Arabinose הוא אטומי פחמן monosaccharide חמש, ומאז יש לו קבוצה פונקציונלית אלדהיד במבנה שלה, היא מסווגת בתוך הקבוצה של aldopentoses. שמו נובע מערבית חניכית, משם הוא היה מבודד לראשונה.
זהו סוכר בלעדי לאורגניזמים מהצומח, ומחקרים מסוימים מצביעים על כך שהוא מייצג בין 5 ל -10% מסוכרידים של דופן התא בצמחי הדגם Arabidopsis thaliana ו- Oryza sativa (אורז).
הקרנת פישר עבור D - (-) ו- L - (+) - Arabinose (מקור: Wikimedia Commons)
זהו חלק מהרכב הפקטין וההמיסלולוזה, שני ביו-פולימרים בעלי חשיבות רבה מבחינה טבעית ותעשייתית.
עיסת סלק סוכר היא דוגמא טובה לפסולת תעשייתית המשמשת למיצוי ערבינוזה, שיש לה יישומים שונים בתחום המיקרוביולוגיה והרפואה למטרות אבחון, בסינתזה של תרופות אנטי-פלסטיות ואנטי-ויראליות, בין היתר.
מכיוון שמדובר בסכריד בשפע מאוד בתכשירים מהצומח, קיים כיום עניין רב במחקר בנוגע להפרדתו מתערובות של סכרידים בשיטות שונות.
זה נכון במיוחד כאשר התכשירים משמשים לתהליכי תסיסה שמשיגים ייצור אתנול, מכיוון שמעט מיקרואורגניזמים זמינים מסחרית מסוגלים לייצר אלכוהול זה מערבינוז.
מאפיינים ומבנה
L-arabinose נמצא באופן מסחרי כאבקה גבישית לבנה המשמשת לעתים קרובות כממתיק בתעשיית המזון. הנוסחה הכימית שלה היא C5H10O5 ויש לה משקל מולקולרי של כ -150 גרם / מול.
בניגוד לרוב המונוסכרידים בטבע, סוכר זה נמצא בעיקר כ איזומר L-arabinose.
באופן כללי, איזומומרים של L הם רכיבים נפוצים בגליוקוקונג'וגאטים ממברניים, שהם מולקולות בעלות אופי מגוון המקושרים על ידי קשרים גליקוזידיים לשאריות פחמימות, ולכן L-arabinose אינו יוצא מן הכלל.
הקרנת Haworth של הערבינוזה (מקור: NEUROtiker דרך ויקימדיה Commons)
בצורת L-isomeric של arabinose יש שני מבנים בצורת טבעת: L-arabinopyranose ו- L-arabinofuranose. ערבינוז חופשי קיים בתמיסה כ- L-arabinopyranose, מכיוון שצורה זו יציבה יותר מפרורנוזה.
עם זאת, כאשר מתבוננים במרכיבי הפוליסכריד של דופן התא הצמח, כמו גם על הגליקופרוטאינים והפרוטאוגלינים שבהם נכלל ערבינוז, הצורה השולטת היא L-arabinofuranose.
זה נבון עבור הקורא לזכור כי המונחים "פיראן" ו"פורן "מתייחסים לתצורות המוח -etal המחזוריות האפשריות שיכול סוכר להשיג, עם טבעות של 6 או 5 קשרים, בהתאמה.
L-arabinose בצמחים
Arabinose מופץ באופן נרחב בקרב צמחי יבשה, כולל מיצי כבד, טחבים, ואצות כלורופיטים וכלורופיטים, אצות ירוקות וחומות, בהתאמה. עובדה זו מרמזת כי המסלול המטבולי לסינתזה נרכש בשלב מוקדם בצמחים "פרימיטיביים".
מרבית הפוליסכרידים, הפרוטאוגלקנים, הגליקופרוטאינים והפפטידים המופרשים המכילים פוליסכרידים L-arabinose בצמחים מסונתזים במתחם גולגי, אם כי ניתן לסנתז glycoconjugates קטנים בציטוזול.
המסלול היחיד הידוע של L-arabinose בצמחים הוא מסלול בו הוא מסונתז כ- UDP-L-arabinopyranose מ- UDP-xylose, בהשתתפות UDP-xylose 4-epimerase, המזרז אפימריזציה ב- עמדת C-4 של UDP-xylose.
תגובה זו היא חלק ממסלול דה סינתזת דה נובו לסוכרים נוקליאוטידיים או סוכרי UDP, אשר מתחיל ב- UDP גלוקוזה המסונתז מסוכרוז ו- UDP על ידי סוכרוז סינטוז, או מגלוקוזה 1-P ו- UTP על ידי פירופוספוריאלאז UDP-גלוקוז.
