و أرابينوز هو أحادي السكاريد خمس ذرات الكربون، ونظرا لأنه يحتوي على مجموعة وظيفية ألدهيد في هيكلها، ويصنف ذلك ضمن مجموعة من aldopentoses. اسمها مشتق من الصمغ العربي حيث تم عزله لأول مرة.
وهو سكر مقصور على الكائنات الحية النباتية وتشير بعض الدراسات إلى أنه يمثل ما بين 5 و 10٪ من السكريات الموجودة في جدار الخلية في نباتات نموذج Arabidopsis thaliana و Oryza sativa (الأرز).
إسقاط فيشر لـ D - (-) و L - (+) - Arabinose (المصدر: ويكيميديا كومنز)
إنه جزء من تكوين البكتين والهيميسليلوز ، وهما بوليمران حيويان لهما أهمية كبيرة من وجهة نظر طبيعية وصناعية.
يعتبر لب بنجر السكر مثالًا جيدًا للنفايات الصناعية المستخدمة في استخراج الأرابينوز ، والتي لها تطبيقات مختلفة في مجال علم الأحياء الدقيقة والطب لأغراض التشخيص ، في تصنيع الأدوية المضادة للأورام والفيروسات ، من بين أمور أخرى.
نظرًا لأنه يحتوي على نسبة عالية من السكريات في المستحضرات النباتية ، فهناك حاليًا اهتمام كبير بالبحث فيما يتعلق بفصله عن مخاليط السكريات بطرق مختلفة.
هذا صحيح بشكل خاص عند استخدام المستحضرات في عمليات التخمير التي تحقق إنتاج الإيثانول ، نظرًا لأن القليل من الكائنات الحية الدقيقة المتاحة تجاريًا قادرة على إنتاج هذا الكحول من الأرابينوز.
الخصائص والهيكل
تم العثور على L-arabinose تجاريًا كمسحوق بلوري أبيض يستخدم غالبًا كمحلي في صناعة المواد الغذائية. صيغته الكيميائية هي C5H10O5 ويبلغ وزنه الجزيئي حوالي 150 جم / مول.
على عكس معظم السكريات الأحادية في الطبيعة ، يوجد هذا السكر في الغالب باسم أيزومر L-arabinose.
بشكل عام ، تعتبر L-isomers مكونات شائعة في غشاء glycoconjugates ، وهي جزيئات ذات طبيعة متنوعة مرتبطة بروابط جليكوسيدية بمخلفات الكربوهيدرات ، لذا فإن L-arabinose ليس استثناءً.
إسقاط هوورث لأرابينوزا (المصدر: NEUROtiker عبر ويكيميديا كومنز)
يحتوي الشكل L-isomeric من الأرابينوز على هيكلين على شكل حلقة: L-arabinopyranose و L-arabinofuranose. يوجد أرابينوز مجاني في محلول مثل L-arabinopyranose ، لأن هذا النموذج أكثر ثباتًا من فورانوز.
ومع ذلك ، عند ملاحظة مكونات السكاريد لجدار الخلية النباتية ، وكذلك البروتينات السكرية والبروتيوغليكان حيث يتم تضمين الأرابينوز ، فإن الشكل السائد هو L-arabinofuranose.
من الحكمة أن يتذكر القارئ أن المصطلحين "pyran" و "furan" يشيران إلى التكوينات الحلقية نصف المعدنية التي يمكن أن يكتسبها السكر ، مع حلقات من 6 أو 5 روابط ، على التوالي.
L- أرابينوز في النباتات
يتم توزيع الأرابينوز على نطاق واسع بين النباتات البرية ، بما في ذلك حشيشة الكبد والطحالب والعديد من الطحالب الخضراء والطحالب البنية والطحالب الخضراء على التوالي. تشير هذه الحقيقة إلى أن المسار الأيضي لتكوينه قد تم اكتسابه مبكرًا في النباتات "البدائية".
يتم تصنيع معظم السكريات ، والبروتيوغليكان ، والبروتينات السكرية ، والببتيدات المفرزة التي تحتوي على عديدات السكاريد L-arabinose في النباتات في مجمع جولجي ، على الرغم من أنه يمكن تصنيع جلايكوكونيجات صغيرة في العصارة الخلوية.
المسار الوحيد المعروف لتوليد L- أرابينوز في النباتات هو المسار الذي يتم فيه تصنيعه كـ UDP-L-arabinopyranose من UDP-xylose ، بمشاركة UDP-xylose 4-epimerase ، والذي يحفز التلاشي في موقف C-4 من UDP-xylose.
هذا التفاعل هو جزء من مسار تخليق de novo للسكريات النوكليوتيدية أو سكريات UDP ، والتي تبدأ بـ UDP- الجلوكوز المركب من السكروز و UDP بواسطة سينثيز السكروز ، أو من الجلوكوز 1-P و UTP بواسطة بيروفوسفوريلاز UDP- الجلوكوز.
