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

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. -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

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

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

По гликону/наличию сахара

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

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

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

Алкогольные гликозиды

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

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

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

В этом случае агликон называется бензо-гамма-пироном.

Цианогенные гликозиды

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

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

Здесь агликон представляет собой простую фенольную структуру. Примером может служить арбутин, обнаруженный в толокнянке обыкновенной Arctostaphylos uva-ursi . Оказывает мочевой антисептический эффект.

Сапонины

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. Гинсенозиды американский представляют собой тритерпеновые гликозиды и сапонины женьшеня из Panax ginseng (китайский женьшень) и Panax quinquefolius ( 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)

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

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

Они содержат иридоидную группу; например аукубин , генипозидовая кислота , тевиридозид, логанин , каталпол .

Тиогликозиды

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

Ссылки

^ 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.
^ Jump up to: 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

Определение гликозидов из ИЮПАК Сборника химической терминологии , « Золотой книги ».
Правила наименования гликозидов ИЮПАК

[1] Брито-Ариас, Марко (2007). Синтез и характеристика гликозидов . Спрингер. ISBN 978-0-387-26251-2 .

[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 .

[IUPAC_Gold_Book_-_Glycosides-3] «Гликозиды» . Золотая книга ИЮПАК – Гликозиды . 2009. doi : 10.1351/goldbook.G02661 . ISBN 978-0-9678550-9-7 .

[4] Линдхорст, ТК (2007). Основы химии и биохимии углеводов . Вайли-ВЧ. ISBN 978-3-527-31528-4 .

[5] 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.

[Gleadow2014rev-6] Jump up to: 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 .

[7] 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 .

[8] 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 .

[9] 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.

[Sun2009-10] 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 .

[Patra2009-11] 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 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

v т и Гликозиды
Bond	O-glycosidic bond N-glycosidic bond S-glycosidic bond C-glycosidic bond
Geometry	α-Glycoside β-Glycoside 1,4-Glycoside 1,6-Glycoside
Glycone	Fructoside Galactoside Glucoside Glucuronide Rhamnoside Riboside
Aglycone	Alcoholic glycoside Cardiac glycoside Bufadienolide Cardenolide Cyanogenic glycoside Glycosylamine Phenolic glycoside Anthraquinone glycoside Coumarin glycoside Flavonoid glycoside Saponin Steviol glycoside Thioglycoside

Базы данных авторитетного контроля
National	France BnF data Germany Israel United States Japan
Other	Encyclopedia of Modern Ukraine