HEPTOSES: الخصائص ، الأهمية البيولوجية ، التوليف - مادة الاحياء - 2026

و heptoses هي السكريات الأحادية وجود الكربون سبعة ومع و الصيغة المجملة C ₇ H ₁₄ O ₇. هذه السكريات ، مثل السكريات الأحادية الأخرى ، متعددة الهيدروكسيل ويمكن أن تكون: ألدوهيبتوس ​​، التي لها وظيفة ألدهيد في الكربون واحد ، أو كيتوهيبتوز ، التي تحتوي على مجموعة كيتون في الكربون 2.

يتم تصنيع Heptoses في مسارات التمثيل الغذائي ، مثل دورة كالفين لعملية التمثيل الضوئي والمرحلة غير المؤكسدة لمسار فوسفات البنتوز. وهي مكونات من عديد السكاريد الدهني (LPS) في جدار الخلية للبكتيريا سالبة الجرام مثل Escherichia coli و Klebsiella sp. و Neisseria sp. و Proteus sp. و Pseudomonas sp. و Salmonella sp. و Shigella sp. و And فيبريو س.

المصدر: Fvasconcellos

مميزات

توجد الهيبتوز ، على غرار hexoses ، في الغالب في شكلها الدوري. يحتوي Aldoheptoses على خمسة كربون غير متماثل ودورة لتشكيل بيرانوز. في المقابل ، تمتلك الكيتوهيبتوس ​​أربعة ذرات كربون غير متماثلة ، حيث تشكل أيضًا بيرانوز.

الكيتوهيبتوز الطبيعي الشائع جدًا في الكائنات الحية هو Sedoheptulose. هذا السكر مهم في تكوين السكريات السداسية في عملية التمثيل الضوئي وأيض الكربوهيدرات في الحيوانات.

عندما يتم تسخين Sedoheptulose في حمض معدني مخفف ، فإنه يشكل خليطًا معدنيًا متوازنًا ، حيث يتبلور 80 ٪ على شكل 2،7-anhydro-β-D-altro-heptulopyranose و 20٪ عبارة عن sedoheptulose.

يتم إجراء التحديد الكيميائي للعدوى باستخدام حمض الكبريتيك والسيستين ، وديفينيل أمين وفلوروجلوسينول. في ظل ظروف معينة ، من الممكن التفريق بين هيبتوز والسكريات الأخرى. حتى أنه يمكن أن يفرق بين الدوهيبتوز والكيتوهيبتوز.

العديد من ألدوهبتوز لديها تكوين الجلسرو- D- مانوهبتوز. الهيبتوز ، مع ثمانية كربونات حمض السكر كيتو (3-deoxy-D-manno-2-octulosonic acid ، a Kdo sugar) ، هي مكونات هيكلية لـ LPS ، في الغشاء الخارجي للطبقة الدهنية الثنائية للبكتيريا.

يمكن استخلاص LPS باستخدام 45٪ من الفينول في خليط الماء. بعد ذلك ، يمكن التعرف على السكريات والسكريات KDO من خلال تقنيات القياس اللوني والكروماتوغرافي.

الأهمية البيولوجية لأمراض الكبد

في عملية التمثيل الضوئي ومسار فوسفات البنتوز

الانزيمات التي تحول الفوسفات التريوز، غليسيرألدهيد-3-الفوسفات والفوسفات ثنائي هيدروكسي أسيتون، التي تنتجها استيعاب CO ₂ ، إلى نشا توجد في سدى من بلاستيدات الخضراء. يشكل تكوين ثلاثي الفوسفات واستعادة الكربون ، لبدء تثبيت ثاني أكسيد الكربون _{مرة أخرى} ، مرحلتين من دورة كالفين.

خلال مرحلة استعادة الكربون ، يكون إنزيم الألدوليز مسؤولاً عن تحويل الإريثروز 4-فوسفات (مستقلب رباعي الكربون (E4P)) وفوسفات ثنائي هيدروكسي كيتون (مستقلب ثلاثي الكربون) إلى Sedoheptulose 1.7-bisphosphate.

يتم تحويل هذا الكيتوهيبتوس ​​بعدة خطوات ، محفزًا إنزيميًا ، إلى ريبولوز 1،5-بيسفوسفات.

