- ลักษณะเฉพาะ
- ความสำคัญทางชีวภาพของตับ
- ในกระบวนการสังเคราะห์แสงและเพนโตสฟอสเฟต
- ในไลโป - พอลิแซ็กคาไรด์ (LPS)
- ในไกลโคโปรตีนของแบคทีเรีย
- สังเคราะห์
- อ้างอิง
heptosesมี monosaccharides มีเจ็ดก๊อบปี้และ สูตรเชิงประจักษ์ C 7 H 14 O 7 น้ำตาลเหล่านี้เช่นมอโนแซ็กคาไรด์อื่น ๆ เป็นโพลีไฮดรอกซีเลตและอาจเป็น: อัลโดเฮปโทสซึ่งมีฟังก์ชันอัลดีไฮด์ที่คาร์บอน 1 หรือคีโตเฮปโตสซึ่งมีหมู่คีโตนที่คาร์บอน 2
ฮีปโตสถูกสังเคราะห์ในเส้นทางการเผาผลาญเช่นวัฏจักรการสังเคราะห์ด้วยแสงของคาลวินและเฟสที่ไม่ออกซิเดชั่นของวิถีเพนโตสฟอสเฟต เป็นองค์ประกอบของไลโป - พอลิแซ็กคาไรด์ (LPS) ในผนังเซลล์ของแบคทีเรียแกรมลบเช่น Escherichia coli, Klebsiella sp., Neisseria sp., Proteus sp., Pseudomonas sp., Salmonella sp., Shigella sp., และ วิบริโอ sp.
ที่มา: Fvasconcellos
ลักษณะเฉพาะ
Heptoses คล้ายกับ hexoses ส่วนใหญ่อยู่ในรูปแบบวัฏจักร Aldoheptoses มีคาร์บอนที่ไม่สมมาตรห้าตัวและหมุนเวียนเพื่อสร้างไพราโนส ในทางตรงกันข้ามคีโตเฮปโตสมีคาร์บอนที่ไม่สมมาตรสี่ตัวซึ่งพวกมันก่อตัวเป็นไพราโนสด้วย
คีโตเฮปโตสตามธรรมชาติที่พบบ่อยในสิ่งมีชีวิตคือ sedoheptulose น้ำตาลนี้มีความสำคัญในการสร้างน้ำตาลเฮกโซสในการสังเคราะห์แสงและการเผาผลาญคาร์โบไฮเดรตในสัตว์
เมื่อ Sedoheptulose ถูกให้ความร้อนในกรดแร่เจือจางมันจะกลายเป็นส่วนผสมของแร่ที่สมดุลโดยที่ 80% จะตกผลึกเป็น 2,7-anhydro-β-D-altro-heptulopyranose และ 20% เป็น Sedoheptulose
การวิเคราะห์ทางเคมีของเฮปโตสทำด้วยกรดซัลฟิวริกและซิสเทอีนไดฟีนิลลามีนและฟลอโรกลูซินอล ภายใต้เงื่อนไขบางประการเป็นไปได้ที่จะแยกความแตกต่างของเฮปโตสจากน้ำตาลอื่น ๆ มันยังสามารถแยกความแตกต่างระหว่าง aldoheptoses และ ketoheptoses
aldoheptoses จำนวนมากมีการกำหนดค่า glycero-D-mannoheptose เฮปโตสร่วมกับกรดคีโต - น้ำตาลแปดคาร์บอน (3-deoxy-D-manno-2-octulosonic acid, น้ำตาล Kdo) เป็นส่วนประกอบโครงสร้างของ LPS ในเยื่อหุ้มชั้นนอกของ lipid bilayer ของแบคทีเรีย .
LPS สามารถสกัดได้โดยใช้ฟีนอล 45% ในน้ำผสม จากนั้นสามารถระบุ heptoses และน้ำตาล KDO ได้ด้วยเทคนิค colorimetric และ chromatographic
ความสำคัญทางชีวภาพของตับ
ในกระบวนการสังเคราะห์แสงและเพนโตสฟอสเฟต
เอนไซม์ที่เปลี่ยน triose phosphate, glyceraldehyde-3-phosphate และ dihydroxyacetone phosphate ที่ผลิตโดยการดูดซึมของ CO 2ไปเป็นแป้งจะพบใน stroma ของคลอโรพลาสต์ การก่อตัวของไตรโอสฟอสเฟตและการฟื้นตัวของคาร์บอนเพื่อเริ่มการตรึง CO 2 อีกครั้งถือเป็นสองขั้นตอนของวัฏจักรคาลวิน
ในระหว่างขั้นตอนการกู้คืนคาร์บอนเอนไซม์อัลโดเลสมีหน้าที่ในการเปลี่ยนอีรีโทรส 4- ฟอสเฟต (เมตาบอไลต์สี่คาร์บอน (E4P)) และไดไฮโดรซีคีโตนฟอสเฟต (สารเมตาบอไลต์คาร์บอนสามตัว) ให้เป็นเซโดเฮปทูโลส 1,7-bisphosphate .
