GLYCOSIDIC BOND: MGA KATANGIAN, URI AT PANGNGALAN - BIOLOGY

Ang glycosidic bond ay mga covalent bond na nangyayari sa pagitan ng mga asukal (carbohydrates) at iba pang mga molekula na maaaring iba pang mga monosaccharides o iba pang mga molekula ng ibang kalikasan. Ginagawang posible ng mga link na ito ang pagkakaroon ng maraming pangunahing mga sangkap para sa buhay, hindi lamang sa pagbuo ng mga reserbang fuel at mga elemento ng istruktura, kundi pati na rin ng mga molekula na nagdadala ng impormasyon na mahalaga para sa komunikasyon ng cellular.

Ang pagbuo ng polysaccharides ay depende sa panimula sa pagtatatag ng mga bono ng glucosidic sa pagitan ng mga libreng pangkat ng alkohol o hydroxyl ng mga indibidwal na yunit ng monosaccharide.

Halimbawa ng pagbubuklod ng glycosidic sa Glycogen (Pinagmulan: Glykogen.svg-NEUROtikerderivative-work-Marek-M-Public-domain sa pamamagitan ng Wikimedia Commons)

Gayunpaman, ang ilang mga kumplikadong polysaccharides ay naglalaman ng mga binagong asukal na nakakabit sa mga maliliit na molekula o pangkat tulad ng amino, sulfate, at acetyl sa pamamagitan ng mga bono ng glucosidic, at hindi kinakailangang kasali ang pagpapalabas ng isang molekula ng tubig sa pamamagitan ng isang reaksyon ng paghalay. Ang mga pagbabagong ito ay pangkaraniwan sa mga glycans na naroroon sa extracellular matrix o glycocalyx.

Ang mga glycosidic na ugnayan ay nangyayari sa maraming mga konteksto ng cellular, kabilang ang unyon ng polar head group ng ilang mga sphingolipids, mahahalagang mga nasasakupan ng mga lamad ng cell ng maraming mga organismo, at ang pagbuo ng mga glycoproteins at proteoglycans.

Ang mga mahahalagang polysaccharides tulad ng cellulose, chitin, agar, glycogen, at starch ay hindi magiging posible nang walang mga glycosidic bond. Gayundin, ang glycosylation ng protina, na nangyayari sa endoplasmic reticulum at sa Golgi complex, ay napakahalaga para sa aktibidad ng maraming mga protina.

Maraming oligo- at polysaccharides ay gumagana bilang mga reservoir ng glucose, bilang mga sangkap na istruktura, o bilang mga adhesives para sa pagsabit ng cell sa mga tisyu.

Ang ugnayan sa pagitan ng mga glycosidic bond sa oligosaccharides ay magkatulad sa mga bono ng peptide sa polypeptides at sa mga bono ng phosphodiester sa polynucleotides, na may pagkakaiba na mayroong higit na pagkakaiba-iba sa mga glycosidic bond.

katangian

Ang glycosidic bond ay mas iba-iba kaysa sa kanilang mga analogue sa mga protina at mga nucleic acid, dahil sa prinsipyo ang alinman sa dalawang molekula ng asukal ay maaaring sumali sa bawat isa sa maraming paraan, sapagkat mayroon silang maraming mga pangkat -OH na maaaring lumahok sa pormasyon ng link.

Bukod dito, ang mga isomer ng monosaccharides, iyon ay, isa sa dalawang oryentasyon na maaaring magkaroon ng hydroxyl group sa istrukturang siklik na nauugnay sa anomalikong carbon, ay nagbibigay ng karagdagang antas ng pagkakaiba-iba.

Ang mga isomer ay may iba't ibang mga three-dimensional na istraktura, pati na rin ang iba't ibang mga biological na aktibidad. Ang cellulose at glycogen ay binubuo ng paulit-ulit na mga yunit ng D-glucose ngunit naiiba sa uri ng glycosidic bond (α1-4 para sa glycogen at β1-4 para sa selulusa), at samakatuwid ay may iba't ibang mga katangian at pag-andar.

Kung paanong ang polypeptides ay may polaridad na may isang N- at isang C-end, at ang polynucleotides ay may mga wakas na 5 'at 3', ang oligo- o polysaccharides ay may polarity na tinukoy ng pagbawas at hindi pagbabawas ng mga dulo.