Ribulose 1،5-bisphosphate هو المستقلب الأولي لدورة كالفين. من ناحية أخرى ، يحدث التخليق الحيوي لـ sedoheptulose 7-phosphate (S7P) في مسار فوسفات البنتوز ، وهو مسار موجود في جميع الكائنات الحية. في هذه الحالة ، يعمل عمل ترانسكيتولاز على تحويل اثنين من البنتوز الفوسفاتي إلى S7P و glyceraldehyde-3-phosphate (GAP).

بعد ذلك ، من خلال خطوتين يتم تحفيزهما بواسطة ترانسالدولاز و ترانسكيتولاز ، يتم تحويل S7P و GAP إلى فركتوز 6 فوسفات و GAP. كلاهما مستقلبات من تحلل السكر.

في عديد السكاريد الدهني (LPS)

توجد الهيبتوز في عديدات السكاريد الدهنية وعديد السكاريد في كبسولة البكتيريا. يتكون الشكل الهيكلي لـ LPS في Enterobacteriaceae من الدهون A ، والتي تتكون من ثنائي أميني 2-deoxy-D-glucose مرتبط برابطة β - (1®6). يحتوي على اثنين من استرات الفوسفات ومجموعات الأحماض الدهنية طويلة السلسلة.

يرتبط دهن أ بمنطقة مركزية بجسر مكون من ثلاثة سكريات كدو وحمض كيتوديوكسيوكتولوسونيك ، مرتبطين بروابط جليكوسيدية (2®7). ترتبط هذه المنطقة بـ L-glycero-D-mannoheptose heptose ، مع تكوين ألفا شاذ. هناك منطقة مستضدية O.

هذا الشكل البنيوي موجود في البكتيريا سالبة الجرام ، مثل Escherichia coli ، Klebsiella sp. ، Yersinia sp. ، Pseudomonas sp. ، Salmonella sp. ، بالإضافة إلى البكتيريا الممرضة الأخرى.

هناك أشكال مختلفة من heptose تتضمن تكوينات مختلفة للمركز الفراغي للبيرانوز في السكريات القليلة ، وكذلك السلاسل الجانبية في السكريات. يوجد D-glycero-D-manno-heptopyranosil في Yersinia enterocolitica و Coxiella burnetti و Mannheimia haemolitica و Aeromonas hydrophila و Vibrio salmonicida.

توجد Heptose D-glycero-D-manno-heptose كوحدات سلسلة جانبية في المنطقة الخارجية من سلالات LPS من Proteus و Haemophilus influenzae ؛ وكسلاسل جانبية قصيرة قليلة القسيمات مرتبطة بـ α - (1®3) أو α - (1®2) ، مرتبطة بالنمط الهيكلي Klebsiella pneumonie LPS.

في سلالات ضمة الكوليرا ، تمتلك المنطقة المستضدية O- D-glycero-D-manno-heptose مع كل من التكوينات الشاذة (ألفا وبيتا).

في البروتينات السكرية للبكتيريا

طبقاته السطحية (طبقات S) تتكون من وحدات بروتينية متطابقة تغطيها في تنظيم ثنائي الأبعاد. توجد في البكتيريا والبكتيريا البدائية موجبة الجرام وسالبة الجرام. تحتوي البروتينات في هذه الطبقة على ببتيدات جليكوبتيد ممدودة بواسطة سلاسل عديد السكاريد.

تمتلك البروتينات السكرية لـ Aneurinibacillus thermoaerophilus ، وهي بكتيريا موجبة الجرام ، وحدات متكررة من السكريات الثنائية ®3) -Dglycero- β -D-mano-Hepp- (1®4) - α -L-Rhap- (1® في الطبقة S.

إحدى وظائف البروتينات السكرية هي الالتصاق. على سبيل المثال ، هناك بروتين سكري يقيس الالتصاق كبروتين ناقل ذاتي (AIDA-I) في سلالات الإشريكية القولونية. يحدث التخليق الحيوي للبروتين السكري عن طريق نقل الجليكوزيل ، مثل هيبتوزيل ترانسفيراز ، والذي يتطلب ADP glycero-manno-heptose.

