GLICOZIDE: FORMARE, FUNCȚIE ȘI TIPURI / GRUPURI - BIOLOGIE - 2025

De glicozide sunt plante metaboliti secundare care sunt legate la mono- sau oligozaharide prin legături glicozidice, care sunt metaboliți este glicozilată. Ele aparțin familiei chimice a glicozidelor, care includ toți compușii chimici atașați la reziduurile zaharoase.

În structura tipică a unei molecule glicozidice, sunt recunoscute două regiuni: algicona și glicona. Regiunea formată din reziduul de zaharidă se numește glicon și regiunea corespunzătoare moleculei neacaridice este cunoscută sub denumirea de porțiune de agliconă.

Structura unui glicozid (Sursa: Yikrazuul prin Wikimedia Commons)

În mod obișnuit, termenul "glucozidă" este folosit pentru a se referi la faptul că moleculele de glucoză sunt eliberate în timpul hidrolizei acestor compuși, cu toate acestea, membrii din aceeași familie de molecule au reziduuri ale altor tipuri de zahăr, cum ar fi rannoza, galactoza sau manose, printre altele.

Nomenclatura glicozidelor denumește de obicei natura regiunii lor agliconice. Aceste denumiri cu sfârșitul "-ina" sunt rezervate compușilor azotati, în timp ce alcaloizii sunt numiți cu sufixul "-ósido".

Aceste sufixe însoțesc adesea rădăcina numelui latin de origine botanică unde moleculele sunt descrise pentru prima dată și de obicei este adăugat prefixul „gluco-”.

Legătura glicozidică dintre gliconă și porțiunile de agliconă poate apărea între doi atomi de carbon (glucozide C) sau atomi de oxigen (O-glucozide) pot participa, de care depinde stabilitatea lor față de hidroliza chimică sau enzimatică.

Abundența relativă a glicozidelor din angiosperme este mult mai mare decât la gimnosperme și s-a demonstrat că, în ceea ce privește monocotele și dicotele, cu câteva excepții, nu există o mare diferență în cantitatea și tipurile de glicozide găsite.

Este important să subliniem marea diversitate și eterogenitatea acestui grup de compuși, deoarece identitatea fiecăruia va depinde de porțiunea aglycone, care este extrem de variabilă.

Instruire

Biosinteza sau formarea compușilor glicozidici (Peng, Peng, Kawagoe, Hogan și Delmer, 2002) în plante depinde de tipul de glicozid considerat, iar la plante, ratele lor de biosinteză depind adesea de condiții. de mediu

Glicozidele cianogene, de exemplu, sunt sintetizate din precursorii aminoacizilor, incluzând L-tirozina, L-valina, L-izoleucina și L-fenilalanina. Aminoacizii sunt hidroxilați pentru a forma N-hidroxil aminoacizi care sunt convertiți ulterior în aldoximi, care sunt apoi transformați în nitrili.

Nitrilele sunt hidroxilate pentru a forma α-hidroxinitrilele, care pot fi glicozilate pentru a forma glucozida cianogenă corespunzătoare. Două citocromuri multifuncționale cunoscute sub denumirea de enzime P450 și glicoziltransferază sunt implicate în această cale biosintetică.

În cea mai mare parte, căile biosintetice ale glicozidelor implică participarea enzimelor glicoziltransferazei, care sunt capabile să transfere selectiv reziduurile de carbohidrați dintr-un intermediar activat de o moleculă UDP, în porțiunea de agliconă corespunzătoare.

Transferul de zaharuri activate, cum ar fi UDP-glucoza, într-un grup de aglicon acceptor ajută la stabilizarea, detoxifierea și solubilizarea metaboliților în etapele finale ale căilor secundare producătoare de metaboliți.

Astfel, enzimele glicoziltransferazei sunt responsabile pentru marea varietate de glicozide din plante și din acest motiv au fost studiate pe larg.

Există unele metode sintetice in vitro pentru obținerea derivaților glicozidului din plante care implică hidroliză inversă sau trans glicozilare a compușilor.

Funcţie

La plante, una dintre principalele funcții ale glicozidelor flavonoide, de exemplu, are legătură cu protecția împotriva luminii ultraviolete, împotriva insectelor și împotriva ciupercilor, virusurilor și bacteriilor. Ele servesc ca antioxidanți, atrăgători polenizatori și controlori de hormoni ai plantelor.

Alte funcții ale glicozidelor flavonoide includ stimularea producției de noduli de către speciile bacteriene din genul Rhizobium. Aceștia pot participa la procesele de inhibare a enzimei și ca agenți alelopatici. Astfel, aceștia oferă și o barieră chimică de apărare împotriva erbivorelor.

Multe glicozide, atunci când sunt hidrolizate, generează reziduuri de glucoză care pot fi utilizate de plante ca substrat metabolic pentru producerea de energie sau chiar pentru formarea de compuși importanți structural în celule.

Antropocentric vorbind, funcția acestor compuși este foarte diversă, deoarece în timp ce unii sunt folosiți în industria alimentară, alții sunt folosiți în industria farmaceutică pentru proiectarea medicamentelor pentru tratamentul hipertensiunii, afecțiunilor circulatorii, agenților anticancer etc.

Tipuri / grupuri

Clasificarea glicozidelor poate fi găsită în literatura de specialitate pe baza porțiunilor neacaridice (aglycones) sau pe originea botanică a acestora. Următoarea este o formă de clasificare bazată pe porțiunea de aglicon.

Principalele grupuri de glicozide corespund glicozidelor cardiace, glicozidelor cianogene, glucozinolaților, saponinelor și glicozidelor antrachinonice. Unele flavonoide apar de asemenea ca glicozide.

