Гликозид - Glycoside

Салицин, гликозид, относящийся к аспирин
Химическая структура олеандрин, а сердечный гликозид

В химия, а гликозид /ˈɡлаɪkəsаɪd/ это молекула в котором сахар связан с другим функциональная группа через гликозидная связь. Гликозиды играют в живых организмах множество важных ролей. Многие растения хранят химические вещества в виде неактивных гликозидов. Их можно активировать фермент гидролиз,[1] что приводит к отщеплению части сахара, делая химическое вещество доступным для использования. Многие такие растительные гликозиды используются в качестве лекарства. Несколько видов Геликоний бабочки способны включать эти растительные соединения как форму химической защиты от хищников.[2] У животных и людей яды часто связываются с молекулами сахара в процессе их выведения из организма.

Формально, гликозид - это любая молекула, в которой группа сахара связана через ее аномерный углерод в другую группу через гликозидная связь. Гликозиды могут быть связаны посредством O- ( О-гликозид ), N- (a гликозиламин ), S- (a тиогликозид ), или C- (a С-гликозид ) гликозидная связь. Согласно ИЮПАК, название "C-гликозид »представляет собой неправильное употребление; предпочтительный термин "C-гликозильное соединение ».[3] Данное определение используется ИЮПАК, который рекомендует Проекция Хаворта правильно назначить стереохимический конфигурации.[4] Многие авторы дополнительно требуют, чтобы сахар был связан с не сахар для молекулы, чтобы квалифицироваться как гликозид, тем самым исключая полисахариды. Группа сахаров тогда известна как гликон и группа без сахара как агликон или генин часть гликозида. Гликон может состоять из одной сахарной группы (моносахарид ) или несколько сахарных групп (олигосахарид ).

Первый идентифицированный гликозид был амигдалин, французскими химиками Пьер Робике и Антуан Бутрон-Шарлар в 1830 году.[5]

Родственные соединения

Молекулы, содержащие N-гликозидную связь, известны как гликозиламины и не обсуждаются в этой статье. (Многие авторы в биохимия назовите эти соединения N-гликозиды и сгруппируйте их с гликозидами; это считается неправильным и не одобряется ИЮПАК.) Гликозиламины и гликозиды сгруппированы вместе как гликоконъюгаты; другие гликоконъюгаты включают гликопротеины, гликопептиды, пептидогликаны, гликолипиды, и липополисахариды.

Химия

Большая часть химии гликозидов объясняется в статье о гликозидные связи. Например, части гликона и агликона могут быть химически разделены гидролиз в присутствии кислота и может быть гидролизован щелочь. Также существует множество ферменты которые могут образовывать и разрывать гликозидные связи. Наиболее важными ферментами расщепления являются гликозидгидролазы, а важнейшими синтетическими ферментами в природе являются гликозилтрансферазы. Генетически измененные ферменты, называемые гликозинтазы были разработаны, которые могут образовывать гликозидные связи с отличным выходом.

Есть много способов химического синтеза гликозидных связей. Гликозидация по Фишеру относится к синтезу гликозидов путем реакции незащищенных моносахаридов со спиртами (обычно в качестве растворителя) в присутствии сильного кислотного катализатора. В Реакция Кенигса-Кнорра представляет собой конденсацию гликозилгалогенидов и спиртов в присутствии солей металлов, таких как карбонат серебра или оксид ртути.

Классификация

Гликозиды можно классифицировать по гликону, по типу гликозидной связи и по агликону.

По гликону / наличию сахара

Если гликоновая группа гликозида глюкоза, то молекула является глюкозид; если это фруктоза, то молекула является фруктозид; если это глюкуроновая кислота, то молекула является глюкуронид; и т.д. В организме токсичные вещества часто связываются с глюкуроновой кислотой, что увеличивает их растворимость в воде; полученные глюкурониды затем выводятся.

По типу гликозидной связи

В зависимости от того, находится ли гликозидная связь «ниже» или «выше» плоскости молекулы циклического сахара, гликозиды классифицируются как α-гликозиды или β-гликозиды. Некоторые ферменты, такие как α-амилаза может только гидролизовать α-связи; другие, такие как эмульсин, может влиять только на β-связи.

Между гликоном и агликоном присутствует четыре типа связей:

  • С-связь / гликозидная связь, «негидролизуемый кислотами или ферментами»
  • О-связь / гликозидная связь
  • N-связь / гликозидная связь
  • S-связь / гликозидная связь

По агликону

Гликозиды также классифицируются по химической природе агликона. Для целей биохимии и фармакологии это наиболее полезная классификация.

