GLYKOSIDY: TVORBA, FUNKCE A TYPY / SKUPINY - BIOLOGIE - 2025

Tyto glykosidy jsou metabolity nežádoucí rostliny, které jsou vázány na mono- nebo oligosacharidy glykosidickými vazbami, které jsou metabolity je glykosylovaný. Patří do chemické skupiny glykosidů, které zahrnují všechny chemické sloučeniny vázané na zbytky cukru.

V typické struktuře molekuly glykosidu jsou rozpoznávány dvě oblasti: algicone a glycone. Oblast tvořená sacharidovým zbytkem se nazývá glykon a oblast odpovídající nesacharidové molekule je známá jako aglykonová část.

Struktura glykosidu (Zdroj: Yikrazuul prostřednictvím Wikimedia Commons)

Obecně se termín "glukosid" používá k označení skutečnosti, že molekuly glukózy jsou uvolňovány během hydrolýzy těchto sloučenin, avšak členy stejné rodiny molekul mají zbytky jiných typů cukrů, jako je ramnóza, galaktóza. nebo manóza, mezi ostatními.

Názvosloví glykosidů obvykle označuje povahu jejich aglykonové oblasti. Tato jména s koncovkou „-ina“ jsou vyhrazena pro dusíkaté sloučeniny, zatímco alkaloidy jsou pojmenovány s příponou „-ósido“.

Tyto přípony často doprovázejí kořen latinského názvu botanického původu, kde jsou molekuly popsány poprvé a obvykle je přidána předpona „gluco-“.

Glykosidická vazba mezi glykonovými a aglykonovými skupinami může nastat mezi dvěma atomy uhlíku (C-glukosidy) nebo atomy kyslíku (O-glukosidy), na kterých bude záviset jejich stabilita proti chemické nebo enzymatické hydrolýze.

Relativní hojnost glykosidů v angiospermech je mnohem vyšší než v gymnospermech a ukázalo se, že s ohledem na monocoty a dikoty, až na některé výjimky, není výrazný rozdíl v množství a typech nalezených glykosidů.

Je důležité zdůraznit velkou rozmanitost a heterogenitu této skupiny sloučenin, protože identita každé z nich bude záviset na aglykonové části, která je vysoce variabilní.

Výcvik

Biosyntéza nebo tvorba glykosidických sloučenin (Peng, Peng, Kawagoe, Hogan a Delmer, 2002) v rostlinách závisí na typu uvažovaného glykosidu a v rostlinách závisí jejich biosyntéza často na podmínkách. environmentální

Kyanogenní glykosidy jsou například syntetizovány z prekurzorů aminokyselin, včetně L-tyrosinu, L-valinu, L-isoleucinu a L-fenylalaninu. Aminokyseliny jsou hydroxylované za vzniku N-hydroxylových aminokyselin, které jsou následně převedeny na aldoximy, které jsou poté transformovány na nitrily.

Nitrily jsou hydroxylované za vzniku a-hydroxynitrilů, které mohou být glykosylovány za vzniku odpovídajícího kyanogenního glukosidu. Do této biosyntetické dráhy jsou zapojeny dva multifunkční cytochromy známé jako enzymy P450 a glykosyltransferáza.

Biosyntetické dráhy glykosidů z velké části zahrnují účast enzymů glykosyltransferázy, které jsou schopné selektivně přenášet uhlovodíkové zbytky z meziproduktu aktivovaného molekulou UDP, na odpovídající aglykonovou část.

Přenos aktivovaných cukrů, jako je UDP-glukóza, do akceptorové aglykonové skupiny pomáhá stabilizovat, detoxikovat a solubilizovat metabolity v konečných krocích sekundárních metabolit produkujících drah.

Enzymy glykosyltransferázy jsou tedy zodpovědné za velké množství glykosidů v rostlinách, a proto byly rozsáhle studovány.

Existuje několik syntetických metod in vitro pro získání derivátů glykosidů rostlin, které zahrnují reverzní hydrolýzu nebo trans glykosylaci sloučenin.

Funkce

Například v rostlinách se jedna z hlavních funkcí flavonoidních glykosidů týká ochrany před ultrafialovým světlem, hmyzem a houbami, viry a bakteriemi. Slouží jako antioxidanty, látky přitahující opylovače a regulátory rostlinných hormonů.

Mezi další funkce flavonoidních glykosidů patří stimulace produkce uzlíků bakteriálními druhy rodu Rhizobium. Mohou se účastnit procesů inhibice enzymů a jako alopatické látky. Poskytují tedy také chemickou obrannou bariéru proti býložravcům.

Mnoho glykosidů, když je hydrolyzováno, generuje zbytky glukózy, které mohou rostliny použít jako metabolický substrát pro produkci energie nebo dokonce pro tvorbu strukturně důležitých sloučenin v buňkách.

Antropocentricky řečeno, funkce těchto sloučenin je velmi různorodá, protože zatímco některé se používají v potravinářském průmyslu, jiné se používají ve farmaceutickém průmyslu pro navrhování léků pro léčbu hypertenze, poruch oběhu, protirakovinových látek atd.

Typy / skupiny

Klasifikaci glykosidů lze nalézt v literatuře na základě nesacharidových částí (aglykony) nebo na jejich botanickém původu. Následuje klasifikace založená na aglykonové části.

Hlavní skupiny glykosidů odpovídají srdečním glykosidům, kyanogenním glykosidům, glukosinolátům, saponinům a antrachinonovým glykosidům. Některé flavonoidy se také běžně vyskytují jako glykosidy.

Srdeční glykosidy

Tyto molekuly se obvykle skládají z molekuly (aglykonová oblast), jejíž struktura je steroid. Jsou přítomny v rostlinách čeledi Scrophulariaceae, zejména v Digitalis purpurea, a také v čeledi Convallariaceae s klasickým příkladem Convallaria majalis.

