Арабинозу ис а моносахарида пет атома угљеника, а обзиром да има алдехидну функционалну групу у својој структури, класификован је у групу алдопентосес. Име му потиче од арапске гуме, одакле је први пут изолована.
То је шећер ексклузиван за биљне организме, а нека истраживања показују да он представља између 5 и 10% сахарида ћелијске стијенке у моделним биљкама Арабидопсис тхалиана и Ориза сатива (рижа).
Фисхерова пројекција за Д - (-) и Л - (+) - Арабиносе (Извор: Викимедиа Цоммонс)
Део је у саставу пектина и хемицелулозе, два биополимера од великог значаја са природног и индустријског становишта.
Каша од шећерне репе добар је пример индустријског отпада који се користи за екстракцију арабинозе, а који има разне примене у области микробиологије и медицине у дијагностичке сврхе, у синтези антинеопластичних и антивирусних лекова, између осталог.
Будући да је у биљним препаратима изузетно обилан сахарид, тренутно постоји велико интересовање за његово раздвајање од смеша сахарида различитим методама.
Ово је нарочито тачно када се препарати користе за ферментацијске процесе који постижу производњу етанола, јер је мало комерцијално доступних микроорганизама способно да производе овај алкохол из арабинозе.
Карактеристике и структура
Л-арабиноза се комерцијално налази као бели кристални прах који се често користи као заслађивач у прехрамбеној индустрији. Његова хемијска формула је Ц5Х10О5 и има молекулску масу од око 150 г / мол.
За разлику од већине моносахарида у природи, овај шећер се претежно налази као Л-арабинозни изомер.
Уопште речено, Л-изомери су уобичајене компоненте у мембранским гликокоњугатима, то су молекули различитог карактера који су повезани гликозидним везама са остацима угљених хидрата, тако да Л-арабиноза није изузетак.
Хавортх-ова пројекција Арабиноса (Извор: НЕУРОтикер виа Викимедиа Цоммонс)
Л-изомерни облик арабинозе има две структуре у облику прстена: Л-арабинопиранозу и Л-арабинофуранозу. Слободна арабиноза постоји у раствору као Л-арабинопираноза, јер је овај облик стабилнији од фуранозе.
Међутим, када се посматрају полисахаридне компоненте ћелијског зида биљке, као и гликопротеини и протеогликани где је укључена арабиноза, преовлађујући облик је Л-арабинофураноза.
Читаоцу је паметно да се сети да се појмови „пиран“ и „фуран“ односе на могуће цикличке хемисијаталне конфигурације које шећер може да добије, са прстеновима од 6 или 5 веза, респективно.
Л-арабиноза у биљкама
Арабиноза је широко распрострањена међу копненим биљкама, укључујући јетре, махове и многе хлорофитне алге и хлорофите, зелене и смеђе алге. Ова чињеница говори да је метаболички пут за његову синтезу стекао рано у „примитивним“ биљкама.
Већина полисахарида, протеогликана, гликопротеина и излучених пептида који садрже полисахариде са Л-арабинозом у биљкама синтетизовани су у Голгијевом комплексу, мада се мали гликокоњугати могу синтетизовати у цитосолу.
Једини познати пут генерисања Л-арабинозе у биљкама је онај у коме се синтетише као УДП-Л-арабинопираноза из УДП-ксилозе, уз учешће УДП-ксилоза 4-епимеразе, која катализује епимеризацију у положај Ц-4 УДП-ксилозе.
Ова реакција је део новог начина синтезе нуклеотидних шећера или УДП шећера, који започиње УДП-глукозом синтетизованом из сахарозе, а УДП сахарозном синтазом, или из глукозе 1-П и УТП од УДП-глукоза пирофосфорилаза.
Предложени су и други механизми за производњу УДП-Л-арабинопиранозе из УДП-галактуронске киселине декарбоксилацијом угљеника Ц-6, међутим ензим УДП-галакторонска киселина декарбоксилаза задужен за катализацију речене реакције није пронађен у биљкама .
