Saiknes glikozīdu īpašības, veidi un nomenklatūra

The glikozīdu saites ir kovalentās saites, kas rodas starp cukuriem (ogļhidrātiem) un citām molekulām, kas var būt citi monosaharīdi vai citas dažādas dabas molekulas. Šīs saiknes padara iespējamu vairāku pamatelementu pastāvēšanu dzīvē, ne tikai rezerves degvielu un strukturālo elementu veidošanā, bet arī informācijas transporta molekulas, kas ir būtiskas šūnu komunikācijai..

Polisaharīdu veidošanās galvenokārt ir atkarīga no glikozīdu saikņu izveidošanas starp atsevišķu monosaharīdu vienību brīvo spirtu vai hidroksilgrupām..

Tomēr daži kompleksie polisaharīdi satur modificētus cukurus, kas ir saistīti ar mazām molekulām vai grupām, piemēram, amino, sulfātu un acetilu, izmantojot glikozīdu saiknes, un kas ne vienmēr ietver ūdens molekulas atbrīvošanu ar kondensācijas reakciju. Šīs modifikācijas ir ļoti bieži sastopamas glikānos, kas atrodas ekstracelulārajā matricā vai glycalyx.

Glikozīdu saites rodas vairākos šūnu kontekstos, tostarp dažu sfingolipīdu polāro galvas grupu savienojumā, būtisku daudzu organismu šūnu membrānu sastāvdaļās un glikoproteīnu un proteoglikānu veidošanos..

Svarīgi polisaharīdi, piemēram, celuloze, kitīns, agars, glikogēns un ciete, nebūtu iespējami bez glikozīdu saitēm. Tāpat proteīnu glikozilēšana, kas notiek endoplazmatiskajā retikulā un Golgi kompleksā, ir ļoti svarīga daudzu proteīnu aktivitātei..

Daudzi oligo- un polisaharīdi darbojas kā glikozes rezervuāri, kā strukturāli komponenti vai kā līmes šūnu saistīšanai audos..

Saistība starp glikozīdu saitēm oligosaharīdos ir analoga polipeptīdu peptīdu saitēm un polinukleotīdu fosfodiesteru saitēm, atšķirībā ar to, ka glikozīdu saitēs ir lielāka daudzveidība..

Indekss

• 1 Raksturojums
  • 1.1. Glikozīdās saites veidošanās
  • 1.2 Glikozīdu saiknes hidrolīze
  • 1.3. Dažādība
• 2 veidi
  • 2.1. O-glikozīdu saites
  • 2,2 N-glikozīdu saites
  • 2.3. Citi glikozīdu obligāciju veidi
• 3 Nomenklatūra
• 4 Atsauces

Funkcijas

Glikozīdu saites ir daudz daudzveidīgākas nekā to analogi proteīnos un nukleīnskābēs, jo principā divas cukura molekulas var tikt sasaistītas daudzos veidos, jo tām ir vairākas -OH grupas, kas var piedalīties apmācībā. saiti.

Turklāt monosaharīdu izomēri, tas ir, viens no diviem virzieniem, kuros hidroksilgrupai var būt cikliskā struktūra attiecībā uz anomēru oglekli, nodrošina papildu daudzveidības līmeni..

Izomēriem ir dažādas trīsdimensiju struktūras, kā arī dažādas bioloģiskās aktivitātes. Celuloze un glikogēns sastāv no atkārtotām D-glikozes vienībām, bet atšķiras atkarībā no glikozīdu saiknes veida (α1-4 glikogēna un β1-4 celulozei), un tāpēc tām ir dažādas īpašības un funkcijas..

Tā kā polipeptīdiem ir polaritāte ar vienu N- un citu C-galu, un polinukleotīdiem ir 5'- un 3'-gali, oligo- vai polisaharīdiem ir polaritāte, ko nosaka reducējošie un nesamazinošie gali..

Reducējošajam galam ir brīvs anomērs centrs, kas neizveido glikozīdu saiti ar citu molekulu, tādējādi saglabājot aldehīda ķīmisko reaktivitāti..

Glikozīdu saite ir elastīgākais oligo- vai polisaharīdu grupas elements, jo atsevišķu monosaharīdu krēsla strukturālā konformācija ir relatīvi stingra.

Glikozīdās saites veidošanās

Glikozīdu saite var saistīties ar divām monosaharīdu molekulām ar viena un otrā hidroksilgrupas anomēru. Tas nozīmē, ka viena cukura hemiacetālā grupa reaģē ar citas alkohola grupu, veidojot acetālu.

Kopumā šo saikņu veidošanās notiek kondensācijas reakcijās, kur katra molekula izdalās ar ūdens molekulu.