Ang pagtatapos ng pagtatapos ay may isang libreng anomalikong sentro na hindi bumubuo ng isang glycosidic bond na may isa pang molekula, kaya napapanatili ang chemical reaktibiti ng aldehyde.

Ang glycosidic bond ay ang pinaka-kakayahang umangkop na rehiyon ng isang oligo- o polysaccharide moiety, dahil ang istruktura ng pagsasama-sama ng mga indibidwal na monosaccharides ay medyo matibay.

Pagbuo ng glycosidic bond

Ang glycosidic bond ay maaaring sumali sa dalawang molekulang monosaccharide sa pamamagitan ng anomeric carbon ng isa at ang hydroxyl group ng iba pa. Iyon ay, ang hemiacetal na grupo ng isang asukal ay gumanti sa alkohol na grupo ng isa pa upang bumuo ng isang acetal.

Sa pangkalahatan, ang pagbuo ng mga bonong ito ay nangyayari sa pamamagitan ng mga reaksyon ng paghalay, kung saan ang isang molekula ng tubig ay pinakawalan sa bawat bono na nabuo.

Gayunpaman, sa ilang mga reaksyon ang oxygen ay hindi nag-iiwan ng molekula ng asukal bilang tubig, ngunit bilang bahagi ng diphosphate group ng isang uridine diphosphate nucleotide.

Ang mga reaksyon na nagbibigay ng mga glycosidic bond ay nabalisa ng isang klase ng mga enzyme na kilala bilang glycosyltransferases. Nabuo ang mga ito sa pagitan ng isang binagong asukal na covalently sa pamamagitan ng pagdaragdag ng isang pangkat na pospeyt o isang nucleotide (Glucose 6-phosphate, UDP-galactose, halimbawa) na nagbubuklod sa lumalagong chain ng polimer.

Hydrolysis ng glycosidic bond

Ang mga glycosidic bond ay maaaring madaling hydrolyzed sa bahagyang acidic na mga kapaligiran, ngunit ang mga ito ay lubos na lumalaban sa mga kapaligiran ng alkalina.

Ang enzymatic hydrolysis ng glycosidic bond ay pinagsama ng mga enzyme na kilala bilang glycosidases. Maraming mga mammal ay walang mga enzymes na ito para sa pagkasira ng selulusa, kaya hindi nila magagawang kunin ang enerhiya mula sa polysaccharide na ito, kahit na isang mahalagang mapagkukunan ng hibla.

Ang mga ruminant tulad ng Baka, halimbawa, ay may mga bakterya na nauugnay sa kanilang mga bituka na gumagawa ng mga enzyme na may kakayahang magpanghina ng cellulose na kanilang pinapansin, na ginagawang may kakayahang samantalahin ang enerhiya na natipid sa mga tisyu ng halaman.

Ang enzyme lysozyme, na ginawa sa luha ng mata at sa pamamagitan ng ilang mga virus ng bakterya, ay may kakayahang sirain ang bakterya salamat sa aktibidad na hydrolytic nito, na sinisira ang glycosidic bond sa pagitan ng N-acetylglucosamine at N-acetylmuramic acid sa cell pader ng bakterya .

Pagkakaiba-iba

Ang Oligosaccharides, polysaccharides o glycans ay napaka magkakaibang mga molekula at ito ay dahil sa maraming mga paraan kung saan ang mga monosaccharides ay maaaring sumali sa bawat isa upang makabuo ng mas mataas na mga istruktura ng pagkakasunud-sunod.

Ang pagkakaiba-iba na ito ay batay sa katotohanan, tulad ng nabanggit sa itaas, na ang mga asukal ay may mga pangkat na hydroxyl na nagpapahintulot sa iba't ibang mga rehiyon na nagbubuklod, at ang mga bono ay maaaring mangyari sa pagitan ng dalawang posibleng mga stereoisomer na may paggalang sa anomalikong carbon ng asukal (α o β).

Ang mga glycosidic bond ay maaaring mabuo sa pagitan ng isang asukal at anumang hydroxy compound tulad ng mga alkohol o amino acid.

