo cianovodikove kisline. Kadar je hidroliza encimska, ločimo dele glikona in aglikona, ki jih je mogoče razvrstiti kot alifatske ali aromatske.

Del cianogenih glikozidov glikona je običajno D-glukoza, čeprav so opazili tudi gentobiozo, primeverozo in druge, večinoma povezane z β-glukozidnimi vezmi.

Uživanje rastlin s cianogenimi glikozidi ima lahko negativne učinke, vključno z motnjami pri uporabi joda, kar ima za posledico hipotiroidizem.

Glukozinolati

Osnovo njegove aglikonske strukture sestavljajo aminokisline, ki vsebujejo žveplo, zato bi jih lahko imenovali tudi tioglikozidi. Glavna družina rastlin, povezanih s proizvodnjo glukozinolatov, je družina Brassicaceae.

Med negativne učinke za organizme, ki te rastline zaužijejo, je jetrna bioaktivacija okoljskih prokarcinogenov, ki je produkt kompleksnih učinkov na izoformi citokroma P450. Poleg tega lahko te spojine dražijo kožo in povzročijo hipotiroidizem in protin.

Saponini

Veliko spojin, ki tvorijo milo, so glikozidi. Aglikonski del glikozidnih saponinov je sestavljen iz pentacikličnih triterpenoidov ali tetracikličnih steroidov. So strukturno heterogene, vendar imajo skupne funkcionalne značilnosti.

V svoji strukturi imajo visoko hidrofilne dele glikona in močno hidrofobne aglikonske predele, ki zagotavljajo emulgirajoče lastnosti, zato jih je mogoče uporabiti kot detergente.

Saponini so prisotni v številnih rastlinskih družinah, med njimi vrste, ki pripadajo družini Liliaceae, na primer pri vrsti Narthecium ossifragum.

Antrakinonski glikozidi

V rastlinskem kraljestvu so manj pogosti v primerjavi z drugimi zgoraj omenjenimi glikozidi. Prisotni so v Rumex crispus in vrstah rodu Rheum. Učinek zaužitja ustreza pretiranemu izločanju vode in elektrolitov, ki ga spremlja peristaltika v debelem črevesu.

Flavonoidi in pro-antocianini

Številni flavonoidi in njihovi oligomeri, pro-antocianini, se pojavljajo kot glikozidi. Ti pigmenti so zelo pogosti v večjem delu rastlinskega kraljestva, razen alg, gliv in nekaterih hornworts.

V naravi lahko obstajajo kot C- ali O-glukozidi, odvisno od narave glikozidne vezi, ki nastane med glikonskimi in algikonskimi regijami, zato so nekatere bolj odporne na kemično hidrolizo kot druge.

Aglikonska struktura flavonoidov C-glukozida ustreza trem obročem z neko fenolno skupino, ki jim zagotavlja značilnost antioksidantov. Združevanje saharidne skupine z aglikonskim območjem se zgodi s pomočjo ogljiko-ogljikovih vezi med anomernim ogljikom sladkorja in ogljikom C6 ali C8 aromatičnega jedra flavonoida.

Reference

1. Conn, EE (1979). Biosinteza cianogenih glikozidov. Naturwissenschaften, 66, 28–34.
2. Forslund, K., Morant, M., Jørgensen, B., Olsen, CE, Asamizu, E., & Sato, S. (2004). Biosinteza nitrilnih glukozidov rodiocianozida A in D ter cianogenih glukozidov Lotaustralin in Linamarin v Lotus japonicus. Fiziologija rastlin, 135 (maj), 71–84.
3. Markham, KR (1989). Metode v biokemiji rastlin. 6. Flavoni, flavonoli in njihovi glikozidi (letnik 1). AKADEMSKI TISK LIMITED. Pridobljeno s spletnega mesta 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 kot Primer za sintezo celuloze v rastlinah. Znanost, 295, 147–150.
5. Richman, A., Swanson, A., Humphrey, T., Chapman, R., Mcgarvey, B., Pocs, R., & Brandle, J. (2005). Funkcionalna genomika odkrije tri glukoziltransferaze, ki sodelujejo pri sintezi glavnih sladkih glukozidov Stevia rebaudiana. The Plant Journal, 41, 56–67.
6. Swain, T. (1963). Taksonomija kemičnih rastlin. London: Academic Press.
7. van Rantwijk, F., Oosterom, MW, & Sheldon, RA (1999). Glikozidaza-katalizirana sinteza alkilnih glikozidov. Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic, 6, 511–532.
8. Vetter, J. (2000). Rastlinski cianogeni glikozidi. Toxicon, 38, 11–36.
9. Wolfenden, R., Lu, X., & Young, G. (1998). Spontana hidroliza glikozidov. J. Am. Chem. Soc., 120, 6814-6815.