Tomēr dažās reakcijās skābeklis neatstāj cukura molekulu kā ūdeni, bet gan kā daļa no uridīna difosfāta nukleotīda difosfātu grupas..

Reakcijas, kas izraisa glikozīdu saites, katalizē fermentu klase, kas pazīstama kā glikoziltransferāzes. Tie veidojas starp cukuru, kas kovalenti modificēts, pievienojot fosfātu grupu vai nukleotīdu (piemēram, glikozes 6-fosfātu, UDP-galaktozi), kas saistās ar augošo polimēru ķēdi.

Glikozīdu saiknes hidrolīze

Glikozīdu saites var viegli hidrolizēt nedaudz skābā vidē, bet tās ir diezgan sārmas vidē.

Glikozīdu saikņu enzīmu hidrolīzi izraisa fermenti, kas pazīstami kā glikozidāzes. Daudziem zīdītājiem nav šo fermentu celulozes noārdīšanai, tāpēc viņi nespēj iegūt enerģiju no šī polisaharīda, lai gan tas ir būtisks šķiedru avots..

Piemēram, atgremotājiem, piemēram, govīm, ir baktērijas, kas saistītas ar to zarnām, kas ražo fermentus, kas spēj pazemināt tās uzņemto celulozi, kas padara tos spējīgus izmantot enerģijas audos, kas glabājas augu audos..

Lizocīma enzīms, ko ražo acu asarās un daži baktēriju vīrusi, spēj iznīcināt baktērijas, pateicoties hidrolītiskajai aktivitātei, kas izjauc glikozīdu saikni starp N-acetilglukozamīnu un N-acetiluramīnskābi baktēriju šūnu sienā..

Dažādība

Oligosaharīdi, polisaharīdi vai glikāni ir ļoti dažādas molekulas, un tas ir saistīts ar dažādiem veidiem, kā monosaharīdus var savienot kopā, veidojot augstākas kārtas struktūras..

Šī daudzveidība sākas no fakta, kā minēts iepriekš, ka cukuriem ir hidroksilgrupas, kas pieļauj dažādus saistošos reģionus, un ka saites var rasties starp diviem iespējamiem stereoizomēriem attiecībā pret cukura anomēru (α vai β)..

Glikozīdu saites var veidoties starp cukuru un jebkuru hidroksilētu savienojumu, piemēram, spirtiem vai aminoskābēm.

Turklāt monosaharīds var veidot divas glikozīdu saites, tāpēc tas var kalpot par filiāles punktu, ieviešot iespējamo sarežģītību glikānu vai polisaharīdu struktūrā šūnās..

Veidi

Attiecībā uz glikozīdu saitēm var diferencēt divas kategorijas: glikozīdu saites starp monosaharīdiem, kas veido oligo- un polisaharīdus, un glikozīdu saites, kas rodas glikoproteīnos vai glikolipīdos, kas ir olbaltumvielas vai lipīdi ar ogļhidrātu daļām..

O-glikozīdu saites

O-glikozīdu saiknes rodas starp monosaharīdiem, veidojas reakcijā starp vienas cukura molekulas hidroksilgrupu un citas anomēru oglekli..

Disaharīdi ir viens no visizplatītākajiem oligosaharīdiem. Polisaharīdiem ir vairāk nekā 20 monosaharīdu vienību, kas savienotas lineāri un dažreiz ir vairāki zari.

Disaharīdos, piemēram, maltoze, laktoze un saharoze, visizplatītākā glikozīdu saite ir O-glikozīdu tipa. Šīs saites var rasties starp α vai β izomēru oglēm un -OH.

Glikozīdu saites veidošanās oligo- un polisaharīdos būs atkarīga no saistošo cukuru stereoķīmiskās īpašības, kā arī no to oglekļa atomu skaita. Parasti attiecībā uz cukuriem ar sešiem oglekliem starp oglekli 1 un 4 vai 1 un 6 rodas lineāras saites.

Ir divi galvenie O veidi-glikozīdi, kas atkarībā no nomenklatūras ir definēti kā α un β vai 1,2-cis un 1,2-trans-glikozīdi.

Atkritumi 1,2-cis glikozilēti, α-glikozīdi D-glikozei, D-galaktozei, L-fukozei, D-ksilozei vai β-glikozīdiem D-mannozei, L-arabinozei; kā arī 1,2-trans (β-glikozīdi D-glikozei, D-galaktozei un α-glikozīdiem D-mannozei utt.) ir ļoti svarīgi daudzām dabiskām sastāvdaļām..

O-glikozilēšana

Viena no visizplatītākajām pēctranslācijas modifikācijām ir glikozilācija, kas ietver glikīdās daļas pievienošanu augošajam peptīdam vai proteīnam. Mucīni, sekrēcijas olbaltumvielas, var saturēt daudz oligosaharīdu ķēžu, kas saistītas ar O-glikozīdu saitēm.

