Manoza je monosaharid ali monoglucoside aldohexoses filter, ki se pojavlja naravno v organizmih iz rastlinskega in ga najdemo v nekaterih živalih glikoziliran proteine.
Mannozo lahko dobimo sintetično kot derivat arabinoze z uporabo metode sinteze Kiliani-Fischer, pri kateri monosaharidi dobimo s hidrolizo cianhidričnih spojin, pridobljenih iz aldoznih sladkorjev.
Kemična zgradba alfa-D-mannopiranoze (Paginazero prek Wikimedia Commons)
Bergmann in Schotte sta leta 1921 prva izolirala 4-glukozid-manozo monohidrat z oksidacijo celofilne spojine. Kasneje je kemik Julius von Braun isto spojino dobil z delovanjem brezvodnega vodikovega fluorida na celobizo.
Mannoza je eden izmed sladkorjev, ki se v prehrambeni industriji najbolj uporabljajo za "blokiranje" ali "skrivanje" arom, saj med njenimi monomeri vzpostavi intramolekulske vezi in s tem zmanjša interakcijo z aktivnimi receptorji okusnih brstov.
Znanstveniki so odkrili, da D-manoza deluje kot močan zaviralec patogenih bakterij v prebavni sluznici sesalcev. Izvedene so bile celo študije za oskrbo D-manoze z različnimi vrstami perutnine, da se prepreči okužba s patogenom Salmonella typhimurium.
Mannose v različnih izoformah predstavlja pomemben del užitnih emulgatorjev, ki se v prehrambeni industriji uporabljajo za izdelavo sladoleda, jogurtov, tort, pa tudi v papirni industriji.
Rastline predstavljajo glavni vir naravne manoze, vendar le malo vrst metabolizira ta ogljikov hidrat, da bi ga uporabil kot vir energije, zato je ta posebnost uporabljena kot selekcijski mehanizem pri transgenih gojiščih rastlin.
Značilnosti in struktura
Mannoza je sestavljena iz šestih atomov ogljika, ki jih je možno med seboj povezati v obliki obroča, v katerem sodeluje vseh 6 atomov (piranoza) ali samo 5 (furanoza). Ker ogljik na položaju 1 vsebuje aldehidno skupino (CHO), je manoza uvrščena med aldozni sladkor.
Ta monosaharid ima enako formulo in molekulsko maso glukoze (C6H12O6 = 180,156 g / mol), zato je manoza epimer glukoze. Epimeri so stereoizomeri, ki se med seboj razlikujejo glede na konfiguracijo svojega "ahiralnega" ali "stereogenega" centra.
Glukoza ima hidroksilno skupino (OH) vezano na ogljik v položaju 2, usmerjeno na desno, medtem ko je ista OH manonova skupina usmerjena na levo, kar lahko vidimo pri primerjavi obeh spojin, predstavljenih s projekcijami Fišer.
O nomenklaturi
Ogljikov 1 iz manoze, kjer je vezana aldehidna skupina, je razvrščen kot kiralni, saj ima na vsaki od štirih vezi štiri različne substituente. Mannozo lahko najdemo v dveh različnih strukturnih konfiguracijah: D-manoza in L-manoza, ki sta enantiomerja drug drugega.
V D-manozi so hidroksilne skupine, vezane na ogljika 2 in 3, usmerjene v levo (Fisherjeva projekcija), medtem ko so v L-manozi hidroksilne skupine na istih ogljikih usmerjene v desno.
Mannozo na splošno uvrščamo med piranozo, saj lahko tvori obročke s 6 atomi ogljika, po Haworthovi projekciji pa je lahko strukturno predstavljen kot dva enantiomera:
- α-manoza, kadar je hidroksilna skupina ogljika 1 usmerjena "navzdol" in
- β-manoza, ko je hidroksilna skupina ogljika 1 usmerjena "navzgor"
Različnim disaharidom in mešanim oligosaharidom, ki imajo manozne ostanke, se običajno doda zaključek "mannan". Na primer, galaktomannan je oligosaharid, sestavljen predvsem iz galaktoze in manoze.
Lastnosti
Mannoza je eden izmed ostankov ogljikovih hidratov, ki sodeluje pri interakciji med jajčnimi celicami in semenčicami živali.
Številne študije so pokazale, da se zaradi inkubacije semenčic z manozo in fukozo ne more vezati na zona pellucida (notranji sloj oocita sesalcev), saj so njihovi receptorji za manozo blokirani z ostanki fukoze.
