ХЕПТОЗЕ: КАРАКТЕРИСТИКЕ, БИОЛОШКА ВАЖНОСТ, СИНТЕЗА - БИОЛОГИЈА - 2025

У хептосес су моносахарида имају седам атома угљеника и са стране емпиријском формулом Ц ₇ Х ₁₄ О ₇ . Ови шећери, као што су други моносахариди, су полихидроксилирани и могу бити: алдохептозе које имају функцију алдехида на угљенику или кетохептозе које имају кетонску групу на угљенику 2.

Хептозе се синтетишу у метаболичким путевима, као што је Цалвин циклус фотосинтезе и неоксидациона фаза пентоз фосфатног пута. Они су састојци липо-полисахарида (ЛПС) у ћелијској стијенци грам-негативних бактерија као што су Есцхерицхиа цоли, Клебсиелла сп., Неиссериа сп., Протеус сп., Псеудомонас сп., Салмонелла сп., Схигелла сп., И Вибрио сп.

Извор: Фвасцонцеллос

карактеристике

Хептозе, слично хексозама, постоје претежно у свом цикличком облику. Алдохептозе имају пет асиметричних угљеника и крећу се у формирање пиранозе. Супротно томе, кетохептозе поседују четири асиметрична угљеника, где такође формирају пиранозе.

Веома уобичајена природна кетохептоза у живим организмима је седохептулоза. Овај шећер је важан у стварању шећера хексозе у фотосинтези и метаболизму угљених хидрата код животиња.

Када седохептулоза загрева у разблаженој минералној киселини, она ствара равнотежну минералну смешу, где се 80% кристалише као 2,7-анхидро-П-Д-алтро-хептулопираноза, а 20% седохептулоза.

Хемијско одређивање хептоза је извршено сумпорном киселином и цистеином, дифениламином и флороглуцинолом. Под одређеним условима, могуће је разликовати хептозу од осталих шећера. Чак може разликовати алдохептозе и кетохептозе.

Много алдохептоза има конфигурацију глицеро-Д-маннохептозе. Хептоза, заједно са кето-шећерном киселином од осам угљених угљеника (3-деокси-Д-манно-2-октузонска киселина, Кдо шећер), су структурне компоненте ЛПС-а, у спољној мембрани липидног двослоја бактерија .

ЛПС се може екстраховати коришћењем 45% мешавине фенола у води. Затим се хептозе и КДО шећери могу идентификовати колориметријским и хроматографским техникама.

Биолошки значај хепатоза

У фотосинтези и на путу пентосе фосфата

Ензими који претварају триозни фосфат, глицералдехид-3-фосфат и дихидроксиацетон фосфат, настао асимилацијом ЦО ₂ , у скроб, налазе се у строми хлоропласта . Формирање триозног фосфата и опоравак угљеника, да би се започела фиксација ЦО ₂ , представљају две фазе Цалвин циклуса.

Током фазе опоравка угљеника, ензим алдолаза је одговоран за претварање еритрозног 4-фосфата (четворо-угљенични метаболит (Е4П)) и дихидроксикетон фосфата (тро-угљенски метаболит) у седохептулоза 1,7-бисфосфат .

Ова кетохептоссе се трансформише у неколико корака, ензимски катализирана, у рибулоза 1,5-бисфосфат.

Рибулоза 1,5-бисфосфат је иницијални метаболит Цалвин циклуса. С друге стране, биосинтеза седохептулозе 7-фосфата (С7П) одвија се путем пентозног фосфата, који је пут присутан у свим живим организмима. У овом случају, деловање транскетолазе трансформише два фосфатна пентоза у С7П и глицералдехид-3-фосфат (ГАП).

Затим, кроз два корака катализирана трансалдолаза и транскетолазе, С7П и ГАП се трансформишу у фруктозу-6-фосфат и ГАП. Обоје су метаболити гликолизе.

У липо-полисахариди (ЛПС)

Хептозе су присутне у липополисахаридима и полисахаридима капсуле бактерија. Структурни мотив ЛПС код Ентеробацтериацеае састоји се од липида А, који се састоји од димера 2-амино-2-деокси-Д-глукозе спојеног β - (1®6) везом. Садржи два фосфатна естера и групе масних киселина дугог ланца.

Липид А повезан је са централним регионом мостом од три шећера Кдо и кетодеоксиокктулозон киселине, повезан гликозидним везама (2®7). Овај регион је повезан са хептозом Л-глицеро-Д-маннохептозе, са алфа аномерном конфигурацијом. Постоји О-антигена регија.

Овај структурни мотив присутан је у грам негативним бактеријама, као што су Есцхерицхиа цоли, Клебсиелла сп., Иерсиниа сп., Псеудомонас сп., Салмонелла сп., Као и у другим патогеним бактеријама.

Постоје варијанте хептозе које укључују различите конфигурације стереоцентра пиранозе у олигосахаридима, као и бочних ланаца у полисахаридима. Д-глицеро-Д-манно-хептопираноносил присутан је у Иерсиниа ентероцолитица, Цокиелла бурнетти, Маннхеимиа хеемолитица, Аеромонас хидропхила и Вибрио салмоницида.

