- karakteristike
- Biološki značaj hepatoza
- U fotosintezi i putu pentoznog fosfata
- U lipo-polisaharidi (LPS)
- U glikoproteinima bakterija
- Sinteza
- Reference
Su heptoses su monosaharidi imaju sedam atoma ugljika i od empirijske formule C 7 H 14 O 7. Ti šećeri, poput ostalih monosaharida, su polihidroksilirani i mogu biti: aldoheptoze koje imaju funkciju aldehida na ugljiku ili ketoheptoze koje imaju ketonsku skupinu na ugljiku 2.
Heptoze se sintetiziraju u metaboličkim putovima, kao što je Calvin ciklus fotosinteze i neoksidativna faza pentoz fosfatnog puta. Oni su sastojci lipo-polisaharida (LPS) u staničnoj stijenci gram-negativnih bakterija poput Escherichia coli, Klebsiella sp., Neisseria sp., Proteus sp., Pseudomonas sp., Salmonella sp., Shigella sp., I Vibrio sp.
Izvor: Fvasconcellos
karakteristike
Heptoze, slično heksozama, postoje pretežno u svom cikličkom obliku. Aldoheptoze imaju pet asimetričnih ugljika i kreću se u oblik piranoze. Suprotno tome, ketoheptoze posjeduju četiri asimetrična ugljika, gdje također tvore piranoze.
Vrlo uobičajena prirodna ketoheptoza u živim organizmima je sedoheptuloza. Taj je šećer važan u stvaranju šećera heksoze u fotosintezi i metabolizmu ugljikohidrata u životinja.
Kada sedoheptuloza zagrijava u razrijeđenoj mineralnoj kiselini, ona stvara ravnotežnu mineralnu smjesu, gdje se 80% kristalizira kao 2,7-anhidro-P-D-altro-heptulopiranoza, a 20% sedoheptuloza.
Kemijsko određivanje heptoza vrši se sumpornom kiselinom i cisteinom, difenilaminom i floroglucinolom. Pod određenim uvjetima, moguće je razlikovati heptozu od ostalih šećera. Može čak razlikovati aldoheptoze i ketoheptoze.
Mnogo aldoheptoza ima konfiguraciju glicero-D-mannoheptoze. Heptoza, zajedno s kem-šećernom kiselinom od osam ugljika (3-deoksi-D-manno-2-oktuzonska kiselina, Kdo šećer), strukturne su komponente LPS-a, u vanjskoj membrani lipidnog dvosloja bakterija, LPS se može ekstrahirati 45% -tnom smjesom fenola u vodi. Zatim se heptoze i KDO šećeri mogu prepoznati kolorimetrijskom i kromatografskom tehnikom.
Biološki značaj hepatoza
U fotosintezi i putu pentoznog fosfata
Enzimi koji pretvaraju triozni fosfat, gliceraldehid-3-fosfat i dihidroksiaceton fosfat, nastali asimilacijom CO 2, u škrob, nalaze se u stromi kloroplasta. Formiranje trioznog fosfata i oporavak ugljika, za započinjanje fiksacije CO 2, dvije su etape Calvin ciklusa.
Tijekom faze oporavka ugljika, enzim aldolaza odgovoran je za pretvaranje eritroznog 4-fosfata (četvero-ugljični metabolit (E4P)) i dihidroksiketon fosfata (tri ugljikova metabolita) u sedoheptuloza 1,7-bisfosfat, Ova se ketoheptosse transformira u nekoliko koraka, enzimski katalizirana, u ribuloza 1,5-bisfosfat.
Ribuloza 1,5-bisfosfat početni je metabolit Calvin ciklusa. S druge strane, biosinteza sedoheptuloze 7-fosfata (S7P) odvija se u pentose fosfatnom putu, koji je put prisutan u svim živim organizmima. U ovom slučaju, djelovanje transketolaze pretvara dva fosfatna pentoza u S7P i gliceraldehid-3-fosfat (GAP).
Zatim se kroz dva koraka katalizirana transaldolazom i transketolasom S7P i GAP transformiraju u fruktozu-6-fosfat i GAP. Oboje su metaboliti glikolize.
U lipo-polisaharidi (LPS)
Heptoze su prisutne u lipopolisaharidima i polisaharidima kapsule bakterija. Strukturni motiv LPS kod Enterobacteriaceae sastoji se od lipida A koji se sastoji od dimera 2-amino-2-deoksi-D-glukoze spojenog vezom β - (1®6). Ima dva fosfatna estera i dugolančane skupine masnih kiselina.
Lipid A povezan je sa središnjim područjem mostom od tri šećera Kdo i ketodeoksiokktulosonske kiseline, povezanih glikozidnim vezama (2®7). Ovo područje povezano je s heptozom L-glicero-D-mannoheptoze, s alfa anomernom konfiguracijom. Postoji O-antigena regija.
Ovaj strukturni motiv prisutan je u gram negativnim bakterijama, poput Escherichia coli, Klebsiella sp., Yersinia sp., Pseudomonas sp., Salmonella sp., Kao i ostalih patogenih bakterija.
