Arabinoz bir monosakarid beş karbon atomuna sahip olan ve kendi yapısında bir aldehid işlevsel gruba sahip olduğundan, bu aldopentozlar grubu içinde sınıflandırılır. Adı, ilk kez izole edildiği yer olan arap zamkından gelmektedir.
Bitki organizmalarına özel bir şekerdir ve bazı araştırmalar, Arabidopsis thaliana ve Oryza sativa (pirinç) model bitkilerinde hücre duvarının sakkaritlerinin% 5 ila 10'unu temsil ettiğini göstermektedir.
D - (-) ve L - (+) - Arabinose için Fisher projeksiyonu (Kaynak: Wikimedia Commons)
Doğal ve endüstriyel açıdan büyük öneme sahip iki biyopolimer olan pektin ve hemiselüloz bileşiminin bir parçasıdır.
Şeker pancarı küspesi, mikrobiyoloji ve tıp alanında teşhis amaçlı, antineoplastik ve antiviral ilaçların sentezinde çeşitli uygulamaları olan arabinozun ekstraksiyonu için kullanılan endüstriyel atıklara iyi bir örnektir.
Bitki preparatlarında oldukça bol miktarda bulunan bir sakarit olduğundan, şu anda çeşitli yöntemlerle sakarit karışımlarından ayrılmasına ilişkin araştırmalara büyük ilgi vardır.
Bu özellikle müstahzarlar etanol üretimini sağlayan fermentatif işlemler için kullanıldığında doğrudur, çünkü ticari olarak temin edilebilen birkaç mikroorganizma bu alkolü arabinozdan üretebilir.
Özellikleri ve yapısı
L-arabinoz, ticari olarak, gıda endüstrisinde sıklıkla tatlandırıcı olarak kullanılan beyaz kristal toz olarak bulunur. Kimyasal formülü C5H10O5'tir ve moleküler ağırlığı yaklaşık 150 g / mol'dür.
Doğadaki çoğu monosakkaridin aksine, bu şeker ağırlıklı olarak L-arabinoz izomeri olarak bulunur.
Genel olarak, L-izomerleri, glikosidik bağlarla karbonhidrat kalıntılarına bağlanan çeşitli yapıdaki moleküller olan membran glikokonjugatlarında ortak bileşenlerdir, bu nedenle L-arabinoz bir istisna değildir.
Arabinosa'nın Haworth projeksiyonu (Kaynak: Wikimedia Commons aracılığıyla NEUROtiker)
Arabinozun L-izomerik formu iki halka şeklinde yapıya sahiptir: L-arabinopiranoz ve L-arabinofuranoz. Serbest arabinoz çözeltide L-arabinopiranoz olarak bulunur, çünkü bu form furanozdan daha stabildir.
Bununla birlikte, bitki hücre duvarının polisakkarit bileşenlerinin yanı sıra arabinozun dahil olduğu glikoproteinler ve proteoglikanlar gözlenirken, baskın form L-arabinofuranozdur.
Okuyucunun, "piran" ve "furan" terimlerinin, sırasıyla 6 veya 5 bağ halkaları ile bir şekerin elde edebileceği olası siklik hemiasetal konfigürasyonlara karşılık geldiğini hatırlaması akıllıca olacaktır.
Bitkilerde L-arabinoz
Arabinoz, ciğerotları, yosunlar ve birçok klorofit yosunu ve klorofit, sırasıyla yeşil ve kahverengi algler dahil olmak üzere kara bitkileri arasında yaygın olarak dağıtılır. Bu gerçek, sentezi için metabolik yolun erken "ilkel" bitkilerde elde edildiğini göstermektedir.
Bitkilerde L-arabinozlu polisakkaritleri içeren polisakkaritlerin, proteoglikanların, glikoproteinlerin ve salgılanan peptitlerin çoğu Golgi kompleksinde sentezlenir, ancak küçük glikokonjugatlar sitozolde sentezlenebilir.
Bitkilerde bilinen tek L-arabinoz oluşum yolu, içinde epimerizasyonu katalize eden bir UDP-ksiloz 4-epimerazın katılımıyla UDP-ksilozdan UDP-L-arabinopiranoz olarak sentezlendiği bir yoludur. UDP-ksilozun C-4 pozisyonu.
Bu reaksiyon, sükroz sentaz ile sükroz ve UDP'den veya glikoz 1-P ve UTP'den sentezlenen UDP-glikoz ile başlayan nükleotid şekerler veya UDP-şekerler için de novo sentez yolunun bir parçasıdır. UDP-glikoz pirofosforilaz.
