ГЛИКОЗИДЫ: ОБРАЗОВАНИЕ, ФУНКЦИИ И ТИПЫ / ГРУППЫ - БИОЛОГИЯ - 2025

Эти гликозиды являются метаболиты боковых растений, которые связаны с моно- или олигосахаридами через гликозидные связи, которые являются метаболитами является гликозилированным. Они принадлежат к химическому семейству гликозидов, которое включает все химические соединения, присоединенные к остаткам сахара.

В типичной структуре молекулы гликозида распознаются две области: альгикон и гликон. Область, состоящая из сахаридного остатка, называется гликоном, а область, соответствующая несахаридной молекуле, известна как часть агликона.

Структура гликозида (Источник: Yikrazuul через Wikimedia Commons)

Обычно термин «глюкозид» используется для обозначения того факта, что молекулы глюкозы высвобождаются во время гидролиза этих соединений, однако члены того же семейства молекул имеют остатки других типов сахаров, таких как рамноза, галактоза. или манноза, среди прочего.

Номенклатура гликозидов обычно обозначает природу их агликонового участка. Названия с окончанием «-ina» зарезервированы для азотистых соединений, а алкалоиды - с суффиксом «-ósido».

Эти суффиксы часто сопровождают корень латинского названия ботанического происхождения, где молекулы описываются впервые, и обычно добавляется префикс «глюко-».

Гликозидная связь между остатками гликона и агликона может происходить между двумя атомами углерода (C-глюкозиды) или могут участвовать атомы кислорода (O-глюкозиды), от чего будет зависеть их устойчивость к химическому или ферментативному гидролизу.

Относительное содержание гликозидов в покрытосеменных растениях намного выше, чем в голосеменных, и было показано, что в отношении однодольных и двудольных, за некоторыми исключениями, нет большой разницы в количестве и типах обнаруженных гликозидов.

Важно подчеркнуть большое разнообразие и гетерогенность этой группы соединений, поскольку идентичность каждого из них будет зависеть от части агликона, которая сильно варьируется.

Повышение квалификации

Биосинтез или образование гликозидных соединений (Peng, Peng, Kawagoe, Hogan, & Delmer, 2002) у растений зависит от типа рассматриваемого гликозида, а у растений скорость их биосинтеза часто зависит от условий. экологическая

Цианогенные гликозиды, например, синтезируются из предшественников аминокислот, включая L-тирозин, L-валин, L-изолейцин и L-фенилаланин. Аминокислоты гидроксилируются с образованием N-гидроксиламинокислоты, которые впоследствии превращаются в альдоксимы, которые затем превращаются в нитрилы.

Нитрилы гидроксилируются с образованием α-гидроксинитрилов, которые могут быть гликозилированы с образованием соответствующего цианогенного глюкозида. В этом пути биосинтеза участвуют два многофункциональных цитохрома, известные как P450, и ферменты гликозилтрансферазы.

По большей части пути биосинтеза гликозидов включают участие ферментов гликозилтрансфераз, которые способны селективно переносить углеводные остатки из промежуточного соединения, активируемого молекулой UDP, в соответствующую часть агликона.

Перенос активированных сахаров, таких как UDP-глюкоза, на акцепторную агликоновую составляющую помогает стабилизировать, детоксифицировать и солюбилизировать метаболиты на заключительных этапах путей вторичного образования метаболитов.

Таким образом, ферменты гликозилтрансферазы ответственны за большое разнообразие гликозидов в растениях, и по этой причине они были тщательно изучены.

Существуют некоторые синтетические методы in vitro для получения гликозидных производных растений, которые включают обратный гидролиз или трансгликозилирование соединений.

функция

Например, в растениях одна из основных функций флавоноидных гликозидов связана с защитой от ультрафиолета, насекомых, грибков, вирусов и бактерий. Они служат антиоксидантами, аттрактантами опылителей и регуляторами гормонов растений.

Другие функции флавоноидных гликозидов включают стимуляцию образования клубеньков бактериальными видами рода Rhizobium. Они могут участвовать в процессах ингибирования ферментов и в качестве аллелопатических агентов. Таким образом, они также обеспечивают химический защитный барьер против травоядных животных.

Многие гликозиды при гидролизе образуют остатки глюкозы, которые могут использоваться растениями в качестве метаболического субстрата для производства энергии или даже для образования структурно важных соединений в клетках.

Говоря антропоцентрически, функция этих соединений очень разнообразна, поскольку, хотя одни используются в пищевой промышленности, другие используются в фармацевтической промышленности для создания лекарств для лечения гипертонии, нарушений кровообращения, противораковых средств и т.

Типы / группы

Классификацию гликозидов можно найти в литературе на основе несахаридных частей (агликонов) или их ботанического происхождения. Ниже приводится форма классификации, основанная на части агликона.

Основные группы гликозидов соответствуют сердечным гликозидам, цианогенным гликозидам, глюкозинолатам, сапонинам и антрахиноновым гликозидам. Некоторые флавоноиды также часто встречаются в виде гликозидов.

Сердечные гликозиды

Эти молекулы обычно состоят из молекулы (области агликона), имеющей стероидную структуру. Они присутствуют в растениях семейства Scrophulariaceae, особенно в Digitalis purpurea, а также в семействе Convallariaceae, классическим примером которого является Convallaria majalis.