تم اقتراح آليات أخرى لإنتاج UDP-L-arabinopyranose من UDP-galacturonic acid عن طريق نزع الكربوكسيل من الكربون C-6 ، ومع ذلك ، لم يتم العثور على إنزيم UDP-galacturonic acid decarboxylase المسؤول عن تحفيز التفاعل المذكور في النباتات.
L- أرابينوز في البكتيريا
من وجهة نظر هيكلية ، يشير المؤلفون إلى L-arabinose كمكوّن لجدار الخلية للعديد من البكتيريا. ومع ذلك ، يُنظر إلى أهميته من وجهة نظر أكثر أنثروبية:
لا يستطيع البشر امتصاص نبات L-arabinose الذي يستهلكونه في النظام الغذائي من القناة الهضمية. ومع ذلك ، فإن الإشريكية القولونية ، وهي بكتيريا مقيمة بشكل طبيعي في الأمعاء البشرية ، قادرة على البقاء على حساب السكاريد الأحادي كمصدر وحيد للكربون والطاقة.
هذا النوع من البكتيريا والأنواع الأخرى ذات الصلة ، قادر على استقلاب L-arabinose من خلال استخدام المنتجات الأنزيمية لأوبرا araBAD. بمجرد أن تأخذ هذه الكائنات الحية الدقيقة L-arabinose من الوسط ، فإنها تكون قادرة على تحويله داخل الخلايا إلى D-xylulose-5-P ، والذي يستخدمونه ، من بين أشياء أخرى ، لمسار فوسفات البنتوز.
في علم الأحياء التجريبي ، تم استخدام هذا المشغل في الإنشاءات الجينية للتعبير المتحكم فيه عن الجينات المتجانسة وغير المتجانسة في أنظمة التعبير البكتيرية.
المميزات
اعتمادًا على السياق الذي تم التفكير فيه ، فإن L-arabinose لها وظائف مختلفة. بالإضافة إلى بعض ما ورد ذكر اسمه في النقاط السابقة ، يمكن الإشارة إلى ما يلي:
- أحد الجزيئات التي تحتوي على أعلى نسبة من L- أرابينوز في النباتات هو بكتيك أرابينان ، حيث يتم إثراء مركب البوليمر من البكتين ، الموجود في جدار الخلية للنباتات.
- تشارك أرابينان البكتيرية في تنظيم إغلاق وفتح الفم ، وهي عمليات حاسمة لتبادل الغازات بين النباتات والبيئة المحيطة بها.
- مثال آخر على وجود ووظيفة L- أرابينوز في النباتات هو عائلة البروتينات أرابينوجلاكتان ، وهي عبارة عن بروتيوغليكان يتكون من منطقة كربوهيدرات كبيرة غنية بمخلفات L- أرابينوز وجلاكتوز.
- العديد من المركبات النباتية الثانوية من نوع الفلافونويد هي L-arabinopyranosylated ، أي أنها قد ربطت بقايا L-arabinopyranose ، خاصة في A. thaliana.
- تم اقتراح فائدة L- أرابينوز كدواء طبيعي ، حيث أن وحداته الأحادية تمنع نشاط المالتاز المعوي والسكراز في المختبر. نشاط السوكراز مهم لخفض مستويات السكر في الدم.
- يبدو أن إدراج L-arabinose في النظام الغذائي للجرذان المحفوظة في المختبر يساهم بشكل كبير في خفض مستويات الأنسولين وثلاثي الجلسرين في بلازما الدم والكبد.
- في عام 1973 تم استخدام هذا السكاريد الأحادي من قبل Bilik و Caplovic لتخليق L-ribose عن طريق إزالة L-arabinose المحفز بواسطة الموليبدات.
- أخيرًا ، يستخدم L-arabinose في العديد من تركيبات الوسائط للثقافة المختبرية للعديد من الكائنات الحية الدقيقة.
المراجع
- Garrett، R.، & Grisham، C. (2010). الكيمياء الحيوية (الطبعة الرابعة). بوسطن ، الولايات المتحدة الأمريكية: بروكس / كول. سينجاج ليرنينج.
- Kotake ، T. ، Yamanashi ، Y. ، Imaizumi ، C. ، & Tsumuraya ، Y. (2016). استقلاب L- أرابينوز في النباتات. مجلة أبحاث النبات ، 1-12.
- نيلسون ، DL ، & Cox ، MM (2009). مبادئ Lehninger للكيمياء الحيوية. إصدارات أوميغا (الطبعة الخامسة).
- شليف ، ر. (2000). تنظيم أوبرا L -arabinose للإشريكية القولونية. الاتجاهات في علم الوراثة ، 16 ، 559-565.
- Spagnuolo، M.، Crecchio، C.، Pizzigallo، MDR، & Ruggiero، P. (1999). تجزئة لب بنجر السكر إلى البكتين والسليلوز والأرابينوز بواسطة أرابيناز مع الترشيح الفائق. التكنولوجيا الحيوية والهندسة الحيوية ، 64 ، 686-691.
- Voet، D.، & Voet، J. (2006). الكيمياء الحيوية (الطبعة الثالثة). افتتاحية Médica Panamericana.
- يوركانيس برويس ، ب. (2003). الكيمياء العضوية. بيرسون.