ГЛІКОЗИДИ: УТВОРЕННЯ, ФУНКЦІОНУВАННЯ ТА ТИПИ / ГРУПИ - БІОЛОГІЯ - 2025

Ці глікозиди є метаболіти бічних рослин, які пов'язані з моно- або олігосахаридами через гликозидні зв'язку, які є метаболітами є глікозильованим. Вони належать до хімічного сімейства глікозидів, до складу якого входять усі хімічні сполуки, приєднані до залишків цукру.

У типовій структурі молекули глікозиду розпізнаються дві області: алгікон і глікон. Область, що складається з залишку сахариду, називається гліконом, а область, що відповідає несахаридної молекулі, відома як частина аглікону.

Структура глікозиду (Джерело: Yikrazuul через Wikimedia Commons)

Термін "глюкозид" зазвичай використовується для позначення того, що молекули глюкози вивільняються під час гідролізу цих сполук, однак члени одного сімейства молекул мають залишки інших типів цукрів, таких як рамноза, галактоза або манноза, серед інших.

Номенклатура глікозидів зазвичай позначає природу їх агликонової області. Ці назви із закінченням "-ina" зарезервовані для азотистих сполук, а алкалоїди названі суфіксом "-ósido".

Ці суфікси часто супроводжують корінь латинської назви ботанічного походження, де молекули описуються вперше і зазвичай додається префікс «глюко-».

Глікозидна зв'язок між фрагментами глікону та аглікону може відбуватися між двома атомами вуглецю (С-глюкозиди) або можуть брати участь атоми кисню (О-глюкозиди), від яких залежатиме їх стійкість до хімічного чи ферментативного гідролізу.

Відносна кількість глікозидів у покритонасінних значно більша, ніж у голонасінних, і було показано, що стосовно монокотів та дикотів, за деякими винятками, великої різниці у кількості та видах глікозидів не виявлено.

Важливо підкреслити велику різноманітність та неоднорідність цієї групи сполук, оскільки ідентичність кожного з них буде залежати від частини аглікону, яка сильно мінлива.

Навчання

Біосинтез або утворення глікозидних сполук (Peng, Peng, Kawagoe, Hogan, & Delmer, 2002) у рослинах залежить від типу розглянутого глікозиду, а у рослин частота їх біосинтезу часто залежить від умов. екологічні

Наприклад, ціаногенні глікозиди синтезуються з амінокислотних попередників, включаючи L-тирозин, L-валін, L-ізолейцин та L-фенілаланін. Амінокислоти гідроксилюються, утворюючи N-гідроксильні амінокислоти, які згодом перетворюються на альдоксими, які потім перетворюються на нітрили.

Нітрили гідроксилюються, утворюючи α-гідроксинітрили, які можна глікозилювати, утворюючи відповідний ціаногенний глюкозид. У цьому біосинтетичному шляху беруть участь два багатофункціональні цитохроми, відомі як ферменти Р450 та глікозилтрансферази.

Здебільшого, біосинтетичні шляхи глікозидів передбачають участь ферментів глікозилтрансферази, які здатні вибірково переносити залишки вуглеводів з проміжного речовини, активованого молекулою UDP, до відповідної порції аглікону.

Перенесення активованих цукрів, таких як UDP-глюкоза, до аглоконового фрагменту акцептору, допомагає стабілізувати, детоксифікувати та солюбілізувати метаболіти на останніх стадіях вторинних шляхів, що виробляють метаболіт.

Таким чином, ферменти глікозилтрансферази відповідають за велику різноманітність глікозидів у рослинах, і з цієї причини вони були широко вивчені.

Існують деякі методи синтезування in vitro для отримання похідних глікозиду з рослин, які включають зворотний гідроліз або системи трансглікозилювання сполук.

Функція

Наприклад, одна з основних функцій флавоноїдних глікозидів пов’язана із захистом від ультрафіолетового світла, від комах та проти грибів, вірусів та бактерій. Вони служать антиоксидантами, аттрактантами-запилювачами та контролерами рослинних гормонів.

Інші функції флавоноїдних глікозидів включають стимуляцію вироблення вузликів бактеріальними видами роду Rhizobium. Вони можуть брати участь у процесах інгібування ферментів і як алелопатичні засоби. Таким чином, вони також забезпечують хімічний захисний бар'єр проти травоїдних тварин.

Багато глікозидів при гідролізації утворюють залишки глюкози, які рослини можуть використовувати як метаболічний субстрат для виробництва енергії або навіть для утворення в клітинах структурно важливих сполук.

Антропоцентрично кажучи, функція цих сполук дуже різноманітна, оскільки хоча одні застосовуються у харчовій промисловості, інші використовуються у фармацевтичній промисловості для розробки препаратів для лікування гіпертонії, порушень кровообігу, протипухлинних засобів тощо.

Типи / групи

Класифікацію глікозидів можна знайти в літературі на основі несахаридних порцій (агліконів) або ботанічного походження цих. Далі йде форма класифікації на основі порції агликону.

Основні групи глікозидів відповідають серцевим глікозидам, ціаногенним глікозидам, глюкозинолатам, сапонінам та антрахіноновим глікозидам. Деякі флавоноїди також часто зустрічаються як глікозиди.

Серцеві глікозиди

Ці молекули, як правило, складаються з молекули (область аглікону), структура якої є стероїдною. Вони присутні у рослинах родини Scrophulariaceae, зокрема у Digitalis purpurea, а також у родині Convallariaceae з класичним прикладом Convallaria majalis.