คีโตเฮปโตสนี้ถูกเปลี่ยนรูปโดยหลายขั้นตอนโดยเร่งปฏิกิริยาด้วยเอนไซม์ให้เป็นไรบูโลส 1,5-bisphosphate
Ribulose 1,5-bisphosphate เป็นตัวเริ่มต้นการเผาผลาญของวัฏจักรคาลวิน ในทางกลับกันการสังเคราะห์ทางชีวภาพของ Sedoheptulose 7-phosphate (S7P) เกิดขึ้นในวิถีเพนโตสฟอสเฟตซึ่งเป็นทางเดินที่มีอยู่ในสิ่งมีชีวิตทุกชนิด ในกรณีนี้การกระทำของ transketolase จะเปลี่ยนฟอสเฟตเพนโทสสองตัวให้เป็น S7P และ glyceraldehyde-3-phosphate (GAP)
จากนั้นผ่านสองขั้นตอนที่เร่งปฏิกิริยาโดยทรานซาลโดเลสและทรานส์คีโตเลส S7P และ GAP จะถูกเปลี่ยนเป็นฟรุกโตส -6- ฟอสเฟตและ GAP ทั้งสองเป็นสารของไกลโคไลซิส
ในไลโป - พอลิแซ็กคาไรด์ (LPS)
Heptoses มีอยู่ใน lipopolysaccharides และ polysaccharides ของแคปซูลแบคทีเรีย แม่ลายโครงสร้างของ LPS ใน Enterobacteriaceae ประกอบด้วย lipid A ซึ่งประกอบด้วย dimer ของ 2-amino-2-deoxy-D-glucose ที่เชื่อมด้วยพันธะβ - (1®6) มีฟอสเฟตเอสเทอร์สองกลุ่มและกลุ่มกรดไขมันสายยาว
Lipid A เชื่อมโยงกับภาคกลางโดยสะพานของน้ำตาลสามชนิด Kdo และกรดคีโตดีออกซีอ๊อกทูโลโซนิกเชื่อมโยงกันด้วยพันธะไกลโคซิดิก (2®7) ภูมิภาคนี้เชื่อมโยงกับ L-glycero-D-mannoheptoses heptose โดยมีการกำหนดค่า alpha anomeric มี O-antigenic region
แม่ลายโครงสร้างนี้มีอยู่ในแบคทีเรียแกรมลบเช่น Escherichia coli, Klebsiella sp., Yersinia sp., Pseudomonas sp., Salmonella sp. และแบคทีเรียก่อโรคอื่น ๆ
มี heptose หลายรูปแบบซึ่งรวมถึงการกำหนดค่าต่างๆของ stereocenter ของ pyranoses ในโอลิโกแซ็กคาไรด์เช่นเดียวกับโซ่ข้างในโพลีแซ็กคาไรด์ D-glycero-D-manno-heptopyranosil มีอยู่ใน Yersinia enterocolitica, Coxiella burnetti, Mannheimia haemolitica, Aeromonas hydrophila และ Vibrio salmonicida
Heptose D-glycero-D-manno-heptose มีอยู่เป็นหน่วยโซ่ข้างในบริเวณด้านนอกของสายพันธุ์ LPS of Proteus และ Haemophilus influenzae และเป็นโซ่ด้านข้างแบบโอลิโกเมอริกแบบสั้นที่เชื่อมโยงด้วยα - (1®3) หรือα - (1®2) ซึ่งเชื่อมโยงกับบรรทัดฐานโครงสร้างของ Klebsiella pneumonie LPS
ในสายพันธุ์ Vibrio cholerae บริเวณ O-antigenic มี D-glycero-D-manno-heptose โดยมีทั้งการกำหนดค่าแบบผิดปกติ (อัลฟาและเบต้า)
ในไกลโคโปรตีนของแบคทีเรีย
ชั้นผิวของมัน (ชั้น S) ประกอบด้วยหน่วยย่อยของโปรตีนที่เหมือนกันซึ่งครอบคลุมในองค์กรสองมิติ พบในแบคทีเรียแกรมบวกและแกรมลบและอาร์เคียแบคทีเรีย โปรตีนในชั้นนี้มีไกลโคเปปไทด์ที่ยืดออกด้วยโซ่โพลีแซ็กคาไรด์
ไกลโคโปรตีนของ Aneurinibacillus thermoaerophilus ซึ่งเป็นแบคทีเรียแกรมบวกมีหน่วยย่อยซ้ำของ disaccharides ®3) -Dglycero- β -D-mano-Hepp- (1®4) - α -L-Rhap- (1®ในชั้น S
หน้าที่อย่างหนึ่งของไกลโคโปรตีนคือการยึดเกาะ ตัวอย่างเช่นมีไกลโคโปรตีนที่วัดการเกาะติดเป็นโปรตีนตัวส่งออกอัตโนมัติ (AIDA-I) ในสายพันธุ์ E. coli การสังเคราะห์ทางชีวภาพของไกลโคโปรตีนเกิดขึ้นโดยไกลโคซิลทรานส์เฟอเรสเช่นเฮปโตซิลทรานสเฟอเรสซึ่งต้องใช้ ADP glycero-manno-heptose