Спиртовые гликозиды

Пример алкоголик гликозид салицин, который встречается в роду Salix. Салицин превращается в организме в салициловая кислота, который тесно связан с аспирин и имеет обезболивающее, жаропонижающее, и противовоспалительное средство эффекты.

Гликозиды антрахинона

Эти гликозиды содержат группу агликона, которая является производной антрахинон. У них есть слабительное эффект. В основном они встречаются в двудомный растения кроме семейства Лилии которые однодольные. Они присутствуют в сенна, ревень и Алоэ виды. Антрон и антранол являются восстановленными формами антрахинона.

Кумариновые гликозиды

Здесь агликон кумарин или производная. Примером является аптерин который, как сообщается, расширяет коронарные артерии а также блокировать кальциевые каналы. Другие гликозиды кумарина получают из сушеных листьев Псоралея корилифолистная.

Хромонгликозиды

В этом случае агликон называется бензо-гамма-пироном.

Цианогенные гликозиды

Амигдалин

В этом случае агликон содержит циангидрин группа. Растения, производящие цианогенные гликозиды, хранят их в вакуоль, но, если растение атаковано, они высвобождаются и активируются ферментами в цитоплазма. Они удаляют сахарную часть молекулы, позволяя структуре циангидрина разрушаться и выделять токсичные вещества. цианистый водород. Хранение их в неактивных формах в вакуоли предотвращает их повреждение растения в обычных условиях.[6]

Помимо того, что они играют роль в отпугивании травоядных, у некоторых растений они контролируют прорастание, бутон образования, транспорта углерода и азота и, возможно, действуют как антиоксиданты.[6] Производство цианогенных гликозидов - это эволюционно законсервированная функция, проявляющаяся у видов столь же старых, как папоротники и так недавно, как покрытосеменные.[6] Эти соединения производят около 3000 видов; в экранах они встречаются примерно в 11% культурных растений, но только в 5% растений в целом - кажется, люди выбрали их для них.[6]

Примеры включают амигдалин и Prunasin которые сделаны горький миндаль дерево; другие виды, которые производят цианогенные гликозиды: сорго (откуда дуррин, первый цианогенный гликозид, который был идентифицирован, был впервые выделен), ячмень, лен, белый клевер, и маниока, который производит линамарин и лотаустралин.[6]

Амигдалин и его синтетическое производное, лаэтрил, были исследованы как потенциальные лекарства для лечения рака и широко рекламировались как нетрадиционная медицина; они неэффективны и опасны.[7]

Некоторые виды бабочек, такие как Дриас Юлия и Парнасий сминфей, эволюционировали, чтобы использовать цианогенные гликозиды, обнаруженные в их растениях-хозяевах, в качестве формы защиты от хищников из-за их неприятного вкуса.[8][9]

Флавоноидные гликозиды

Здесь агликон - это флавоноид. Примеры этой большой группы гликозидов включают:

Среди важных эффектов флавоноидов - их антиоксидант эффект. Также известно, что они уменьшают капилляр хрупкость.

Фенольные гликозиды

Здесь агликон - это простой фенольный структура. Примером является арбутин найдено в Толокнянка обыкновенная Arctostaphylos uva-ursi. Обладает антисептическим действием при мочеиспускании.

Сапонины

Основная статья: Сапонин

Эти составы дают прочную пену при взбалтывании с водой. Они также вызывают гемолиз из красные кровяные клетки. Гликозиды сапонина содержатся в лакрица. Их лечебная ценность обусловлена ​​их отхаркивающее средство, и кортикоид и противовоспалительное средство эффекты. Стероидные сапонины, например, в Диоскорея дикий батат то сапогенин диосгенин - в форме гликозиддиосцина - является важным исходным материалом для производства полусинтетических глюкокортикоиды и другие стероидные гормоны такие как прогестерон. В гинсенозиды находятся тритерпен гликозиды и сапонины женьшеня из Женьшень Panax К. А. Мейер (китайский женьшень ) и Panax quinquefolius (Американский женьшень В целом, использование термина сапонин в органической химии не рекомендуется, потому что многие компоненты растений могут производить пена, и много тритерпен -гликозиды при определенных условиях являются амфиполярными, действуя как поверхностно-активное вещество.Более современные способы применения сапонинов в биотехнологии: адъюванты в вакцина: Quil A и его производная QS-21, выделенный из коры Quillaja saponaria Молина, чтобы стимулировать как иммунный ответ Th1, так и производство цитотоксические Т-лимфоциты (CTL) против экзогенных антигенов делают их идеальными для использования в субъединичные вакцины и вакцины, направленные против внутриклеточных патогенов, а также для терапевтических противораковые вакцины но с вышеупомянутым побочным эффектом гемолиз.[10] Сапонины также являются естественными антипротозойными средствами для рубца, которые могут улучшить микробную ферментацию рубца, снижая концентрацию аммиака и выработку метана у жвачных животных. животные.[11]

