Plik wiązania glikozydowe Są to wiązania kowalencyjne, które występują między cukrami (węglowodanami) a innymi cząsteczkami, którymi mogą być inne monosacharydy lub inne cząsteczki o różnym charakterze. Powiązania te umożliwiają istnienie wielu podstawowych składników niezbędnych do życia, nie tylko w tworzeniu paliw rezerwowych i elementów strukturalnych, ale także cząsteczek przenoszących informacje, niezbędnych do komunikacji komórkowej..
Tworzenie polisacharydów zależy zasadniczo od ustanowienia wiązań glikozydowych między wolnymi grupami alkoholowymi lub hydroksylowymi poszczególnych jednostek monosacharydowych..
Jednak niektóre złożone polisacharydy zawierają zmodyfikowane cukry, które są przyłączone do małych cząsteczek lub grup, takich jak aminowe, siarczanowe i acetylowe, poprzez wiązania glukozydowe, i które niekoniecznie wiążą się z uwolnieniem cząsteczki wody w wyniku reakcji kondensacji. Te modyfikacje są bardzo powszechne w glikanach obecnych w macierzy zewnątrzkomórkowej lub glikokaliksie..
Wiązania glikozydowe występują w wielu kontekstach komórkowych, w tym w połączeniu polarnej grupy głowy niektórych sfingolipidów, podstawowych składników błon komórkowych wielu organizmów oraz tworzenia glikoprotein i proteoglikanów..
Ważne polisacharydy, takie jak celuloza, chityna, agar, glikogen i skrobia, nie byłyby możliwe bez wiązań glikozydowych. Podobnie, ogromne znaczenie dla aktywności wielu białek ma glikozylacja białek, która zachodzi w siateczce endoplazmatycznej oraz w kompleksie Golgiego..
Liczne oligo- i polisacharydy działają jako rezerwuary glukozy, jako składniki strukturalne lub jako spoiwa do przyczepiania komórek w tkankach..
Związek między wiązaniami glikozydowymi w oligosacharydach jest analogiczny do powiązań między wiązaniami peptydowymi w polipeptydach i wiązaniami fosfodiestrowymi w polinukleotydach, z tą różnicą, że istnieje większa różnorodność wiązań glikozydowych.
Indeks artykułów
Wiązania glikozydowe są znacznie bardziej zróżnicowane niż ich analogi w białkach i kwasach nukleinowych, ponieważ w zasadzie dowolne dwie cząsteczki cukru mogą łączyć się ze sobą na wiele sposobów, ponieważ mają wiele grup -OH, które mogą uczestniczyć w tworzeniu połączenia.
Ponadto izomery monosacharydów, to znaczy jedna z dwóch orientacji, jakie grupa hydroksylowa może mieć w strukturze cyklicznej w stosunku do anomerycznego węgla, zapewniają dodatkowy poziom różnorodności..
Izomery mają różne trójwymiarowe struktury, a także różne aktywności biologiczne. Celuloza i glikogen składają się z powtarzających się jednostek D-glukozy, ale różnią się rodzajem wiązania glikozydowego (α1-4 dla glikogenu i β1-4 dla celulozy), a zatem mają różne właściwości i funkcje..
Tak jak polipeptydy mają polarność z końcami N i C, a polinukleotydy mają końce 5 'i 3', tak oligo- lub polisacharydy mają polarność określoną przez końce redukujące i nieredukujące.
Koniec redukujący ma wolne centrum anomeryczne, które nie tworzy wiązania glikozydowego z inną cząsteczką, dzięki czemu zachowuje reaktywność chemiczną aldehydu.
Wiązanie glikozydowe jest najbardziej elastycznym regionem ugrupowania oligo- lub polisacharydowego, ponieważ konformacja strukturalna siodła poszczególnych monosacharydów jest stosunkowo sztywna..