Хептоза Д-глицеро-Д-манно-хептоза присутна је као јединице бочног ланца у спољњем делу ЛПС сојева Протеус и Хаемопхилус инфлуензае; и као кратки олигомерни бочни ланци повезани α - (1®3) или α - (1®2), повезани са ЛПС структурним мотивом Клебсиелла пнеумоние пнеумоние.

У сојевима Вибрио колере, О-антигени регион поседује Д-глицеро-Д-манно-хептозу са обе аномерне конфигурације (алфа и бета).

У гликопротеинима бактерија

Њени површински слојеви (С слојеви) сачињени су од идентичних подјединица протеина, које га покривају дводимензионалном организацијом. Налазе се у грам-позитивним и грам-негативним бактеријама и архебактеријама. Протеини у овом слоју имају гликопептиде који су издужени полисахаридним ланцима.

Гликопротеини Анеуринибациллус тхермоаеропхилус, грам-позитивне бактерије, имају понављајуће јединице дисахарида ® 3) -глицер-П-Д-мано-Хепп- (1®4) - α -Л-Рхап- (1® у С слоју).

Једна од функција гликопротеина је и адхезија. На пример, постоји гликопротеин који је мерио адхезију као аутотранспортерски протеин (АИДА-И) у сојевима Е. цоли. Биосинтеза гликопротеина одвија се гликозил трансферазама, попут хептосил трансферазе, којој је потребна АДП глицеро-манно-хептоза.

Синтеза

Хемијска синтеза и комбинација хемијских и ензимских метода активираног хептоза фосфата и хептоза нуклеотида омогућили су разјашњење метаболичких путева које микроорганизми користе за производњу ових супстанци.

Многе методе синтезе припремају 6-епимерну манно-хептозу за синтезу Л-глицеро-Д-манно-хептозе. Ове методе заснивају се на издужењу ланца из аномерног угљеника или алдехидне групе, користећи Григнардове реагенсе. Гликозилације су изведене у присуству ацила заштитних група.

На овај начин постоји стереоконтрола која чува α -аномерну конфигурацију. Аномерни деривати тиогликозида и трихлороацетимидата служе као донатори хептосилне групе. Најновији поступци укључују селективно стварање П-хептосида и деривата 6-деокси-хептозида.

Биосинтеза хептозе-нуклеотида почиње из седохептулозе 7-фосфата, који се претвара у Д-глицеро-Д-манно-хептоза 7-фосфат. Предложена је фосфомутаза која формира аномерни хептосил фосфат. Затим, хептосил-трансфераза катализује стварање АДП Д-глицеро-Д-манно-хептозе.

Коначно, епимераза мења конфигурацију АДП Д-глицеро-Д-манно-хептозе у АДП Л-глицеро-Д-манно-хептоза.

Поред тога, спроведена су хемијска испитивања да би се открили механизми помоћу којих ови ензими спроводе катализу. На пример, користе бензилирани бензил маннопиранозид, који се оксидује да би се добио дериват манура.

Третман хлороводоничном киселином трансформише дериват маноура у диазокетон. Третман диазобензил фосфором даје мешавину Л-глицеро-7-фосфата и Д-глицеро-7-фосфата.

Референце

1. Цоллинс, ПМ 2006. Речник угљених хидрата са ЦД-РОМ-ом. Цхапман & Халл / ЦРЦ, Боца Ратон.
2. Цуи, СВ 2005. Угљени хидрати из хране: хемија, физикална својства и примене. ЦРЦ Пресс, Боца Ратон.
3. Ферриер, РЈ 2000. Хемија угљених хидрата: моносахариди, дисахариди и специфични олигосахариди. Краљевско хемијско друштво, Цамбридге.
4. Хофстад, Т. 1974. Расподела хептозе и 2-кето-3-деокси-октоната код бактериоида. Часопис за општу микробиологију, 85, 314–320
5. Косма, П. 2008. Појава, синтеза и биосинтеза бактеријских хептоза. Тренутна органска хемија, 12, 1021-1039.
6. Нелсон, ДЛ, Цок, ММ 2017. Лехнингерови принципи биохемије. ВХ Фрееман, Нев Иорк.
7. Пигман, В. 1957. Угљикохидрати: хемија, биохемија, физиологија. Ацадемиц Пресс, Нев Иорк.
8. Пигман, В., Хортон, Д. 1970. Угљени хидрати: хемија и биохемија. Ацадемиц Пресс, Нев Иорк.
9. Синнотт, МЛ 2007. Хемикалија и биохемија угљених хидрата и структура и механизам. Краљевско хемијско друштво, Цамбридге.
10. Стицк, РВ, Виллиамс, СЈ 2009. Угљикохидрати: основни молекули живота. Елсевиер, Амстердам.
11. Воет, Д., Воет, ЈГ, Пратт, ЦВ 2008. Основе биохемије - живот на молекуларном нивоу. Вилеи, Хобокен.