Этот тип гликозидов оказывает отрицательное ингибирующее действие на насосы АТФазы натрия / калия в клеточных мембранах, которых особенно много в сердечных клетках, поэтому прием растений с этими вторичными соединениями оказывает прямое воздействие на сердце; отсюда и его название.

Цианогенные гликозиды

Они химически определены как гликозиды -гидроксинитрилы, которые являются производными аминокислотных соединений. Они присутствуют у видов покрытосеменных семейства Rosaceae, особенно у видов рода Prunus, а также у семейства Poaceae и других.

Было установлено, что они являются частью характерных токсичных соединений некоторых разновидностей Manihot esculenta, более известных в Южной Америке как маниока, юкка или маниока. Точно так же их много в семенах яблока и орехах, таких как миндаль.

Гидролиз этих вторичных метаболитов заканчивается образованием синильной кислоты. Когда гидролиз является ферментативным, части гликона и агликона разделяются, причем последние могут быть классифицированы как алифатические или ароматические.

Гликоновая часть цианогенных гликозидов, как правило, представляет собой D-глюкозу, хотя также наблюдались гентобиоза, праймероуз и другие, в основном связанные β-глюкозидными связями.

Употребление растений с цианогенными гликозидами может иметь негативные последствия, включая нарушение утилизации йода, что приводит к гипотиреозу.

Глюкозинолаты

Основа его агликоновой структуры состоит из серосодержащих аминокислот, поэтому их также можно назвать тиогликозидами. Основное семейство растений, связанных с производством глюкозинолатов, - это семейство Brassicaceae.

К негативным последствиям для организмов, поглощающих эти растения, относится биоактивация в печени проканцерогенов окружающей среды, которая является продуктом комплексного воздействия на изоформы цитохрома P450. Кроме того, эти соединения могут раздражать кожу и вызывать гипотиреоз и подагру.

Сапонины

Многие «мылообразующие» соединения являются гликозидами. Агликоновая часть гликозидных сапонинов состоит из пентациклических тритерпеноидов или тетрациклических стероидов. Они структурно неоднородны, но имеют общие функциональные характеристики.

По своей структуре они имеют высокогидрофильные участки гликона и сильно гидрофобные участки агликона, которые обеспечивают эмульгирующие свойства, поэтому их можно использовать в качестве детергентов.

Сапонины присутствуют в большом количестве семейств растений, среди которых есть виды, принадлежащие к семейству Liliaceae, примером которых является вид Narthecium ossifragum.

Гликозиды антрахинона

Они менее распространены в царстве растений по сравнению с другими гликозидами, упомянутыми выше. Они присутствуют в Rumex crispus и в видах рода Rheum. Эффект от приема внутрь соответствует повышенной секреции воды и электролитов, сопровождающейся перистальтикой в ​​толстой кишке.

Флавоноиды и проантоцианы

Многие флавоноиды и их олигомеры, проантоцианы, встречаются в виде гликозидов. Эти пигменты очень распространены во многих растениях, за исключением водорослей, грибов и некоторых роголистников.

Они могут существовать в природе как C- или O-глюкозиды, в зависимости от природы гликозидной связи, которая возникает между областями гликона и альгикона, поэтому некоторые из них более устойчивы к химическому гидролизу, чем другие.

Структура агликона флавоноидов C-глюкозида соответствует трем кольцам с некоторой фенольной группой, которая придает им характеристики антиоксидантов. Объединение сахаридной группы с областью агликона происходит посредством углерод-углеродных связей между аномерным углеродом сахара и атомом углерода C6 или C8 ароматического ядра флавоноида.

Ссылки

1. Конн, EE (1979). Биосинтез цианогенных гликозидов. Naturwissenschaften, 66, 28–34.
2. Форслунд, К., Морант, М., Йоргенсен, Б., Олсен, К.Е., Асамизу, Э., и Сато, С. (2004). Биосинтез нитриловых глюкозидов родиоцианозидов A и D и цианогенных глюкозидов лотаустралина и линамарина в Lotus japonicus. Физиология растений, 135 (май), 71–84.
3. Маркхэм, KR (1989). Методы биохимии растений. 6. Флавоны, флавонолы и их гликозиды (Том 1). ACADEMIC PRESS LIMITED. Получено с www.dx.doi.org/10.1016/B978-0-12-461011-8.50012-3.
4. Пэн Л., Пэн Л., Кавагое Ю., Хоган П. и Делмер Д. (2002). Ситостерин B-глюкозид как праймер для синтеза целлюлозы в растениях. Science, 295, 147-150.
5. Ричман, А., Суонсон, А., Хамфри, Т., Чепмен, Р., Макгарви, Б., Покс, Р., и Брандл, Дж. (2005). Функциональная геномика обнаруживает три глюкозилтрансферазы, участвующие в синтезе основных сладких глюкозидов Stevia rebaudiana. Заводской журнал, 41, 56–67.
6. Суэйн, Т. (1963). Таксономия химических растений. Лондон: Academic Press.
7. ван Рантвейк, Ф., Остером, М.В., и Шелдон, Р.А. (1999). Катализируемый гликозидазой синтез алкилгликозидов. Журнал молекулярного катализа B: Enzymatic, 6, 511–532.
8. Веттер, Дж. (2000). Цианогенные гликозиды растений. Токсикон, 38, 11–36.
9. Вольфенден, Р., Лу, X., & Янг, Г. (1998). Спонтанный гидролиз гликозидов. J. Am. Chem. Soc., 120, 6814-6815.