Povezati glikozidna svojstva, vrste i nomenklaturu

glikozidne veze su kovalentne veze koje se javljaju između šećera (ugljikohidrata) i drugih molekula, koje mogu biti drugi monosaharidi ili druge molekule različite prirode. Ove veze omogućuju postojanje više temeljnih komponenti za život, ne samo u formiranju rezervnih goriva i strukturnih elemenata, već i molekula prijenosa informacija neophodnih za mobilnu komunikaciju..

Formiranje polisaharida ovisi prvenstveno o uspostavljanju glikozidnih veza između slobodnog alkohola ili hidroksilnih skupina pojedinih monosaharidnih jedinica.

Međutim, neki kompleksni polisaharidi sadrže modificirane šećere koji su vezani za male molekule ili skupine kao što su amino, sulfat i acetil preko glikozidnih veza, i koji ne uključuju nužno oslobađanje molekule vode reakcijom kondenzacije. Ove modifikacije su vrlo česte u glikanima prisutnim u ekstracelularnom matriksu ili glikokaliksu.

Glikozidne veze javljaju se u višestrukim staničnim kontekstima, među kojima je i spajanje polarnih skupina nekih sfingolipida, esencijalnih sastojaka staničnih membrana mnogih organizama, te formiranje glikoproteina i proteoglikana..

Važni polisaharidi kao što su celuloza, hitin, agar, glikogen i škrob ne bi bili mogući bez glikozidnih veza. Isto tako, glikozilacija proteina, koja se javlja u endoplazmatskom retikulumu i Golgijevom kompleksu, od velike je važnosti za djelovanje mnogih proteina..

Brojni oligo- i polisaharidi funkcioniraju kao spremnici glukoze, kao strukturne komponente ili kao adhezivi za vezanje stanica u tkivima.

Odnos između glikozidnih veza u oligosaharidima analogan je odnosu peptidnih veza u polipeptidima i fosfodiesterskim vezama u polinukleotidima, s tom razlikom da u glikozidnim vezama postoji veća raznolikost.

indeks

• 1 Značajke
  • 1.1. Stvaranje glikozidne veze
  • 1.2 Hidroliza glikozidne veze
  • 1.3 Raznolikost
• 2 Vrste
  • 2.1 O-glikozidne veze
  • 2.2 N-glikozidne veze
  • 2.3 Ostale vrste glikozidnih veza
• 3 Nomenklatura
• 4 Reference

značajke

Glikozidne veze su mnogo raznovrsnije od njihovih analoga u proteinima i nukleinskim kiselinama, budući da se u principu dvije molekule šećera mogu povezati na mnogo načina, jer imaju više -OH skupina koje mogu sudjelovati u treningu. veze.

Osim toga, izomeri monosaharida, to jest, jedna od dvije orijentacije koje hidroksilna skupina može imati u cikličkoj strukturi s obzirom na anomerni ugljik, osiguravaju dodatnu razinu raznolikosti..

Izomeri imaju različite trodimenzionalne strukture, kao i različite biološke aktivnosti. Celuloza i glikogen sastoje se od ponovljenih jedinica D-glukoze, ali se razlikuju po vrsti glikozidne veze (α1-4 za glikogen i β1-4 za celulozu), te stoga imaju različita svojstva i funkcije.

Kako polipeptidi imaju polaritet s jednim N- i drugim C-terminusom, a polinukleotidi imaju 5 'i 3' krajeve, oligo- ili polisaharidi imaju polaritet koji je definiran reducirajućim i ne-reducirajućim krajevima..

Redukcijski kraj ima slobodno anomerno središte koje ne stvara glikozidnu vezu s drugom molekulom, zadržavajući tako kemijsku reaktivnost aldehida.

Glikozidna veza je najfleksibilnija regija oligo- ili polisaharidne skupine, budući da je konstrukcijska konformacija pojedinih monosaharida relativno kruta.

Stvaranje glikozidne veze

Glikozidna veza može vezati dvije molekule monosaharida kroz anomerni ugljik jedne i hidroksilne skupine druge. To jest, hemiacetalna skupina jednog šećera reagira s alkoholnom skupinom drugog da bi formirala acetal.

Općenito, stvaranje ovih veza nastaje reakcijama kondenzacije, gdje se molekula vode oslobađa sa svakom vezom koja se formira.