สังเคราะห์
การสังเคราะห์ทางเคมีและการรวมกันของวิธีการทางเคมีและทางเอนไซม์ในการกระตุ้นเฮปโตสฟอสเฟตและเฮปโตสนิวคลีโอไทด์ทำให้สามารถระบุเส้นทางการเผาผลาญที่จุลินทรีย์ใช้ในการผลิตสารเหล่านี้ได้
วิธีการสังเคราะห์หลายวิธีเตรียม manno-heptose 6-epimeric เพื่อสังเคราะห์ L-glycero-D-manno-heptose วิธีการเหล่านี้ขึ้นอยู่กับการยืดตัวของโซ่จากคาร์บอนที่ผิดปกติหรือกลุ่มอัลดีไฮด์โดยใช้รีเอเจนต์ Grignard Glycosylations ดำเนินการต่อหน้ากลุ่มป้องกันอะซิล
ด้วยวิธีนี้จึงมีการควบคุม stereocontrol รักษาการกำหนดค่าα -anomeric Anomeric thioglycosides และอนุพันธ์ของ trichloroacetimidate ทำหน้าที่เป็นผู้บริจาคกลุ่ม heptosyl ขั้นตอนล่าสุดเกี่ยวข้องกับการสร้างแบบคัดเลือกของβ -heptosides และอนุพันธ์ 6-deoxy-heptoside
การสังเคราะห์เฮปโตส - นิวคลีโอไทด์ที่เปิดใช้งานเริ่มต้นจาก Sedoheptulose 7-phosphate ซึ่งถูกเปลี่ยนเป็น D-glycero-D-manno-heptose 7-phosphate มีการเสนอ phosphomutase เพื่อสร้าง heptosyl phosphate ที่ผิดปกติ จากนั้นเฮปโตซิลทรานส์เฟอเรสจะเร่งการสร้าง ADP D-glycero-D-manno-heptose
ในที่สุด epimerase จะเปลี่ยนการกำหนดค่าของ ADP D-glycero-D-manno-heptose เป็น ADP L-glycero-D-manno-heptose
นอกจากนี้การศึกษาทางเคมีได้ดำเนินการเพื่อค้นหากลไกที่เอนไซม์เหล่านี้ดำเนินการเร่งปฏิกิริยา ตัวอย่างเช่นใช้ benzylated benzyl mannopyranoside ซึ่งถูกออกซิไดซ์เพื่อให้อนุพันธ์ของ manouronic
การบำบัดด้วยกรดไฮโดรคลอริกจะเปลี่ยนอนุพันธ์ของ manouronic เป็น diazoketone การรักษาด้วย diazobenzyl phosphoric ทำให้เกิดส่วนผสมของ L-glycero-7-phosphate และ D-glycero-7-phosphate
อ้างอิง
- คอลลินส์น. 2549. พจนานุกรมคาร์โบไฮเดรตพร้อมซีดีรอม. แชปแมน & ฮอลล์ / CRC, โบกาเรตัน
- Cui, SW 2005 คาร์โบไฮเดรตในอาหาร: เคมีคุณสมบัติทางกายภาพและการใช้งาน CRC Press, โบคาเรตัน
- เฟอร์เรียร์ RJ 2000 เคมีของคาร์โบไฮเดรต: โมโนแซ็กคาไรด์ไดแอกคาไรด์และโอลิโกแซ็กคาไรด์เฉพาะ ราชสมาคมเคมีเคมบริดจ์
- Hofstad, T. 1974. การแพร่กระจายของ heptose และ 2-keto-3-deoxy-octonate ใน Bacteroidaceae Journal of General Microbiology, 85, 314–320
- Kosma, P. 2008. การเกิดการสังเคราะห์และการสังเคราะห์ทางชีวภาพของ heptoses แบคทีเรีย. เคมีอินทรีย์ปัจจุบัน 12, 1021-1039
- Nelson, DL, Cox, MM 2017 หลักการทางชีวเคมีของ Lehninger. WH ฟรีแมนนิวยอร์ก
- Pigman, W. 1957 คาร์โบไฮเดรต: เคมีชีวเคมีสรีรวิทยา สำนักพิมพ์วิชาการนิวยอร์ก
- Pigman, W. , Horton, D. 1970 คาร์โบไฮเดรต: เคมีและชีวเคมี สำนักพิมพ์วิชาการนิวยอร์ก
- Sinnott, ML 2007. เคมีของคาร์โบไฮเดรตและโครงสร้างและกลไกทางชีวเคมี. ราชสมาคมเคมีเคมบริดจ์
- Stick, RV, Williams, SJ 2009 คาร์โบไฮเดรต: โมเลกุลที่สำคัญของชีวิต เอลส์เวียร์อัมสเตอร์ดัม
- Voet, D. , Voet, JG, Pratt, CW 2008. พื้นฐานชีวเคมี - ชีวิตในระดับโมเลกุล. ไวลีย์โฮโบเกน