- Charakteristiky a štruktúra
- O nomenklatúre
- Vlastnosti
- Ostatné priemyselné aplikácie a funkcie
- Referencie
Manóza je monosacharid alebo monoglucoside skupina aldohexosy ktorá sa prirodzene vyskytuje v organizme rastlinnej ríše a nachádza sa u niektorých zvierat glykozylované proteíny.
Manózu je možné získať synteticky ako derivát arabinózy použitím metódy Kiliani-Fischerovej syntézy, pri ktorej sa monosacharidy získavajú hydrolýzou kyanhydrických zlúčenín odvodených od aldózových cukrov.
Chemická štruktúra alfa-D-mannopyranózy (Paginazero prostredníctvom Wikimedia Commons)
Bergmann a Schotte, v roku 1921, boli prvými, ktorí izolovali monohydrát 4-glukozid-manózy oxidáciou cellobiálnej zlúčeniny. Neskôr chemik Julius von Braun získal rovnakú zlúčeninu pôsobením bezvodého fluorovodíka na celobiózu.
Manóza je jedným z cukrov, ktoré sa najčastejšie používajú v potravinárskom priemysle na „blokovanie“ alebo „zakrytie“ príchutí, pretože vytvára intramolekulárne väzby medzi jej monomérmi a znižuje to interakcie s aktívnymi receptormi chuťových pohárikov.
Vedci zistili, že D-manóza pôsobí ako silný inhibítor patogénnych baktérií v gastrointestinálnej sliznici cicavcov. Boli dokonca vykonané štúdie, ktoré dodávajú D-manózu do rôznych druhov hydiny, aby sa zabránilo infekcii patogénom Salmonella typhimurium.
Manóza vo svojich rôznych izoformách predstavuje dôležitú súčasť jedlých emulgátorov, ktoré sa používajú v potravinárskom priemysle na výrobu zmrzliny, jogurtu, koláčov, ako aj v papierenskom priemysle.
Rastliny predstavujú hlavný zdroj prírodnej manózy, ale len málo druhov metabolizuje tento uhľohydrát, aby ho použilo ako zdroj energie, a vďaka tejto osobitosti sa použil ako selekčný mechanizmus v transgénnych plodinách.
Charakteristiky a štruktúra
Manóza sa skladá zo šiestich atómov uhlíka, ktoré môžu byť navzájom spojené vo forme kruhu, na ktorom sa zúčastňuje všetkých 6 atómov (pyranóza) alebo iba 5 atómov (furanóza). Pretože uhlík v polohe 1 obsahuje aldehydovú skupinu (CHO), manóza sa klasifikuje ako aldózový cukor.
Tento monosacharid má rovnaké zloženie a molekulovú hmotnosť ako glukóza (C6H12O6 = 180,156 g / mol), preto je manóza epimérom glukózy. Epiméry sú stereoizoméry, ktoré sa navzájom líšia, pokiaľ ide o konfiguráciu ich „achirálneho“ alebo „stereogénneho“ centra.
Glukóza má hydroxylovú skupinu (OH) viazanú na uhlík v polohe 2 orientovanú doprava, zatiaľ čo rovnaká skupina OH manózy je orientovaná doľava, čo je vidieť pri porovnaní oboch zlúčenín predstavovaných projekciami Fisher.
O nomenklatúre
Uhlík 1 manózy, kde je pripojená aldehydová skupina, je klasifikovaný ako chirálny, pretože má na každej zo svojich štyroch väzieb štyri rôzne substituenty. Manózu možno nájsť v dvoch rôznych štruktúrnych konfiguráciách: D-manóza a L-manóza, ktoré sú navzájom enantioméry.
V prípade D-manózy sú hydroxylové skupiny viazané na uhlíky 2 a 3 orientované doľava (Fisherova projekcia), zatiaľ čo v L-manóze sú hydroxylové skupiny na rovnakých uhlíkoch orientované doprava.
Manóza sa všeobecne klasifikuje ako pyranóza, pretože môže tvoriť kruhy so 6 atómami uhlíka a podľa Haworthovej projekcie môže byť štruktúrne znázornená ako dva enantioméry:
- a-manóza, ak je hydroxylová skupina uhlíka 1 orientovaná „nadol“ a
- β-manóza, keď je hydroxylová skupina uhlíka 1 orientovaná „nahor“
K rôznym disacharidom a zmiešaným oligosacharidom, ktoré obsahujú manózové zvyšky, sa obvykle pridá koncový „mannan“. Napríklad galaktomannan je oligosacharid zložený predovšetkým z galaktózy a manózy.
Vlastnosti
Manóza je jedným z uhľohydrátových zvyškov, ktorý sa podieľa na interakcii medzi vajíčkom a spermou zvierat.