Postoje inačice heptoze koje uključuju različite konfiguracije stereocentra piranoze u oligosaharidima, kao i bočnih lanaca u polisaharidima. D-glicero-D-manno-heptopiranonosil prisutan je u Yersinia enterocolitica, Coxiella burnetti, Mannheimia heemolitica, Aeromonas hydrophila i Vibrio salmonicida.
Heptoza D-glicero-D-manno-heptoza prisutna je kao jedinica bočnog lanca u vanjskoj regiji LPS sojeva Proteus i Haemophilus influenzae; i kao kratki oligomerni bočni lanci povezani α - (1®3) ili α - (1®2), povezani sa strukturnim motivom Klebsiella pneumonie LPS.
U sojevima Vibrio kolere, O-antigena regija posjeduje D-glicero-D-manno-heptozu s obje anomerne konfiguracije (alfa i beta).
U glikoproteinima bakterija
Njegovi površinski slojevi (S slojevi) sastavljeni su od identičnih proteinskih podjedinica, koje ga pokrivaju dvodimenzionalnom organizacijom. Nalaze se u gram-pozitivnim i gram-negativnim bakterijama i arhebakterijama. Proteini u ovom sloju imaju glikopeptide koji su izduženi polisaharidnim lancima.
Glikoproteini Aneurinibacillus thermoaerophilus, gram-pozitivne bakterije, posjeduju ponavljajuće jedinice disaharida ® 3) -glicero-β -D-mano-Hepp- (1®4) - α -L-Rhap- (1® u sloju S).
Jedna od funkcija glikoproteina je adhezija. Na primjer, postoji glikoprotein koji je mjerio adheziju kao autotransporterski protein (AIDA-I) u sojevima E. coli. Biosinteza glikoproteina odvija se glikozil transferazama, poput heptosil transferaze, za koju je potrebna ADP glicero-manno-heptoza.
Sinteza
Kemijska sinteza i kombinacija kemijskih i enzimskih metoda aktiviranog heptoza fosfata i heptoznog nukleotida omogućili su razjašnjenje metaboličkih puteva koje mikroorganizmi koriste za proizvodnju tih tvari.
Mnoge metode sinteze pripremaju 6-epimernu mano-heptozu za sintezu L-glicero-D-manno-heptoze. Te se metode temelje na izduženju lanca iz anomernog ugljika ili aldehidne skupine, koristeći Grignardove reagense. Glikozilacije se provode u prisutnosti acila zaštitnih skupina.
Na ovaj način postoji stereokontrola koja čuva α -anomernu konfiguraciju. Anomerni derivati tioglikozida i trikloroacetimidata služe kao donatori heptosilne skupine. Najnoviji postupci uključuju selektivnu tvorbu P-heptosida i derivata 6-deoksi-heptozida.
Aktivirana biosinteza heptoze-nukleotida započinje iz sedoheptuloze 7-fosfata, koji se pretvara u D-glicero-D-manno-heptoza 7-fosfat. Za fosfomutazu se predlaže da formira anomerni heptosil fosfat. Zatim, heptosil-transferaza katalizira stvaranje ADP D-glicero-D-manno-heptoze.
Napokon, epimeraza mijenja konfiguraciju ADP D-glicero-D-manno-heptoze u ADP L-glicero-D-manno-heptoza.
Uz to, provedena su kemijska ispitivanja kako bi se utvrdili mehanizmi pomoću kojih ti enzimi provode katalizu. Primjerice, koriste benzilirani benzil mannopiranozid, koji se oksidira kako bi dao derivat manouronika.
Tretman klorovodičnom kiselinom pretvara derivat manura u diazoketon. Tretman diazobenzil fosforom daje smjesu L-glicero-7-fosfata i D-glicero-7-fosfata.
Reference
- Collins, PM 2006. Rječnik ugljikohidrata s CD-ROM-om. Chapman & Hall / CRC, Boca Raton.
- Cui, SW 2005. Ugljikohidrati hrane: kemija, fizikalna svojstva i primjene. CRC Press, Boca Raton.
- Ferrier, RJ 2000. Kemija ugljikohidrata: monosaharidi, disaharidi i specifični oligosaharidi. Kraljevsko društvo za kemiju, Cambridge.
- Hofstad, T. 1974. Raspodjela heptoze i 2-keto-3-deoksi-oktonata u bakterijama Bacteroidaceae. Časopis za opću mikrobiologiju, 85, 314–320
- Kosma, P. 2008. Pojava, sinteza i biosinteza bakterijskih heptoza. Trenutna organska kemija, 12, 1021-1039.
- Nelson, DL, Cox, MM 2017. Lehningerovi principi biokemije. WH Freeman, New York.
- Pigman, W. 1957. Ugljikohidrati: kemija, biokemija, fiziologija. Academic Press, New York.
- Pigman, W., Horton, D. 1970. Ugljikohidrati: kemija i biokemija. Academic Press, New York.
- Sinnott, ML 2007. Kemikalija i biokemija ugljikohidrata i struktura i mehanizam. Kraljevsko društvo za kemiju, Cambridge.
- Stick, RV, Williams, SJ 2009. Ugljikohidrati: bitne molekule života. Elsevier, Amsterdam.
- Voet, D., Voet, JG, Pratt, CW 2008. Osnove biokemije - život na molekularnoj razini. Wiley, Hoboken.