Връзка гликозидни характеристики, видове и номенклатура

на гликозидни връзки са ковалентни връзки, които се срещат между захари (въглехидрати) и други молекули, които могат да бъдат други монозахариди или други молекули с различна природа. Тези връзки правят възможно съществуването на множество фундаментални компоненти за живота, не само при формирането на резервни горива и структурни елементи, но също така и на молекулите на информационния транспорт, необходими за клетъчната комуникация..

Образуването на полизахариди зависи преди всичко от установяването на гликозидни връзки между свободния алкохол или хидроксилните групи на отделните монозахаридни единици..

Обаче, някои комплексни полизахариди съдържат модифицирани захари, които са свързани с малки молекули или групи като амино, сулфат и ацетил чрез гликозидни връзки и които не включват непременно освобождаването на водната молекула чрез реакция на кондензация. Тези модификации са много чести в гликаните, присъстващи в извънклетъчния матрикс или гликокаликса.

Гликозидните връзки се срещат в множество клетъчни контексти, сред които е обединението на групата на полярните глави на някои сфинголипиди, съществени съставки на клетъчните мембрани на много организми, и образуването на гликопротеини и протеогликани.

Важни полизахариди като целулоза, хитин, агар, гликоген и нишесте не биха били възможни без гликозидни връзки. По същия начин, гликозилирането на протеини, което се случва в ендоплазмения ретикулум и в комплекса Голджи, е от голямо значение за активността на много протеини..

Многобройни олиго- и полизахариди функционират като резервоари на глюкоза, като структурни компоненти или като адхезиви за клетъчно свързване в тъканите.

Връзката между гликозидните връзки в олигозахаридите е аналогична на тази на пептидните връзки в полипептидите и на фосфодиестерните връзки в полинуклеотидите, с тази разлика, че в гликозидните връзки има по-голямо разнообразие..

индекс

• 1 Характеристики
  • 1.1 Образуване на гликозидна връзка
  • 1.2 Хидролиза на гликозидната връзка
  • 1.3 Разнообразие
• 2 вида
  • 2.1 О-гликозидни връзки
  • 2.2 N-гликозидни връзки
  • 2.3 Други видове гликозидни връзки
• 3 Номенклатура
• 4 Препратки

функции

Гликозидните връзки са много по-разнообразни, отколкото техните аналози в протеини и нуклеинови киселини, тъй като по принцип две молекули на захар могат да бъдат свързани по много начини, защото те имат много групи -OH, които могат да участват в обучението на връзката.

В допълнение, изомерите на монозахаридите, т.е. една от двете ориентации, които хидроксилната група може да има в цикличната структура по отношение на аномерния въглерод, осигуряват допълнително ниво на разнообразие..

Изомерите имат различни триизмерни структури, както и различни биологични дейности. Целулозата и гликогенът се състоят от повтарящи се единици D-глюкоза, но се различават по типа на гликозидната връзка (α1-4 за гликоген и β1-4 за целулоза) и следователно имат различни свойства и функции.

Тъй като полипептидите имат полярност с един N- и друг С-край, и полинуклеотидите имат 5 'и 3' краища, олиго- или полизахаридите имат поляритет, определен от редуциращите и нередуциращите краища..

Редуциращият край има свободен аномерен център, който не образува гликозидна връзка с друга молекула, като по този начин запазва химическата реактивност на алдехида.

Гликозидната връзка е най-гъвкавата област на олиго- или полизахаридната част, тъй като структурната конформация на стола на отделните монозахариди е относително твърда.

Образуване на гликозидна връзка

Гликозидната връзка може да свърже две молекули монозахариди през аномерния въглерод на една и хидроксилната група на другата. Това означава, че хемиацеталната група от една захар реагира с алкохолната група на друга, за да образува ацетал.

Като цяло, образуването на тези връзки се осъществява чрез реакции на кондензация, където се отделя една молекула вода с всяка връзка, която се образува.

Въпреки това, в някои реакции кислородът не оставя захарната молекула като вода, а като част от дифосфатната група на уридин дифосфатния нуклеотид.

