Glycosidische link Wat is, kenmerken, typen, nomenclatuur

De Glycosidische links Het zijn de covalente bindingen die optreden tussen suikers (koolhydraten) en andere moleculen, die andere monosachariden of andere moleculen van diverse natuur kunnen zijn. 

Deze links maken het bestaan ​​van meerdere fundamentele componenten voor het leven mogelijk, niet alleen bij de vorming van reservebrandstoffen en structurele elementen, maar ook van essentiële informatie -transportmoleculen voor cellulaire communicatie.

De vorming van polysachariden hangt fundamenteel af van de oprichting van glycosidebanden tussen alcoholen of vrije hydroxylgroepen van individuele monosacharide -eenheden.

Glycosidische binding voorbeeld in glycogeen (bron: glykogeen.Svg-neurotkerrivatief-werk-marek-mar-public-domein via wikimedia commons)

Glycosidische links komen voor in meerdere celcontexten, waaronder de vereniging van de polaire hoofdgroep van sommige sfingolipiden, essentiële bestanddelen van de celmembranen van veel organismen, en de vorming van glycoproteïnen en proteoglycans.

Belangrijke polysachariden zoals cellulose, chitine, agar, glycogeen en zetmeel zouden niet mogelijk zijn zonder glucosidische bindingen. Evenzo is eiwitglycosylatie, die optreedt in het endoplasmatisch reticulum en in het Golgi -complex, van het grootste belang voor de activiteit van veel eiwitten.

Kenmerken

Glycosidebindingen zijn veel gevarieerder dan hun analogen in eiwitten en nucleïnezuren, omdat in principe twee suikermoleculen op veel manieren samen met elkaar kunnen komen, omdat ze meerdere groepen hebben die kunnen deelnemen aan de vorming van de link.

Bovendien bieden de isomeren van de monosachariden, dat wil zeggen een van de twee oriëntaties die de hydroxylgroep kan hebben in de cyclische structuur met betrekking tot anomere koolstof, een extra niveau van diversiteit.

De isomeren hebben verschillende drie -dimensionale structuren, evenals verschillende biologische activiteiten. Cellulose en glycogeen bestaan ​​uit herhaalde eenheden van D-glucose maar verschillen in termen van het type glucosidebinding (α1-4 voor glycogeen en β1-4 voor cellulose), en daarom hebben ze verschillende eigenschappen en functies.

Net zoals polypeptiden een polariteit hebben met het ene uiteinde N- en een andere C- en polynucleotiden hebben 5 'en 3' uiteinden, oligo-of polysachariden hebben een polariteit die wordt gedefinieerd door het verminderen van uiteinden en niet reduceren.

Het reducerende uiteinde heeft een vrij anomerisch centrum dat geen glycosidekop vormt met een ander molecuul, dus behoudt het de chemische reactiviteit van de aldehyde.

Kan u van dienst zijn: externe bemesting

De glucosidebinding is het meest flexibele gebied van een oligo-of polysaccharid.

Glycosidische bindingsvorming

De glucosidebinding kan twee monosaccharidemoleculen samenvoegen via de ene en de hydroxylgroep van de andere. Dat wil zeggen, de hemiacetale groep van de ene suiker reageert met de alcoholgroep van een andere om een ​​acetaal te vormen.

Over het algemeen vindt de vorming van deze links plaats door condensatiereacties, waarbij een watermolecuul wordt vrijgegeven met elke link die wordt gevormd.

In sommige reacties verlaat zuurstof echter het suikermolecuul niet als water, maar als onderdeel van de difosfaatgroep van een difosfaat uridine -nucleotide.

De reacties die aanleiding geven tot glucosidebanden worden gekatalyseerd door een klasse enzymen die bekend staan ​​als glycosyltransferasen. Ze worden gevormd tussen een covalent gemodificeerde suiker door de toevoeging van een fosfaatgroep of een nucleotide (bijvoorbeeld 6-fosfaatglucose, UDP-galactose) die bindt aan de groeiman.