Wiązanie glikozydowe może łączyć dwie cząsteczki monosacharydów poprzez anomeryczny węgiel jednej i grupę hydroksylową drugiej. Oznacza to, że grupa półacetalowa jednego cukru reaguje z grupą alkoholową innego cukru, tworząc acetal.
Ogólnie tworzenie tych wiązań zachodzi w reakcjach kondensacji, w których cząsteczka wody jest uwalniana z każdym utworzonym wiązaniem..
Jednak w niektórych reakcjach tlen nie opuszcza cząsteczki cukru w postaci wody, ale jako część grupy difosforanowej nukleotydu difosforanu urydyny..
Reakcje, które powodują powstanie wiązań glikozydowych, są katalizowane przez klasę enzymów znanych jako glikozylotransferazy. Powstają między kowalencyjnie zmodyfikowanym cukrem przez dodanie grupy fosforanowej lub nukleotydu (na przykład glukozo-6-fosforan, UDP-galaktoza), który wiąże się z rosnącym łańcuchem polimeru.
Wiązania glikozydowe można łatwo hydrolizować w środowisku lekko kwaśnym, ale są one dość odporne na środowisko zasadowe..
W enzymatycznej hydrolizie wiązań glikozydowych pośredniczą enzymy znane jako glikozydazy. Wiele ssaków nie ma tych enzymów do degradacji celulozy, więc nie są w stanie wydobyć energii z tego polisacharydu, mimo że są niezbędnym źródłem błonnika.
Na przykład przeżuwacze, takie jak krowy, mają bakterie związane ze swoimi jelitami, które wytwarzają enzymy zdolne do degradacji spożywanej przez nie celulozy, co umożliwia im wykorzystanie energii zachowanej w tkankach roślinnych..
Enzym lizozym, wytwarzany we łzach oka i przez niektóre wirusy bakteryjne, jest zdolny do niszczenia bakterii dzięki działaniu hydrolitycznemu, które przerywa wiązanie glikozydowe między N-acetyloglukozaminą i kwasem N-acetylomuraminowym w ścianie komórkowej bakterii..
Oligosacharydy, polisacharydy lub glikany są bardzo zróżnicowanymi cząsteczkami, a to z powodu wielu sposobów, w jakie monosacharydy mogą łączyć się ze sobą, tworząc struktury wyższego rzędu.
Ta różnorodność jest oparta na fakcie, jak wspomniano powyżej, że cukry mają grupy hydroksylowe, które umożliwiają różne regiony wiązania i że wiązania mogą występować między dwoma możliwymi stereoizomerami w odniesieniu do anomerycznego węgla cukru (α lub β)..
Wiązania glikozydowe mogą powstawać między cukrem a dowolnym związkiem hydroksylowym, takim jak alkohole lub aminokwasy.
Ponadto monosacharyd może tworzyć dwa wiązania glikozydowe, więc może służyć jako punkt rozgałęzienia, wprowadzając potencjalną złożoność w strukturę glikanów lub polisacharydów w komórkach..
Jeśli chodzi o typy wiązań glikozydowych, można wyróżnić dwie kategorie: wiązania glikozydowe między monosacharydami, które stanowią oligo- i polisacharydy oraz wiązania glikozydowe, które występują w glikoproteinach lub glikolipidach, które są białkami lub lipidami zawierającymi węglowodany..
Wiązania O-glikozydowe występują między monosacharydami, powstają w wyniku reakcji między grupą hydroksylową jednej cząsteczki cukru a anomerycznym węglem drugiej.
Disacharydy to jedne z najpowszechniejszych oligosacharydów. Polisacharydy mają ponad 20 jednostek monosacharydowych połączonych ze sobą w sposób liniowy i czasami mają wiele rozgałęzień..
W disacharydach, takich jak maltoza, laktoza i sacharoza, najpowszechniejszym wiązaniem glikozydowym jest typ O-glukozydowy. Wiązania te mogą występować między atomami węgla i -OH w formach izomerycznych α lub β..
