גליקוזידים: היווצרות, פונקציה וסוגים / קבוצות - ביולוגיה - 2025

גליקוזידים הם צמחים מטבוליטים צד מאוגד מונה או אוליגוסכרידים דרך קשרי glycosidic, אשר הם מטבוליטים הוא glycosylated. הם שייכים למשפחה הכימית של הגליקוזידים, הכוללים את כל התרכובות הכימיות המחוברות לשאריות סוכריות.

במבנה האופייני של מולקולת גליקוזיד, מוכרים שני אזורים: אלגיקון וגליקון. האזור המורכב משאריות הסכריד נקרא גליקון והאזור התואם את מולקולת הלא-סכריד מכונה החלק האגיליקון.

מבנה הגליקוזיד (מקור: Yikrazuul דרך Wikimedia Commons)

בדרך כלל משתמשים במונח "גלוקוזיד" כדי להתייחס לעובדה שמולקולות גלוקוז משתחררות במהלך ההידרוליזה של תרכובות אלה, אולם, לאותה משפחה מאותה מולקולות יש שאריות של סוגים אחרים של סוכר כמו רמנוזה, גלקטוז או מנוזה, בין היתר.

המינוח של הגליקוזידים מציין בדרך כלל את אופי אזור האגליקון שלהם. שמות אלה עם הסיום "-ינה" שמורים לתרכובות חנקניות, ואילו אלקלואידים נקראים בסיומת "-וסידו".

סיומות אלו מלוות לעתים קרובות את שורש השם הלטיני ממוצא בוטני בו מתוארות המולקולות לראשונה ונוספת לרוב הקידומת "גלוקו".

הקשר הגליקוזידני בין חלקי הגליקון לאגיליקון עשוי להתרחש בין שני אטומי פחמן (C-גלוקוזידים) או אטומי חמצן (O-גלוקוזידים) עשויים להשתתף עליהם תלויה יציבותם מול הידרוליזה כימית או אנזימטית.

השיעור היחסי של הגליקוזידים באנגיוספרמות הוא גבוה בהרבה מאשר בג'ימוספרפס והוכח כי בכל הנוגע למונוקוטים ודיקוטים, למעט כמה יוצאים מן הכלל, אין הבדל גדול בכמות ובסוגי הגליקוזידים שנמצאו.

חשוב להדגיש את המגוון הרב וההטרוגניות של קבוצת תרכובות זו, מכיוון שזהותם של כל אחד תלויה בחלק האגליקון, שהוא משתנה מאוד.

הַדְרָכָה

הביוסינתזה או היווצרותם של תרכובות גליקוזידיות (Peng, Peng, Kawagoe, Hogan, & Delmer, 2002) בצמחים תלויה בסוג הגליקוזיד הנחשב, ובצמחים, שיעורי הביוסינתזה שלהם תלויים לעתים קרובות בתנאים. סְבִיבָתִי

גלוקוזידים ציאנוגניים, למשל, מסונתזים ממבשרים של חומצות אמינו, כולל L-tyrosine, L-valine, L-isoleucine ו- L-fenylalanine. חומצות אמינו מונעות הידרוקסילציה ויוצרות חומצות אמינו N-הידרוקסיל שהופכות לאחר מכן לאולדוקסים, שהופכות לאחר מכן לניטרילים.

ניטרילים מיוצרים הידרוקסילציה ליצירת α-hydroxynitriles, הניתנים לגליקוזילציה ליצירת הגלוקוזיד הציאנוגני המתאים. שני ציטוכרומים רב-פונקציונליים המכונים P450 ואנזימים גליקוזילטרנספראז מעורבים במסלול ביו-סינטטי זה.

לרוב, המסלולים הביוסינתטיים של הגליקוזידים כוללים השתתפות של אנזימי גליקוזילטרנספרז, המסוגלים להעביר סלקטיבית שאריות פחמימות מחומר ביניים המופעל על ידי מולקולת UDP, לחלק האגליקון המקביל.

העברת סוכרים מופעלים, כמו UDP- גלוקוזה, לחלק אגליקון מקובל מקבל עוזר לייצב, לסלק רעלים ולמסיס מטבוליטים בשלבים הסופיים של מסלולי ייצור מייצרי מטבוליטים משניים.

לפיכך, אנזימי הגליקוזילטרנספרז אחראים למגוון הגדול של הגליקוזידים בצמחים ומסיבה זו הם נחקרו בהרחבה.

ישנן שיטות סינתטיות חוץ-גופיות שקיימות להשגת נגזרות גליקוזיד של צמחים הכוללות הידרוליזה הפוכה או טרנס גליקוזילציה של תרכובות.

