GLIKOZIDI: FORMIRANJE, DJELOVANJE I VRSTE / SKUPINE - BIOLOGIJA - 2026

Su glikozidi metaboliti bočni biljke koje su vezane na mono- ili oligosaharida kroz glikozidnim vezama, koje su metaboliti glikoziliran. Pripadaju kemijskoj obitelji glikozida, u koju su uključeni svi kemijski spojevi vezani za šećerne ostatke.

U tipičnoj strukturi molekule glikozida prepoznaju se dvije regije: algikon i glikon. Područje sastavljeno od saharidnog ostatka naziva se glikon, a područje koje odgovara nehaharidnoj molekuli poznato je kao dio aglikona.

Struktura glikozida (Izvor: Yikrazuul via Wikimedia Commons)

Termin "glukozid" se obično koristi da se odnosi na činjenicu da se molekule glukoze oslobađaju tijekom hidrolize ovih spojeva, međutim, članovi iste porodice molekula imaju ostatke drugih vrsta šećera, poput ramnoze, galaktoze ili manoza, između ostalih.

Nomenklatura glikozida obično označava prirodu njihove regije aglikona. Ta imena sa završetkom "-ina" rezervirana su za dušične spojeve, dok su alkaloidi imenovani sufiksom "-ósido".

Ti sufiksi često prate korijen latinskog naziva botaničkog podrijetla, gdje se molekule prvi put opisuju i obično se dodaje prefiks "gluko-".

Glikozidna veza između ostataka glikona i aglikona može se dogoditi između dva atoma ugljika (C-glukozidi) ili atomi kisika (O-glukozidi) mogu sudjelovati, o čemu će ovisiti njihova stabilnost protiv kemijske ili enzimatske hidrolize.

Relativno obilje glikozida u angiospermiji mnogo je veće nego u gymnosperms i pokazalo se da u odnosu na monokote i dikote, uz neke iznimke, nema velike razlike u količini i vrstama pronađenih glikozida.

Važno je naglasiti veliku raznolikost i heterogenost ove skupine spojeva, jer će identitet svakog ovisiti o dijelu aglikona koji je vrlo varijabilan.

Trening

Biosinteza ili stvaranje glikozidnih spojeva (Peng, Peng, Kawagoe, Hogan, & Delmer, 2002) u biljkama ovisi o razmatranom tipu glikozida, a u biljkama njihova brzina biosinteze često ovisi o uvjetima. ekološki

Na primjer, cijanogeni glikozidi sintetiziraju se iz prekursora aminokiselina, uključujući L-tirozin, L-valin, L-izoleucin i L-fenilalanin. Aminokiseline su hidroksilirane da nastanu N-hidroksilne aminokiseline koje se naknadno pretvaraju u aldoksime, a koje se potom pretvaraju u nitrila.

Nitrili se hidroksiliraju da nastanu α-hidroksnitril, koji se može glikozilirati tako da tvori odgovarajući cijanogeni glukozid. Dva multifunkcionalna citokroma poznata kao P450 i enzimi glikoziltransferaze uključena su u ovaj biosintetski put.

Najvećim dijelom biosintetski putevi glikozida uključuju sudjelovanje enzima glikoziltransferaze koji su sposobni selektivno prenijeti ostatke ugljikohidrata iz intermedijera aktiviranog UDP molekulom na odgovarajući dio aglikona.

Prijenos aktiviranih šećera, poput UDP-glukoze, u skupinu akceptorskog aglikona pomaže stabiliziranju, detoksifikaciji i otapanju metabolita u posljednjim koracima puštanja sekundarnih metabolita.

Dakle, enzimi glikoziltransferaze odgovorni su za veliku raznolikost glikozida u biljkama i iz tog su razloga detaljno proučeni.

Postoje neke metode in vitro sinteze za dobivanje glikozidnih derivata biljaka koje uključuju reverznu hidrolizu ili trans glikozilaciju spojeva.

