Heptosas -kenmerken, biologisch belang, synthese

De heptosas Het zijn monosachariden met zeven koolstofatomen en wiens empirische formule c is₇H₁₄OF₇. Deze suikers, zoals andere monosachariden, zijn polyhydroxyleerd en kunnen zijn: aldoheptosases, die een aldehyde -functie hebben in koolstof, of keteptosasen, die een cetona -groep hebben in koolstof 2.

Heptosasen worden gesynthetiseerd in metabole routes, zoals de Calvin -cyclus van fotosynthese en de niet -oxidatieve fase van het medelijden fosfaat. Het zijn bestanddelen van de lipo-polysachariden (LP's) op de celwand van gram-negatieve bacteriën zoals Escherichia coli, Klebsiella SP., Neisseria SP., Proteus SP., Pseudomonas SP., Salmonella SP., Shigella SP., En Vibrio SP.

[TOC]

Kenmerken

De heptosases, vergelijkbaar met hexosen, bestaan ​​voornamelijk in hun cyclische vorm. Aldoheptosases hebben vijf asymmetrische koolstofatomen en fietsen die een piranosa vormen. Ketheptosasen hebben daarentegen vier asymmetrische koolstofatomen, waar ze ook pyrosa's vormen.

Een veel voorkomende natuurlijke keteptose in levende organismen is Benoheptulose. Deze suiker is belangrijk bij de vorming van hexous suikers in fotosynthese en koolhydraatmetabolisme bij dieren.

Wanneer de bruin-heptula in een verdund mineraalzuur wordt verwarmd, vormt deze een mineraalmengsel in evenwicht, waarbij 80% wordt gekristalliseerd als 2,7-anhydro-β-D.

De chemische bepaling van heptosasen wordt gedaan met zwavelzuur en cysteïne, difenylamine en floroglucinol. Onder bepaalde omstandigheden is het mogelijk om de heptosasen van andere suikers te differentiëren. Het kan zelfs onderscheid maken tussen aldoheptosas en keteptosasen.

Veel aldoheptosases hebben de Glyce-D-Man-Man-Man-configuratie. De heptosasen, naast acht-koolstof keto-suikerzuur (3-oco-d-galo-2-octoseonzuur, een kdo-suiker), zijn structurele componenten van LPS, in het buitenmembraan van de lipide dubbellaag van bacteriën van bacteriën.

LPS kan worden geëxtraheerd met een 45% mengsel in water. Vervolgens kunnen KDO -heptosases en suikers worden geïdentificeerd door colorimetrische en chromatografische technieken.

Biologisch belang van heptosasen

In fotosynthese en op het pad van pentosfosfaat

In het chloroplast-stroma zijn de enzymen die het triosasfosfaat omzetten, glyceraldehyde-3-fosfaat en dihydroxyacetonfosfaat, geproduceerd door de assimilatie van CO₂, In het zetmeel. De vorming van triosasfosfaat en het herstel van koolstofatomen om de oprichting van CO te starten₂, Ze vormen twee fasen van de Calvin -cyclus.

Tijdens het koolstofherstelstadium is het enzym aldolase verantwoordelijk voor het omzetten van het erythrous 4-fosfaat (een vier-koolstofmetaboliet (E4P)) en het fosfaatdihydroxychidechxicoton (een drieledige metaboliet) in 1,7-bifhosfaat.

Deze keteptose wordt getransformeerd door verschillende stappen, enzymeatisch gekatalyseerd, in 1,5-biphampathie ribulous.

Ribulosa 1,5-biphosfaat is de startmetaboliet van de Calvin-cyclus. Aan de andere kant, de biosynthese van het 7-fosfaat (S7P). In dit geval transformeert de werking van een transcetolase twee pentosefosfaat in S7P en glyceraldehyde-3-fosfaat (GAP).

Vervolgens worden door twee stappen gekatalyseerd door een transaldolase en een transcetolase de S7P en de GAP omgezet in fructose-6-fosfaat en opening. Beide zijn glycolysemetabolieten.

In lipo-polisacchariden (LPS) van bacterie

De heptosasen zijn aanwezig in de lipo-polysachariden en polysachariden van de bacteriecapsule. Het structurele motief van de LPS van de Enterobacteria bestaat uit lipide A, dat bestaat uit een 2-amino-2-zoxi-d-glucose-dimeer verenigd door link door link door link β-(1®6). Het heeft twee fosfaatesters en vetzuren met lange ketens.

De lipide A is gekoppeld aan een centrale regio met behulp van een brug van drie KDO -suikers en cetodeoxyoctuloctulo -cylocylen, verenigd door glycosidische links (2®7). Deze regio is gekoppeld aan heptosase l-glycero-d-manmeptosea, met alfa-anomerische configuratie. Er is een O-antigene regio.

Dit structurele motief is aanwezig in gram negatieve bacteriën, zoals Escherichia coli, Klebsiella SP., Yersinia SP., Pseudomonas SP., Salmonella SP., evenals andere pathogena -bacteriën.