הוצעו מנגנונים אחרים לייצור UDP-L-arabinopyranose מחומצה UDP-galacturonic על ידי decarboxylation של הפחמן C-6, עם זאת, האנזים UDP-galacturonic acid decarboxylase האחראי על הזרזת התגובה האמורה לא נמצא בצמחים .
L-arabinose בחיידקים
מנקודת מבט מבנית מציינים המחברים על L-arabinose כמרכיב בדופן התא של חיידקים רבים. עם זאת, חשיבותו נראית מנקודת מבט אנתרופית יותר:
בני אדם אינם מסוגלים לקלוט את הצמח L-arabinose שהם צורכים בתזונה מהמעי. עם זאת, אי קולי, חיידק התושב באופן טבעי במעי האנושי, מסוגל לשרוד על חשבון מונוסכריד זה כמקור היחיד לפחמן ואנרגיה.
מין זה של חיידקים וקשורים אחרים, מסוגל לחילוף חומרים של L-arabinose באמצעות שימוש במוצרים האנזימטיים של אופרון ה- ARABAD. ברגע שמיקרו-אורגניזמים אלה לוקחים L-arabinose מהמדיום, הם מסוגלים להמיר אותו תוך-תאית ל- D-Xylulose-5-P, שהם משתמשים בהם, בין היתר, למסלול הפוספט של פנטוז.
בביולוגיה ניסיונית אופרון זה שימש במבנים גנטיים לביטוי מבוקר של גנים הומולוגיים והטרולוגיים במערכות ביטוי חיידקיות.
מאפיינים
תלוי בהקשר בו הוא נמדד, L-arabinose יש פונקציות שונות. בנוסף לכמה מאלו שהוזכרו בנקודות הקודמות, ניתן להתייחס לדברים הבאים:
-אחד המולקולות עם השיעור הגבוה ביותר של L-arabinose בצמחים הוא ערבינן פקטי, ממנו מועשר מתחם הפולימר של הפקטין, שנמצא בדופן התא של הצמחים.
-ערביניאן פקטי מעורב בוויסות הסגר והפתיחה של בטן, תהליכים מכריעים להחלפת גז בין צמחים לסביבתם.
דוגמה נוספת לנוכחות ופונקציונליות של L-arabinose בצמחים היא משפחת חלבונים arabinogalactan, שהם proteoglycans המורכבים מאזור פחמימות גדול העשיר בשאריות L-arabinose וגלקטוז.
-תרכובות צמחיות משניות מסוג פלבנואיד משני הן L-arabinopyranosylated, כלומר, הם קישרו בין שאריות L-Arabinopyranose, במיוחד ב- A. Thaliana.
-השימוש ב- L-arabinose הוצע כתרופה טבעית, מכיוון שהיחידות המונומריות שלו מעכבות מלטאז מעיים ופעילות סוכרזית במבחנה. פעילות סוכרז חשובה להפחתת רמות הסוכר בדם.
נראה כי ההכללה של L-arabinose בתזונה של חולדות שנמצאה במעבדה תורמת משמעותית להפחתת רמות האינסולין והטריאציל-גליצרול בפלסמה ובכבד בדם.
בשנת 1973 שימש המונוסכריד הזה על ידי ביליק וקפלוביץ 'לסינתזה של L-ribose על ידי אפימריזציה של L-arabinose המסולז על ידי מוליבדאט.
בסופו של דבר, L-arabinose משמש בניסוחים תקשורתיים רבים לתרבות חוץ-גופית של מיקרואורגניזמים שונים.
הפניות
- גארט, ר 'וגרישם, סי (2010). ביוכימיה (מהדורה רביעית). בוסטון, ארה"ב: ברוקס / קול. לימוד CENGAGE.
- Kotake, T., Yamanashi, Y., Imaizumi, C., & Tsumuraya, Y. (2016). מטבוליזם של L-arabinose בצמחים. כתב העת לחקר צמחים, 1–12.
- נלסון, DL ו- Cox, MM (2009). עקרונות לינגינגר של ביוכימיה. מהדורות אומגה (מהדורה חמישית).
- שלייף, ר '(2000). ויסות אופרון ל-חרבינוזה של Escherichia coli. מגמות בגנטיקה, 16, 559–565.
- Spagnuolo, M., Crecchio, C., Pizzigallo, MDR, and Ruggiero, P. (1999). שבר של עיסת סלק סוכר לפקטין, תאית וערבינוז על ידי ערבינאזים בשילוב עם אולטרה סינון. ביוטכנולוגיה והנדסה ביולוגית, 64, 686–691.
- Voet, D., & Voet, J. (2006). ביוכימיה (מהדורה שלישית). העריכה של מדיקה פאנמריקנה.
- יורקניס ברויס, פ '(2003). כימיה אורגנית. פירסון.