Л-арабиноза у бактеријама
Са структуралног становишта, аутори указују на Л-арабинозу као саставни део ћелијске стијенке многих бактерија. Међутим, његов значај посматрамо са антропичније тачке гледишта:
Људи нису у стању да апсорбују биљну Л-арабинозу коју конзумирају у исхрани из црева. Међутим, Е. цоли, природно резистентна бактерија у људском цреву, способна је да преживи на штету овог моносахарида као јединог извора угљеника и енергије.
Ова врста бактерија и других сродних врста способна је метаболизовати Л-арабинозу коришћењем ензимских производа араБАД оперона. Једном када ови микроорганизми узму Л-арабинозу из медијума, они могу да је претварају интрацелуларно у Д-ксилулозу-5-П, коју користе, између осталог, и за пентоз фосфатни пут.
У експерименталној биологији овај се оперон користио у генетским конструкцијама за контролисану експресију хомологних и хетерологних гена у системима бактеријске експресије.
Карактеристике
Зависно од контекста у којем се размишља, Л-арабиноза има различите функције. Поред неких од оних који су наведени у претходним тачкама, може се упутити на следеће:
-Један од молекула са највећим удјелом Л-арабинозе у биљкама је пектични арабинан из којег се обогаћује полимерни комплекс пектина, који се налази у станичној стијенци биљака.
-Пектични арабин је укључен у регулацију затварања и отварања стомата, пресудних процеса за размену гасова између биљака и њиховог окружења.
-Један пример присуства и функционалности Л-арабинозе у биљкама је породица протеина арабиногалатана, који су протеогликани састављени од велике угљене хидратне регије богате остацима Л-арабинозе и галактозе.
-Већа секундарна биљна једињења флавоноидног типа су Л-арабинопираносилирана, то јест, имају остатке Л-арабинопиранозе, посебно код А. тхалиана.
-Корисност Л-арабинозе предложена је као природни лек, јер његове мономерске јединице ин витро инхибирају цревну малтазу и активности сукразе. Активност сакраса је важна за снижавање нивоа шећера у крви.
-Укључивање укључивања Л-арабинозе у исхрану штакора који се држе у лабораторији чини се да значајно доприноси смањењу нивоа инзулина и триацилглицерола у крвној плазми и јетри.
- 1973. године овај моносахарид су Билик и Цапловиц користили за синтезу Л-рибозе епимеризацијом Л-арабинозе коју катализује молибдат.
-На крају, Л-арабиноза се користи у бројним медијским формулацијама за ин витро културу различитих микроорганизама.
Референце
- Гарретт, Р., и Грисхам, Ц. (2010). Биохемија (4. изд.). Бостон, САД: Броокс / Цоле. ЦЕНГАГЕ Учење.
- Котаке, Т., Иаманасхи, И., Имаизуми, Ц., и Тсумураиа, И. (2016). Метаболизам Л-арабинозе у биљкама. Часопис за биљна истраживања, 1–12.
- Нелсон, ДЛ и Цок, ММ (2009). Лехнингерови принципи биохемије. Омега издања (5. изд.).
- Сцхлеиф, Р. (2000). Регулација Л -арабинозе оперона Есцхерицхиа цоли. Трендови у генетици, 16, 559–565.
- Спагнуоло, М., Цреццхио, Ц., Пиззигалло, МДР, & Руггиеро, П. (1999). Фракционација целулозе шећерне репе у пектин, целулозу и арабинозу од Арабинасес у комбинацији са ултрафилтрацијом. Биотехнологија и биоинжињеринг, 64, 686–691.
- Воет, Д. и Воет, Ј. (2006). Биохемија (3. изд.). Уредништво Медица Панамерицана.
- Иурканис Бруице, П. (2003). Органска хемија. Пеарсон.