гликозид
В химии гликозид представляет / ˈ ɡ l aɪ k ə s aɪ d / собой молекулу , в которой сахар связан с другой функциональной группой посредством гликозидной связи . Гликозиды играют множество важных ролей в живых организмах. Многие растения хранят химические вещества в виде неактивных гликозидов. Их можно активировать путем ферментативного гидролиза . [ 1 ] что приводит к отрыву части сахара, что делает химическое вещество доступным для использования. Многие такие растительные гликозиды используются в качестве лекарств . Некоторые виды бабочек Heliconius способны использовать эти растительные соединения в качестве формы 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 аномерный углерод с другой группой посредством гликозидной связи . Гликозиды могут быть связаны O- ( О-гликозид ), N- ( гликозиламин ), S- ( тиогликозид ) или C- ( С-гликозид ) гликозидной связью. Согласно ИЮПАК , название « С -гликозид» является неправильным ; предпочтительный термин представляет собой « С -гликозильное соединение». [ 3 ] Данное определение используется ИЮПАК , который рекомендует проекцию Хаворта для правильного определения стереохимических конфигураций. [ 4 ]
Многие авторы, кроме того, требуют, чтобы сахар был связан с несахаром, чтобы молекула могла квалифицироваться как гликозид, что исключает полисахариды . Сахарная группа тогда известна как гликон , а несахарная группа - как агликоновая или гениновая часть гликозида. Гликон может состоять из одной группы сахаров ( моносахарид ), двух групп сахаров ( дисахарид ) или нескольких групп сахаров ( олигосахарид ).
Первым гликозидом, когда-либо идентифицированным, был амигдалин , французскими химиками Пьером Робике и Антуаном Бутроном-Шарларом в 1830 году. [ 5 ]
Родственные соединения
[ редактировать ]Молекулы, содержащие N-гликозидную связь, известны как гликозиламины . Многие авторы- биохимики называют эти соединения N-гликозидами и группируют их с гликозидами; это считается неправильным термином и не одобряется Международным союзом теоретической и прикладной химии . Гликозиламины и гликозиды группируются вместе как гликоконъюгаты ; другие гликоконъюгаты включают гликопротеины , гликопептиды , пептидогликаны , гликолипиды и липополисахариды . [ нужна ссылка ]
Гликаны участвуют в различных биологических процессах, в том числе в путях развития заболеваний. C -гликозиды представляют собой неприродные аналоги гликанов, в которых гликозидный кислород заменен углеродным заместителем. • C -гликозиды представляют собой циклические эфиры, а не ацетали, как их исходные O -гликозиды. Они более стабильны к химическому и ферментативному гидролизу, поскольку аномерное положение теперь является углеродным заместителем. Таким образом, они широко используются в качестве механистических зондов и потенциальных терапевтических средств. Они имеют другие конформационные и рецепторсвязывающие свойства, чем их О -гликозидный аналог. В большинстве случаев они имеют более высокую эффективность и являются лучшими лекарствами, как показано в примере. Если вас нужно убедить, возьмем, к примеру, случай церамида альфа-галактозы, известного противоракового препарата, церамида альфа-галактозы. С-аналог сравнивали с его родительским о-гликозидом при лечении мышиной модели малярии и меланомы. В обоих случаях с-гликозид обладает большей лекарственной эффективностью, чем о-гликозид. В модели малярии на мышах они обрабатывали спорозоиты как С-гликозидом, так и о-гликозидом, и через 42 часа С-гликозид значительно лучше лечил спорозоиты, чем теогликозид. Аналогичным образом, в модели меланомы кожа, обработанная c -гликозид показал гораздо лучшие результаты, чем лечение о-гликозидом в той же дозировке.
Шмиг и др. Дж. Эксп. Мед. 2003 , 198 , 1631–164
Далл'Олио, Ф.; Пуччи, М.; Малаголини Н. и др. Рак . 2021 , 13 (21), 5273.
