GLIKOZIDOK: KÉPZŐDÉS, FUNKCIÓ ÉS TÍPUSOK / CSOPORTOK - BIOLÓGIA - 2026

A glikozidok olyan metabolit oldali növények, amelyek glikozidos kötés útján kapcsolódnak mono- vagy oligoszacharidokhoz, és ezek metabolitjai glikozilezve vannak. A glikozidok kémiai családjába tartoznak, amelyek magukba foglalják az összes kémiai vegyületet, amely cukros maradványokhoz kapcsolódik.

A glikozid-molekula tipikus szerkezetében két régiót lehet felismerni: algikon és glikon. A szacharidmaradékból álló régiót glikonnak nevezzük, és a nem szacharid molekulanak megfelelő régiót aglikonrésznek nevezzük.

Glikozid szerkezete (Forrás: Yikrazuul a Wikimedia Commons segítségével)

Általában a "glükozid" kifejezést arra a tényre utalják, hogy ezeknek a vegyületeknek a hidrolízise során felszabadulnak a glükózmolekulák, ugyanakkor a molekulák ugyanazon családjának tagjai más típusú cukrok maradékaival is rendelkeznek, például a ramnóz, galaktóz vagy mannóz, többek között.

A glikozidok nómenklatúrája tipikusan az aglikon-régió jellegét jelöli. Az „-ina” végződéssel rendelkező neveket nitrogéntartalmú vegyületek számára fenntartjuk, míg az alkaloidokat „-ósido” utótaggal nevezzük.

Ezek az utótagok gyakran kísérik a botanikai eredet latin nevének gyökerét, ahol a molekulákat először írják le, és általában a "gluco-" előtagot adják hozzá.

A glikozidos kötés a glikon és az aglikon csoportok között két szénatom (C-glükozid) vagy oxigénatom (O-glükozid) között fordulhat elő, amelytől a kémiai vagy enzimatikus hidrolízissel szembeni stabilitása függ.

A glikozidok relatív előfordulási gyakorisága az ókori perifériákban sokkal nagyobb, mint a gimnoszperméknél, és kimutatták, hogy az egyszikűek és kétszikűk vonatkozásában, néhány kivételtől eltekintve, nincs nagy különbség a talált glikozidok mennyiségében és típusában.

Fontos hangsúlyozni ennek a vegyületcsoportnak a sokféleségét és heterogenitását, mivel mindegyikük azonossága az aglikonrésztől függ, amely nagyon változó.

Kiképzés

A glikozid vegyületek (Peng, Peng, Kawagoe, Hogan és Delmer, 2002) bioszintézise vagy képződése a növényekben a figyelembe vett glikozid típusától függ, és a növényekben a bioszintézis sebessége gyakran függ a körülményektől. környezeti

A ciano-glikozidokat például aminosav prekurzorokból állítják elő, ideértve az L-tirozint, L-valint, L-izoleucint és L-fenilalanint. Az aminosavakat hidroxilálva N-hidroxil-aminosavakat képeznek, amelyeket később aldoximokká alakítanak, majd nitrilekké alakulnak.

A nitrileket hidroxilezzük, és így α-hidroxinitrileket kapunk, amelyek glikozilezve képezhetik a megfelelő ciano-glikozidot. Két többfunkciós citokróm, P450 néven ismert, és glikoziltranszferáz enzimek vesznek részt ebben a bioszintézis útban.

A glikozidok bioszintézis útjai nagyrészt olyan glikoziltranszferáz enzimek részvételével járnak, amelyek képesek szelektíven átvinni a szénhidrát maradékokat egy UDP molekula által aktivált köztitermékből a megfelelő aglikonrészbe.

Az aktivált cukrok, például az UDP-glükóz átadása egy akceptor-aglikon-molekularészhez elősegíti a metabolitok stabilizálását, méregtelenítését és szolubilizálódását a másodlagos metabolit-termelő utak utolsó lépéseiben.

Így a glikozil-transzferáz enzimek felelősek a növényekben levő glikozidok sokféleségéért és ezért széles körű kutatást végeztek.