C-6 karbonunun dekarboksilasyonu yoluyla UDP-galakturonik asitten UDP-L-arabinopiranoz üretimi için başka mekanizmalar önerilmiştir, ancak söz konusu reaksiyonu katalize etmekten sorumlu UDP-galakturonik asit dekarboksilaz enzimi bitkilerde bulunmamıştır. .
Bakterilerde L-arabinoz
Yapısal bir bakış açısından, yazarlar, birçok bakterinin hücre duvarının bir bileşeni olarak L-arabinoza işaret etmektedir. Ancak önemi daha antropik bir bakış açısıyla görülmektedir:
İnsanlar beslenmede tükettikleri L-arabinoz bitkisini bağırsaklardan alamazlar. Bununla birlikte, insan bağırsağında doğal olarak yerleşik bir bakteri olan E. coli, tek karbon ve enerji kaynağı olan bu monosakkarit pahasına hayatta kalabilir.
Bu bakteri türleri ve diğer ilgili olanlar, araBAD operonunun enzimatik ürünlerinin kullanımı yoluyla L-arabinozu metabolize edebilir. Bu mikroorganizmalar, ortamdan L-arabinozu aldıktan sonra, onu hücre içinde, diğer şeylerin yanı sıra, pentoz fosfat yolu için kullandıkları D-xylulose-5-P'ye dönüştürebilirler.
Deneysel biyolojide bu operon, bakteriyel ekspresyon sistemlerinde homolog ve heterolog genlerin kontrollü ekspresyonu için genetik yapılarda kullanılmıştır.
Özellikleri
Üzerinde tasarlandığı bağlama bağlı olarak, L-arabinoz farklı işlevlere sahiptir. Önceki noktalarda adı geçen bazılarına ek olarak, aşağıdakilere de atıfta bulunulabilir:
Bitkilerde en yüksek L-arabinoz oranına sahip moleküllerden biri, bitkilerin hücre duvarlarında bulunan pektinin polimer kompleksinin zenginleştirildiği pektik arabinandır.
-Pektik arabinan, bitkiler ve çevreleri arasındaki gaz alışverişi için çok önemli süreçler olan stomatal kapanma ve açmanın düzenlenmesiyle ilgilidir.
Bitkilerde L-arabinozun varlığının ve işlevselliğinin bir başka örneği, L-arabinoz ve galaktoz kalıntıları bakımından zengin büyük bir karbonhidrat bölgesinden oluşan proteoglikanlar olan arabinogalaktan proteinleri ailesidir.
-Birçok sekonder flavonoid tipi bitki bileşiği L-arabinopiranosillenmiştir, yani özellikle A. thaliana'da L-arabinopiranoz kalıntılarına bağlanmıştır.
- Monomerik birimleri in vitro intestinal maltaz ve sükraz aktivitelerini inhibe ettiğinden, L-arabinozun kullanımı doğal bir ilaç olarak önerilmiştir. Sucrase aktivitesi, kan şekeri seviyelerini düşürmek için önemlidir.
-L-arabinozun laboratuvarda tutulan sıçanların diyetine dahil edilmesi, kan plazması ve karaciğerdeki insülin ve triasilgliserol düzeylerinin azalmasına önemli ölçüde katkıda bulunuyor gibi görünmektedir.
-1973'te bu monosakkarit, Bilik ve Caplovic tarafından molibdat ile katalize edilen L-arabinozun epimerizasyonu yoluyla L-riboz sentezi için kullanıldı.
- Son olarak, L-arabinoz, çeşitli mikroorganizmaların in vitro kültürü için çok sayıda ortam formülasyonunda kullanılır.
Referanslar
- Garrett, R. ve Grisham, C. (2010). Biyokimya (4. baskı). Boston, ABD: Brooks / Cole. CENGAGE Öğrenme.
- Kotake, T., Yamanashi, Y., Imaizumi, C. ve Tsumuraya, Y. (2016). Bitkilerde L-arabinozun metabolizması. Bitki Araştırmaları Dergisi, 1–12.
- Nelson, DL ve Cox, MM (2009). Biyokimyanın Lehninger İlkeleri. Omega Editions (5. baskı).
- Schleif, R. (2000). Escherichia coli'nin L-arabinoz operonunun düzenlenmesi. Genetikte Eğilimler, 16, 559–565.
- Spagnuolo, M., Crecchio, C., Pizzigallo, MDR ve Ruggiero, P. (1999). Şeker Pancarı Küspesinin Ultrafiltrasyon ile Kombine Arabinazlar Tarafından Pektin, Selüloz ve Arabinoza Parçalanması. Biyoteknoloji ve Biyomühendislik, 64, 686–691.
- Voet, D. ve Voet, J. (2006). Biyokimya (3. baskı). Editoryal Médica Panamericana.
- Yurkanis Bruice, P. (2003). Organik Kimya. Pearson.