Химия
[ редактировать ]Большая часть химии гликозидов объясняется в статье о гликозидных связях . Например, части гликона и агликона могут быть химически разделены гидролизом в присутствии кислоты и могут быть гидролизованы щелочью . Существует также множество ферментов , которые могут образовывать и разрывать гликозидные связи. Важнейшими ферментами расщепления являются гликозидгидролазы , а важнейшими синтетическими ферментами в природе — гликозилтрансферазы . генетически измененные ферменты, называемые гликосинтазами , которые могут образовывать гликозидные связи с отличным выходом. Были разработаны [ нужна ссылка ]
Существует множество способов химического синтеза гликозидных связей. Гликозидирование по Фишеру относится к синтезу гликозидов путем реакции незащищенных моносахаридов со спиртами (обычно в качестве растворителя) в присутствии сильнокислотного катализатора. Реакция Кенигса-Кнорра представляет собой конденсацию гликозилгалогенидов и спиртов в присутствии солей металлов, таких как карбонат серебра или оксид ртути . [ нужна ссылка ]
Классификация
[ редактировать ] | Этот раздел нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( январь 2021 г. ) |
Гликозиды можно классифицировать по гликону, типу гликозидной связи и агликону.
По гликону/наличию сахара
[ редактировать ]Если гликозидная группа гликозида представляет собой глюкозу , то молекула является глюкозидом ; если это фруктоза , то молекула — фруктозид ; если это глюкуроновая кислота , то молекула представляет собой глюкуронид ; и т. д. В организме токсичные вещества часто связываются с глюкуроновой кислотой для повышения их растворимости в воде; образующиеся глюкурониды затем выводятся из организма. Соединения также можно в целом определить на основе класса гликона; например, биозиды представляют собой гликозиды с дисахаридным (биозным) гликоном.
По типу гликозидной связи
[ редактировать ]В зависимости от того, лежит ли гликозидная связь «ниже» или «над» плоскостью циклической молекулы сахара, гликозиды классифицируются как α-гликозиды или β-гликозиды . Некоторые ферменты, такие как α-амилаза, могут гидролизовать только α-связи; другие, такие как эмульсин , могут влиять только на β-связи.
Между гликоном и агликоном существует четыре типа связей:
- С-связь/гликозидная связь, «негидролизуемая кислотами или ферментами»
- О-связь/гликозидная связь
- N-связь/гликозидная связь
- S-связь/гликозидная связь
По агликону
[ редактировать ]Гликозиды также классифицируются по химической природе агликона. Для целей биохимии и фармакологии это наиболее полезная классификация.
Алкогольные гликозиды
[ редактировать ]Примером алкогольного гликозида является салицин , который встречается в роде Salix . Салицин превращается в организме в салициловую кислоту , которая тесно связана с аспирином и оказывает обезболивающее , жаропонижающее и противовоспалительное действие.
Антрахиноновые гликозиды
[ редактировать ]Эти гликозиды содержат агликоновую группу, которая является производным антрахинона . Они обладают слабительным эффектом. Они в основном встречаются у двудольных растений, за исключением семейства Liliaceae , которые являются однодольными . Они присутствуют в сенне , ревене и видах алоэ . Антрон и антранол представляют собой восстановленные формы антрахинона.
Кумариновые гликозиды
[ редактировать ]Здесь агликон представляет собой кумарин или его производное. Примером является аптерин , который, как сообщается, расширяет коронарные артерии , а также блокирует кальциевые каналы . Другие кумариновые гликозиды получают из высушенных листьев Psoralea corylifolia .
Хромонгликозиды
[ редактировать ]В этом случае агликон называется бензо-гамма-пироном.