Реакциите, които предизвикват гликозидни връзки, се катализират от клас ензими, известни като гликозилтрансферази. Те се образуват между захар, ковалентно модифицирана чрез добавяне на фосфатна група или нуклеотид (например глюкоза 6-фосфат, UDP-галактоза), която се свързва с нарастващата полимерна верига..

Хидролиза на гликозидната връзка

Гликозидните връзки могат лесно да се хидролизират в леко кисела среда, но те се противопоставят на доста алкална среда.

Ензимната хидролиза на гликозидните връзки се медиира от ензими, известни като гликозидази. Много бозайници не притежават тези ензими за разграждане на целулоза, така че те не са в състояние да извличат енергия от този полизахарид, въпреки че са основен източник на фибри..

Преживните животни, като кравите, например, имат бактерии, свързани с техните черва, които произвеждат ензимите, способни да разграждат поеманата от тях целулоза, което ги прави способни да се възползват от енергията, съхранявана в растителните тъкани.

Ензимът лизозим, произведен в сълзите на окото и от някои бактериални вируси, е способен да унищожи бактериите благодарение на своята хидролитична активност, която прекъсва гликозидната връзка между N-ацетилглюкозамин и N-ацетилмураминова киселина в клетъчната стена на бактериите..

разнообразие

Олигозахаридите, полизахаридите или гликаните са много различни молекули и това се дължи на множеството начини, по които монозахаридите могат да бъдат свързани заедно, за да образуват структури от по-висок ред..

Това разнообразие започва от факта, както е споменато по-горе, че захарите имат хидроксилни групи, които позволяват различни области на свързване, и че връзките могат да възникнат между двата възможни стереоизомера по отношение на аномерния въглерод на захарта (а или р).

Гликозидни връзки могат да бъдат образувани между захар и всяко хидроксилирано съединение, като алкохоли или аминокиселини.

В допълнение, монозахарид може да образува две гликозидни връзки, така че може да служи като точка на разклонение, въвеждайки потенциална сложност в структурата на гликани или полизахариди в клетките..

тип

Що се отнася до типовете гликозидни връзки, две категории могат да бъдат диференцирани: гликозидните връзки между монозахариди, които съставляват олиго- и полизахаридите, и гликозидните връзки, които се срещат в гликопротеини или гликолипиди, които са протеини или липиди с части от въглехидрати.

О-гликозидни връзки

О-гликозидни връзки възникват между монозахариди, се образуват чрез реакцията между хидроксилната група на една захарна молекула и аномерния въглерод на друг.

Дисахаридите са сред най-често срещаните олигозахариди. Полизахаридите имат повече от 20 единици монозахариди, свързани помежду си линейно и понякога имат множество разклонения.

В дизахариди, като малтоза, лактоза и захароза, най-често срещаната гликозидна връзка е О-гликозидният тип. Тези връзки могат да възникнат между въглеродните атоми и -ОН на а или р изомерните форми.

Образуването на гликозидни връзки в олиго- и полизахариди ще зависи от стереохимичната природа на свързващите захари, както и от техния брой въглеродни атоми. Най-общо, за захари с 6 въглерода, линейни връзки възникват между въглероди 1 и 4 или 1 и 6.

Има два основни вида O-гликозиди, които в зависимост от номенклатурата се дефинират като α и β или 1,2-цис и 1,2-транс-гликозид.

Отпадъците 1,2-цис гликозилирани, а-гликозиди за D-глюкоза, D-галактоза, L-фукоза, D-ксилоза или Р-гликозиди за D-маноза, L-арабиноза; както и 1,2-транс (β-гликозиди за D-глюкоза, D-галактоза и α-гликозиди за D-маноза и др.) са от голямо значение за много природни компоненти.

О-гликозилиране

Една от най-честите посттранслационни модификации е гликозилирането, което включва добавянето на глюцидна част към нарастващ пептид или протеин. Муцини, секретиращи протеини, могат да съдържат големи количества олигозахаридни вериги, свързани с О-гликозидни връзки.