Funkcija

Na primjer, u biljkama je jedna od glavnih funkcija flavonoidnih glikozida vezana uz zaštitu od ultraljubičastog svjetla, protiv insekata i protiv gljivica, virusa i bakterija. Oni služe kao antioksidanti, privlačni agensi za oprašivanje i kontrole hormona biljnih hormona.

Ostale funkcije flavonoidnih glikozida uključuju stimulaciju proizvodnje čvorova bakterijskim vrstama roda Rhizobium. Oni mogu sudjelovati u procesima inhibicije enzima i kao alolopatski agensi. Dakle, oni također pružaju kemijsku zaštitnu barijeru protiv biljojeda.

Mnogi glikozidi, kada ih hidroliziraju, stvaraju ostatke glukoze koji biljke mogu koristiti kao metabolički supstrat za proizvodnju energije ili čak za stvaranje strukturno važnih spojeva u stanicama.

Antropocentrički gledano, funkcija ovih spojeva je vrlo raznolika, jer dok se neki koriste u prehrambenoj industriji, drugi se koriste u farmaceutskoj industriji za dizajn lijekova za liječenje hipertenzije, poremećaja cirkulacije, antikancerogena sredstva itd.

Vrste / grupe

Klasifikacija glikozida može se naći u literaturi na temelju ne-saharidnih porcija (aglikona) ili na njihovom botaničkom podrijetlu. Slijedi oblik klasifikacije koji se temelji na dijelu aglikona.

Glavne skupine glikozida odgovaraju srčanim glikozidima, cijanogenim glikozidima, glukozinolatima, saponinima i antrakinonskim glikozidima. Neki flavonoidi se također često pojavljuju kao glikozidi.

Srčani glikozidi

Te se molekule uglavnom sastoje od molekule (aglikonske regije) čija je struktura steroid. Prisutne su u biljkama porodice Scrophulariaceae, osobito u Digitalis purpurea, kao i u obitelji Convallariaceae s Convallaria majalis kao klasični primjer.

Ova vrsta glikozida ima negativan inhibitorni učinak na pumpe natrij / kalij ATPaza u staničnim membranama kojih ima posebno u srčanim stanicama, pa gutanje biljaka s tim sekundarnim spojevima ima izravne učinke na srce; otuda i njegovo ime.

Cijanogeni glikozidi

Kemijski su definirani kao α-hidroksi nitril glikozidi, koji su izvedeni iz aminokiselinskih spojeva. Prisutne su u vrste angiosperma iz porodice rosaceae, posebno u rodu Prunus, kao i u obitelji Poaceae i drugima.

Utvrđeno je da se radi o karakterističnim otrovnim spojevima nekih sorti Manihot esculenta, u Južnoj Americi poznatijoj kao cassava, yucca ili cassava. Isto tako, obiluju ih u sjemenkama jabuke i u orasima poput badema.

Hidroliza ovih sekundarnih metabolita završava proizvodnjom cijanovodične kiseline. Kad je hidroliza enzimska, dijelovi glikona i aglikona se razdvajaju, pri čemu se potonji mogu klasificirati kao alifatski ili aromatski.

Glikonski dio cijanogenih glikozida je obično D-glukoza, iako su također viđeni gentobioza, primeveroza i drugi, uglavnom povezani β-glukozidnim vezama.

Konzumiranje biljaka s cijanogenim glikozidima može imati negativne učinke, uključujući ometanje upotrebe joda, što rezultira hipotireoidizmom.

glukozinolati

Temelj njegove aglikonske strukture sastoji se od aminokiselina koje sadrže sumpor, zbog čega bi ih mogle nazvati i tioglikozidi. Glavna obitelj biljaka povezana s proizvodnjom glukozinolata je obitelj Brassicaceae.

