Glikozyd - Glycoside

„Bioside” przekierowuje tutaj. W przypadku trującej substancji lub mikroorganizmu patrz Biocyd .
Salicyna , glikozyd spokrewniony z aspiryną
Struktura chemiczna oleandryna , glikozyd nasercowy

W chemii , a glikozydu / ɡ l aɪ k ə s aɪ d / JeSt cząsteczka , w której cukier jest związany z inną grupą funkcyjną, poprzez wiązania glikozydowego . Glikozydy pełnią wiele ważnych funkcji w organizmach żywych. Wiele roślin przechowuje chemikalia w postaci nieaktywnych glikozydów. Można je aktywować przez hydrolizę enzymatyczną , która powoduje oderwanie części cukrowej, dzięki czemu substancja chemiczna jest dostępna do użycia. Wiele takich glikozydów roślinnych jest stosowanych jako leki . Kilka gatunków motyli Heliconius jest zdolnych do włączenia tych związków roślinnych jako formy obrony chemicznej przed drapieżnikami. U zwierząt i ludzi trucizny są często wiązane z cząsteczkami cukru w ​​ramach ich eliminacji z organizmu.

Formalnie glikozyd to dowolna cząsteczka, w której grupa cukrowa jest połączona poprzez swój anomeryczny węgiel z inną grupą poprzez wiązanie glikozydowe . Glikozydy mogą być połączone wiązaniem glikozydowym O-( O-glikozyd ), N-( glikozyloamina ), S-( tioglikozyd ) lub C-( C-glikozyd ). Według IUPAC nazwa „ C- glikozyd” jest myląca ; korzystnym terminem jest „ związek C- glikozylowy”. Podana definicja jest definicją stosowaną przez IUPAC , która zaleca projekcję Hawortha do prawidłowego przypisania konfiguracji stereochemicznych . Wielu autorów wymagają ponadto, że cukier jest związany z bezcukrowy dla cząsteczka, aby zakwalifikować jako glikozyd, wyłączając w ten sposób polisacharydy . Grupa cukrowa jest wtedy znana jako glikon, a grupa niecukrowa jako część aglikonowa lub geninowa glikozydu. Glikon może składać się z jednej grupy cukrowej ( monosacharyd ), dwóch grup cukrowych ( disacharyd ) lub kilku grup cukrowych ( oligosacharyd ).

Pierwszym glikozydem, jaki kiedykolwiek zidentyfikowano, była amigdalina , dokonana przez francuskich chemików Pierre'a Robiqueta i Antoine'a Boutron-Charlarda w 1830 roku.

Związki pokrewne

Cząsteczki zawierające wiązanie N-glikozydowe są znane jako glikozyloaminy i nie są omawiane w tym artykule. (Wielu autorów w biochemii nazywa te związki N-glikozydami i grupuje je z glikozydami; jest to uważane za błędne i odradzane przez IUPAC .) Glikozyloaminy i glikozydy są zgrupowane razem jako glikokoniugaty ; inne glikokoniugaty obejmują glikoproteiny , glikopeptydy , peptydoglikany , glikolipidy i lipopolisacharydy .

Chemia

Wiele chemii glikozydów wyjaśniono w artykule o wiązaniach glikozydowych . Na przykład, części glikonowe i aglikonowe mogą być chemicznie rozdzielone przez hydrolizę w obecności kwasu i mogą być hydrolizowane zasadą . Istnieje również wiele enzymów, które mogą tworzyć i rozrywać wiązania glikozydowe. Najważniejszymi enzymami rozszczepiającymi są hydrolazy glikozydowe , a najważniejszymi enzymami syntetycznymi występującymi w przyrodzie są glikozylotransferazy . Opracowano genetycznie zmienione enzymy zwane glikosyntazami , które mogą tworzyć wiązania glikozydowe z doskonałą wydajnością.

Istnieje wiele sposobów chemicznej syntezy wiązań glikozydowych. Glikozydacja Fischera odnosi się do syntezy glikozydów w reakcji niezabezpieczonych monosacharydów z alkoholami (zwykle jako rozpuszczalnik) w obecności silnego katalizatora kwasowego. Reakcję Koeniga-Knorr jest kondensacja halogenków i alkoholi glikozylu w obecności soli metali, takich jak węglan srebra lub tlenek rtęciowy .

Klasyfikacja

Glikozydy można klasyfikować według glikonu, według typu wiązania glikozydowego i według aglikonu.

