GLYKOZIDY: TVORBA, FUNKCIA A TYPY / SKUPINY - BIOLÓGIE - 2026

Tieto glykozidy sú metabolity nežiaduce rastliny, ktoré sú viazané na mono- alebo oligosacharidy glykozidickými väzbami, ktoré sú metabolity je glykozylovaný. Patria do chemickej rodiny glykozidov, ktoré zahŕňajú všetky chemické zlúčeniny viazané na zvyšky cukru.

V typickej štruktúre glykozidovej molekuly sa rozpoznávajú dve oblasti: algikón a glykón. Oblasť tvorená sacharidovým zvyškom sa nazýva glykon a oblasť zodpovedajúca nesacharidovej molekule je známa ako aglykónová časť.

Štruktúra glykozidu (Zdroj: Yikrazuul prostredníctvom Wikimedia Commons)

Všeobecne sa výraz „glukozid“ používa na označenie skutočnosti, že molekuly glukózy sa uvoľňujú počas hydrolýzy týchto zlúčenín, avšak členovia tej istej rodiny molekúl majú zvyšky iných typov cukrov, ako je ramnóza, galaktóza. alebo manóza, medzi ostatnými.

Nomenklatúra glykozidov typicky označuje povahu ich aglykónovej oblasti. Tieto názvy s koncovkou „-ina“ sú vyhradené pre dusíkaté zlúčeniny, zatiaľ čo alkaloidy sa označujú príponou „-ósido“.

Tieto prípony často sprevádzajú koreň latinského názvu botanického pôvodu, kde sú molekuly opísané prvýkrát a zvyčajne sa pridáva predpona „gluco-“.

Glykozidická väzba medzi glykónovými a aglykónovými skupinami sa môže vyskytovať medzi dvoma atómami uhlíka (C-glukozidy) alebo atómami kyslíka (O-glukozidy), od ktorých bude závisieť ich stabilita proti chemickej alebo enzymatickej hydrolýze.

Relatívne množstvo glykozidov v angiospermoch je oveľa vyššie ako v gymnospermoch a ukázalo sa, že pokiaľ ide o jednoklíčnolistové a dvojklíčnolistové plodiny, až na niektoré výnimky, nie je veľký rozdiel v množstve a druhoch nájdených glykozidov.

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

výcvik

Biosyntéza alebo tvorba glykozidových zlúčenín (Peng, Peng, Kawagoe, Hogan a Delmer, 2002) v rastlinách závisí od typu uvažovaného glykozidu a v rastlinách ich rýchlosť biosyntézy často závisí od podmienok. ekologický

Kyanogénne glykozidy sa napríklad syntetizujú z prekurzorov aminokyselín vrátane L-tyrozínu, L-valínu, L-izoleucínu a L-fenylalanínu. Aminokyseliny sú hydroxylované za vzniku N-hydroxylových aminokyselín, ktoré sú následne konvertované na aldoximy, ktoré sa potom transformujú na nitrily.

Nitrily sú hydroxylované za vzniku a-hydroxynitrilov, ktoré môžu byť glykozylované za vzniku zodpovedajúcich kyanogénnych glukozidov. Do tejto biosyntetickej dráhy sú zapojené dva multifunkčné cytochrómy známe ako enzýmy P450 a glykozyltransferáza.

Biosyntetické dráhy glykozidov zväčša zahŕňajú účasť enzýmov glykozyltransferázy, ktoré sú schopné selektívne prenášať uhľovodíkové zvyšky z medziproduktu aktivovaného molekulou UDP na zodpovedajúcu aglykónovú časť.

Prenos aktivovaných cukrov, ako je UDP-glukóza, na akceptorovú aglykónovú skupinu pomáha stabilizovať, detoxikovať a solubilizovať metabolity v konečných krokoch ciest produkujúcich sekundárne metabolity.

Enzýmy glykozyltransferázy sú teda zodpovedné za veľké množstvo glykozidov v rastlinách, a preto boli dôkladne študované.

Existuje niekoľko syntetických metód in vitro na získanie derivátov glykozidov rastlín, ktoré zahŕňajú reverznú hydrolýzu alebo transglykozyláciu zlúčenín.

funkcie

Napríklad v rastlinách sa jedna z hlavných funkcií flavonoidných glykozidov týka ochrany pred ultrafialovým svetlom, hmyzu a hubám, vírusom a baktériám. Slúžia ako antioxidanty, látky podporujúce opeľovanie a regulátory rastlinných hormónov.

Medzi ďalšie funkcie flavonoidných glykozidov patrí stimulácia produkcie uzlín bakteriálnymi druhmi rodu Rhizobium. Môžu sa zúčastňovať na procesoch inhibície enzýmov a ako alopatické činidlá. Poskytujú teda tiež chemickú ochrannú bariéru proti bylinožravcom.

Mnohé glykozidy, keď sú hydrolyzované, vytvárajú rezíduá glukózy, ktoré môžu rastliny použiť ako metabolický substrát na výrobu energie alebo dokonca na tvorbu štruktúrne dôležitých zlúčenín 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, porúch obehového systému, protirakovinových látok atď.

Typy / skupiny

Klasifikácia glykozidov sa dá nájsť v literatúre na základe nesacharidových častí (aglykóny) alebo na základe ich botanického pôvodu. Nasleduje forma klasifikácie založená na aglykónovej časti.