Među negativne učinke na organizme koji gutaju ove biljke je jetrena bioaktivacija prokarcinogena iz okoliša, koja je produkt složenih učinaka na izoforme citokroma P450. Uz to, ti spojevi mogu iritirati kožu i inducirati hipotireozu i giht.

saponini

Mnogi spojevi koji stvaraju sapun su glikozidi. Aglikonski dio glikozidnih saponina sastoji se od pentacikličkih triterpenoida ili tetracikličkih steroida. Strukturno su heterogene, ali imaju zajedničke funkcionalne karakteristike.

U svojoj strukturi imaju visoko hidrofilne dijelove glikona i snažno hidrofobne aglikonske dijelove, koji pružaju emulgirajuća svojstva, pa se mogu koristiti kao deterdženti.

Saponini su prisutni u širokom rasponu biljnih obitelji, među kojima su vrste Liliaceae, primjerice vrste Narthecium ossifragum.

Antrakinonski glikozidi

Manje su uobičajeni u biljnom carstvu u usporedbi s ostalim gore spomenutim glikozidima. Prisutne su u Rumex crispus i vrste roda Rheum. Učinak njegovog gutanja odgovara pretjeranom izlučivanju vode i elektrolita praćenom peristaltikom u debelom crijevu.

Flavonoidi i antocijanini

Mnogi flavonoidi i njihovi oligomeri, antocijanini, pojavljuju se kao glikozidi. Ovi su pigmenti vrlo česti u velikom dijelu biljnog carstva, osim algi, gljiva i nekih rogoza.

Oni u prirodi mogu postojati kao C- ili O-glukozidi, ovisno o prirodi glikozidne veze koja nastaje između glikonske i algikonske regije, pa su neke otpornije na kemijsku hidrolizu od drugih.

Aglikonska struktura C-glukozidnih flavonoida odgovara tri prstena s nekom fenolnom skupinom koja im pruža karakteristike antioksidansa. Spajanje saharidne skupine u aglikonsku regiju događa se ugljiko-ugljikovim vezama između anomernog ugljika šećera i C6 ili C8 ugljika aromatskog jezgra flavonoida.

Reference

1. Conn, EE (1979). Biosinteza cijanogenih glikozida. Naturwissenschaften, 66, 28–34.
2. Forslund, K., Morant, M., Jørgensen, B., Olsen, CE, Asamizu, E., i Sato, S. (2004). Biosinteza nitrilnih glukozida rodiocijanozida A i D i cijanogenih glukozida Lotaustralin i Linamarin u Lotus japonicus. Fiziologija biljaka, 135 (svibanj), 71–84.
3. Markham, KR (1989). Metode u biokemiji biljaka. 6. Flavoni, flavonoli i njihovi glikozidi (svezak 1). AKADEMSKA TISKA OGRANIČENA. Preuzeto s www.dx.doi.org/10.1016/B978-0-12-461011-8.50012-3
4. Peng, L., Peng, L., Kawagoe, Y., Hogan, P., & Delmer, D. (2002). Sitosterol B-glukozid kao Primer za sintezu celuloze u biljkama. Znanost, 295, 147-150.
5. Richman, A., Swanson, A., Humphrey, T., Chapman, R., Mcgarvey, B., Pocs, R., & Brandle, J. (2005). Funkcionalna genomika otkriva tri glukoziltransferaze koje su uključene u sintezu glavnih slatkih glukozida Stevia rebaudiana. Biljni časopis, 41, 56–67.
6. Swain, T. (1963). Taksonomija kemijskih biljaka. London: Academic Press.
7. van Rantwijk, F., Oosterom, MW, & Sheldon, RA (1999). Glukozidaza-katalizirana sinteza alkil-glikozida. Časopis za molekularnu katalizu B: Enzymatic, 6, 511–532.
8. Vetter, J. (2000). Biljni cijanogeni glikozidi. Toxicon, 38, 11–36.
9. Wolfenden, R., Lu, X., & Young, G. (1998). Spontana hidroliza glikozida. J. Am. Chem. Soc., 120, 6814-6815.