Glycosidebindingshydrolyse

Glycosidebindingen kunnen gemakkelijk hydrolyseren in enigszins zure omgevingen, maar ze weerstaan ​​vrij alkalische omgevingen.

De enzymatische hydrolyse van glucosidebindingen wordt gemedieerd door enzymen die bekend staan ​​als glycosidasen. Veel zoogdieren bezitten deze enzymen niet voor cellulose -afbraak, dus ze zijn niet in staat om energie uit dit polysacharide te extraheren, ondanks dat ze een essentiële vezelbron zijn.

Herinners zoals koeien hebben bijvoorbeeld bacteriën geassocieerd met hun darmen die enzymen produceren die in staat zijn om de cellulose die ze eten af ​​te breken, waardoor ze kunnen profiteren van de energie die wordt bewaard in plantenweefsels.

Het gladde enzym, geproduceerd in de tranen van het oog en door sommige bacteriële virussen, is in staat om bacteriën te vernietigen dankzij de hydrolytische activiteit, die de glucosidebinding tussen de N-acetylglucosamine en het N-acetylmuraminezuur in de celwand van de bacterie in de celwand van de celwand doorbreekt bacterie.

Diversiteit

Oligosachariden, polysachariden of glycanen zijn zeer diverse moleculen en dit is te wijten aan de meerdere manieren waarop monosachariden kunnen samenvoegen door structuren van hogere orde te vormen.

Deze diversiteit begint bij het feit, zoals hierboven vermeld, dat suikers hydroxylgroepen hebben die verschillende vakbondsgebieden toestaan, en dat de bindingen kunnen optreden tussen de twee mogelijke stereoisomeren met betrekking tot de anomere koolstofkoolstof (a of β).

Kan je van dienst zijn: blastozoos

Glycosidekoppelingen kunnen worden gevormd tussen een suiker en elke gehydroxyleerde verbinding zoals alcoholen of aminozuren.

Bovendien kan een monosacharide twee glucosidebindingen vormen, zodat het kan dienen als een vertakkingspunt, waardoor een potentiële complexiteit wordt geïntroduceerd in de structuur van glycanen of polysachariden in cellen.

Jongens

Wat betreft soorten glucosidebindingen, kunnen twee categorieën worden gedifferentieerd: de glucosidebindingen tussen monosachariden die de oligo- en polysacchariden vormen, en de glucosidebindingen die optreden in glucoproteïnen of glucolipiden, die eiwitten of lipiden zijn met koolhydraten.

O-glucosidische links

O-glycosidische links treden op tussen monosachariden, worden gevormd door de reactie tussen de hydroxylgroep van een suikermolecuul en de anomere koolstof van een ander.

Disacchariden zijn van de meest voorkomende oligosachariden. Polysachariden hebben meer dan 20 eenheden monosachariden lineair samengevoegd en hebben soms meerdere gevolgen.

O-glucosidisch link Voorbeeld (Bron: Tpirojsi [Public Domain] via Wikimedia Commons)

In disacchariden zoals maltose, lactose en sucrose is de meest voorkomende glucosidebinding het O-glycosidetype. Deze links kunnen optreden tussen koolstofatomen en -oH van isomere vormen α of β.

De vorming van glucosidebindingen in oligo- en polysachariden zal afhangen van de stereochemische aard van de suikers die zijn samengevoegd, evenals hun aantal koolstofatomen. Over het algemeen treden lineaire bindingen voor suikers met 6 koolstofatomen op tussen koolstofatomen 1 en 4 of 1 en 6.

Er zijn twee hoofdtypen o-Glycosiden die, afhankelijk van de nomenclatuur, worden gedefinieerd als α en β of 1.2-Cis en 1.2-trans-glycosiden.