O-glikozilācijas process notiek Golgi eukariotu kompleksā un sastāv no olbaltumvielu saistīšanās ar glikīdo daļu, izmantojot glikozīdu saiti starp serīna vai treonīna aminoskābju grupas -OH grupu un anomēru oglekli. cukura.

Ir novērota arī šo saikņu veidošanās starp ogļhidrātiem un hidroksiprolīna un hidroksilīnskābes atlikumiem un ar tirozīna atlieku fenola grupu..

N-glikozīdu saites

N-glikozīdu saites ir visizplatītākās starp glikozilētiem proteīniem. N-glikozilēšana notiek galvenokārt eukariotu endoplazmatiskajā retikulā, kam sekojošas izmaiņas var rasties Golgi kompleksā..

N-glikozilēšana ir atkarīga no konsensa secības Asn-Xxx-Ser / Thr klātbūtnes. Glikozīdu saite ir starp asparagīna atlikumu sānu ķēdes amīda slāpekli un cukura anomēru oglekli, kas saistās ar peptīdu ķēdi..

Šo saikņu veidošanās glikozilēšanas laikā ir atkarīga no fermenta, kas pazīstams kā oligosaharltransferāze, kas pārnes oligosaharīdus no dolihola fosfāta uz asparagīna atlikumu amīdu slāpekli..

Citi glikozīdu obligāciju veidi

S-glikozīdu saites

Tie notiek arī starp olbaltumvielām un ogļhidrātiem, tie ir novēroti starp peptīdiem ar N-termināliem cisteīniem un oligosaharīdiem. Peptīdi ar šāda veida saiti sākotnēji tika izdalīti no olbaltumvielām urīnā un cilvēka eritrocītiem, kas saistīti ar glikozes oligosaharīdiem..

C-glikozīdu saites

Tās pirmo reizi novēroja kā pēctranslācijas modifikāciju (glikozilāciju) triptofāna atlikumā RNase 2 klātbūtnē cilvēka urīnā un eritrocītu 2 RNase 2. Manoze saistās ar oglekli aminoskābes indola kodola 2. pozīcijā, izmantojot C-glikozīdu saiti.

Nomenklatūra

Terminu "glikozīds" izmanto, lai aprakstītu jebkuru cukuru, kura anomēru grupa ir aizstāta ar grupu -OR (O-glikozīdi), -SR (tioglikozīdi), -SeR (selenoglukozīdi), -NR (N-glikozīdi vai glikozamīni) vai pat -CR (C-glikozīdi).

Tos var nosaukt trīs dažādos veidos:

(1) aizstājot atbilstošā monosaharīda cikliskās formas "-o" termināli ar "-ido" un rakstot pirms kā citu vārdu R grupas aizvietotāja nosaukumu;.

(2) termina "glikoziloksi" lietošana kā monosaharīda nosaukuma prefikss.

(3) termina lietošana O-glikozils, N-glikozils, S-glikozils vai C-glikozils kā prefikss hidroksi savienojuma nosaukumam.

Atsauces

1. Bertozzi, C. R., un Rabuka, D. (2009). Glikānu daudzveidības strukturālais pamats. A. Varki, R. Cummings, un J. Esko (Eds.), Glicobioloģijas pamati (2. izdevums). Ņujorka: Cold Spring Harbor Laboratory Press. Izgūti no www.ncbi.nlm.nih.gov
2. Biermann, C. (1988). Glikozīdu savienojumu hidrolīze un citas šķelšanās polisaharīdos. Sasniegumi ogļhidrātu ķīmijā un bioķīmijā, 46, 251-261.
3. Demčenko, A. V. (2008). Ķīmiskās glikozilācijas rokasgrāmata: Stereoselektivitātes un terapeitiskās atbilstības attīstība. Wiley-VCH.
4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C. A., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., ... Martin, K. (2003). Molekulāro šūnu bioloģija (5. izdevums). Freeman, W. H. & Company.
5. Nelsons, D. L., un Cokss, M. M. (2009). Lehningera bioķīmijas principi. Omega izdevumi (5. izdevums).
6. Ogļhidrātu nomenklatūra (1996. gada ieteikumi). (1996). Izgūti no www.qmul.ac.uk
7. Soderberg, T. (2010). Organiskā ķīmija ar bioloģisko uzsvaru, I sējums. Ķīmijas fakultāte (1. sējums). Minesota: Minesotas Universitāte Morris Digital Well. Izgūti no www.digitalcommons.morris.umn.edu
8. Taylor, C. M. (1998). Glikopeptīdi un glikoproteīni: koncentrēšanās uz glikozīdu saikni. Tetrahedrons, 54, 11317-11362.