Tento typ glykosidu má negativní inhibiční účinek na ATPázové pumpy sodík / draslík v buněčných membránách, které jsou zvláště hojné v srdečních buňkách, takže požití rostlin těmito sekundárními sloučeninami má přímé účinky na srdce; proto jeho jméno.

Kyanogenní glykosidy

Chemicky jsou definovány jako a-hydroxynitrilové glykosidy, které jsou odvozeny od aminokyselinových sloučenin. Jsou přítomny v angiospermech rodu Rosaceae, zejména v druzích rodu Prunus, stejně jako v čeledi Poaceae a dalších.

Bylo zjištěno, že jsou součástí charakteristických toxických sloučenin některých odrůd Manihot esculenta, známých v Jižní Americe jako kasava, yucca nebo kasava. Rovněž jsou hojná v jablečných semenech a ořechech, jako jsou mandle.

Hydrolýza těchto sekundárních metabolitů končí produkcí kyseliny kyanovodíkové. Pokud je hydrolýza enzymatická, glykonové a aglykonové části se oddělí, přičemž je možné je klasifikovat jako alifatické nebo aromatické.

Glykonová část kyanogenních glykosidů je typicky D-glukóza, ačkoli byly také pozorovány gentobiózy, primeverózy a další, většinou spojené p-glukosidickými vazbami.

Konzumace rostlin s kyanogenními glykosidy může mít negativní účinky, včetně interference s využíváním jódu, což vede k hypotyreóze.

Glukosinoláty

Základ jeho aglykonové struktury je tvořen aminokyselinami obsahujícími síru, proto je lze nazvat také thioglykosidy. Hlavní skupinou rostlin spojených s výrobou glukosinolátů je rodina Brassicaceae.

Mezi negativní účinky na organismy, které tyto rostliny přijímají, patří hepatická bioaktivace environmentálních prokarcinogenů, která je výsledkem komplexních účinků na izoformy cytochromu P450. Kromě toho mohou tyto sloučeniny dráždit pokožku a vyvolat hypotyreózu a dnu.

Saponiny

Mnoho sloučenin vytvářejících mýdlo jsou glykosidy. Aglykonová část glykosidických saponinů sestává z pentacyklických triterpenoidů nebo tetracyklických steroidů. Jsou strukturně heterogenní, ale mají společné funkční vlastnosti.

Ve své struktuře mají vysoce hydrofilní glykonové části a silně hydrofobní aglykonové oblasti, které poskytují emulgační vlastnosti, takže je lze použít jako detergenty.

Saponiny jsou přítomny v celé řadě rostlinných rodin, mezi nimiž jsou druhy patřící do čeledi Liliaceae, jejichž příklady jsou druhy Narthecium ossifragum.

Antrachinonové glykosidy

V rostlinné říši jsou méně běžné ve srovnání s jinými výše uvedenými glykosidy. Vyskytují se v Rumex crispus a druzích rodu Rheum. Účinek jeho požití odpovídá přehnané sekreci vody a elektrolytů doprovázené peristaltikou v tlustém střevě.

Flavonoidy a pro-antokyany

Mnoho flavonoidů a jejich oligomerů, pro-antokyaninů, se vyskytuje jako glykosidy. Tyto pigmenty jsou velmi časté ve většině rostlinných království, s výjimkou řas, hub a některých zoborožců.

Mohou existovat v přírodě jako C- nebo O-glukosidy, v závislosti na povaze glykosidické vazby, která se vyskytuje mezi glykonovými a algikonovými oblastmi, takže některé jsou odolnější vůči chemické hydrolýze než jiné.

Aglykonová struktura C-glukosidových flavonoidů odpovídá třem kruhům s určitou fenolovou skupinou, která jim poskytuje charakteristiku antioxidantů. Spojení sacharidové skupiny k aglykonové oblasti nastává prostřednictvím vazeb uhlík-uhlík mezi anomerním uhlíkem cukru a C6 nebo C8 uhlíkem aromatického jádra flavonoidu.

Reference

1. Conn, EE (1979). Biosyntéza kyanogenních glykosidů. Naturwissenschaften, 66, 28–34.
2. Forslund, K., Morant, M., Jørgensen, B., Olsen, CE, Asamizu, E., & Sato, S. (2004). Biosyntéza nitrilových glukosidů Rhodiokyanosid A a D a kyanogenních glukosidů Lotaustralin a Linamarin v Lotus japonicus. Plant Physiology, 135 (May), 71–84.
3. Markham, KR (1989). Metody v rostlinné biochemii. 6. Flavony, flavonoly a jejich glykosidy (sv. 1). AKADEMICKÝ TISK OMEZEN. Citováno 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). Sitosterol B-glukosid jako základ pro syntézu celulózy v rostlinách. Science, 295, 147-150.
5. Richman, A., Swanson, A., Humphrey, T., Chapman, R., Mcgarvey, B., Pocs, R., & Brandle, J. (2005). Funkční genomika odhaluje tři glukosyltransferázy podílející se na syntéze hlavních sladkých glukosidů Stevia rebaudiana. The Plant Journal, 41, 56–67.
6. Swain, T. (1963). Taxonomie chemických rostlin. London: Academic Press.
7. van Rantwijk, F., Oosterom, MW, a Sheldon, RA (1999). Glykosidáza katalyzovaná syntéza alkyl glykosidů. Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic, 6, 511–532.
8. Vetter, J. (2000). Rostlinné kyanogenní glykosidy. Toxicon, 38, 11–36.
9. Wolfenden, R., Lu, X. & Young, G. (1998). Spontánní hydrolýza glykosidů. J. Am. Chem. Soc., 120, 6814-6815.