Liên kết đặc điểm glycosid, loại và danh pháp



các liên kết glycosid là các liên kết cộng hóa trị xảy ra giữa các loại đường (carbohydrate) và các phân tử khác, có thể là các monosacarit khác hoặc các phân tử khác có bản chất khác nhau. Các liên kết này tạo ra sự tồn tại của nhiều thành phần cơ bản cho sự sống, không chỉ trong việc hình thành nhiên liệu dự trữ và các yếu tố cấu trúc, mà cả các phân tử vận ​​chuyển thông tin cần thiết cho thông tin di động.

Sự hình thành các polysacarit phụ thuộc chủ yếu vào việc thiết lập các liên kết glycosid giữa các nhóm rượu hoặc hydroxyl tự do của các đơn vị monosacarit riêng lẻ.

Tuy nhiên, một số polysacarit phức tạp chứa đường biến đổi liên kết với các phân tử hoặc nhóm nhỏ như amino, sulfate và acetyl thông qua các liên kết glycosid, và không nhất thiết liên quan đến việc giải phóng một phân tử nước bằng phản ứng ngưng tụ. Những sửa đổi này rất phổ biến trong glycans có trong ma trận ngoại bào hoặc glycocalyx.

Các liên kết glycosid xảy ra trong nhiều bối cảnh tế bào, trong đó có sự kết hợp của nhóm đầu cực của một số spakenolipids, thành phần thiết yếu của màng tế bào của nhiều sinh vật, và sự hình thành glycoprotein và proteoglycan.

Các polysacarit quan trọng như cellulose, chitin, agar, glycogen và tinh bột sẽ không thể thực hiện được nếu không có liên kết glycosid. Tương tự như vậy, quá trình glycosyl hóa protein, xảy ra trong mạng lưới nội chất và trong phức hợp Golgi, có tầm quan trọng lớn đối với hoạt động của nhiều protein..

Vô số oligo- và polysacarit có chức năng là nơi chứa glucose, là thành phần cấu trúc hoặc là chất kết dính để liên kết tế bào trong các mô.

Mối quan hệ giữa các liên kết glycosid trong oligosacarit tương tự như liên kết peptide trong polypeptide và với các liên kết phosphodiester trong polynucleotide, với sự khác biệt trong liên kết glycosid có sự đa dạng lớn hơn.

Chỉ số

  • 1 Đặc điểm
    • 1.1 Sự hình thành liên kết glycosid
    • 1.2 Thủy phân liên kết glycosid
    • 1.3 Đa dạng
  • 2 loại
    • 2.1 Liên kết O-glycosid
    • 2.2 Liên kết N-glycosid
    • 2.3 Các loại liên kết glycosid khác
  • 3 danh pháp
  • 4 tài liệu tham khảo

Tính năng

Các liên kết glycosid đa dạng hơn nhiều so với các chất tương tự của chúng trong protein và axit nucleic, vì về nguyên tắc, hai phân tử đường có thể được liên kết với nhau theo nhiều cách, bởi vì chúng có nhiều nhóm -OH có thể tham gia đào tạo của liên kết.

Ngoài ra, các chất đồng phân của monosacarit, nghĩa là, một trong hai định hướng mà nhóm hydroxyl có thể có trong cấu trúc tuần hoàn đối với carbon anomeric, cung cấp một mức độ đa dạng bổ sung.

Các đồng phân có cấu trúc ba chiều khác nhau, cũng như các hoạt động sinh học khác nhau. Cellulose và glycogen bao gồm các đơn vị lặp lại của D-glucose nhưng khác nhau về loại liên kết glycosid (α1-4 đối với glycogen và β1-4 đối với cellulose), do đó có các tính chất và chức năng khác nhau.

Vì các polypeptide có cực tính với một đầu N- và một đầu C khác, và các polynucleotide có đầu 5 'và 3', oligo- hoặc polysacarit có cực tính được xác định bởi các đầu khử và không khử..

Đầu khử có một trung tâm dị thường tự do không hình thành liên kết glycosid với một phân tử khác, do đó giữ lại khả năng phản ứng hóa học của aldehyd.

Liên kết glycosid là khu vực linh hoạt nhất của một nửa oligo- hoặc polysacarit, vì cấu trúc cấu trúc ghế của các monosacarit riêng lẻ tương đối cứng.

Sự hình thành của liên kết glycosid

Liên kết glycosid có thể liên kết hai phân tử monosacarit thông qua carbon anomeric của một và nhóm hydroxyl của nhau. Đó là, nhóm hemiacet của một loại đường phản ứng với nhóm rượu khác tạo thành một acetal.

Nói chung, sự hình thành các liên kết này xảy ra bởi các phản ứng ngưng tụ, trong đó một phân tử nước được giải phóng với mỗi liên kết hình thành.