Процесът на О-гликозилиране се случва в комплекса на Голджи на еукариотите и се състои в свързването на протеините с глюцидната част чрез гликозидна връзка между -OH групата на серинов или треонинов аминокиселинен остатък и аномерен въглерод захар.

Наблюдава се и образуването на тези връзки между въглехидрати и остатъци от хидроксипролин и хидроксилизин и с фенолната група на тирозиновите остатъци..

N-гликозидни връзки

N-гликозидните връзки са най-честите сред гликозилираните протеини. N-гликозилирането се осъществява главно в ендоплазмения ретикулум на еукариоти, с последващи модификации, които могат да се появят в комплекса на Голджи..

N-гликозилирането зависи от наличието на консенсусна последователност Asn-Xxx-Ser / Thr. Гликозидната връзка е между амидния азот на страничната верига на аспарагиновите остатъци и аномерния въглерод на захарта, който се свързва с пептидната верига.

Образуването на тези връзки по време на гликозилирането зависи от ензим, известен като олигозахарилтрансфераза, който прехвърля олигозахаридите от долихол фосфат до амидния азот на аспарагиновите остатъци..

Други видове гликозидни връзки

S-гликозидни връзки

Те също се срещат между протеини и въглехидрати, те са наблюдавани между пептиди с N-крайни цистеини и олигозахариди. Пептидите с този тип връзка първоначално са били изолирани от протеини в урината и човешки еритроцити, свързани с глюкозни олигозахариди..

С-гликозидни връзки

Те бяха наблюдавани за първи път като пост-транслационна модификация (гликозилиране) в триптофановия остатък в RNase 2, присъстващ в човешката урина и в RNase 2 на еритроцитите. Манозата се свързва с въглерода в позиция 2 на индоловото ядро ​​на аминокиселината чрез С-гликозидна връзка..

номенклатура

Терминът гликозид се използва за описване на всяка захар, чиято аномерна група е заменена с група -OR (О-гликозиди), -SR (тиоглюкозиди), -SeR (селеноглюкозиди), -NR (N-гликозиди или глюкозамини) или дори -CR (С-гликозиди).

Те могат да бъдат наименувани по три различни начина:

(1) замяна на терминала "-o" с името на съответната циклична форма на монозахарида с "-ido" и писане преди, като различна дума, името на заместителя от група R.

(2) използване на термина "гликозилокси" като префикс на името на монозахарида.

(3) използване на термина О-гликозилова, N-гликозилова, S-гликозил или C-гликозил като префикс за името на хидроксилното съединение.

препратки

1. Bertozzi, C.R. & Rabuka, D. (2009). Структурна основа на Гликанското разнообразие. В A. Varki, R. Cummings, & J. Esko (ред.), Основи на гликобиологията (2-ро изд.). Ню Йорк: Cold Spring Harbor Laboratory Press. Възстановен от www.ncbi.nlm.nih.gov
2. Biermann, C. (1988). Хидролиза и други разцепвания на гликозидни връзки в полизахариди. Напредък в въглехидратната химия и биохимия, 46, 251-261.
3. Демченко, А. В. (2008). Наръчник за химическа гликозилация: Напредък в стереоселективността и терапевтичната значимост. Wiley-VCH.
4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C.A., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., ... Martin, K. (2003). Молекулярна клетъчна биология (5-то изд.). Freeman, W. H. & Company.
5. Нелсън, Д. Л., & Кокс, М. М. (2009). Принципи на биохимията на Ленингер. Издания Omega (5-то изд.).
6. Номенклатура на въглехидратите (Препоръки 1996). (1996). Възстановен от www.qmul.ac.uk
7. Soderberg, T. (2010). Органична химия с биологичен акцент, том I. Химически факултет (Том 1). Минесота: Университетът на Минесота Морис Дигитал Ел. Възстановен от www.digitalcommons.morris.umn.edu
8. Taylor, C. М. (1998). Гликопептиди и гликопротеини: фокусирайте се върху гликозидната връзка. тетраедър, 54, 11317-11362.