HEPTOZLAR: ÖZELLIKLER, BIYOLOJIK ÖNEMI, SENTEZ - BIYOLOJI - 2025

Heptoses yedi karbona sahip olan mono-sakkaritler ile ampirik formüle Cı ₇ H ₁₄ O ₇ . Diğer monosakkaritler gibi bu şekerler polihidroksillenmiştir ve şunlar olabilir: karbon 1'de bir aldehit işlevi olan aldoheptozlar veya karbon 2'de bir keton grubuna sahip olan ketoheptozlar.

Heptozlar, Calvin fotosentez döngüsü ve pentoz fosfat yolunun oksidatif olmayan fazı gibi metabolik yolaklarda sentezlenir. Escherichia coli, Klebsiella sp., Neisseria sp., Proteus sp., Pseudomonas sp., Salmonella sp., Shigella sp., Ve Vibrio sp.

Kaynak: Fvasconcellos

karakteristikleri

Heptozlar, heksozlara benzer şekilde, ağırlıklı olarak siklik formlarında bulunur. Aldoheptozlar beş asimetrik karbona sahiptir ve bir piranoz oluşturmak için döngüye girer. Buna karşılık, ketoheptozlar, aynı zamanda piranozları da oluşturdukları dört asimetrik karbona sahiptir.

Canlı organizmalarda çok yaygın bir doğal ketoheptoz, sedoheptulozdur. Bu şeker, hayvanlarda fotosentez ve karbonhidrat metabolizmasında heksoz şeker oluşumunda önemlidir.

Sedoheptuloz, seyreltik mineral asitte ısıtıldığında,% 80'in 2,7-anhidro-β-D-altro-heptulopiranoz olarak kristalleştiği ve% 20'sinin sedoheptuloz olduğu bir denge mineral karışımı oluşturur.

Heptozların kimyasal tayini sülfürik asit ve sistein, difenilamin ve floroglukinol ile yapılır. Belirli koşullar altında, heptozu diğer şekerlerden ayırmak mümkündür. Aldoheptozları ve ketoheptozları bile ayırt edebilir.

Birçok aldoheptoz, glisero-D-mannoheptoz konfigürasyonuna sahiptir. Heptoz, sekiz karbonlu keto şeker asidi (3-deoksi-D-manno-2-oktulosonik asit, bir Kdo şekeri) ile birlikte, bakteri lipit çift tabakasının dış zarında bulunan LPS'nin yapısal bileşenleridir. .

LPS, su karışımında% 45 fenol kullanılarak ekstrakte edilebilir. Daha sonra, heptozlar ve KDO şekerleri kolorimetrik ve kromatografik tekniklerle tanımlanabilir.

Hepatozların biyolojik önemi

Fotosentez ve pentoz fosfat yolunda

CO asimilasyonu üretilen trioz fosfat, gliseraldehid-3-fosfat ve dihidroksiaseton fosfat, dönüştürme enzimler ₂ , nişasta haline Kloroplast stromada bulunan . Trioz fosfat oluşumu ve karbonların geri kazanımı, _tekrar CO2 fiksasyonuna başlamak için Calvin döngüsünün iki aşamasını oluşturur.

Karbon geri kazanımı aşamasında, aldolaz enzimi, eritroz 4-fosfat (bir dört karbonlu metabolit (E4P)) ve dihidroksketon fosfatı (üç karbonlu bir metabolit) sedoheptuloz 1,7-bifosfata dönüştürmekten sorumludur. .

Bu ketoheptosz, enzimatik olarak katalize edilen birkaç adımda ribuloz 1,5-bifosfata dönüştürülür.

Ribuloz 1,5-bifosfat, Calvin döngüsünün başlatıcı metabolitidir. Öte yandan, sedoheptuloz 7-fosfatın (S7P) biyosentezi, tüm canlı organizmalarda bulunan bir yol olan pentoz fosfat yolunda gerçekleşir. Bu durumda, bir transketolazın etkisi iki fosfat pentozu S7P ve gliseraldehit-3-fosfata (GAP) dönüştürür.

Daha sonra, bir transaldolaz ve bir transketolaz tarafından katalize edilen iki aşamada, S7P ve GAP, fruktoz-6-fosfat ve GAP'a dönüştürülür. Her ikisi de glikoliz metabolitleridir.

Lipo polisakkaritlerde (LPS)

Heptozlar, bakteri kapsülünün lipopolisakkaritlerinde ve polisakkaritlerinde bulunur. Enterobacteriaceae'deki LPS'nin yapısal motifi, β - (1®6) bağıyla bağlanan 2-amino-2-deoksi-D-glikoz dimerinden oluşan lipid A'dan oluşur. İki fosfat esteri ve uzun zincirli yağ asidi grubuna sahiptir.

Lipid A, glikosidik bağlarla (2®7) bağlanan üç şeker Kdo ve ketodeoksioktulosonik asitten oluşan bir köprü ile merkezi bir bölgeye bağlanır. Bu bölge, alfa anomerik konfigürasyon ile L-glisero-D-mannoheptoz heptozuna bağlıdır. O-antijenik bir bölge var.

Bu yapısal motif, Escherichia coli, Klebsiella sp., Yersinia sp., Pseudomonas sp., Salmonella sp. Gibi Gram negatif bakterilerde ve ayrıca diğer patojenik bakterilerde mevcuttur.

Oligosakaritlerdeki piranozların stereomerkezinin farklı konfigürasyonlarını ve ayrıca polisakkaritlerdeki yan zincirleri içeren heptoz varyantları vardır. D-glisero-D-manno-heptopiranosil, Yersinia enterocolitica, Coxiella burnetti, Mannheimia haemolitica, Aeromonas hydrophila ve Vibrio salmonicida'da mevcuttur.

