Az arabinóz öt szénatomot tartalmazó monoszacharid, és mivel szerkezetében aldehid funkciós csoport van, az aldopentózok csoportjába tartozik. Neve a gumiarabikból származik, ahonnan először izolálták.
Cukor, amely kizárólag a növényi szervezetekre vonatkozik, és egyes tanulmányok azt mutatják, hogy az Arabidopsis thaliana és az Oryza sativa (rizs) modellnövényekben a sejtfal szacharidjainak 5–10% -át képviseli.
D - (-) és L - (+) - Arabinose Fisher-vetítése (Forrás: Wikimedia Commons)
Ez a pektin és a hemicellulóz összetételének része, két biopolimer, amelyek természeti és ipari szempontból nagy jelentőséggel bírnak.
A cukorrépa-pép jó példa az arabinóz extrahálására használt ipari hulladékra, amelynek különféle alkalmazásai vannak a mikrobiológia és az orvostudomány területén diagnosztikai célokra, többek között daganatellenes és antivirális gyógyszerek szintézisében.
Mivel a növényi készítményekben ez rendkívül bőséges szacharid, jelenleg nagy érdeklődés mutatkozik a kutatások iránt, amely különféle módszerekkel választja el őket a szacharidok keverékeitől.
Ez különösen igaz, ha a készítményeket fermentációs folyamatokban használják, amelyek során etanolt állítanak elő, mivel kevés kereskedelemben kapható mikroorganizmus képes az alkohol előállítására arabinózból.
Jellemzők és felépítés
Az L-arabinózt kereskedelemben fehér kristályos porként találják, amelyet gyakran használnak édesítőszerként az élelmiszeriparban. Vegyi képlete C5H10O5, molekulatömege körülbelül 150 g / mol.
A természetben lévő legtöbb monoszachariddal ellentétben ez a cukor túlnyomórészt L-arabinóz-izomerként található meg.
Általában véve az L-izomerek a membrán-glikokonjugátumok általános alkotóelemei, amelyek változatos természetű molekulák, amelyeket glikozidkötések kötik össze a szénhidrátmaradékokkal, tehát az L-arabinóz nem kivétel.
Az Arabinosa Haworth-vetítése (Forrás: NEUROtiker a Wikimedia Commons segítségével)
Az arabinóz L-izomer formája két gyűrű alakú szerkezettel rendelkezik: L-arabinopiranóz és L-arabinofuranóz. A szabad arabinóz oldatban L-arabinopiranóz formájában létezik, mivel ez a forma stabilabb, mint a furanóz.
Ha azonban megfigyeljük a növényi sejtfal poliszacharid alkotóelemeit, valamint azokat a glikoproteineket és proteoglikánokat, amelyekben az arabinóz van, az uralkodó forma az L-arabinofuranóz.
Fontos az olvasó számára, hogy emlékezzen arra, hogy a "pirán" és "furán" kifejezések a ciklikus hemiacetál lehetséges konfigurációira vonatkoznak, amelyeket egy cukor megszerezhet, 6 vagy 5 kötéssel.
L-arabinóz növényekben
Az Arabinóz széles körben elterjedt a szárazföldi növények között, ideértve a májfűket, a mohákat, és sok klorofit algat és klorofitot, a zöld és a barna algát. Ez a tény azt sugallja, hogy a szintézisének metabolikus útját már a primitív növényekben korán elsajátították.
A növényekben az L-arabinózt tartalmazó poliszacharidokat tartalmazó poliszacharidok, proteoglikánok, glikoproteinek és szekretált peptidek többségét a Golgi-komplexben szintetizálják, bár a citoszolban kis glikokonjugátumok szintetizálhatók.
Az egyetlen ismert L-arabinózgenerációs útvonal a növényekben az, amelyben UDP-L-arabinopiranózzal szintetizálódnak UDP-xilózból, UDP-xilóz-4-epimeráz részvételével, amely katalizálja az epimerizációt az UDP-xilóz C-4 helyzete.
Ez a reakció a nukleotidcukrok vagy az UDP-cukrok de novo szintézis útjának része, amely a szacharózból és az UDP-ből szacharóz-szintáz által szintetizált UDP-glükózzal, vagy az 1-P és UTP glükózból szintetizálódik. UDP-glükóz-pirofoszforiláz.
