GLIKOZIDIK BAĞ: ÖZELLIKLERI, TÜRLERI VE ISIMLENDIRME - BIYOLOJI - 2024

Glikosidik bağları şekerler (karbonhidrat) ve diğer monosakkarit veya diğer moleküller diğer moleküller arasında meydana gelen kovalent bağlar bir farklı yapıdaki. Bu bağlantılar, yalnızca yedek yakıtların ve yapısal unsurların oluşumunda değil, aynı zamanda hücresel iletişim için gerekli olan bilgi taşıyıcı moleküllerin oluşumunda da yaşam için çok sayıda temel bileşenin varlığını mümkün kılar.

Polisakkaritlerin oluşumu, temelde, tek tek monosakkarit birimlerinin serbest alkol veya hidroksil grupları arasında glukosidik bağların kurulmasına bağlıdır.

Glikojende glikozidik bağlanma örneği (Kaynak: Glykogen.svg-NEUROtikerderivative-work-Marek-M-Public-domain, Wikimedia Commons aracılığıyla)

Bununla birlikte, bazı karmaşık polisakkaritler, amino, sülfat ve asetil gibi küçük moleküllere veya gruplara glukosidik bağlar yoluyla bağlanan ve bir yoğunlaşma reaksiyonu ile bir su molekülünün salınmasını zorunlu olarak içermeyen modifiye şekerleri içerir. Bu modifikasyonlar, hücre dışı matris veya glikokalikste bulunan glikanlarda çok yaygındır.

Glikosidik bağlantılar, bazı sfingolipidlerin polar baş grubunun birleşmesi, birçok organizmanın hücre zarlarının temel bileşenleri ve glikoproteinlerin ve proteoglikanların oluşumu dahil olmak üzere birçok hücresel bağlamda meydana gelir.

Selüloz, kitin, agar, glikojen ve nişasta gibi önemli polisakkaritler, glikosidik bağlar olmadan mümkün olmazdı. Benzer şekilde, endoplazmik retikulumda ve Golgi kompleksinde meydana gelen protein glikosilasyonu, birçok proteinin aktivitesi için son derece önemlidir.

Çok sayıda oligo- ve polisakkarit, glikoz rezervuarı olarak, yapısal bileşenler olarak veya dokularda hücre bağlanması için yapıştırıcılar olarak işlev görür.

Oligosakaritlerdeki glikosidik bağlar arasındaki ilişki, glikosidik bağlarda daha büyük çeşitlilik olması farkıyla, polipeptitlerdeki peptit bağlarına ve polinükleotitlerdeki fosfodiester bağlarına benzerdir.

karakteristikleri

Glikosidik bağlar, proteinler ve nükleik asitlerdeki analoglarından çok daha çeşitlidir, çünkü prensipte herhangi iki şeker molekülü birçok şekilde birbirine bağlanabilir çünkü oluşuma katılabilen çoklu -OH gruplarına sahiptirler. bağlantının.

Ayrıca, monosakaritlerin izomerleri, yani hidroksil grubunun anomerik karbona göre siklik yapıda sahip olabileceği iki yönden biri, ek bir çeşitlilik seviyesi sağlar.

İzomerlerin farklı üç boyutlu yapıları ve farklı biyolojik aktiviteleri vardır. Selüloz ve glikojen, tekrar eden D-glikoz birimlerinden oluşur, ancak glikosidik bağ tipinde farklılık gösterir (glikojen için a1-4 ve selüloz için for1-4) ve bu nedenle farklı özelliklere ve işlevlere sahiptir.

Polipeptitlerin bir N- ve bir C- ucuyla bir polariteye sahip olması ve polinükleotitlerin 5 've 3' uçlarına sahip olması gibi, oligo- veya polisakkaritler, indirgeyici ve indirgeyici olmayan uçlarla tanımlanan bir polariteye sahiptir.

İndirgeyici uç, başka bir molekülle glikosidik bir bağ oluşturmayan, böylece aldehidin kimyasal reaktivitesini koruyan serbest bir anomerik merkeze sahiptir.

Glikosidik bağ, bir oligo- veya polisakarit parçasının en esnek bölgesidir, çünkü tek tek monosakkaritlerin yapısal sele konformasyonu nispeten serttir.

Glikosidik bağın oluşumu

Glikosidik bağ, birinin anomerik karbonu ve diğerinin hidroksil grubu aracılığıyla iki monosakkarit molekülünü birleştirebilir. Yani, bir şekerin hemiasetal grubu, bir asetal oluşturmak için diğerinin alkol grubu ile reaksiyona girer.

Genelde bu bağların oluşumu, oluşan her bağ ile bir su molekülünün salındığı yoğunlaşma reaksiyonları ile gerçekleşir.

Bununla birlikte, bazı reaksiyonlarda oksijen, şeker molekülünü su olarak değil, bir üridin difosfat nükleotidinin difosfat grubunun bir parçası olarak terk eder.