Tuy nhiên, trong một số phản ứng, oxy không rời khỏi phân tử đường như nước, mà là một phần của nhóm diphosphate của một nucleotide uridine diphosphate.

Các phản ứng làm phát sinh liên kết glycosid được xúc tác bởi một loại enzyme gọi là glycosyltransferase. Chúng được hình thành giữa một loại đường được biến đổi cộng hóa trị bằng cách thêm nhóm photphat hoặc nucleotide (ví dụ Glucose 6-phosphate, UDP-galactose) liên kết với chuỗi polymer đang phát triển.

Thủy phân liên kết glycosid

Liên kết glycosid có thể dễ dàng thủy phân trong môi trường hơi axit, nhưng chúng chống lại môi trường khá kiềm.

Sự thủy phân enzyme của các liên kết glycosid được trung gian bởi các enzyme được gọi là glycosidase. Nhiều động vật có vú không sở hữu các enzyme này cho sự phân hủy cellulose, vì vậy chúng không thể trích xuất năng lượng từ polysacarit này, mặc dù là một nguồn chất xơ thiết yếu.

Chẳng hạn, động vật nhai lại như bò có vi khuẩn liên quan đến ruột tạo ra các enzyme có khả năng làm suy giảm cellulose mà chúng ăn vào, khiến chúng có thể tận dụng năng lượng được lưu trữ trong các mô thực vật.

Enzyme lysozyme, được sản xuất trong nước mắt và bởi một số loại vi khuẩn, có khả năng tiêu diệt vi khuẩn nhờ hoạt động thủy phân của nó, phá vỡ liên kết glycosid giữa N-acetylglucosamine và axit N-acetylmuramic trong thành tế bào của vi khuẩn.

Đa dạng

Oligosacarit, polysacarit hoặc glycans là những phân tử rất đa dạng và điều này là do nhiều cách thức mà monosacarit có thể được liên kết với nhau để tạo thành các cấu trúc bậc cao.

Sự đa dạng này bắt đầu từ thực tế, như đã đề cập ở trên, đường có các nhóm hydroxyl cho phép các vùng liên kết khác nhau và liên kết có thể xảy ra giữa hai đồng phân lập thể có thể có liên quan đến carbon bất thường của đường (α hoặc).

Liên kết glycosid có thể được hình thành giữa một đường và bất kỳ hợp chất hydroxyl hóa như rượu hoặc axit amin.

Ngoài ra, một monosacarit có thể tạo thành hai liên kết glycosid, do đó nó có thể đóng vai trò là điểm nhánh, tạo ra sự phức tạp tiềm tàng trong cấu trúc của glycans hoặc polysacarit trong các tế bào.

Các loại

Về các loại liên kết glycosid, hai loại có thể được phân biệt: liên kết glycosid giữa các monosacarit tạo thành oligo- và polysacarit, và liên kết glycosid xảy ra trong glycoprotein hoặc glycolipid, là protein hoặc lipid với các phần của carbohydrate.

Liên kết O-glycosid

Liên kết O-glycosid xảy ra giữa các monosacarit, được hình thành do phản ứng giữa nhóm hydroxyl của một phân tử đường và carbon anomeric của một loại khác.

Disacarit là một trong những oligosacarit phổ biến nhất. Polysacarit có hơn 20 đơn vị monosacarit liên kết với nhau tuyến tính và đôi khi có nhiều nhánh.

Trong các disacarit như maltose, lactose và sucrose, liên kết glycosid phổ biến nhất là loại O-glycosid. Các liên kết này có thể xảy ra giữa các nguyên tử cacbon và -OH của các dạng đồng phân α hoặc.

Sự hình thành các liên kết glycosid trong oligo- và polysacarit sẽ phụ thuộc vào bản chất hóa học lập thể của các loại đường liên kết, cũng như số lượng nguyên tử carbon của chúng. Nói chung, đối với các loại đường có 6 nguyên tử cacbon, liên kết tuyến tính xảy ra giữa các nguyên tử 1 và 4 hoặc 1 và 6 và 6.

Có hai loại O chính-glycoside, tùy thuộc vào danh pháp, được định nghĩa là α và β hoặc 1,2-cis và 1,2-dịch-glycoside.

Chất thải 1,2-cis glycosylated, α-glycoside cho D-glucose, D-galactose, L-fucose, D-xyloza hoặc-glycoside cho D-mannose, L-arabinose; cũng như 1,2-dịch (-glycoside cho D-glucose, D-galactose và α-glycoside cho D-mannose, v.v.), có tầm quan trọng lớn đối với nhiều thành phần tự nhiên.

Phản ứng glycosyl hóa

Một trong những sửa đổi sau dịch mã phổ biến nhất là glycosyl hóa, liên quan đến việc bổ sung một phần glucidic vào một peptide hoặc protein đang phát triển. Các chất nhầy, protein bài tiết, có thể chứa một lượng lớn chuỗi oligosacarit được liên kết bởi các liên kết O-glycosid.