Glicozide cardiace

Aceste molecule sunt în general compuse dintr-o moleculă (regiunea agliconă) a cărei structură este steroidă. Sunt prezente la plantele din familia Scrophulariaceae, în special în Digitalis purpurea, precum și în familia Convallariaceae cu Convallaria majalis, ca exemplu clasic.

Acest tip de glicozid are un efect inhibitor negativ asupra pompelor de ATPază de sodiu / potasiu din membranele celulare, care sunt deosebit de abundente în celulele cardiace, astfel încât ingestia plantelor cu acești compuși secundari are efecte directe asupra inimii; de unde și numele acestuia.

Glicozide cianogene

Sunt definite chimic ca α-hidroxi nitril glicozide, care sunt derivate din compuși de aminoacizi. Sunt prezente la speciile de angiosperme din familia Rosaceae, în special la speciile din genul Prunus, precum și în familia Poaceae și altele.

S-a stabilit că aceștia fac parte din compușii toxici caracteristici ai unor soiuri de Manihot esculenta, mai bine cunoscuți în America de Sud sub denumirea de manioc, iaurt sau manioc. La fel, sunt abundente în semințele de mere și în nuci, cum ar fi migdalele.

Hidroliza acestor metaboliți secundari se încheie în producerea acidului hidrocianic. Atunci când hidroliza este enzimatică, porțiunile de glicon și aglicon sunt separate, acestea din urmă putând fi clasificate ca alifatice sau aromatice.

Porțiunea de gliconă a glicozidelor cianogene este în mod tipic D-glucoză, deși gentobioză, primeveroză și altele au fost, de asemenea, văzute, în mare parte legate de legături β-glucozidice.

Consumul de plante cu glicozide cianogene poate avea efecte negative, inclusiv interferența cu utilizarea iodului, care duce la hipotiroidism.

glucozinolati

Baza structurii sale agliconice este formată din aminoacizi conținând sulf, motiv pentru care aceștia ar putea fi numiți tioglicozide. Familia principală de plante asociate cu producția de glucozinolați este familia Brassicaceae.

Printre efectele negative pentru organismele care ingerează aceste plante se numără bioactivarea hepatică a procarcinogenelor de mediu, care este produsul efectelor complexe asupra izoformelor citocromului P450. În plus, acești compuși pot irita pielea și pot induce hipotiroidism și gută.

saponinele

Mulți compuși „formatori de săpun” sunt glicozide. Partea agliconă a saponinelor glicozidice este formată din triterpenoide pentaciclice sau steroizi tetraciclici. Sunt structural eterogene, dar au caracteristici funcționale comune.

În structura lor au porțiuni de gliconă extrem de hidrofile și regiuni puternic aglicone hidrofobe, care oferă proprietăți emulsionante, astfel încât pot fi utilizate ca detergenți.

Saponinele sunt prezente într-o gamă largă de familii de plante, printre care se numără speciile aparținând familiei Liliaceae, exemplificate în specia Narthecium ossifragum.

Glicozide antrachinonice

Sunt mai puțin frecvente în regnul vegetal în comparație cu celelalte glicozide menționate mai sus. Sunt prezente în Rumex crispus și specii din genul Rheum. Efectul ingestiei sale corespunde unei secreții exagerate de apă și electroliți însoțite de peristaltă în colon.

Flavonoide și pro-antocianine

Mulți flavonoizi și oligomerii lor, pro-antocianine, apar ca glicozide. Acești pigmenți sunt foarte frecventi în mare parte din regatul vegetal, cu excepția algelor, ciupercilor și a unor viermi.

Ele pot exista în natură sub formă de C- sau O-glucozide, în funcție de natura legăturii glicozidice care apare între regiunile gliconei și algicone, astfel încât unele sunt mai rezistente la hidroliza chimică decât altele.

Structura aglycone a flavonoidelor C-glucozidelor corespunde la trei inele cu un grup fenolic care le oferă caracteristica antioxidanților. Unirea grupului de zaharide cu regiunea agliconă are loc prin legături carbon-carbon între carbonul anomeric al zahărului și carbonul C6 sau C8 din nucleul aromatic al flavonoidului.

Referințe

1. Conn, EE (1979). Biosinteza glicozidelor cianogene. Naturwissenschaften, 66, 28–34.
2. Forslund, K., Morant, M., Jørgensen, B., Olsen, CE, Asamizu, E., & Sato, S. (2004). Biosinteza Glucozidelor Nitril Rhodiocyanoside A și D și Glucozidelor Cianogene Lotaustralină și Linamarinului în Lotus japonicus. Fiziologia plantelor, 135 (mai), 71–84.
3. Markham, KR (1989). Metode în biochimia plantelor. 6. Flavone, flavonoli și glicozidele lor (vol. 1). PRESA ACADEMICĂ LIMITATĂ. Preluat de pe 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-glucozid ca grund pentru sinteza celulozei la plante. Știință, 295, 147-150.
5. Richman, A., Swanson, A., Humphrey, T., Chapman, R., Mcgarvey, B., Pocs, R., & Brandle, J. (2005). Genomica funcțională descoperă trei glucoziltransferaze implicate în sinteza glucozidelor majore dulce ale Stevia rebaudiana. The Journal Journal, 41, 56–67.
6. Swain, T. (1963). Taxonomia plantelor chimice. Londra: Academic Press.
7. van Rantwijk, F., Oosterom, MW și Sheldon, RA (1999). Sinteza catalizată de glicozidază a glicozidelor alchilice. Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic, 6, 511–532.
8. Vetter, J. (2000). Plante glicozide cianogene. Toxicon, 38, 11–36.
9. Wolfenden, R., Lu, X., & Young, G. (1998). Hidroliza spontană a glicozidelor. J. Am. Chem. Soc., 120, 6814-6815.