Przez glikon/obecność cukru

Jeżeli grupą glikonową glikozydu jest glukoza , to cząsteczką jest glikozyd ; jeśli jest to fruktoza , to cząsteczka jest fruktozydem ; jeśli jest to kwas glukuronowy , to cząsteczka jest glukuronidem ; itd. W organizmie substancje toksyczne są często wiązane z kwasem glukuronowym, aby zwiększyć ich rozpuszczalność w wodzie; powstałe glukuronidy są następnie wydalane. Związki można również ogólnie zdefiniować w oparciu o klasę glikonów; na przykład biozydy to glikozydy z glikonem disacharydowym (biozy).

Według rodzaju wiązania glikozydowego

W zależności od tego, czy wiązanie glikozydowe znajduje się „poniżej” czy „nad” płaszczyzną cyklicznej cząsteczki cukru, glikozydy klasyfikuje się jako α-glikozydy lub β-glikozydy . Niektóre enzymy, takie jak α-amylaza, mogą jedynie hydrolizować wiązania α; inne, takie jak emulsin , mogą wpływać tylko na wiązania β.

Istnieją cztery rodzaje wiązań między glikonem a aglikonem:

  • Wiązanie C/glikozydowe, „nie hydrolizujące przez kwasy lub enzymy”
  • O-wiązanie/wiązanie glikozydowe
  • Wiązanie N/glikozydowe
  • S-wiązanie/wiązanie glikozydowe

Przez aglikon

Glikozydy są również klasyfikowane według chemicznej natury aglikonu. Dla celów biochemii i farmakologii jest to najbardziej użyteczna klasyfikacja.

Glikozydy alkoholowe

Przykładem glikozydu alkoholowego jest salicyna , która występuje w rodzaju Salix . Salicyna jest przekształcana w organizmie do kwasu salicylowego , który jest blisko spokrewniony z aspiryną i ma działanie przeciwbólowe , przeciwgorączkowe i przeciwzapalne .

Glikozydy antrachinonowe

Te glikozydy zawierają grupę aglikonową, która jest pochodną antrachinonu . Działają przeczyszczająco . Występują głównie w roślinach dwuliściennych , z wyjątkiem rodziny Liliaceae, która jest rośliną jednoliścienną . Występują w gatunkach senesu , rabarbaru i aloesu . Antron i antranol to zredukowane formy antrachinonu.

Glikozydy kumaryny

Tutaj aglikonem jest kumaryna lub pochodna. Przykładem jest apteryna, która według doniesień rozszerza tętnice wieńcowe, a także blokuje kanały wapniowe . Inne glikozydy kumaryny pozyskiwane są z suszonych liści Psoralea corylifolia .

Glikozydy chromonowe

W tym przypadku aglikon nazywa się benzo-gamma-pironem.

Glikozydy cyjanogenne

amigdalina

W tym przypadku aglikon zawiera grupę cyjanohydrynową . Rośliny wytwarzające glikozydy cyjanogenne przechowują je w wakuoli , ale jeśli roślina zostanie zaatakowana, zostają uwolnione i aktywowane przez enzymy w cytoplazmie . Usuwają one cukrową część cząsteczki, umożliwiając zapadnięcie się struktury cyjanohydryny i uwolnienie toksycznego cyjanowodoru . Przechowywanie ich w nieaktywnych formach w wakuoli zapobiega ich uszkodzeniu rośliny w normalnych warunkach.

Oprócz odgrywania roli w odstraszaniu roślinożerców, w niektórych roślinach kontrolują kiełkowanie, tworzenie pąków , transport węgla i azotu i prawdopodobnie działają jako przeciwutleniacze. Produkcja glikozydów cyjanogennych jest ewolucyjnie zachowaną funkcją, występującą u gatunków tak starych jak paprocie i tak młodych jak okrytozalążkowe . Związki te są wytwarzane przez około 3000 gatunków; na ekranach można je znaleźć w około 11% roślin uprawnych, ale tylko w 5% roślin ogółem — wydaje się, że wybrali je ludzie.

Przykłady obejmują amigdalinę i prunazynę, które są wytwarzane przez drzewo migdałów gorzkich ; inne gatunki wytwarzające glikozydy cyjanogenne to sorgo (z którego jako pierwszy wyizolowano durrynę , pierwszy zidentyfikowany glikozyd cyjanogenny), jęczmień , len , koniczyna biała i maniok , który produkuje linamarin i lotaustralinę .