Quá trình O-glycosyl hóa xảy ra trong phức hợp sinh vật nhân chuẩn Golgi và bao gồm sự gắn kết của protein với phần glucidic thông qua liên kết glycosid giữa nhóm -OH của dư lượng axit amin serine hoặc threonine và carbon anomeric đường.

Sự hình thành của các liên kết giữa dư lượng carbohydrate và hydroxyproline và hydroxylysine và với nhóm phenolic của dư lượng tyrosine cũng đã được quan sát..

Liên kết N-glycosid

Liên kết N-glycosid là phổ biến nhất trong số các protein glycosyl hóa. N-glycosyl hóa xảy ra chủ yếu ở mạng lưới nội chất của sinh vật nhân chuẩn, với những sửa đổi tiếp theo có thể xảy ra trong phức hợp Golgi..

N-glycosyl hóa phụ thuộc vào sự hiện diện của chuỗi đồng thuận Asn-Xxx-Ser / Thr. Liên kết glycosid nằm giữa nitơ amit của chuỗi bên của dư lượng asparagine và carbon anomeric của đường liên kết với chuỗi peptide.

Sự hình thành của các liên kết này trong quá trình glycosyl hóa phụ thuộc vào một enzyme gọi là oligosaccharyltransferase, chuyển oligosacarit từ một dolichol phosphate thành nitơ amidic của dư lượng asparagine..

Các loại trái phiếu glycosid khác

Liên kết S-glycosid

Chúng cũng xảy ra giữa protein và carbohydrate, chúng đã được quan sát giữa các peptide với N-terminal cysteines và oligosacarit. Các peptide với loại liên kết này ban đầu được phân lập từ protein trong nước tiểu và hồng cầu của người liên kết với glucose oligosacarit.

Liên kết C-glycosid

Chúng được quan sát lần đầu tiên dưới dạng biến đổi sau dịch mã (glycosyl hóa) trong dư lượng tryptophan trong RNase 2 có trong nước tiểu người và trong RNase 2 của hồng cầu. Một mannose liên kết với carbon ở vị trí 2 của hạt nhân indole của axit amin thông qua liên kết C-glycosid.

Danh pháp

Thuật ngữ glycoside được sử dụng để mô tả bất kỳ loại đường nào có nhóm dị thường được thay thế bằng nhóm -OR (O-glycoside), -SR (thioglucosides), -SeR (selenoglucosides), -NR (N-glycoside hoặc glucosamine (C-glycoside).

Chúng có thể được đặt tên theo ba cách khác nhau:

(1) thay thế đầu cuối "-o" của tên của dạng tuần hoàn tương ứng của monosacarit bằng "-ido" và viết trước đó, như một từ khác, tên của nhóm thế R.

(2) sử dụng thuật ngữ "glycosyloxy" làm tiền tố của tên monosacarit.

(3) sử dụng thuật ngữ Ôi-glycosil, N-glycosil, S-glycosil hoặc C-glycosyl làm tiền tố cho tên của hợp chất hydroxy.

Tài liệu tham khảo

  1. Bertozzi, C. R., & Rabuka, D. (2009). Cơ sở cấu trúc của đa dạng Glycan. Trong A. Varki, R. Cummings, & J. Esko (biên soạn), Yếu tố cần thiết của Glycobiology (Tái bản lần 2). New York: Nhà xuất bản Phòng thí nghiệm Cold Spring Harbor. Lấy từ www.ncbi.nlm.nih.gov
  2. Biermann, C. (1988). Thủy phân và các phân cắt khác của liên kết Glycosid trong polysacarit. Những tiến bộ trong hóa học carbohydrate và hóa sinh, 46, 251-261.
  3. Demigan, A. V. (2008). Cẩm nang về Glycosyl hóa hóa học: Những tiến bộ trong lập thể và liên quan đến trị liệu. Wiley-VCH.
  4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C.A., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., ... Martin, K. (2003). Sinh học tế bào phân tử (Tái bản lần thứ 5). Freeman, W. H. & Công ty.
  5. Nelson, D. L., & Cox, M. M. (2009). Nguyên tắc sinh hóa của Lehninger. Phiên bản Omega (Tái bản lần thứ 5).
  6. Danh pháp của carbohydrate (Khuyến nghị 1996). (1996). Lấy từ www.qmul.ac.uk
  7. Soderberg, T. (2010). Hóa học hữu cơ với một nhấn mạnh sinh học, tập I. Khoa Hóa (Tập 1). Minnesota: Giếng kỹ thuật số của Đại học Minnesota. Lấy từ www.digitalcommons.morris.umn.edu
  8. Taylor, C. M. (1998). Glycopeptide và Glycoprotein: Tập trung vào liên kết Glycosid. Tứ diện, 54, 11317-11362.