Vannak in vitro szintetikus módszerek növények glikozidszármazékai előállítására, amelyek vegyületek fordított hidrolízisével vagy transz-glikozilezésével járnak.

Funkció

A növényekben a flavonoid glikozidok egyik fő funkciója például az ultraibolya fény, a rovarok, valamint a gombák, vírusok és baktériumok elleni védelem. Antioxidánsként, beporzó vonzóként és növényi hormon szabályozóként szolgálnak.

A flavonoid glikozidok egyéb funkciói közé tartozik a csomók képződésének stimulálása a Rhizobium nemzetség baktériumfajai által. Részt vehetnek enzimgátló folyamatokban és allelopatikus szerekként. Így kémiai védelmi akadályt képeznek a növényevők ellen is.

Számos glikozid hidrolizálva olyan glükózmaradványokat hoz létre, amelyeket a növények felhasználhatnak metabolikus szubsztrátumként az energiatermeléshez, vagy akár szerkezetileg fontos vegyületek képződéséhez a sejtekben.

Antropocentrikusan véve ezeknek a vegyületeknek a funkciója nagyon változatos, mivel míg néhányat az élelmiszeriparban használják, másokat a gyógyszeriparban használnak hipertónia, keringési rendellenességek, rákellenes szerek stb. Kezelésére szolgáló gyógyszerek tervezésére.

Típusok / csoportok

A glikozidok osztályozása az irodalomban megtalálható a nem szacharid részek (aglikonok) vagy ezek botanikai eredete alapján. Az alábbiakban bemutatjuk az aglikon rész alapján történő osztályozás egyik formáját.

A glikozidok fő csoportjai a szívglikozidok, a ciano-glikozidok, a glükozinolátok, a szaponinok és az antrakinon-glikozidok. Néhány flavonoid szintén gyakran fordul elő glikozidként.

Szívglikozidok

Ezek a molekulák általában egy molekulából (aglikon-régió) állnak, amelynek szerkezete szteroid. Ezek megtalálhatók a Scrophulariaceae család növényeiben, különösen a Digitalis purpurea növényben, valamint a Convallariaceae családban, amelynek klasszikus példája a Convallaria majalis.

Az ilyen típusú glükozid negatív gátló hatást gyakorol a sejtmembránok nátrium / kálium ATPáz szivattyúira, amelyek különösen bőségesen vannak a szívsejtekben, tehát a növények ezen másodlagos vegyületekkel való lenyelése közvetlen hatással van a szívre; ezért a neve.

Ciano-glikozidok

Kémiailag α-hidroxi-nitril-glikozidokként definiálják, amelyek aminosav-vegyületekből származnak. Előfordulnak a Rosaceae család ültetvényeiben, különösen a Prunus nemzetséghez tartozó fajokban, valamint a Poaceae családban és másokban.

Megállapítást nyert, hogy ezek a Manihot esculenta egyes fajtáinak jellegzetes mérgező vegyületei, amelyek Dél-Amerikában inkább kasszava, yucca vagy kasszava néven ismertek. Hasonlóképpen, bőségesen vannak almamagban és dióban, például mandula.

Ezeknek a másodlagos metabolitoknak a hidrolízise a hidrogén-ciansav előállításához vezet. Ha a hidrolízis enzimatikus, a glikon- és az aglikon-részeket elválasztják, ez utóbbiak alifás vagy aromás csoportokba sorolhatók.

A cianogén glikozidok glikonrésze jellemzően D-glükóz, bár gentobiózot, primeverózt és másokat is megfigyeltünk, főként β-glükozidos kötések kötik össze.

A növények cianogén glikozidokkal történő fogyasztása negatív hatásokkal járhat, ideértve a jódhasználat zavarását, ami hypothyreosishoz vezethet.

glükozinolátok

Aglikonszerkezetének bázisa kéntartalmú aminosavakból áll, ezért tioglikozidoknak is nevezhetők. A glükozinolátok előállításával kapcsolatos fő növénycsalád a Brassicaceae család.