Početné štúdie zistili, že inkubácia spermií s manózou a fukózou ich spôsobuje, že sa nemôžu viazať na zona pellucida (vnútorná vrstva oocytov cicavcov), pretože ich manózové receptory sú blokované zvyškami fukózy.
Receptory manózy v sperme sprostredkúvajú fúziu medzi gamétami počas oplodnenia vajíčka u ľudí. Tieto aktivujú „acrosomálnu“ reakciu, pri ktorej sú bunkové membrány každej gamety degradované, takže dochádza k ich následnej fúzii.
Tento monosacharid sa podieľa na tvorbe mnohých typov membránových glykoproteínov v živočíšnych bunkách.
Je tiež súčasťou jedného z najdôležitejších glykoproteínov vo vajci: conalbumín alebo ovotransferín obsahuje manózu a glukozamín a vyznačuje sa väzbou alebo „chelatáciou“ iónov železa a iných kovov, ktoré inhibujú rast vírusov a iných mikroorganizmov.
Väzba a adherencia baktérií Escherichia coli na epitelové bunky v črevnej sliznici závisí od konkrétnej látky, ktorá sa skladá hlavne z manózy.
Ostatné priemyselné aplikácie a funkcie
Sladiace vlastnosti uhľohydrátov závisia od stereochémie ich hydroxylových skupín, napríklad ß-D-glukóza je silné sladidlo, zatiaľ čo epimér ß-D-manóza sa používa na pridanie horkosti do potravín.
Manóza je všeobecne súčasťou hemicelulózy vo forme „glukomananu“ (glukóza, manóza a galaktóza). Hemicelulóza je jedným z typických štruktúrnych polysacharidov nachádzajúcich sa v rastlinách a je spojená najmä s pektínmi, celulózami a inými polymérmi bunkových stien.
Β-D-mannopyranóza je súčasťou štruktúry guarovej gumy, jedného z najčastejšie používaných želatinačných činidiel v potravinárskom priemysle. Táto zlúčenina má pomer monosacharidov 2: 1, to znamená, že pre každú molekulu D-manózy sú dve molekuly D-galaktózy.
Svätojánska guma je štruktúrovaná heteropolysacharidom vyrobeným z D-manózy spojenej s niekoľkými vetvami D-galaktózy. Táto zlúčenina je jedným z najpoužívanejších hydrokoloidov v potravinárskom priemysle na dodanie konzistencie a textúry potravinám, ako sú zmrzlina a jogurt.
V súčasnosti rôzne publikácie naznačujú, že manózu je možné konzumovať ako náhradu za bežný cukor (sacharózu), ktorý sa skladá hlavne z glukózy.
Okrem toho sa manóza hromadí v bunkách ako manóza-6-fosfát, čo je forma, ktorá je slabo asimilovaná nádorovými bunkami, a preto sa jej použitie navrhuje v boji proti rakovine.
Referencie
- Acharya, AS, a Sussman, LG (1984). Reverzibilita ketoamínových väzieb aldóz s proteínmi. Journal of Biological Chemistry, 259 (7), 4372-4378.
- Anderson, JW, a Chen, WL (1979). Rastlinné vlákno. Metabolizmus uhľohydrátov a lipidov. Americký časopis klinickej výživy, 32 (2), 346-363.
- Balagopalan, C. (2018). Cassava v potravinách, krmivách a priemysle. CRC stlačte
- Fuhrmann, U., Bause, E., Legler, G., & Ploegh, H. (1984). Nový inhibítor mannosidázy blokujúci konverziu vysokej manózy na komplexné oligosacharidy. Náture, 307 (5953), 755.
- IUPAC, C., & Comm, II (1971). Nezáväzné pravidlá pre nomenklatúru uhľovodíkov. 1. časť, 1969. Biochemistry, 10 (21), 3983-4004.
- Joersbo, M., Donaldson, I., Kreiberg, J., Petersen, SG, Brunstedt, J., a Okkels, FT (1998). Analýza výberu manózy použitej na transformáciu cukrovej repy. Molecular Breeding, 4 (2), 111-117.
- Oyofo, BA, DeLoach, JR, Corrier, DE, Norman, JO, Ziprin, RL, & Mollenhauer, HH (1989). Prevencia kolonizácie brojlerov Salmonella typhimurium pomocou D-manózy. Hydina Science, 68 (10), 1357-1360.
- Patrat, C., Serres, C., & Jouannet, P. (2000). Akrozómová reakcia v ľudských spermatózach. Biology of the Cell, 92 (3-4), 255-266
- Varki, A., & Kornfeld, S. (1980). Štrukturálne štúdie fosforylovaných oligosacharidov s vysokým obsahom manózy. Journal of Biological Chemistry, 255 (22), 10847-10858.