Bukod dito, ang isang monosaccharide ay maaaring bumubuo ng dalawang glycosidic bond, kaya maaari itong maglingkod bilang puntong sanga, na nagpapakilala ng potensyal na pagiging kumplikado sa istruktura ng mga glycans o polysaccharides sa mga cell.

Mga Uri

Tungkol sa mga uri ng glycosidic bond, dalawang kategorya ay maaaring magkakaiba: ang glycosidic bond sa pagitan ng monosaccharides na bumubuo ng oligo- at polysaccharides, at ang glycosidic bond na nangyayari sa glycoproteins o glycolipids, na mga protina o lipids na may mga bahagi ng carbohydrates .

O-glucosidic bond

Ang mga bono ng glycosidic ay nangyayari sa pagitan ng monosaccharides, ay nabuo sa pamamagitan ng reaksyon sa pagitan ng pangkat ng hydroxyl ng isang molekula ng asukal at ang anomalikong carbon ng isa pa.

Ang mga disaccharides ay kabilang sa mga pinaka-karaniwang oligosaccharides. Ang mga polysaccharides ay may higit sa 20 na mga yunit ng monosaccharide na magkakaugnay sa isang gulong na fashion at kung minsan ay may maraming mga sanga.

Halimbawa ng O-glycosidic bond (Pinagmulan: Tpirojsi sa pamamagitan ng Wikimedia Commons)

Sa mga disaccharides tulad ng maltose, lactose, at sucrose, ang pinakakaraniwang bono ng glycosidic ay ang uri ng O-glucosidic. Ang mga bonong ito ay maaaring mangyari sa pagitan ng mga carbon at -OH ng α o β isomeric form.

Ang pagbuo ng mga glycosidic bond sa oligo- at polysaccharides ay depende sa stereochemical na kalikasan ng mga sugars na nakalakip, pati na rin sa kanilang bilang ng mga carbon atoms. Karaniwan, para sa mga asukal na may 6 na mga carbons, ang mga linear na bono ay nangyayari sa pagitan ng mga carbons 1 at 4 o 1 at 6.

Mayroong dalawang pangunahing uri ng O-glycosides na, depende sa nomenclature, ay tinukoy bilang α at β o 1,2-cis at 1,2-trans-glycosides.

1,2-cis glycosylated residues, α-glycosides para sa D-glucose, D-galactose, L-fucose, D-xylose o β-glycosides para sa D-mannose, L-arabinose; pati na rin ang 1,2-trans (β-glycosides para sa D-glucose, D-galactose at α-glycosides para sa D-mannose, atbp.), ay napakahalaga para sa maraming likas na sangkap.

O-glycosylation

Ang isa sa mga pinaka-karaniwang mga pagbabago sa post-translational ay glycosylation, na binubuo ng pagdaragdag ng isang karbohidrat sa kalakal sa isang lumalagong peptide o protina. Ang mga mucins, mga protina ng secretory, ay maaaring maglaman ng maraming mga kadena ng oligosaccharide na naka-link sa pamamagitan ng mga bono ng O-glucosidic.

Ang proseso ng O-glycosylation ay nangyayari sa Golgi complex ng eukaryotes at binubuo ng unyon ng mga protina sa bahagi ng karbohidrat sa pamamagitan ng isang glycosidic bond sa pagitan ng -OH na grupo ng isang amino acid na nalalabi ng serine o threonine at ang anomalikong carbon. ng asukal.

Ang pagbuo ng mga bonong ito sa pagitan ng mga karbohidrat at hydroxyproline at mga hydroxylysine na nalalabi at kasama ang phenolic na grupo ng tyrosine residues ay na-obserbahan din.

Mga bono ng N-glycosidic

Ang mga bono ng N-glycosidic ay ang pinaka-karaniwan sa mga glycosylated protein. Ang N-glycosylation ay nangyayari lalo na sa endoplasmic reticulum ng eukaryotes, na may kasunod na mga pagbabago na maaaring mangyari sa Golgi complex.