Receptorji manoze v spermi posredujejo med fuzijo med gametami med oploditvijo jajčeca pri ljudeh. Te aktivirajo "akrosomsko" reakcijo, pri kateri se celične membrane vsake gamete razgradijo, tako da pride do njihove nadaljnje fuzije.
Ta monosaharid sodeluje pri tvorbi številnih vrst membranskih glikoproteinov v živalskih celicah.
Prav tako je del enega najpomembnejših glikoproteinov v jajcu: konalbumin ali ovotransferrin vsebuje manozo in glukozamin, značilna pa sta z vezanjem ali "keliranjem" železovih in drugih kovinskih ionov, kar zavira rast virusov in drugih mikroorganizmov.
Vezava bakterije Escherichia coli in adhezija na epitelijske celice v črevesni sluznici sta odvisni od posebne snovi, ki jo v glavnem sestavlja mannoza.
Druge industrijske aplikacije in funkcije
Sladkovalne lastnosti ogljikovih hidratov so odvisne od stereokemije njihovih hidroksilnih skupin, na primer je β-D-glukoza močno sladilo, medtem ko se epimer β-D-manoza uporablja za dodajanje grenkobe živilom.
Mannoza je na splošno del hemiceluloze v obliki "glukomanana" (glukoze, manoze in galaktoze). Hemiceluloza je eden značilnih strukturnih polisaharidov, ki jih najdemo v rastlinah, povezana pa je predvsem s pektini, celulozami in drugimi polimeri celične stene.
Β-D-mannopiranoza je del strukture guarjevega gumija, ki je eno izmed železnih sredstev, ki se najpogosteje uporabljajo v prehrambeni industriji. To razmerje ima monosaharidno razmerje 2: 1, to pomeni, da imata vsaka molekula D-manoze dve molekuli D-galaktoze.
Guma iz kobilice je sestavljena iz heteropolisaharida, sestavljenega iz D-manoze, povezane z več vejami D-galaktoze. Ta spojina je eden najpogosteje uporabljenih hidrokoloidov v prehrambeni industriji, saj daje konsistenco in teksturo živilom, kot sta sladoled in jogurt.
Trenutno različne publikacije kažejo, da lahko manozo uživamo kot nadomestek običajnega sladkorja (saharoze), ki ga v glavnem sestavlja glukoza.
Poleg tega se manoza v celicah nabira kot manoza-6-fosfat, oblika, ki jo slabo absorbirajo tumorske celice, zato je bila predlagana njegova uporaba v boju proti raku.
Reference
- Acharya, AS in Sussman, LG (1984). Reverzibilnost ketoaminskih povezav aldoz z beljakovinami. Journal of Biological Chemistry, 259 (7), 4372-4378.
- Anderson, JW, & Chen, WL (1979). Rastlinska vlakna. Presnova ogljikovih hidratov in lipidov. Ameriška revija klinične prehrane, 32 (2), 346-363.
- Balagopalan, C. (2018). Cassava v hrani, krmi in industriji. CRC pritisnite
- Fuhrmann, U., Bause, E., Legler, G., & Ploegh, H. (1984). Nov zaviralec mannosidaze blokira pretvorbo visoke manoze v kompleksne oligosaharide. Narava, 307 (5953), 755.
- IUPAC, C., & Comm, II (1971). Preliminarna pravila za nomenklaturo ogljikovih hidratov. 1. del, 1969. Biokemija, 10 (21), 3983–4004.
- Joersbo, M., Donaldson, I., Kreiberg, J., Petersen, SG, Brunstedt, J., in Okkels, FT (1998). Analiza selekcije manoze, uporabljene za transformacijo sladkorne pese. Molekularna vzreja, 4 (2), 111-117.
- Oyofo, BA, DeLoach, JR, Corrier, DE, Norman, JO, Ziprin, RL in Mollenhauer, HH (1989). Preprečevanje kolonizacije brojlerjev z D-manozo s salmonelo tifimurijem. Perutninska znanost, 68 (10), 1357-1360.
- Patrat, C., Serres, C., in Jouannet, P. (2000). Akrosomska reakcija pri človeških spermatozoidih. Biologija celice, 92 (3-4), 255-266
- Varki, A., & Kornfeld, S. (1980). Strukturne študije fosforiliranih oligosaharidov z visoko manozo. Časopis za biološko kemijo, 255 (22), 10847-10858.