Er zijn varianten van heptosa's die verschillende configuraties van de stereocentro van de pyrans in de oligosachariden bevatten, evenals zijketens in de polysachariden. De D-Glycero-D-Man-Heptopiranosil is aanwezig in Enterocolitics Yersinia, Coxiella Burnetti, Mannheimia Haemolitica, Hydrofila -aeromonen En Salmonicide Vibrio.

De heptosases d-glycero-d-gumano-heptosa's zijn aanwezig als zijketeneenheden in het buitenste gebied van de stammen van stammen van stammen van Proteus En Hemophilus influenzae; en als korte oligomere zijketens verbonden door α-(1®3) of α-(1®2), samen met de structurele reden LPS van Klebsiella pneumonie.

In spanningen van Vibrio cholerae, De O-antigene regio heeft D-glicher-D-man-hepten met beide anomere configuraties (Alfa en Beta).

In bacterieglycoproteïnen

De lagen van het oppervlak (lagen S) zijn samengesteld uit identieke eiwitsubeenheden, die het bedekken in een twee -dimensionale organisatie. Ze worden gevonden in gram-positieve en gram-negatieve bacteriën en archeobacteriën. De eiwitten van deze laag hebben glycopeptiden die worden verlengd door polysaccharideketens.

De glycoproteïnen van Aneurinibacillus themoaerophilus, Een positieve grambacterie heeft herhaalde eenheden van disaccharides ®3) -dglycer-β-D-man-hepp- (1®4)-α-L-rhap- (1® in capa s.

Een van de functies van glycoproteïnen is hechting. Er is bijvoorbeeld een glycoproteïne dat de hechting heeft gemeten als een autotransport (AIDA-I) eiwit in stammen van EN. coli. Glicoproteïne-biosynthese treedt op via glycosil-transfrays, zoals heptosyl-transferase, waarvoor ADP Glycero-Man-man nodig is.

Synthese

Chemische synthese en de combinatie van chemische en enzymatische methoden van hept-fosfaat en geactiveerde heptosas-nucleotide kunnen de metabole routes worden opgehelderd die door micro-organismen worden gebruikt om deze stoffen te produceren.

Veel synthesemethoden bereiden hand-heptosa's 6-epimerica voor om L-glycero-d-gum te synthetiseren. Deze methoden zijn gebaseerd op de verlenging van de keten van anomere koolstof of aldehyde -groep, met behulp van Grignard -reagentia. Glycosilaties worden uitgevoerd in aanwezigheid van beschermende groepen.

Op deze manier is er stereocontrol die de configuratie behoudt α-Anomerisch. Anomere en afgeleide tioglycosiden tricloroacetimidate. De meest recente procedures impliceren de selectieve training van β-Heptosides en derivaten 6-deoxi-heposides.

De biosynthese van geactiveerde geactiveerde heptosase-nucleotide begint vanaf 7-fosfaatheptulose. Het heeft voorgesteld van een fosfomutas vormt het heptosylanomisch fosfaat. Vervolgens draagt ​​een heptosyl de vorming van ADP D-Glycero-D-Manme-Heptose over.

Ten slotte verandert een epicherase de configuratie van de ADP D-Glycero-D-Manme-Heptose in ADP L-Glycero-D-Gallo-Heptose.

Bovendien zijn chemische studies uitgevoerd om de mechanismen te kennen waardoor deze enzymen de katalyse uitvoeren. Ze gebruiken bijvoorbeeld Benzyl Bencila.

De behandeling met zoutzuur transformeert het handcolonische derivaat in diazoceton. Fosforische diazobenze.

Referenties

1. Collins, p. M. 2006. Woordenboek van koolhydraten met CD-ROM. Chapman & Hall/CRC, Boca Raton.
2. Cui, s. W. 2005. Voedselkoolhydraten: chemie, fysische eigenschappen en toepassingen. CRC Press, Boca Raton.
3. Ferrier, r. J. 20000000000000000000. Koolhydraatchemie: monosachariden, disacchariden en specifieke oligosacchariden. Royal Society of Chemistry, Cambridge.
4. Hofstad, t. 1974. De verdeling van heptose en 2-keto-3-deoxy-b. Journal of General Microbiology, 85, 314-320
5. Kosma, p. 2008. Voorkomen, synthese en biosynthese van bacteriële heptose. Huidige organische chemie, 12, 1021-1039.
6. Nelson, D. L., Cox, m. M. 2017. Lehninger -principes van biochemie. W. H. Freeman, New York.
7. Pigman, W. 1957. De koolhydraten: chemie, biochemie, fysiologie. Academic Press, New York.
8. Pigman, W., Horton, D. 19700000000000. De koolhydraten: chemie en biochemie. Academic Press, New York.
9. Sinnott, m. L. 2007. Koolhydraatchemie en biochemie structuur en mechanisme. Royal Society of Chemistry, Cambridge.
10. Stick, r. V., Williams, s. J. 2009. Koolhydraten: de essentiële moleculen van het leven. Elsevier, Amsterdam.
11. VOET, D., VOET, J. G., Pratt, c. W. 2008. Fundamentals of Biochemistry - Life op moleculair niveau. Wiley, Hoboken.