Međutim, u nekim reakcijama kisik ne ostavlja molekulu šećera kao vodu, već kao dio difosfatne skupine uridin difosfatnog nukleotida.

Reakcije koje dovode do glikozidnih veza katalizirane su klasom enzima poznatih kao glikoziltransferaze. Oni se formiraju između šećera koji je kovalentno modificiran dodavanjem fosfatne skupine ili nukleotida (na primjer glukoza 6-fosfat, UDP-galaktoza) koji se veže na rastući lanac polimera.

Hidroliza glikozidne veze

Glikozidne veze se lako mogu hidrolizirati u blago kiselim sredinama, ali su otporne na prilično alkalne sredine.

Enzimatska hidroliza glikozidnih veza posredovana je enzimima poznatim kao glikozidaze. Mnogi sisavci ne posjeduju ove enzime za razgradnju celuloze, tako da nisu u stanju izvući energiju iz ovog polisaharida, unatoč tome što su bitan izvor vlakana.

Na primjer, preživari kao što su krave imaju bakterije povezane s njihovim crijevima koje proizvode enzime koji su sposobni degradirati celulozu koju progutaju, što ih čini sposobnim iskoristiti energiju pohranjenu u biljnim tkivima.

Enzim lizozim, proizveden u suzama oka i nekih bakterijskih virusa, sposoban je uništiti bakterije zahvaljujući svojoj hidrolitičkoj aktivnosti, koja razbija glikozidnu vezu između N-acetilglukozamina i N-acetilmuramske kiseline u staničnoj stijenci bakterija.

raznovrsnost

Oligosaharidi, polisaharidi ili glikani su vrlo različite molekule i to je zbog višestrukih načina na koje se monosaharidi mogu povezati zajedno kako bi oblikovali strukture višeg reda.

Ta raznolikost polazi od činjenice, kao što je gore spomenuto, da šećeri imaju hidroksilne skupine koje omogućuju različita područja vezanja, te da se veze mogu pojaviti između dva moguća stereoizomera s obzirom na anomerni ugljik šećera (a ili P)..

Glikozidne veze se mogu formirati između šećera i bilo kojeg hidroksiliranog spoja kao što su alkoholi ili aminokiseline.

Osim toga, monosaharid može tvoriti dvije glikozidne veze, tako da može poslužiti kao točka grananja, uvodeći potencijalnu kompleksnost u strukturi glikana ili polisaharida u stanicama..

vrsta

Što se tiče tipova glikozidnih veza, mogu se razlikovati dvije kategorije: glikozidne veze između monosaharida koji čine oligo- i polisaharide, i glikozidne veze koje se javljaju u glikoproteinima ili glikolipidima, koji su proteini ili lipidi s dijelovima ugljikohidrata.

O-glikozidne veze

O-glikozidne veze nastaju između monosaharida, nastaju reakcijom između hidroksilne skupine jedne molekule šećera i anomernog ugljika drugog.

Disaharidi su među najčešćim oligosaharidima. Polisaharidi imaju više od 20 jedinica monosaharida povezanih linearno i ponekad imaju više grana.

U disaharidima kao što su maltoza, laktoza i saharoza, najčešća glikozidna veza je O-glikozidni tip. Te se veze mogu pojaviti između ugljika i -OH izomernih oblika.

Stvaranje glikozidnih veza u oligo- i polisaharidima ovisit će o stereokemijskoj prirodi šećera koji se veže, kao io njihovom broju atoma ugljika. Općenito, za šećere sa 6 ugljika, linearne veze nastaju između ugljika 1 i 4 ili 1 i 6.

Postoje dvije glavne vrste O-glikozidi koji se, ovisno o nomenklaturi, definiraju kao α i β ili 1,2-cis i 1,2-trans-glikozida.

Otpad 1,2-cis glikozilirani, a-glikozidi za D-glukozu, D-galaktozu, L-fukozu, D-ksilozu ili P-glikozide za D-manozu, L-arabinozu; kao i 1,2-trans (β-glikozidi za D-glukozu, D-galaktozu i α-glikozide za D-manozu, itd.) su od velike važnosti za mnoge prirodne komponente.

O-glikozilaciju

Jedna od najčešćih post-translacijskih modifikacija je glikozilacija, koja uključuje dodavanje glukidnog dijela rastućem peptidu ili proteinu. Mucini, proteini sekrecije, mogu sadržavati velike količine oligosaharidnih lanaca povezanih O-glikozidnim vezama.