Heptoz D-glisero-D-manno-heptoz, Proteus ve Haemophilus influenzae suşlarının LPS'sinin dış bölgesinde yan zincir birimleri olarak mevcuttur; ve Klebsiella pnömoni LPS yapısal motifine bağlı α - (1®3) veya α - (1®2) ile bağlanan kısa oligomerik yan zincirler olarak.

Vibrio cholerae suşlarında, O-antijenik bölge, her iki anomerik konfigürasyonla (alfa ve beta) D-glisero-D-manno-heptoza sahiptir.

Bakterilerin glikoproteinlerinde

Yüzey katmanları (S katmanları), onu iki boyutlu bir organizasyonda kaplayan özdeş protein alt birimlerinden oluşur. Gram pozitif ve Gram negatif bakterilerde ve arkebakterilerde bulunurlar. Bu katmandaki proteinler, polisakkarit zincirleriyle uzatılmış glikopeptitlere sahiptir.

Bir gram-pozitif bakteri olan Aneurinibacillus thermoaerophilus'un glikoproteinleri, S katmanında tekrarlayan disakarit birimleri ®3) -Dglycero- β -D-mano-Hepp- (1®4) - α -L-Rhap- (1®) içerir.

Glikoproteinlerin işlevlerinden biri de yapışmadır. Örneğin, E. coli suşlarında bir ototransporter protein (AIDA-I) olarak yapışmayı ölçen bir glikoprotein vardır. Glikoprotein biyosentezi, ADP glisero-manno-heptoz gerektiren heptosil transferaz gibi glikosil transferazlar tarafından meydana gelir.

sentez

Kimyasal sentezi ve aktif heptoz fosfat ve heptoz-nükleotidin kimyasal ve enzimatik yöntemlerinin kombinasyonu, mikroorganizmaların bu maddeleri üretmek için kullandıkları metabolik yolları aydınlatmayı mümkün kılmıştır.

Birçok sentez yöntemi, L-glisero-D-manno-heptozu sentezlemek için 6-epimerik manno-heptoz hazırlar. Bu yöntemler, Grignard reaktifleri kullanılarak zincirin anomerik karbon veya aldehit grubundan uzatılmasına dayanır. Glikosilasyonlar, asil koruma gruplarının varlığında gerçekleştirilir.

Bu şekilde, a-anomerik konfigürasyonu koruyan stereo kontrol vardır. Anomerik tiyoglikozitler ve trikloroasetimidat türevleri, heptosil grubu donörleri olarak görev yapar. Daha yeni prosedürler, P-heptosidlerin ve 6-deoksi-heptosid türevlerinin seçici oluşumunu içerir.

Aktif heptoz-nükleotid biyosentezi, D-glisero-D-manno-heptoz 7-fosfata dönüştürülen sedoheptuloz 7-fosfattan başlar. Anomerik heptosil fosfat oluşturmak için bir fosfomutaz önerilmiştir. Daha sonra, bir heptosil transferaz ADP D-glisero-D-manno-heptoz oluşumunu katalize eder.

Son olarak, bir epimeraz, ADP D-glisero-D-manno-heptozun konfigürasyonunu ADP L-glisero-D-manno-heptoza değiştirir.

Ek olarak, bu enzimlerin kataliz yaptıkları mekanizmaları bulmak için kimyasal çalışmalar yapılmıştır. Örneğin, manouronik türevi vermek için oksitlenen benzile benzil manopiranosid kullanırlar.

Hidroklorik asit ile muamele, manouronik türevi diazoketona dönüştürür. Diazobenzil fosforik ile muamele, bir L-glisero-7-fosfat ve D-glisero-7-fosfat karışımı üretir.

Referanslar

1. Collins, PM 2006. CD-ROM ile karbonhidrat sözlüğü. Chapman & Hall / CRC, Boca Raton.
2. Cui, SW 2005. Gıda karbonhidratları: kimya, fiziksel özellikler ve uygulamalar. CRC Press, Boca Raton.
3. Ferrier, RJ 2000. Karbohidrat kimyası: monosakkaritler, disakkaritler ve spesifik oligosakkaritler. Kraliyet Kimya Derneği, Cambridge.
4. Hofstad, T. 1974. Bacteroidaceae'de heptoz ve 2-keto-3-deoksi-oktonatın Dağılımı. Genel Mikrobiyoloji Dergisi, 85, 314–320
5. Kosma, P. 2008. Bakteriyel heptozların oluşumu, sentezi ve biyosentezi. Güncel Organik Kimya, 12, 1021-1039.
6. Nelson, DL, Cox, MM 2017. Lehninger biyokimya ilkeleri. WH Freeman, New York.
7. Pigman, W. 1957. Karbonhidratlar: kimya, biyokimya, fizyoloji. Academic Press, New York.
8. Pigman, W., Horton, D. 1970. Karbonhidratlar: kimya ve biyokimya. Academic Press, New York.
9. Sinnott, ML 2007. Karbonhidrat kimyası ve biyokimya yapısı ve mekanizması. Kraliyet Kimya Derneği, Cambridge.
10. Stick, RV, Williams, SJ 2009. Karbonhidratlar: yaşamın temel molekülleri. Elsevier, Amsterdam.
11. Voet, D., Voet, JG, Pratt, CW 2008. Biyokimyanın temelleri - moleküler düzeyde yaşam. Wiley, Hoboken.