פוּנקצִיָה

בצמחים, אחד התפקידים העיקריים של הגלוקוזידים הפלבנואידים, למשל, קשור להגנה מפני אור אולטרה סגול, מפני חרקים ונגד פטריות, נגיפים וחיידקים. הם משמשים כנוגדי חמצון, נמשכים למאביקים ובקרי הורמונים מהצומח.

פונקציות אחרות של גליקוזידים פלבנואידים כוללות גירוי של ייצור nodules על ידי מינים חיידקיים של הסוג Rhizobium. הם יכולים להשתתף בתהליכי עיכוב אנזימים וכתורמים לאלופתיים. לפיכך, הם מספקים גם מחסום הגנה כימי מפני עשבוני עשב.

גליקוזידים רבים מייצרים שאריות גלוקוז בעת הידרוליזה שאפשר להשתמש בהם על ידי צמחים כמצע מטבולי לייצור אנרגיה או אפילו ליצירת תרכובות חשובות מבחינה מבנית בתאים.

מבחינה אנתרופוצנטרית, תפקודם של תרכובות אלה הוא מגוון מאוד, שכן בעוד שחלקם משמשים בתעשיית המזון, אחרים משמשים בתעשיית התרופות לעיצוב תרופות לטיפול ביתר לחץ דם, הפרעות במחזור הדם, תרופות נגד סרטן וכו '.

סוגים / קבוצות

ניתן למצוא את הסיווג של הגליקוזידים בספרות על סמך החלקים הלא-סכרידים (aglycones) או על המקור הבוטני של אלה. להלן סוג של סיווג המבוסס על חלק האגליקון.

הקבוצות העיקריות של הגליקוזידים תואמות את הגליקוזידים הלבביים, הגליקוזידים הציאנוגניים, הגלוקוזינולטים, הספונינים והאנתרקינון גליקוזידים. חלק מהפלבנואידים מופיעים בדרך כלל גם כגליקוזידים.

גליקוזידים לבביים

מולקולות אלה מורכבות בדרך כלל ממולקולה (אזור aglycone) שהמבנה שלה הוא סטרואיד. הם קיימים בצמחים ממשפחת Scrophulariaceae, במיוחד ב Digitalis purpurea, כמו גם במשפחת Convallariaceae עם Convallaria majalis כדוגמה קלאסית.

לסוג זה של גליקוזיד השפעה מעכבת שלילית על משאבות הנתרן / אשלגן ATPase בקרומי התא, הנמצאים בשפע במיוחד בתאי לב, כך שלליעת צמחים עם תרכובות משניות אלה יש השפעות ישירות על הלב; מכאן שמו.

גליקוזידים ציאנוגניים

הם מוגדרים כימית כ- הידרוקסי ניטריל גליקוזידים, הנגזרים מתרכובות חומצות אמינו. הם קיימים במיני אנגיוספרם ממשפחת Rosaceae, בעיקר במינים מהסוג Prunus, כמו גם במשפחת Poaceae ואחרים.

נקבע כי אלה הם חלק מהתרכובות הרעילות האופייניות לזנים מסוימים של Manihot esculenta, המוכרים יותר בדרום אמריקה כקסווה, יוקה או קסבה. כמו כן, הם נפוצים בזרעי תפוחים ובאגוזים כמו שקדים.

ההידרוליזה של מטבוליטים משניים אלו מסתיימת בייצור של חומצה הידרוצינית. כאשר ההידרוליזה היא אנזימטית, חלקים מהגליקון והאגליקון מופרדים, כאשר האחרונים מסוגלים להיות מסווגים כאליפטיים או ארומטיים.

החלק הגליקוני של הגליקוזידים הציאנוגניים הוא בדרך כלל D-גלוקוז, אם כי נצפו גם ג'נטוביוס, פרימורוז ואחרים, המקושרים לרוב באמצעות קשרים ß-גלוקוזידים.

לצריכת צמחים עם גליקוזידים ציאנוגניים יכולה להיות השפעה שלילית, כולל הפרעה לניצול יוד, וכתוצאה מכך תת פעילות של בלוטת התריס.

גלוקוזינולטים

הבסיס למבנה האגליקון שלו מורכב מחומצות אמינו המכילות גופרית, וזו הסיבה שניתן לכנותן גם תיוגליקוזידים. משפחת הצמחים העיקרית הקשורה לייצור גלוקוזינולטים היא משפחת Brassicaceae.

