Manosa je monosacharid nebo monoglucoside skupina aldohexosy která se přirozeně vyskytuje v organismu rostlinné říše a nachází se u některých zvířat glykosylované proteiny.
Manózu lze získat synteticky jako derivát arabinózy za použití metody Kiliani-Fischerovy syntézy, při které se monosacharidy získávají hydrolýzou kyanhydrických sloučenin odvozených od cukrů aldózy.
Chemická struktura alfa-D-mannopyranózy (Paginazero prostřednictvím Wikimedia Commons)
Bergmann a Schotte, v roce 1921, byli prvními, kteří izolovali monohydrát 4-glukosid-manosy oxidací cellobiální sloučeniny. Později chemik Julius von Braun získal stejnou sloučeninu působením bezvodého fluorovodíku na cellobiózu.
Manóza je jedním z cukrů, který se v potravinářském průmyslu nejvíce používá k „blokování“ nebo „skrytí“ příchutí, protože mezi monomery vytváří intramolekulární vazby, což snižuje interakce s aktivními receptory chuťových pohárků.
Vědci objevili, že D-mannosa působí jako silný inhibitor patogenních bakterií v gastrointestinální sliznici savců. Byly dokonce provedeny studie dodávající D-manosu různým druhům drůbeže, aby se zabránilo infekci patogenem Salmonella typhimurium.
Mannosa je ve svých různých izoformách důležitou součástí jedlých emulgátorů, které se používají v potravinářském průmyslu k výrobě zmrzliny, jogurtu, koláčů a také v papírenském průmyslu.
Rostliny představují hlavní zdroj přirozené manózy, ale jen málo druhů metabolizuje tento uhlohydrát, aby jej používal jako zdroj energie, a díky této specifičnosti byl použit jako selekční mechanismus v transgenních plodinových médiích.
Vlastnosti a struktura
Manóza se skládá ze šesti atomů uhlíku, které mohou být spojeny dohromady ve formě kruhu, na kterém se podílí všech 6 atomů (pyranóza) nebo jen 5 z nich (furanóza). Protože uhlík v poloze 1 obsahuje aldehydovou skupinu (CHO), je manosa klasifikována jako cukr aldózy.
Tento monosacharid má stejný vzorec a molekulovou hmotnost glukózy (C6H12O6 = 180,156 g / mol), proto je manosa epimérem glukózy. Epimery jsou stereoizomery, které se od sebe liší s ohledem na konfiguraci svého „achirálního“ nebo „stereogenního“ centra.
Glukóza má hydroxylovou skupinu (OH) připojenou k uhlíku v poloze 2 orientovanou doprava, zatímco stejná skupina OH manosy je orientována doleva, což lze vidět při porovnání obou sloučenin představovaných projekcemi Rybář.
O nomenklatuře
Uhlík 1 manózy, kde je připojena aldehydová skupina, je klasifikován jako chirální, protože má na každé ze svých čtyř vazeb čtyři různé substituenty. Manózu lze nalézt ve dvou různých strukturních konfiguracích: D-mannosa a L-mannosa, které jsou navzájem enantiomery.
U D-manózy jsou hydroxylové skupiny vázané na uhlíky 2 a 3 orientovány vlevo (Fisherova projekce), zatímco v L-manosě jsou hydroxylové skupiny na stejných uhlících orientovány doprava.
Manóza je obecně klasifikována jako pyranóza, protože může tvořit kruhy o 6 atomech uhlíku a podle Haworthovy projekce může být strukturně reprezentována jako dva enantiomery:
- α-mannosa, když je hydroxylová skupina uhlíku 1 orientována „dolů“ a
- β-manóza, když je hydroxylová skupina uhlíku 1 orientována „nahoru“
K různým disacharidům a smíšeným oligosacharidům, které mají zbytky manózy, se obvykle přidá koncovka „mannan“. Například galaktomannan je oligosacharid složený převážně z galaktózy a manózy.
Funkce
Manóza je jedním ze zbytků uhlohydrátů, které se podílejí na interakci mezi vajíčkem a spermatem zvířat.
Četné studie zjistily, že inkubace spermatu s manózou a fukózou způsobuje, že se nemohou vázat na zona pellucida (vnitřní vrstva savčího oocytu), protože jejich manosové receptory jsou blokovány zbytky fukózy.