Glikosidik bağlara yol açan reaksiyonlar, glikosiltransferazlar olarak bilinen bir enzim sınıfı tarafından katalize edilir. Büyüyen polimer zincirine bağlanan bir fosfat grubu veya bir nükleotid (örneğin Glukoz 6-fosfat, UDP-galaktoz) ilavesiyle kovalent olarak modifiye edilmiş bir şeker arasında oluşturulurlar.

Glikosidik bağın hidrolizi

Glikozidik bağlar hafif asidik ortamlarda kolaylıkla hidrolize edilebilir, ancak alkali ortamlara oldukça dirençlidirler.

Glikosidik bağların enzimatik hidrolizine, glikosidazlar olarak bilinen enzimler aracılık eder. Pek çok memeli, selülozun parçalanması için bu enzimlere sahip değildir, bu nedenle, temel bir lif kaynağı olmalarına rağmen, bu polisakkaritten enerji elde edemezler.

Örneğin inekler gibi geviş getirenlerin bağırsaklarıyla ilişkili, sindirdikleri selülozu parçalayabilen enzimler üreten ve bu da onları bitki dokularında korunan enerjiden yararlanma yeteneğine sahip olan bakterilere sahiptir.

Göz yaşlarında ve bazı bakteriyel virüsler tarafından üretilen enzim lizozim, bakterilerin hücre duvarında bulunan N-asetilglukozamin ile N-asetilmuramik asit arasındaki glikosidik bağı kıran hidrolitik aktivitesi sayesinde bakterileri yok edebilmektedir. .

çeşitlilik

Oligosakkaritler, polisakkaritler veya glikanlar çok çeşitli moleküllerdir ve bu, monosakkaritlerin daha yüksek sıralı yapılar oluşturmak için birbirleriyle birleşebilmelerinin birçok yolundan kaynaklanmaktadır.

Bu çeşitlilik, yukarıda belirtildiği gibi, şekerlerin farklı bağlanma bölgelerine izin veren hidroksil gruplarına sahip olması ve şekerin anomerik karbonuna (a veya β) göre iki olası stereoizomer arasında bağların oluşabileceği gerçeğine dayanmaktadır.

Glikosidik bağlar, bir şeker ile alkoller veya amino asitler gibi herhangi bir hidroksi bileşiği arasında oluşturulabilir.

Ek olarak, bir monosakkarit iki glikosidik bağ oluşturabilir, böylece bir dallanma noktası olarak hizmet edebilir ve hücrelerdeki glikanların veya polisakkaritlerin yapısına potansiyel karmaşıklık katabilir.

Türleri

Glikosidik bağ türleri söz konusu olduğunda, iki kategori ayırt edilebilir: oligo- ve polisakkaritleri oluşturan monosakkaritler arasındaki glikosidik bağlar ve karbonhidrat kısımları olan proteinler veya lipidler olan glikoproteinlerde veya glikolipitlerde oluşan glikosidik bağlar. .

O-glukozidik bağlar

Monosakkaritler arasında oluşan O-glikosidik bağlar, bir şeker molekülünün hidroksil grubu ile diğerinin anomerik karbonu arasındaki reaksiyonla oluşur.

Disakkaritler, en yaygın oligosakkaritler arasındadır. Polisakkaritler, doğrusal bir şekilde birbirine bağlanmış 20'den fazla monosakkarit birimine sahiptir ve bazen birden çok dalı vardır.

O-glikosidik bağ örneği (Kaynak: Wikimedia Commons aracılığıyla Tpirojsi)

Maltoz, laktoz ve sükroz gibi disakkaritlerde en yaygın glikosidik bağ O-glukozidik tiptir. Bu bağlar, a veya β izomerik formlarının karbonları ve -OH'si arasında oluşabilir.

Oligo- ve polisakkaritlerde glikosidik bağların oluşumu, bağlanan şekerlerin stereokimyasal doğasına ve karbon atomlarının sayısına bağlı olacaktır. Genel olarak 6 karbonlu şekerler için, karbon 1 ve 4 veya 1 ve 6 arasında doğrusal bağlar oluşur.

Terminolojiye bağlı olarak α ve veya 1,2-cis ve 1,2-trans-glikozitler olarak tanımlanan iki ana O-glikozit türü vardır.

1,2-cis glikosile kalıntılar, D-glukoz, D-galaktoz, L-fukoz, D-ksiloz için a-glikozitler veya D-mannoz, L-arabinoz için-glikozitler; 1,2-trans (D-glikoz için for-glikozitler, D-mannoz için α-glikozitler, vb.) birçok doğal bileşen için büyük önem taşır.

O-glikosilasyon

En yaygın translasyon sonrası modifikasyonlardan biri, büyüyen bir peptide veya proteine ​​bir karbonhidrat kısmının eklenmesinden oluşan glikosilasyondur. Salgı proteinleri olan müsinler, O-glukozidik bağlarla bağlanan büyük miktarlarda oligosakarit zincirleri içerebilir.