Цианогенные гликозиды
[ редактировать ]
В этом случае агликон содержит циангидриновую группу. Растения, производящие цианогенные гликозиды, хранят их в вакуоли , но если растение подвергается атаке, они высвобождаются и активируются ферментами в цитоплазме . Они удаляют сахарную часть молекулы, позволяя структуре циангидрина разрушаться и выделять токсичный цианид водорода . Хранение их в неактивных формах в вакуоли предотвращает повреждение растения в обычных условиях. [ 6 ]
Помимо отпугивания травоядных животных, у некоторых растений они контролируют прорастание, образование почек , транспорт углерода и азота и, возможно, действуют как антиоксиданты. [ 6 ] Производство цианогенных гликозидов является эволюционно консервативной функцией, появляющейся у таких старых видов, как папоротники , и у таких молодых видов, как покрытосеменные . [ 6 ] Эти соединения производят около 3000 видов. В ситах они обнаружены примерно у 11% культурных растений, но в целом только у 5% растений; люди, похоже, выбрали за них. [ 6 ]
Примеры включают амигдалин и пруназин , которые вырабатываются горьким миндалем ; Другими видами, которые производят цианогенные гликозиды, являются сорго (из которого впервые был выделен дуррин , первый обнаруженный цианогенный гликозид), ячмень , лен , белый клевер и маниока , которая производит линамарин и лотаустралин . [ 6 ]
Амигдалин и его синтетическое производное лаэтрил исследовались как потенциальные лекарства для лечения рака и широко рекламировались как альтернативная медицина ; они неэффективны и опасны. [ 7 ]
Некоторые виды бабочек, такие как Dryas iulia и Parnassius smintheus , научились использовать цианогенные гликозиды, содержащиеся в растениях-хозяевах, в качестве формы защиты от хищников из-за их неприятного вкуса. [ 8 ] [ 9 ]
Флавоноидные гликозиды
[ редактировать ]Здесь агликон представляет собой флавоноид . Примеры этой большой группы гликозидов включают:
- Гесперидин (агликон: гесперетин , гликон: рутиноза )
- Нарингин (агликон: нарингенин , гликон: рутиноза)
- Рутин (агликон: кверцетин , гликон: рутиноза)
- Кверцитрин (агликон: кверцетин, гликон: рамноза )
Среди важных эффектов флавоноидов – их антиоксидантный эффект. Также известно, что они уменьшают ломкость капилляров . [ нужна ссылка ]
Фенольные гликозиды
[ редактировать ]Здесь агликон представляет собой простую фенольную структуру. Примером может служить арбутин, обнаруженный в винограде Толокнянка обыкновенная Arctostaphylos . Оказывает мочевой антисептический эффект.
Сапонины
[ редактировать ]Эти соединения образуют постоянную пену при встряхивании с водой. Они также гемолиз эритроцитов вызывают . Сапониновые гликозиды содержатся в солодке . Их лекарственная ценность обусловлена отхаркивающим , кортикостероидным и противовоспалительным действием. Стероидные сапонины являются важным исходным материалом для производства полусинтетических глюкокортикоидов и других стероидных гормонов , таких как прогестерон ; например, в Dioscorea диком ямсе диосгенин имеется сапогенин в форме его гликозида диосцина. Гинзенозиды гликозиды представляют собой тритерпеновые и сапонины женьшеня из Panax ginseng (китайский женьшень) и Panax quinquefolius ( американский женьшень ). В общем, использование термина сапонин в органической химии не рекомендуется, поскольку многие растительные компоненты могут образовывать пену , а многие тритерпен -гликозиды при определенных условиях являются амфиполярными, действуя как поверхностно-активные вещества . Более современное использование сапонинов в биотехнологии — в качестве адъювантов в вакцинах : Quil A и его производное QS-21 , выделенные из коры Quillaja saponaria. Молина, стимулирование как иммунного ответа Th1, так и продукции цитотоксических Т-лимфоцитов (ЦТЛ) против экзогенных антигенов делает их идеальными для использования в субъединичных вакцинах и вакцинах, направленных против внутриклеточных патогенов, а также для терапевтических противораковых вакцин , но с вышеупомянутыми побочными эффектами. Эффект гемолиза . [ 10 ] Сапонины также являются естественными антипротозойными агентами рубца, которые могут улучшить микробную ферментацию рубца, снижая концентрацию аммиака и выработку метана у жвачных животных . [ 11 ]
Стероидные гликозиды (сердечные гликозиды)
[ редактировать ]В этих гликозидах агликоновая часть представляет собой стероидное ядро. Эти гликозиды обнаружены в растениях родов Digitalis , Scilla и Sphophanthus . Их используют при лечении заболеваний сердца , например, застойной сердечной недостаточности (исторически признано, что они не улучшают выживаемость; другие агенты [ нужен пример ] сейчас предпочтительнее [ нужна медицинская ссылка ] ) и аритмия .