Tworzenie wiązań glukozydowych w oligo- i polisacharydach będzie zależało od stereochemicznej natury połączonych cukrów, a także od ich liczby atomów węgla. Ogólnie w przypadku cukrów o 6 atomach węgla wiązania liniowe występują między atomami węgla 1 i 4 lub 1 i 6.
Istnieją dwa główne typy O-glikozydy, które w zależności od nomenklatury określa się jako α i β lub 1,2-cis i 1.2-przeł-glikozydy.
Pozostałości 1,2-cis glikozylowane α-glikozydy dla D-glukozy, D-galaktozy, L-fukozy, D-ksylozy lub β-glikozydy dla D-mannozy, L-arabinozy; jak również 1,2-przeł (β-glikozydy dla D-glukozy, D-galaktozy i α-glikozydy dla D-mannozy itp.) mają ogromne znaczenie dla wielu naturalnych składników.
Jedną z najczęstszych modyfikacji potranslacyjnych jest glikozylacja, która polega na dodaniu części węglowodanowej do rosnącego peptydu lub białka. Mucyny, białka wydzielnicze, mogą zawierać duże ilości łańcuchów oligosacharydowych połączonych wiązaniami O-glukozydowymi..
Proces O-glikozylacji zachodzi w kompleksie Golgiego eukariontów i polega na wiązaniu białek z częścią węglowodanową poprzez wiązanie glikozydowe między grupą -OH reszty aminokwasowej seryny lub treoniny a anomerycznym węglem cukru..
Zaobserwowano również tworzenie się tych wiązań między węglowodanami a resztami hydroksyproliny i hydroksylizyny oraz z grupą fenolową reszt tyrozyny..
Wiązania N-glikozydowe są najpowszechniejsze wśród glikozylowanych białek. N-glikozylacja zachodzi głównie w retikulum endoplazmatycznym eukariotów, z późniejszymi modyfikacjami, które mogą wystąpić w kompleksie Golgiego.
N-glikozylacja zależy od obecności sekwencji konsensusowej Asn-Xxx-Ser / Thr. Wiązanie glikozydowe występuje między azotem amidowym łańcucha bocznego reszt asparaginy a anomerycznym węglem cukru, który wiąże się z łańcuchem peptydowym..
Tworzenie tych wiązań podczas glikozylacji zależy od enzymu znanego jako oligosacarylotransferaza, który przenosi oligosacharydy z fosforanu dolicholu na azot amidowy reszt asparaginy..
Występują również między białkami a węglowodanami, obserwowano je między peptydami z N-końcowymi cysteinami i oligosacharydami. Peptydy z tego typu wiązaniem początkowo izolowano z białek w ludzkim moczu i erytrocytów związanych z oligosacharydami glukozy..
Po raz pierwszy zaobserwowano je jako modyfikację potranslacyjną (glikozylację) reszty tryptofanu w RNazie 2 obecnej w ludzkim moczu oraz w RNazie 2 erytrocytów. Mannoza wiąże się z węglem w pozycji 2 jądra indolowego aminokwasu poprzez wiązanie C-glukozydowe.
Termin glikozyd jest używany do opisania dowolnego cukru, którego grupę anomeryczną zastąpiono grupą -OR (O-glikozydy), -SR (tioglikozydy), -SeR (selenoglikozydy), -NR (N-glikozydy lub glukozaminy) lub nawet -CR (C-glukozydy).
Można je nazwać na trzy różne sposoby:
(1) zastąpienie końcówki „-o” nazwy odpowiedniej cyklicznej formy monosacharydu przez „-ido” i przed zapisaniem, jako inne słowo, nazwy podstawnika grupy R.
(2) użycie terminu „glikozyloksy” jako przedrostka nazwy monosacharydu.
(3) używając terminu LUB-glikozyl, N-glikozyl, S-glikozyl lub do-glikozyl jako przedrostek nazwy związku hydroksylowego.
Jeszcze bez komentarzy