Arabinoze ir monosaharīds pieci oglekļa atomi, un tā kā tas ir aldehīda funkcionālā grupa savā struktūrā, tiek klasificēta grupas aldopentoses laikā. Tās nosaukums cēlies no arābu gumijas, no kurienes tā pirmo reizi tika izolēta.
Tas ir cukurs, kas raksturīgs tikai augu organismiem, un daži pētījumi liecina, ka tas pārstāv 5–10% no šūnu sienas saharīdiem Arabidopsis thaliana un Oryza sativa (rīsi) augu paraugos.
Fišera projekcija D - (-) un L - (+) - Arabinose (Avots: Wikimedia Commons)
Tas ir daļa no pektīna un hemicelulozes, diviem biopolimēriem, kam ir liela nozīme no dabas un rūpniecības viedokļa.
Cukurbiešu mīkstums ir labs piemērs rūpnieciskajiem atkritumiem, ko izmanto arabinozes ekstrahēšanai, kam ir dažādi pielietojumi mikrobioloģijas un medicīnas jomā diagnostikas vajadzībām, cita starpā, antineoplastisko un pretvīrusu zāļu sintēzē.
Tā kā tas ir ārkārtīgi bagātīgs saharīds augu preparātos, šobrīd pastāv liela interese par pētījumiem par tā atdalīšanu no saharīdu maisījumiem ar dažādām metodēm.
Tas jo īpaši attiecas uz gadījumiem, kad preparātus izmanto fermentācijas procesos, kas ļauj iegūt etanolu, jo tikai daži komerciāli pieejami mikroorganismi spēj šo spirtu ražot no arabinozes.
Raksturojums un uzbūve
L-arabinoze ir komerciāli atrodama kā balts kristālisks pulveris, ko pārtikas rūpniecībā bieži izmanto kā saldinātāju. Tās ķīmiskā formula ir C5H10O5, un tās molekulmasa ir aptuveni 150 g / mol.
Atšķirībā no vairuma monosaharīdu dabā, šis cukurs pārsvarā ir atrodams kā L-arabinozes izomērs.
Kopumā L-izomēri ir izplatīti komponenti membrānu glikokonjugātos, kas ir dažāda rakstura molekulas, kuras ar glikozīdu saitēm saista ogļhidrātu atlikumi, tāpēc L-arabinoze nav izņēmums.
Arabinosa Haworth projekcija (Avots: NEUROtiker caur Wikimedia Commons)
Arabinozes L-izomēriskajai formai ir divas gredzena formas struktūras: L-arabinopiranoze un L-arabinofuranoze. Brīvā arabinoze šķīdumā pastāv kā L-arabinopiranoze, jo šī forma ir stabilāka nekā furanoze.
Tomēr, novērojot augu šūnu sienas polisaharīdu komponentus, kā arī glikoproteīnus un proteoglikānus, kur iekļauta arabinoze, dominējošā forma ir L-arabinofuranoze.
Lasītājam ir saprātīgi atcerēties, ka termini “pirāns” un “furāns” attiecas uz iespējamām cikliskām pusacetāta konfigurācijām, kuras cukurs var iegūt, attiecīgi ar 6 vai 5 saišu gredzeniem.
L-arabinoze augos
Arabinoze ir plaši izplatīta starp sauszemes augiem, tostarp attiecīgi aknu kārpām, sūnām un daudzām hlorofītu aļģēm un hlorofītiem, zaļajām un brūnajām aļģēm. Šis fakts liek domāt, ka metabolisma ceļš tā sintēzei tika iegūts agrīni "primitīvos" augos.
Lielākā daļa polisaharīdu, proteoglikānu, glikoproteīnu un sekrēta peptīdu, kas satur polisaharīdus ar L-arabinozi augos, tiek sintezēti Golgi kompleksā, kaut arī citosolā var sintezēt mazus glikokonjugātus.
Vienīgais zināmais L-arabinozes veidošanās ceļš augos ir tāds, kurā tas tiek sintezēts kā UDP-L-arabinopiranoze no UDP-ksilozes, piedaloties UDP-ksilozes 4-epimerāzei, kas katalizē epimerizāciju augos. UDP-ksilozes C-4 pozīcija.
Šī reakcija ir daļa no nukleotīdu cukuru vai UDP cukuru sintēzes ceļa, kas sākas ar UDP glikozi, kas sintezēta no saharozes un UDP ar saharozes sintāzi, vai no glikozes 1-P un UTP UDP-glikozes pirofosforilāze.