Halimbawa ng bono N-glycosidic (Pinagmulan: Tpirojsi, sa pamamagitan ng Wikimedia Commons)

Ang N-glycosylation ay nakasalalay sa pagkakaroon ng pagkakasunud-sunod ng pinagkasunduan na Asn-Xxx-Ser / Thr. Ang glycosidic bond ay nangyayari sa pagitan ng amide nitrogen ng side chain ng mga asparagine residues at ang anomeric carbon ng asukal na nagbubuklod sa peptide chain.

Ang pagbuo ng mga bonong ito sa panahon ng glycosylation ay nakasalalay sa isang enzyme na kilala bilang oligosacaryltransferase, na naglilipat ng oligosaccharides mula sa isang dolichol phosphate sa amide nitrogen ng mga residu ng asparagine.

Iba pang mga uri ng glycosidic bond

S-glucosidic bond

Nagaganap din sila sa pagitan ng mga protina at karbohidrat, na-obserbahan sila sa pagitan ng mga peptides na may N-terminal cysteines at oligosaccharides. Ang mga peptide na may tulad na mga bono ay una na nakahiwalay mula sa mga protina sa ihi ng tao at erythrocytes na nakasalalay sa glucose oligosaccharides.

C-glucosidic bond

Nabantayan sila sa kauna-unahang pagkakataon bilang isang pagbabago sa post-translational (glycosylation) sa isang nalalabi na tryptophan sa RNase 2 na naroroon sa ihi ng tao at sa RNase 2 ng mga erythrocytes. Ang isang mannose ay nakakabit sa carbon sa posisyon 2 ng indole nucleus ng amino acid sa pamamagitan ng isang C-glucosidic bond.

Pangngalan

Ang terminong glycoside ay ginagamit upang ilarawan ang anumang asukal na ang anomalyang pangkat ay pinalitan ng isang pangkat -OR (O-glycosides), -SR (thioglycosides), -SeR (selenoglycosides), -NR (N-glycosides o glucosamines) o kahit -CR (C-glucosides).

Maaari silang pangalanan sa tatlong magkakaibang paraan:

(1) pinalitan ang terminal na "-o" ng pangalan ng kaukulang pormang siklik ng monosaccharide sa pamamagitan ng "-ido" at bago sumulat, bilang ibang salita, ang pangalan ng substituent R na grupo.

(2) gamit ang salitang "glycosyloxy" bilang isang prefix sa pangalan ng monosaccharide.

(3) gamit ang salitang O-glycosyl, N-glycosyl, S-glycosyl o C-glycosyl bilang isang prefix para sa pangalan ng hydroxy compound.

Mga Sanggunian

Bertozzi, CR, & Rabuka, D. (2009). Batayang Pang-istruktura ng Glycan Diversity. Sa A. Varki, R. Cummings, & J. Esko (Eds.), Mga Kahalagahan ng Glycobiology (ika-2 ng ed.). New York: Cold Spring Harbour Laboratory Press. Nakuha mula sa www.ncbi.nlm.nih.gov
Biermann, C. (1988). Ang hydrolysis at iba pang mga cleavage ng Glycosidic linkages sa polysaccharides. Pagsulong sa Carbohidrat Chemistry at Biochemistry, 46, 251–261.
Demchenko, AV (2008). Handbook ng Chemical Glycosylation: Pagsulong sa Stereoselectivity at Therapeutic Relevance. Wiley-VCH.
Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., … Martin, K. (2003). Molekular na Cell Biology (Ika-5 ed.). Freeman, WH & Company.
Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Mga Prinsipyo ng Lehninger ng Biochemistry. Mga Edisyon ng Omega (Ika-5 ed.).
Pangngalan ng Karbohidrat (Mga Rekomendasyon 1996). (labing siyam na siyamnapu't anim). Nakuha mula sa www.qmul.ac.uk
Soderberg, T. (2010). Organic Chemistry na may isang Biological Emphasis, Dami I. Chemistry Faculty (Tomo 1). Minnesota: Unibersidad ng Minnesota Morris Digital Well. Nakuha mula sa www.digitalcommons.morris.umn.edu
Taylor, CM (1998). Glycopeptides at Glycoproteins: Tumutok sa Glycosidic Linkage. Tetrahedron, 54, 11317-11362.

GLYCOSIDIC BOND: MGA KATANGIAN, URI AT PANGNGALAN - BIOLOGY - 2025