Receptory manózy ve spermiích zprostředkovávají fúzi mezi gametami během oplodnění vajíčka u lidí. Ty aktivují „akrosomální“ reakci, kdy jsou buněčné membrány každé gamety degradovány, takže dochází k jejich následné fúzi.
Tento monosacharid se podílí na tvorbě četných typů membránových glykoproteinů v živočišných buňkách.
Je také součástí jednoho z nejdůležitějších glykoproteinů ve vejci: conalbumin nebo ovotransferrin obsahuje manosu a glukosamin a vyznačuje se vazbou nebo „chelatováním“ železných a jiných kovových iontů, které inhibují růst virů a jiných mikroorganismů.
Vazba a adherence bakterií Escherichia coli na epitelové buňky ve střevní sliznici závisí na konkrétní látce, která se skládá převážně z manózy.
Jiné průmyslové aplikace a funkce
Sladící vlastnosti uhlohydrátů závisí na stereochemii jejich hydroxylových skupin, například β-D-glukóza je silné sladidlo, zatímco epimer β-D-mannosa se používá k přidání hořkosti do potravin.
Manóza je obecně součástí hemicelulózy ve formě „glucomannanu“ (glukóza, manóza a galaktóza). Hemicelulóza je jedním z typických strukturních polysacharidů, které se vyskytují v rostlinách, a je spojována hlavně s pektiny, celulózami a jinými polymery buněčných stěn.
Β-D-mannopyranóza je součástí struktury guarové gumy, jednoho z gelatinujících činidel nejpoužívanějších v potravinářském průmyslu. Tato sloučenina má poměr monosacharidů 2: 1, to znamená, že pro každou molekulu D-manózy jsou dvě molekuly D-galaktózy.
Svatojánský chléb je strukturován heteropolysacharidem tvořeným D-manosou spojenou s několika větvemi D-galaktózy. Tato sloučenina je jedním z nejpoužívanějších hydrokoloidů v potravinářském průmyslu, který dodává konzistenci a strukturu potravin, jako je zmrzlina a jogurt.
V současné době různé publikace naznačují, že manózu lze konzumovat jako náhradu za běžný cukr (sacharózu), který se skládá hlavně z glukózy.
Kromě toho se manóza hromadí v buňkách jako manóza-6-fosfát, což je forma, která je špatně asimilována nádorovými buňkami, a proto bylo její použití navrženo v boji proti rakovině.
Reference
- Acharya, AS, a Sussman, LG (1984). Reverzibilita ketoaminových vazeb aldóz s proteiny. Journal of Biological Chemistry, 259 (7), 4372-4378.
- Anderson, JW, a Chen, WL (1979). Rostlinné vlákno. Metabolismus uhlohydrátů a lipidů. Americký časopis o klinické výživě, 32 (2), 346-363.
- Balagopalan, C. (2018). Cassava v potravinách, krmivech a průmyslu. CRC press
- Fuhrmann, U., Bause, E., Legler, G., & Ploegh, H. (1984). Nový inhibitor mannosidázy blokující přeměnu vysoké manózy na komplexní oligosacharidy. Nature, 307 (5953), 755.
- IUPAC, C., & Comm, II (1971). Nezávazná pravidla pro nomenklaturu uhlohydrátů. Část 1, 1969. Biochemistry, 10 (21), 3983-4004.
- Joersbo, M., Donaldson, I., Kreiberg, J., Petersen, SG, Brunstedt, J. a Okkels, FT (1998). Analýza výběru manózy pro transformaci cukrové řepy. Molecular Breeding, 4 (2), 111-117.
- Oyofo, BA, DeLoach, JR, Corrier, DE, Norman, JO, Ziprin, RL, & Mollenhauer, HH (1989). Prevence kolonizace brojlerů Salmonella typhimurium pomocí D-manózy. Drůbež vědy, 68 (10), 1357-1360.
- Patrat, C., Serres, C., & Jouannet, P. (2000). Akrosomová reakce v lidských spermatozoa. Biology of the Cell, 92 (3-4), 255-266
- Varki, A., & Kornfeld, S. (1980). Strukturální studie fosforylovaných oligosacharidů s vysokým obsahem manosy. Journal of Biological Chemistry, 255 (22), 10847-10858.