Ir ierosināti citi mehānismi UDP-L-arabinopiranozes iegūšanai no UDP-galakturonskābes, dekarboksilējot C-6 oglekli, tomēr ferments UDP-galakturonskābes dekarboksilāze, kas atbild par minētās reakcijas katalizēšanu, augos nav atrasta. .
L-arabinoze baktērijās
No struktūras viedokļa autori norāda uz L-arabinozi kā daudzu baktēriju šūnu sienas sastāvdaļu. Tomēr tā nozīme tiek aplūkota no antropiskāka viedokļa:
Cilvēki nespēj absorbēt augu L-arabinozi, ko viņi uzturā lieto no zarnām. Tomēr E. coli, dabiski dzīvojoša baktērija cilvēka zarnās, spēj izdzīvot uz šī monosaharīda kā tā vienīgā oglekļa un enerģijas avota rēķina.
Šī baktēriju suga un citas radniecīgas baktērijas spēj metabolizēt L-arabinozi, izmantojot araBAD operona fermentatīvos produktus. Kad šie mikroorganismi izņem barotni no L-arabinozes, viņi to spēj intracelulāri pārveidot par D-ksilulozi-5-P, kuru viņi, cita starpā, izmanto pentozes fosfāta ceļā.
Eksperimentālajā bioloģijā šis operons ir izmantots ģenētiskajās konstrukcijās homologo un heteroloģisko gēnu kontrolētai ekspresijai baktēriju ekspresijas sistēmās.
Iespējas
Atkarībā no konteksta, kurā tas tiek domāts, L-arabinozei ir dažādas funkcijas. Papildus dažiem no iepriekšējos punktos nosauktajiem var atsaukties uz šādiem jautājumiem:
-Viena no molekulām, kurās augos ir vislielākais L-arabinozes daudzums, ir pektīn-arabinīns, no kura tiek bagātināts pektīna polimēru komplekss, kas atrodams augu šūnu sieniņās.
-Pektiskais arabināns ir saistīts ar stomālās slēgšanas un atvēršanas regulēšanu, kas ir izšķiroši gāzu apmaiņas procesi starp augiem un to apkārtējo vidi.
-Cits L-arabinozes klātbūtnes un funkcionalitātes piemērs augos ir arabinogalaktāna olbaltumvielu saime, kas ir proteoglikāni, kas sastāv no liela ogļhidrātu reģiona, kas bagāts ar L-arabinozes un galaktozes atlikumiem.
-Daudzi flavonoīdu tipa sekundārie augu savienojumi ir L-arabinopiranozilēti, tas ir, tie ir saistīti L-arabinopiranozes atlikumi, īpaši A. thaliana.
-L-arabinozes lietderība ir ierosināta kā dabiska narkotika, jo tās monomēriskās vienības inhibē zarnu maltāzes un saharāzes aktivitātes in vitro. Saharāzes darbība ir svarīga, lai pazeminātu cukura līmeni asinīs.
-Šķiet, ka L-arabinozes iekļaušana laboratorijā turēto žurku uzturā ievērojami veicina insulīna un triacilglicerīna līmeņa pazemināšanos asins plazmā un aknās.
- 1973. gadā Bilik un Caplovic šo monosaharīdu izmantoja L-ribozes sintēzei, epimerizējot L-arabinozi, ko katalizē molibdāts.
-Visbeidzot, L-arabinozi izmanto daudzās barotnes formās dažādu mikroorganismu in vitro kultūrai.
Atsauces
- Garrett, R., & Grisham, C. (2010). Bioķīmija (4. izdevums). Bostona, ASV: Brooks / Cole. CENGAGE mācīšanās.
- Kotake, T., Yamanashi, Y., Imaizumi, C., & Tsumuraya, Y. (2016). L-arabinozes metabolisms augos. Augu pētījumu žurnāls, 1. – 12.
- Nelsons, DL, & Cox, MM (2009). Lehingera bioķīmijas principi. Omega izdevumi (5. izdevums).
- Šleifs, R. (2000). Escherichia coli L-arabinozes operona regulēšana. Tendences ģenētikā, 16, 559–565.
- Spagnuolo, M., Crecchio, C., Pizzigallo, MDR, & Ruggiero, P. (1999). Cukurbiešu masas frakcionēšana pektīnos, celulozes un Arabinose ar Arabinases apvienojumā ar ultrafiltrāciju. Biotehnoloģija un bioinženierija, 64, 686–691.
- Voet, D., & Voet, J. (2006). Bioķīmija (3. izd.). Redakcija Médica Panamericana.
- Yurkanis Bruice, P. (2003). Organiskā ķīmija. Pīrsons.