O-glikosilasyon işlemi ökaryotların Golgi kompleksinde meydana gelir ve proteinlerin karbonhidrat kısmına, serin veya treoninin bir amino asit kalıntısının -OH grubu ile anomerik karbon arasındaki glikosidik bir bağ yoluyla bağlanmasından oluşur. şekerin.

Karbonhidratlar ile hidroksiprolin ve hidroksilisin kalıntıları arasında ve tirozin kalıntılarının fenolik grubu ile bu bağların oluşumu da gözlenmiştir.

N-glikosidik bağlar

N-glikosidik bağlar, glikosile proteinler arasında en yaygın olanıdır. N-glikosilasyon, esas olarak ökaryotların endoplazmik retikulumunda, Golgi kompleksinde meydana gelebilecek müteakip modifikasyonlarla meydana gelir.

N-glikosidik bağ örneği (Kaynak: Tpirojsi, Wikimedia Commons aracılığıyla)

N-glikosilasyon, Asn-Xxx-Ser / Thr konsensüs sekansının varlığına bağlıdır. Glikosidik bağ, asparajin kalıntılarının yan zincirinin amid nitrojeni ile peptit zincirine bağlanan şekerin anomerik karbonu arasında oluşur.

Glikosilasyon sırasında bu bağların oluşumu, oligosakaritleri dolikol fosfattan asparagin kalıntılarının amid nitrojenine aktaran oligosakariltransferaz olarak bilinen bir enzime bağlıdır.

Diğer glikozidik bağ türleri

S-glukozidik bağlar

Ayrıca proteinler ve karbonhidratlar arasında da meydana gelirler, N-terminal sisteinleri ve oligosakaritleri olan peptitler arasında gözlenmiştir. Bu tür bağlara sahip peptitler başlangıçta insan idrarındaki proteinlerden izole edildi ve eritrositler glikoz oligosakaritlerine bağlandı.

C-glukozidik bağlar

İlk kez insan idrarında bulunan RNaz 2'de ve eritrositlerin RNaz 2'sinde bulunan bir triptofan kalıntısında bir post-translasyonel modifikasyon (glikosilasyon) olarak gözlemlendi. Amino asidin indol çekirdeğinin 2 konumunda karbona bir C-glukosidik bağ yoluyla bir mannoz eklenir.

terminoloji

Glikozit terimi, anomerik grubu bir -OR (O-glikozitler), -SR (tiyoglikozitler), -SeR (selenoglikozitler), -NR (N-glikozitler veya glukozaminler) veya hatta -CR grubu ile değiştirilen herhangi bir şekeri tanımlamak için kullanılır. (Cı-glukosidler).

Üç farklı şekilde adlandırılabilirler:

(1) monosakkaridin karşılık gelen siklik formunun adının terminal "-o" 'nun "-ido" ile değiştirilmesi ve farklı bir kelime olarak ikame R grubunun adının yazılmasından önce.

(2) "glikosiloksi" terimini monosakkarit adının ön eki olarak kullanmak.

(3) hidroksi bileşiğinin adının ön eki olarak O-glikosil, N-glikosil, S-glikosil veya C-glikosil terimini kullanmak.

Referanslar

1. Bertozzi, CR ve Rabuka, D. (2009). Glikan Çeşitliliğinin Yapısal Temeli. A. Varki, R. Cummings ve J. Esko (Eds.), Essentials of Glycobiology (2. baskı). New York: Cold Spring Harbor Laboratory Press. Www.ncbi.nlm.nih.gov adresinden erişildi
2. Biermann, C. (1988). Polisakkaritlerdeki Glikosidik bağların hidrolizi ve diğer bölünmeleri. Karbonhidrat Kimyası ve Biyokimyadaki Gelişmeler, 46, 251–261.
3. Demchenko, AV (2008). Kimyasal Glikosilasyon El Kitabı: Stereoseçicilik ve Terapötik Alaka Düzeyindeki Gelişmeler. Wiley-VCH.
4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., … Martin, K. (2003). Moleküler Hücre Biyolojisi (5. baskı). Freeman, WH & Company.
5. Nelson, DL ve Cox, MM (2009). Biyokimyanın Lehninger İlkeleri. Omega Editions (5. baskı).
6. Karbonhidratların Adlandırılması (Öneriler 1996). (bin dokuz yüz doksan altı). Www.qmul.ac.uk adresinden erişildi.
7. Soderberg, T. (2010). Biyolojik Vurgu ile Organik Kimya, Cilt I. Kimya Fakültesi (Cilt 1). Minnesota: Minnesota Üniversitesi Morris Digital Well. Www.digitalcommons.morris.umn.edu adresinden erişildi
8. Taylor, CM (1998). Glikopeptidler ve Glikoproteinler: Glikozidik Bağlantıya Odaklanın. Tetrahedron, 54, 11317-11362.