Az ezeket a növényeket felszívó szervezetekre gyakorolt ​​negatív hatások között szerepel a környezeti prokarcinogének hepatikus bioaktivációja, amely a citokróm P450 citokróm izoformáira gyakorolt ​​komplex hatás terméke. Ezenkívül ezek a vegyületek irritálhatják a bőrt, és pajzsmirigy-megbetegedést és köszvényt indukálhatnak.

A szaponinok

Számos "szappanképző" vegyület glikozid. A glikozid szaponinok aglikon része pentaciklusos triterpenoidokból vagy tetraciklusos szteroidokból áll. Szerkezetükben heterogének, de közös funkcionális jellemzőik vannak.

Szerkezetükben nagyon hidrofil glikonrészekkel és erősen hidrofób aglikon régiókkal rendelkeznek, amelyek emulgeáló tulajdonságokat mutatnak, így mosószerként használhatók.

A szaponinok számos növénycsaládban megtalálhatók, ideértve a Liliaceae családba tartozó fajokat, amelyek példája a Narthecium ossifragum faj.

Antrakinon-glikozidok

A fentiekben említett többi glikozidhoz képest kevésbé általánosak a növényvilágban. A Rumex crispus-ban és a Rheum nemzetség fajaiban vannak jelen. Lenyelése a víz és az elektrolitok túlzott szekréciójának felel meg, amelyet peristaltika követ a vastagbélben.

Flavonoidok és antocianinok

Számos flavonoid és oligomerje, a pro-antocianin glikozidként fordul elő. Ezek a pigmentek nagyon gyakoriak a növényvilág nagy részében, kivéve az algákat, gombákat és néhány kürtöt.

A természetben C- vagy O-glükozid formájában létezhetnek, a glikozid-kötés jellegétől függően, amely a glikon és az algicon régiók között zajlik, így egyesek sokkal jobban ellenállnak a kémiai hidrolízisnek, mint mások.

A C-glükozid flavonoidok aglikon szerkezete három gyűrűnek felel meg, néhány fenolcsoporttal, amely az antioxidánsok tulajdonságait biztosítja számukra. A szacharidcsoport és az aglikon régió összekapcsolása szén-szén kötések révén alakul ki a cukor anomer szénje és a flavonoid aromás magjának C6 vagy C8 szén között.

Irodalom

1. Conn, EE (1979). Cianogenikus glikozidok bioszintézise. Naturwissenschaften, 66, 28–34.
2. Forslund, K., Morant, M., Jørgensen, B., Olsen, CE, Asamizu, E., és Sato, S. (2004). A nitril-glükozidok, valamint a rodiocianozid A és D, valamint a ciano-glikozidok, a Lotaustralin és a Linamarin bioszintézise a Lotus japonicus-ban. Növényi élettan, 135 (május), 71–84.
3. Markham, KR (1989). Módszerek a növényi biokémiában. 6. Flavonok, flavonolok és glikozidjaik (1. kötet). AKADÉMIAI NYOMÁS LIMITED. Vissza a következőhöz: www.dx.doi.org/10.1016/B978-0-12-461011-8.50012-3
4. Peng, L., Peng, L., Kawagoe, Y., Hogan, P. és Delmer, D. (2002). Szitoszterin B-glükozid alapozóként a növények cellulóz szintéziséhez. Science, 295, 147-150.
5. Richman, A., Swanson, A., Humphrey, T., Chapman, R., Mcgarvey, B., Pocs, R. és Brandle, J. (2005). A funkcionális genomika három glükóz-transzferázt fedez fel, amelyek részt vesznek a Stevia rebaudiana fő édes glükozidjainak szintézisében. The Plant Journal, 41, 56–67.
6. Swain, T. (1963). Vegyi növény taxonómia. London: Academic Press.
7. van Rantwijk, F., Oosterom, MW, és Sheldon, RA (1999). Alkil-glikozidok glikozidázzal katalizált szintézise. Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic, 6, 511–532.
8. Vetter, J. (2000). Növényi cianogén glikozidok. Toxicon, 38, 11–36.
9. Wolfenden, R., Lu, X., & Young, G. (1998). A glikozidok spontán hidrolízise. J. Am. Chem. Soc., 120, 6814-6815.