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

Srdcové glykozidy

Tieto molekuly sa zvyčajne skladajú z molekuly (aglykónová oblasť), ktorej štruktúra je steroid. Vyskytujú sa v rastlinách čeľade Scrophulariaceae, najmä v rode Digitalis purpurea, ako aj v rodine Convallariaceae s klasickým príkladom Convallaria majalis.

Tento typ glykozidu má negatívny inhibičný účinok na sodíkové / draselné ATPázové pumpy v bunkových membránach, ktoré sú obzvlášť bohaté na srdcové bunky, takže požitie rastlín týmito sekundárnymi zlúčeninami má priame účinky na srdce; odtiaľ jeho názov.

Kyanogénne glykozidy

Chemicky sú definované ako a-hydroxynitrilové glykozidy, ktoré sú odvodené od aminokyselinových zlúčenín. Vyskytujú sa v angiospermových druhoch čeľade Rosaceae, najmä v druhoch rodu Prunus, ako aj v rodine Poaceae a ďalších.

Zistilo sa, že sú súčasťou charakteristických toxických zlúčenín niektorých odrôd Manihot esculenta, ktoré sú v Južnej Amerike lepšie známe ako kasava, yucca alebo kasava. Rovnako sú bohaté na semená jabĺk a orechov, ako sú mandle.

Hydrolýza týchto sekundárnych metabolitov končí výrobou kyseliny kyanovodíkovej. Ak je hydrolýza enzymatická, glykónové a aglykónové časti sa oddelia, pričom tieto častice je možné klasifikovať ako alifatické alebo aromatické.

Glykónová časť kyanogénnych glykozidov je typicky D-glukóza, hoci boli pozorované aj gentobiózy, primeverózy a ďalšie, väčšinou spojené p-glukozidickými väzbami.

Konzumácia rastlín s kyanogénnymi glykozidmi môže mať negatívne účinky, vrátane interferencie s využívaním jódu, čo vedie k hypotyreóze.

glukozinoláty

Základ jeho aglykónovej štruktúry je tvorený aminokyselinami obsahujúcimi síru, a preto sa môžu tiež nazývať tioglykozidy. Hlavnou rodinou rastlín spojených s výrobou glukozinolátov je rod Brassicaceae.

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

saponíny

Mnoho zlúčenín tvoriacich mydlo sú glykozidy. Aglykonová časť glykozidických saponínov pozostáva z pentacyklických triterpenoidov alebo tetracyklických steroidov. Sú štrukturálne heterogénne, ale majú spoločné funkčné vlastnosti.

Vo svojej štruktúre majú vysoko hydrofilné glykónové časti a silne hydrofóbne aglykónové oblasti, ktoré poskytujú emulgačné vlastnosti, takže sa môžu použiť ako detergenty.

Saponíny sú prítomné v širokej škále rastlinných rodín, medzi ktoré patria druhy patriace do čeľade Liliaceae, ktorých príkladom je druh Narthecium ossifragum.

Antrachinónové glykozidy

V rastlinnej ríši sú menej bežné v porovnaní s inými vyššie uvedenými glykozidmi. Vyskytujú sa v Rumex crispus a druhoch rodu Rheum. Účinok jeho požitia zodpovedá prehnanej sekrécii vody a elektrolytov sprevádzanej peristaltikou v hrubom čreve.

Flavonoidy a pro-antokyány

Ako glykozidy sa vyskytujú mnohé flavonoidy a ich oligoméry, pro-antokyaníny. Tieto pigmenty sú veľmi bežné vo väčšine rastlinných rias, s výnimkou rias, húb a niektorých rohovníkov.

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

Aglykónová štruktúra C-glukozidových flavonoidov zodpovedá trom kruhom s niektorými fenolickými skupinami, ktoré im poskytujú charakteristiku antioxidantov. Spojenie sacharidovej skupiny k aglykónovej oblasti nastáva prostredníctvom väzieb uhlík-uhlík medzi anomérnym uhlíkom cukru a C6 alebo C8 uhlíkom aromatického jadra flavonoidu.

Referencie

1. Conn, EE (1979). Biosyntéza kyanogénnych glykozidov. Naturwissenschaften, 66, 28–34.
2. Forslund, K., Morant, M., Jørgensen, B., Olsen, CE, Asamizu, E., & Sato, S. (2004). Biosyntéza nitrilových glukozidov Rhodiokyanozid A a D a kyanogénnych glukozidov lotaustralin a linamarín v Lotus japonicus. Plant Physiology, 135 (máj), 71 - 84.
3. Markham, KR (1989). Metódy v rastlinnej biochémii. 6. Flavóny, flavonoly a ich glykozidy (zväzok 1). AKADEMICKÝ TLAČ OBMEDZENÝ. 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-glukosid 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 zapojené do syntézy hlavných sladkých glukozidov Stevia rebaudiana. The Plant Journal, 41, 56 - 67.
6. Swain, T. (1963). Taxonómia chemických rastlín. London: Academic Press.
7. van Rantwijk, F., Oosterom, MW, a Sheldon, RA (1999). Glykozidázou katalyzovaná syntéza alkylglykozidov. Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic, 6, 511 - 532.
8. Vetter, J. (2000). Rastlinné kyanogénne glykozidy. Toxicon, 38, 11–36.
9. Wolfenden, R., Lu, X. & Young, G. (1998). Spontánna hydrolýza glykozidov. J. Am. Chem. Soc., 120, 6814 - 6815.