Proces O-glikozilacije odvija se u Golgijevom kompleksu eukariota i sastoji se u vezanju proteina na glukozni dio kroz glikozidnu vezu između -OH skupine serinskog ili treoninskog aminokiselinskog ostatka i anomernog ugljika šećera.

Formiranje ovih veza između ugljikohidrata i hidroksiprolina i ostataka hidroksilizina i fenolne skupine tirozinskih ostataka također je opaženo..

N-glikozidne veze

N-glikozidne veze su najčešće među glikoziliranim proteinima. N-glikozilacija se događa uglavnom u endoplazmatskom retikulu eukariota, s naknadnim modifikacijama koje se mogu pojaviti u Golgijevom kompleksu..

N-glikozilacija ovisi o prisutnosti konsenzusne sekvence Asn-Xxx-Ser / Thr. Glikozidna veza je između amidnog dušika bočnog lanca ostataka asparagina i anomernog ugljika šećera koji se veže za peptidni lanac.

Stvaranje ovih veza tijekom glikolizacije ovisi o enzimu poznatim kao oligosakaril-transferaza, koji prenosi oligosaharide iz dolichol fosfata u amidni dušik ostataka asparagina..

Ostale vrste glikozidnih veza

S-glikozidne veze

Oni se također javljaju između proteina i ugljikohidrata, oni su uočeni između peptida s N-terminalnim cisteinima i oligosaharidima. Peptidi s ovom vrstom veze inicijalno su izolirani iz proteina u urinu i humanih eritrocita vezanih za glukozne oligosaharide.

C-glikozidne veze

Prvi put su se promatraju kao posttranslacijske modifikacije (glikozilacije) triptofanskog ostatka na 2 RNaza prisutan u ljudskom urinu i RNaza 2 eritrocitima. Manoze je vezan na položaju 2 ugljika indolne jezgre amino kiseline preko veze C-glikozidnom.

nomenklatura

Pojam glikozid koristi za opisivanje bilo šećer anomernim skupina je zamijenjena s -OR skupinu (O-glikozida), -SR (tioglukozide) -Ser (selenoglucósidos), -NR (N-glikozidi ili glukozamini) ili -CR (C-glikozidi).

Mogu se imenovati na tri različita načina:

(1) zamjenjujući „-O” terminalne ime odgovarajući ciklički monosaharid „-ido” i prije pisanja, kao druga riječ, skupina ime supstituent R.

(2) upotrebljavajući izraz "glikoziloksi" kao prefiks naziva monosaharida.

(3) korištenje izraza O-glikozil, N-glikozil, S-glikozil ili C-Glikozil kao prefiks za naziv hidroksi spoja.

reference

1. Bertozzi, C.R. & Rabuka, D. (2009). Strukturna osnova glikanske raznolikosti. U A. Varki, R. Cummings i J. Esko (ur.), Osnove glikobiologije (2. izd.). New York: Cold Spring Harbor Laboratory Press. Preuzeto s www.ncbi.nlm.nih.gov
2. Biermann, C. (1988). Hidroliza i druga cijepanja glikozidnih veza u polisaharidima. Napredak u kemiji i biokemiji ugljikohidrata, 46, 251-261.
3. Demchenko, A. V. (2008). Priručnik o kemijskoj glikozilaciji: napredak u stereoselektivnosti i terapijskoj važnosti. Wiley-VCH.
4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C.A., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., ... Martin, K. (2003). Molekularna stanična biologija (5. izd.). Freeman, W. H. & Company.
5. Nelson, D.L., & Cox, M. M. (2009). Lehningerova načela biokemije. Omega izdanja (5. izdanje).
6. Nomenklatura ugljikohidrata (Preporuke 1996). (1996). Preuzeto s www.qmul.ac.uk
7. Soderberg, T. (2010). Organska kemija s biološkim naglaskom, I. Kemijski fakultet (Vol. 1). Minnesota: Sveučilište u Minnesoti Morris Digital Well. Preuzeto s www.digitalcommons.morris.umn.edu
8. Taylor, C.M. (1998). Glikopeptidi i glikoproteini: usredotočite se na glikozidnu vezu. tetraedar, 54, 11.317-11.362.