Más mechanizmusokat javasoltak az UDP-L-arabinopiranóz előállítására UDP-galakturonsavból a C-6 szén dekarboxilezésével, azonban az UDP-galakturonsav dekarboxiláz enzimet, amely a reakció katalizálásáért felelős, a növényekben nem található meg..
L-arabinóz baktériumokban
Szerkezeti szempontból a szerzők az L-arabinózra utalnak, mint sok baktérium sejtfalának alkotórészére. Annak antropikusabb szemszögéből azonban látható a jelentősége:
Az emberek nem képesek felszívni a bélből az étrendben fogyasztott növényi L-arabinózt. Az E. coli, amely az emberi bélben természetesen rezidens baktérium, ennek a monoszacharidnak a költségén képes életben maradni, mint egyetlen szén- és energiaforrás.
Ez a baktériumfaj és más rokon baktériumok képesek az L-arabinóz metabolizálására az araBAD operon enzimatikus termékeinek felhasználásával. Amint ezek a mikroorganizmusok eltávolítják az L-arabinózt a tápközegből, képesek intracellulárisan D-xilulóz-5-P -vé konvertálni, amelyet többek között a pentóz-foszfát útvonalon használnak.
A kísérleti biológiában ezt az operont alkalmazták genetikai konstrukciókban a homológ és heterológ gének szabályozott expressziójára baktérium expressziós rendszerekben.
Jellemzők
Attól függően, hogy milyen körülmények között gondolják, az L-arabinóznak különböző funkciói vannak. Az előző pontokban megnevezett néhányon kívül utalhat a következőkre:
-A növényekben a legnagyobb L-arabinóz arányú molekulák egy pektin arabinán, amelyből a pektin polimer komplexe, amely a növények sejtfalában található, dúsul.
- A gyógyszeres arabinán részt vesz a sztóma bezárásának és megnyitásának szabályozásában, amely kulcsfontosságú folyamat a növények és a környező környezet közötti gázcserében.
- Az L-arabinóz növényekben való jelenlétének és funkcionalitásának másik példája az arabinogalaktán fehérjék családja, amelyek proteoglikánok, amelyek L-arabinóz- és galaktózmaradékokban gazdag, nagy szénhidráttartományból állnak.
- Sok másodlagos flavonoid típusú növényi vegyület L-arabinopiranozilezett, vagyis összekapcsolt L-arabinopiranóz-maradványokat tartalmaz, különösen az A. thaliana-ban.
- Az L-arabinóz természetes gyógyszerként való felhasználását javasolták, mivel annak monomer egységei in vitro gátolják a bél-malátazát és szacharáz aktivitást. A szacharáz aktivitás fontos a vércukorszint csökkentéséhez.
- Az L-arabinóz bevonása a laboratóriumban tartott patkányok táplálékába úgy tűnik, hogy jelentősen hozzájárul a vérplazma és a máj inzulin- és triacil-glicerin-szintjének csökkenéséhez.
- 1973-ban ezt a monoszacharidot Bilik és Caplovic használták L-ribóz szintéziséhez az molibdát által katalizált L-arabinóz epimerizálásával.
-Végül az L-arabinózt számos közegkészítményben használják különféle mikroorganizmusok in vitro tenyésztésére.
Irodalom
- Garrett, R. és Grisham, C. (2010). Biokémia (4. kiadás). Boston, USA: Brooks / Cole. CENGAGE Tanulás.
- Kotake, T., Yamanashi, Y., Imaizumi, C., és Tsumuraya, Y. (2016). Az L-arabinóz metabolizmusa növényekben. Növénykutató folyóirat, 1–12.
- Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Lehninger Biokémiai alapelvek. Omega Editions (5. kiadás).
- Schleif, R. (2000). Az Escherichia coli L-arabinóz operonjának szabályozása. Trends in Genetics, 16, 559–565.
- Spagnuolo, M., Crecchio, C., Pizzigallo, MDR, és Ruggiero, P. (1999). A cukorrépa-cellulóz frakcionálása pektinné, cellulózba és Arabinózba az Arabinázokkal ultraszűréssel kombinálva. Biotechnology and Bioengineering, 64, 686–691.
- Voet, D., és Voet, J. (2006). Biokémia (3. kiadás). Szerkesztő Médica Panamericana.
- Yurkanis Bruice, P. (2003). Szerves kémia. Pearson.