בין ההשפעות השליליות על האורגניזמים הבולטים צמחים אלו ניתן למנות את ההפעלה הביולוגית של הכבד של פרוקסינוגנים סביבתיים, שהם תוצר של השפעות מורכבות על איזופורמות של ציטוכרום P450. בנוסף, תרכובות אלה עלולות לגרות את העור ולגרום לתת פעילות של בלוטת התריס וגרוט.

ספונינים

תרכובות רבות "יוצרות סבון" הן גליקוזידים. החלק האגליקוני מהספונינים הגליקוזידיים מורכב מטריטרנואידים פנטיסיקליים או סטרואידים טטרציקיקליים. הם הטרוגניים מבחינה מבנית, אך הם בעלי מאפיינים תפקודיים משותפים.

במבנה שלהם, יש להם חלקים גליקומיים מאוד הידרופיליים ואזורי aglycone הידרופובי מאוד, המספקים תכונות מתחלפות, כך שהם יכולים לשמש כחומרי ניקוי.

ספונינים קיימים במגוון רחב של משפחות צמחים, ביניהם המינים השייכים למשפחת Liliaceae, המדוגמים במין ossifragum Narthecium.

אנתרקינון גליקוזידים

הם נפוצים פחות בממלכת הצמחים בהשוואה לשאר הגליקוזידים שהוזכרו לעיל. הם קיימים ב- Rumex crispus ובמינים של הסוג Rheum. השפעת בליעתו תואמת הפרשה מוגזמת של מים ואלקטרוליטים המלווים בפריסטליזה במעי הגס.

פלבנואידים ופרו-אנתוציאנינים

פלבנואידים רבים והאוליגומרים שלהם, פרו-אנתוציאנינים, מופיעים כגליקוזידים. פיגמנטים אלה נפוצים מאוד בחלק גדול מממלכת הצומח, למעט אצות, פטריות וכמה זוויות קרניים.

הם יכולים להתקיים בטבע כ- C- או O- גלוקוזידים, תלוי באופי הקשר הגליקוזידי המתרחש בין אזורי הגליקון לאלגיקון, ולכן חלקם עמידים יותר בפני הידרוליזה כימית מאחרים.

מבנה האגליקון של פלבנואידים C- גלוקוזידים תואם לשלוש טבעות עם קבוצה פנולית כלשהי המספקת להם את המאפיין של נוגדי חמצון. האיחוד של קבוצת הסכרידים לאזור האגליקון מתרחש דרך קשרי פחמן-פחמן בין הפחמן האנומרי של הסוכר לפחמן C6 או C8 של הגרעין הארומטי של הפלבנואיד.

הפניות

1. Conn, EE (1979). ביוסינתזה של גליקוזידים ציאוגניים. Naturwissenschaften, 66, 28-34.
2. פורסלונד, ק., מורנט, מ., יורג'נסן, ב., אולסן, לספירה, אסאמיזו, א., וסאטו, ש. (2004). ביוסינתזה של ניטריל גלוקוזידים רודיוסיאנוזיד A ו- D והגלוקוזידים הציאנוגניים לוטאוסטרין ולינמרין ב- Lotus japonicus. פיזיולוגיה של הצמח, 135 (מאי), 71-84.
3. מרקהאם, KR (1989). שיטות בביוכימיה צמחית. 6. פלבונים, פלבונולים והגליקוזידים שלהם (כרך 1). עיתונות אקדמית מוגבלת. נשלח מ- 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-גלוקוזיד כראשון לסינתזה תאית בצמחים. מדע, 295, 147-150.
5. ריצ'מן, א., סוונסון, א., המפרי, ט., צ'פמן, ר., מקגרווי, ב., פוקס, ר., וברנדל, ג'. (2005) הגנומיקה התפקודית חושפת שלושה גלוקוזילטרנספרסים המעורבים בסינתזה של הגלוקוזידים המתוקים העיקריים של Stevia rebaudiana. כתב העת הצמח, 41, 56–67.
6. סוויין, ט '(1963). טקסונומיה של צמח כימי. לונדון: העיתונות האקדמית.
7. van Rantwijk, F., Oosterom, MW, & Sheldon, RA (1999). סינתזה Glycosidase מזרז של אלקיל גליקוזידים. Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic, 6, 511–532.
8. Vetter, J. (2000). צמח גליקוזידים ציאנוגניים. טוקסיקון, 38, 11–36.
9. Wolfenden, R., Lu, X., & Young, G. (1998). הידרוליזה ספונטנית של גליקוזידים. J. Am. Chem. Soc., 120, 6814-6815.