Het afval 1.2-Cis Glycosyleerde, a-glycosiden voor D-glycose, D-galactose, L-fucosa, D-xilosa of β-glycosiden voor de D-Manosa, L-Yarabinosa; evenals 1.2-trans (β-glycosiden voor D-glucose, D-galactose en α-glycosiden voor D-veel, enz.), zijn van groot belang voor veel natuurlijke componenten.

O-glycosylering

Een van de meest voorkomende post -translationele modificaties is glycosylatie, die bestaat uit de toevoeging van een glucide -gedeelte aan een groeiend peptide of eiwit. Mucines, secretie-eiwitten, kunnen grote hoeveelheden oligosaccharideketens bevatten die zijn gekoppeld door O-glucosidebindingen.

Het O -glycosylatieproces vindt plaats in het Golgi -complex van de eukaryoten en bestaat uit de vereniging van eiwitten aan het glucide gedeelte door een glucosidebinding tussen de -OH -groep van een aminoacidesresidu van serine of boomtonine en de anomere koolstof van suiker.

Kan u van dienst zijn: glucolipiden: wat zijn, classificatie, structuur, functies

De vorming van deze bindingen tussen koolhydraten en hydroxylisine en hydroxilisine en de fenolische groep van tyrosineverval is ook waargenomen.

N-glucosidische links

N-glycycosidische links zijn de meest voorkomende bij geglycosyleerde eiwitten. N-glycosylatie vindt voornamelijk plaats in het endoplasmatische reticulum van eukaryoten, met daaropvolgende modificaties die kunnen optreden in het Golgi-complex.

N-glucosidisch link Voorbeeld (Bron: Tpirojsi [Public Domain], via Wikimedia Commons)

N-glycosylatie hangt af van de aanwezigheid van de ASN-XXX-serie/THR consensussequentie. De glycosidebinding vindt plaats tussen het amide stikstof van de zijketen van asparagine en anomere koolstof van suiker die bindt aan de peptideketen.

De vorming van deze bindingen tijdens glycosylatie hangt af van een enzym dat bekend staat als oligosacariltransferase, dat de oligosacchariden overbrengt van een fosfaatdolicol naar het amide stikstof van asparagineafval.

Andere soorten glucosidische links

S-glucosidische links

Ze komen ook voor tussen eiwitten en koolhydraten, zijn waargenomen tussen peptiden met N-terminale cysteïnen en oligosacchariden. Peptiden met dit type links werden aanvankelijk geïsoleerd uit eiwitten in de urine en menselijke erytrocyten gekoppeld aan glucose oligosacchariden.

C-glucosidische links

Ze werden voor het eerst waargenomen als een post -translationele modificatie (glycosylatie) in een tryptofaanresidu in RNASA 2 aanwezig in menselijke urine en in de erytrocyt 2. Een hand is bindt aan koolstof vanuit positie 2 van de aminozuur kern door middel van een c-glucosidebinding.

Nomenclatuur

De term glycoside wordt gebruikt om elke suiker te beschrijven waarvan de anomere groep wordt vervangen door een groep -of (o -glycosiden), -sr (tioglycosiden), -ser (selenoglucosiden), -nr (n -glycosiden of glucosamines) of zelfs -cr (C-glucosides).

Ze kunnen op drie verschillende manieren worden genoemd:

(1) Vervanging van de "-o" -aansluiting van de naam van de overeenkomstige cyclische vorm van het monosacharide door "-ido" en schrijven vóór, als een ander woord, de naam van de vervangende groep R-groep.

(2) De term "glycosyloxi" gebruiken als een voorvoegsel van de naam van het monosaccharide.

(3) De term gebruiken OF-glycosil, N-glycosil, S-glycosil of C-Glycosil als een voorvoegsel voor de naam van de gehydroxyleerde verbinding.

Referenties

1. Nelson, D. L., & Cox, m. M. (2009). Lehninger -principes van biochemie. Omega -edities (5e ed.)).
2. Nomenclatuur van koolhydraten (aanbevelingen 1996). (1996). Opgehaald van www.Qmul.AC.Uk