Цей тип глікозиду чинить негативний інгібіторний вплив на насоси АТФази натрію / калію в клітинних мембранах, які особливо рясні в серцевих клітинах, тому прийом рослин із цими вторинними сполуками має прямий вплив на серце; звідси і його назва.

Ціаногенні глікозиди

Вони хімічно визначені як α-гідрокси-нітрилові глікозиди, які походять від амінокислотних сполук. Вони присутні у видів покритонасінних родини Rosaceae, зокрема у видів роду Prunus, а також у сімействі Poaceae та інших.

Визначено, що вони є частиною характерних токсичних сполук деяких сортів Маніхот ескуленти, більш відомих у Південній Америці як маніока, юкка або маніока. Так само їх багато в насінні яблук та в горіхах, таких як мигдаль.

Гідроліз цих вторинних метаболітів закінчується виробленням синильної кислоти. Коли гідроліз є ферментативним, частини глікону та алікону відокремлюються, останні можуть бути класифіковані як аліфатичні чи ароматичні.

Частина гліконових цианогенних глікозидів зазвичай є D-глюкозою, хоча також спостерігаються гентобіоза, прамевероза та інші, зв'язані здебільшого β-глюкозидними зв’язками.

Споживання рослин із ціаногенними глікозидами може мати негативні наслідки, включаючи перешкоди утилізації йоду, що призводить до гіпотиреозу.

Глюкозинолати

Основу його агліконової структури складають амінокислоти, що містять сірку, тому їх також можна назвати тиоглікозидами. Основне сімейство рослин, пов'язане з виробництвом глюкозинолатів, - сімейство Brassicaceae.

Серед негативних наслідків для організмів, які поглинають ці рослини, є печінкова біоактивація прокарциногенів навколишнього середовища, яка є продуктом комплексного впливу на ізоформи цитохрому Р450. Крім того, ці сполуки можуть подразнювати шкіру та індукувати гіпотиреоз та подагру.

Сапоніни

Багато «милоутворюючих» сполук є глікозидами. Агліконова частина глікозидних сапонінів складається з пентациклічних тритерпеноїдів або тетрациклічних стероїдів. Вони структурно неоднорідні, але мають загальні функціональні характеристики.

У своїй структурі вони мають сильно гідрофільні порції глікону та сильно гідрофобні ділянки аглікону, які надають емульгуючі властивості, тому їх можна використовувати в якості миючих засобів.

Сапоніни присутні у широкому діапазоні рослинних сімейств, серед яких є види сімейства Liliaceae, наведені у прикладі Narthecium ossifragum.

Антрахінонові глікозиди

Вони рідше зустрічаються у царстві рослин порівняно з іншими глікозидами, згаданими вище. Вони присутні у Rumex crispus та видів роду Rheum. Ефект від його прийому відповідає підвищеній секреції води та електролітів, що супроводжується перистальтикою в товстій кишці.

Флавоноїди та антоціани

Багато флавоноїдів та їх олігомери, анти-антоціани, зустрічаються як глікозиди. Ці пігменти дуже поширені у значній частині рослинного світу, за винятком водоростей, грибів та деяких рогів.

Вони можуть існувати в природі як С- або О-глюкозиди, залежно від природи глікозидної зв’язки, яка виникає між гліконовою та алгіконовою областями, тому деякі є більш стійкими до хімічного гідролізу, ніж інші.

Агліконова структура флавоноїдів С-глюкозиду відповідає трьом кільцям з деякою фенольною групою, що забезпечує їм характеристику антиоксидантів. Об'єднання сахаридної групи з агликоновою областю відбувається через вуглець-вуглецеві зв’язки між аномерним вуглецем цукру та вуглецем С6 або С8 ароматичного ядра флавоноїда.

Список літератури

1. Конн, Е.Е. (1979). Біосинтез ціаногенних глікозидів. Naturwissenschaften, 66, 28–34.
2. Форслунд, К., Морант, М., Йоргенсен, Б., Олсен, СЕ, Асамізу, Е., Сато, С. (2004). Біосинтез нітрилових глюкозидів родіоціанозид А і D та ціаногенних глюкозидів Лотаустралін та Лінамарин у Lotus japonicus. Фізіологія рослин, 135 (травень), 71–84.
3. Маркхем, КР (1989). Методи біохімії рослин. 6. Флавони, флавоноли та їх глікозиди (т. 1). ACADEMIC PRESS LIMITED. Отримано з 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). Ситостерол В-глюкозид як праймер для синтезу целюлози в рослинах. Науки, 295, 147-150.
5. Річман, А., Свонсон, А., Хамфрі, Т., Чапман, Р., Макгарві, Б., Покс, Р., і Брандл, Дж. (2005). Функціональна геноміка виявляє три глюкозилтрансферази, що беруть участь у синтезі основних солодких глюкозидів Stevia rebaudiana. Заводський журнал, 41, 56–67.
6. Свен, Т. (1963). Таксономія хімічного заводу. Лондон: Академічна преса.
7. van Rantwijk, F., Oosterom, MW, & Sheldon, RA (1999). Синтезований глікозидазою синтез алкільних глікозидів. Журнал молекулярного каталізу B: Enzymatic, 6, 511–532.
8. Веттер, Дж. (2000). Рослинні ціаногенні глікозиди. Токсикон, 38, 11–36.
9. Wolfenden, R., Lu, X., & Young, G. (1998). Спонтанний гідроліз глікозидів. J. Am. Chem. Soc., 120, 6814-6815.