Amigdalina i jej syntetyczna pochodna letril były badane jako potencjalne leki na raka i były mocno promowane jako medycyna alternatywna ; są nieskuteczne i niebezpieczne.

Niektóre gatunki motyli, takie jak Dryas iulia i Parnassius smintheus , wyewoluowały, aby wykorzystywać glikozydy cyjanogenne znajdujące się w roślinach żywicielskich jako formę ochrony przed drapieżnikami ze względu na ich niesmaczną smakowitość.

Glikozydy flawonoidowe

Tutaj aglikon jest flawonoidem . Przykłady tej dużej grupy glikozydów obejmują:

Jednym z ważnych efektów flawonoidów jest ich działanie przeciwutleniające . Wiadomo również, że zmniejszają kruchość naczyń włosowatych .

Glikozydy fenolowe

Tutaj aglikon jest prostą strukturą fenolową . Przykładem jest arbutyna występująca w mącznicy lekarskiej Arctostaphylos uva-ursi . Ma działanie antyseptyczne na mocz.

Saponiny

Główny artykuł: saponina

Związki te dają trwałą pianę po wstrząśnięciu wodą. Powodują one także hemolizę w czerwonych krwinkach . Glikozydy saponinowe znajdują się w lukrecji . Ich wartość lecznicza wynika z działania wykrztuśnego , kortykoidowego i przeciwzapalnego . Saponiny steroidowe są ważnym materiałem wyjściowym do produkcji półsyntetycznych glukokortykoidów i innych hormonów steroidowych, takich jak progesteron ; na przykład w Dioscorea dzikiego przędzy sapogeniny diosgeniny , w postaci jego glikozydu dioscyny. W ginsenozydy są triterpenowe glikozydy i saponiny żeń-szenia z Panax ginseng CA Meyer (chiński żeń-szeń ) i Panax quinquefolius ( amerykański żeń-szeń ). Ogólnie rzecz biorąc, odradza się stosowanie terminu saponina w chemii organicznej, ponieważ wiele składników roślinnych może wytwarzać pianę , a wiele glikozydów triterpenowych jest w pewnych warunkach amfipolarnych, działając jako środek powierzchniowo czynny . Bardziej nowoczesne zastosowania saponin w biotechnologii to adiuwanty w szczepionkach : Quil A i jego pochodna QS-21 , wyizolowane z kory Quillaja saponaria Molina, do stymulowania zarówno odpowiedzi immunologicznej Th1, jak i produkcji cytotoksycznych limfocytów T (CTL) przeciwko antygeny egzogenne czynią je idealnymi do stosowania w szczepionkach podjednostkowych i szczepionkach skierowanych przeciwko patogenom wewnątrzkomórkowym, jak również w terapeutycznych szczepionkach przeciwnowotworowych, ale z wyżej wspomnianym efektem ubocznym hemolizy . Saponiny są również naturalne żwaczowe środki przeciwpierwotniakowe, które są możliwości poprawy fermentacji drobnoustrojowej w żwaczu zmniejszenie stężenia amoniaku i produkcji metanu w przeżuwaczy zwierząt .

Glikozydy steroidowe lub glikozydy nasercowe

Tutaj część aglikonowa jest jądrem steroidowym . Te glikozydy znajdują się w roślinach z rodzajów Digitalis , Scilla i Strophanthus . Stosuje się je w leczeniu chorób serca , np. zastoinowej niewydolności serca (historycznie, jak obecnie uznano, nie poprawia przeżywalności; obecnie preferowane są inne środki) i arytmii .

Glikozydy stewiolowe

Główny artykuł: glikozyd stewiolowy

Te słodkie glikozydy znajdujące się w roślinie stewii Stevia rebaudiana Bertoni mają 40-300 razy słodycz sacharozy . Dwa podstawowe glikozydy, stewiozyd i rebaudiozyd A, są stosowane w wielu krajach jako naturalne słodziki . Te glikozydy zawierają stewiol jako część aglikonu. Kombinacje glukoza lub ramnoza- glukoza są wiązane na końcach aglikonu, tworząc różne związki.

Glikozydy irydoidalne

Zawierają one grupę irydoidalną ; np. aukubina , kwas genipozydowy, tewiridozyd , loganina , katapol .

Tioglikozydy

Jak sama nazwa wskazuje (qv tio- ), związki te zawierają siarkę . Przykłady obejmują sinigrin , występujący w czarnej gorczycy i sinalbin , występujący w gorczycy białej .

Zobacz też

Bibliografia


Zewnętrzne linki