Стевиоловые гликозиды
[ редактировать ]Эти сладкие гликозиды, содержащиеся в стевии растении Stevia rebaudiana Bertoni, имеют сладость сахарозы в 40–300 раз . Два основных гликозида, стевиозид и ребаудиозид А, используются в качестве натуральных подсластителей во многих странах. Эти гликозиды содержат стевиол в качестве агликоновой части. Глюкоза или комбинации рамнозы -глюкозы связываются с концами агликона с образованием различных соединений.
Иридоидные гликозиды
[ редактировать ]Они содержат иридоидную группу; например аукубин , генипозидовая кислота , тевиридозид, логанин , каталпол .
Тиогликозиды
[ редактировать ]Поскольку в названии присутствует приставка тио- , эти соединения содержат серу . Примеры включают синигрин , содержащийся в черной горчице , и синалбин , содержащийся в белой горчице .
См. также
[ редактировать ]- Углеводы
- Углеводная химия
- Химическое гликозилирование
- Гликорандомизация
- Гликозилирование
- Натуральные продукты
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Брито-Ариас, Марко (2007). Синтез и характеристика гликозидов . Спрингер. ISBN 978-0-387-26251-2 .
- ^ Нарштедт, А.; Дэвис, Р.Х. (1983). «Встреча, 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-x .
- ^ «Гликозиды» . Золотая книга ИЮПАК – Гликозиды . 2009. doi : 10.1351/goldbook.G02661 . ISBN 978-0-9678550-9-7 .
- ^ Линдхорст, ТК (2007). Основы химии и биохимии углеводов . Вайли-ВЧ. ISBN 978-3-527-31528-4 .
- ^ Робике; Бутрон-Шарлар (1830 г.). «Новые эксперименты с горьким миндалем и эфирным маслом, которое он дает». Анналы химии и физики . 2-я серия (на французском языке). 44 : 352–382.
- ^ Перейти обратно: а б с д и Глидоу, РМ; Мёллер, Б.Л. (2014). «Цианогенные гликозиды: синтез, физиология и фенотипическая пластичность». Ежегодный обзор биологии растений . 65 : 155–85. doi : 10.1146/annurev-arplant-050213-040027 . ПМИД 24579992 .
- ^ Милаццо, С; Хорнебер, М. (28 апреля 2015 г.). «Лаэтрил для лечения рака» . Кокрейновская база данных систематических обзоров (4): CD005476. дои : 10.1002/14651858.CD005476.pub4 . ПМК 6513327 . ПМИД 25918920 .
- ^ Бенсон, Вудрафф В. (1971). «Доказательства эволюции невкусности посредством родственного отбора у Heliconinae (Lepidoptera)». Американский натуралист . 105 (943): 213–226. дои : 10.1086/282719 . JSTOR 2459551 . S2CID 84261089 .
- ^ Дойл, Аманда (2011). Роль температуры и взаимодействия растений-хозяев в развитии личинок и популяционной экологии Parnassius smintheus Doubleday, бабочки Rocky Mountain Apollo (PDF) (MSc). Университет Альберты. дои : 10.7939/R3VX32 . Проверено 13 ноября 2017 г.
- ^ Сунь, Хун-Сян; Се, Юн; Йе, И-Пин (2009). «Достижения в области адъювантов на основе сапонина» . Вакцина . 27 (12): 1787–1796. doi : 10.1016/j.vaccine.2009.01.091 . ПМИД 19208455 .
- ^ Патра, АК; Саксена, Дж (2009). «Влияние и способ действия сапонинов на микробные популяции и ферментацию в рубце и продукцию жвачных животных» . Обзоры исследований в области питания . 22 (2): 204–209. дои : 10.1017/S0954422409990163 . ПМИД 20003589 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Определение гликозидов из ИЮПАК Сборника химической терминологии , « Золотой книги ».
- Правила наименования гликозидов ИЮПАК