Стероидные гликозиды или сердечные гликозиды

Здесь агликоновая часть - это стероидный ядро. Эти гликозиды находятся в растениях родов Дигиталис, Scilla, и Строфант. Они используются при лечении сердечные заболевания, например, хроническая сердечная недостаточность (исторически признано, что не улучшает выживаемость; теперь предпочтительны другие агенты[нужна цитата ]) и аритмия.

Стевиоловые гликозиды

Основная статья: Стевиол гликозид

Эти сладкие гликозиды, содержащиеся в стевия завод Стевия ребаудиана Бертони имеет в 40-300 раз сладость сахароза. Два основных гликозида, стевиозид и ребаудиозид А, используются как натуральные подсластители во многих странах. Эти гликозиды имеют стевиол как часть агликона. Глюкоза или рамноза Комбинации -глюкозы связаны с концами агликона с образованием различных соединений.

Иридоидные гликозиды

Они содержат иридоид группа; например аукубин, Генипозидовая кислота, твиридозид, Логанин, Катальпол.

Тиогликозиды

Как следует из названия (см. тио- ) эти соединения содержат сера. Примеры включают синигрин, нашел в черная горчица, и синальбин, нашел в белая горчица.

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ Брито-Арии, Марко (2007). Синтез и характеристика гликозидов. Springer. ISBN  978-0-387-26251-2.
  2. ^ Nahrstedt, A .; Дэвис, Р.Х. (1983). «Возникновение, изменение и биосинтез цианогенных глюкозидов линамарина и лотаустралина у видов Heliconiini (Insecta: Lepidoptera)». Сравнительная биохимия и физиология, часть B: Сравнительная биохимия. 75 (1): 65–73. Дои:10.1016 / 0305-0491 (83) 90041-х.
  3. ^ «Гликозиды». Золотая книга ИЮПАК - Гликозиды. 2009. Дои:10.1351 / goldbook.G02661. ISBN  978-0-9678550-9-7.
  4. ^ Линдхорст, Т. (2007). Основы химии и биохимии углеводов. Wiley-VCH. ISBN  978-3-527-31528-4.
  5. ^ Робике; Бутрон-Шарлар (1830 г.). "Nouvelles expériences sur les amandes amères et sur l'huile volatile qu'elles fournissent". Annales de Chimie et de Physique (На французском). 44: 352–382.
  6. ^ а б c d е Глидоу, РМ; Мёллер, Б.Л. (2014). «Цианогенные гликозиды: синтез, физиология, фенотипическая пластичность». Ежегодный обзор биологии растений. 65: 155–85. Дои:10.1146 / annurev-arplant-050213-040027. PMID  24579992.
  7. ^ Милаццо, S; Хорнебер, М. (28 апреля 2015 г.). «Лаэтрил для лечения рака». Кокрановская база данных систематических обзоров (4): CD005476. Дои:10.1002 / 14651858.CD005476.pub4. ЧВК  6513327. PMID  25918920.
  8. ^ Бенсон, Вудрафф В. (1971). «Доказательства эволюции невкусности посредством отбора родственников у Heliconinae (Lepidoptera)». Американский натуралист. 105 (943): 213–226. Дои:10.1086/282719. JSTOR  2459551.
  9. ^ Дойл, Аманда. "Роль температуры и взаимодействия растений-хозяев в развитии личинок и популяционной экологии Parnassius smintheus Doubleday, бабочки Аполлона Скалистых гор" (PDF). Университет Альберты. Получено 13 ноября 2017.
  10. ^ Сунь, Хун-Сян; Се, Юн; Е, И-Пин (2009). «Достижения в адъювантах на основе сапонинов». Вакцина. 27 (12): 1787–1796. Дои:10.1016 / j.vaccine.2009.01.091. PMID  19208455. Архивировано из оригинал на 2017-10-08. Получено 2014-04-08.
  11. ^ Патра, AK; Саксена, Дж. (2009). «Эффект и механизм действия сапонинов на микробные популяции и ферментацию в рубце и продуктивность жвачных животных». Обзоры исследований питания. 22 (2): 204–209. Дои:10.1017 / S0954422409990163. PMID  20003589.


внешние ссылки