نتيجة الجمع بين الطريحة والنقيضة

أتاح التركيب الكيميائي والجمع بين الطرق الكيميائية والإنزيمية لفوسفات هيبتوز المنشط ونيوكليوتيد هيبتوز إمكانية توضيح المسارات الأيضية التي تستخدمها الكائنات الحية الدقيقة لإنتاج هذه المواد.

تقوم العديد من طرق التوليف بإعداد مانو هيبتوز 6-epimeric لتخليق L-glycero-D-manno-heptose. تعتمد هذه الطرق على استطالة السلسلة من الكربون الشاذ ، أو مجموعة الألدهيد ، باستخدام كواشف Grignard. تتم عمليات Glycosylations في وجود مجموعات حماية الأسيل.

بهذه الطريقة ، هناك تحكم مجسم يحافظ على التكوين α -anomeric. تعمل مشتقات ثيوجليكوزيدات غير طبيعية ومشتقات تراي كلورو أسيتيميدات كمانحين لمجموعة هيبتوسيل. تتضمن الإجراءات الأحدث تشكيلًا انتقائيًا لمشتقات بيتا -هيبتوزيدات و 6-ديوكسي-هيبتوزيد.

يبدأ التخليق الحيوي المنشط لهيبتوز-نيوكليوتيد من Sedoheptulose 7-phosphate ، والذي يتم تحويله إلى D-glycero-D-manno-heptose 7-phosphate. تم اقتراح أنزيم الفوسفوموتاز لتكوين فوسفات هيبتوزيل شاذة. بعد ذلك ، يحفز هيبتوزيل ترانسفيراز تكوين ADP D-glycero-D-manno-heptose.

أخيرًا ، يغير epimerase تكوين ADP D-glycero-D-manno-heptose إلى ADP L-glycero-D-manno-heptose.

بالإضافة إلى ذلك ، تم إجراء دراسات كيميائية لمعرفة الآليات التي تقوم بها هذه الإنزيمات بإجراء التحفيز. على سبيل المثال ، يستخدمون benzylated mannopyranoside ، والذي يتأكسد لإعطاء مشتق manouronic.

يحول العلاج بحمض الهيدروكلوريك مشتق مانورونيك إلى ديازوكيتون. ينتج عن العلاج باستخدام ديازوبنزيل الفوسفوريك خليط من L-glycero-7-phosphate و D-glycero-7-phosphate.

المراجع

1. كولينز ، PM 2006. قاموس الكربوهيدرات مع قرص مضغوط. تشابمان وهال / CRC ، بوكا راتون.
2. Cui، SW 2005. الكربوهيدرات الغذائية: الكيمياء ، الخصائص الفيزيائية ، والتطبيقات. مطبعة CRC ، بوكا راتون.
3. Ferrier، RJ 2000. كيمياء الكربوهيدرات: السكريات الأحادية والسكريات الثنائية والسكريات القليلة النوعية. الجمعية الملكية للكيمياء ، كامبريدج.
4. هوفستاد ، ت. 1974. توزيع هيبتوز و 2-كيتو-3-ديوكسي-أوكتونات في بكترويداسيا. مجلة علم الأحياء الدقيقة العامة ، 85 ، 314-320
5. Kosma، P. 2008. حدوث وتوليف وتخليق حيوي للفيروسات البكتيرية. الكيمياء العضوية الحالية ، 12 ، 1021-1039.
6. Nelson، DL، Cox، MM 2017. مبادئ Lehninger للكيمياء الحيوية. دبليو إتش فريمان ، نيويورك.
7. Pigman، W. 1957. الكربوهيدرات: الكيمياء والكيمياء الحيوية وعلم وظائف الأعضاء. المطبعة الأكاديمية ، نيويورك.
8. Pigman، W.، Horton، D. 1970. الكربوهيدرات: الكيمياء والكيمياء الحيوية. المطبعة الأكاديمية ، نيويورك.
9. Sinnott، ML 2007. هيكل وآلية كيمياء الكربوهيدرات والكيمياء الحيوية. الجمعية الملكية للكيمياء ، كامبريدج.
10. Stick، RV، Williams، SJ 2009. الكربوهيدرات: الجزيئات الأساسية للحياة. إلسفير ، أمستردام.
11. Voet، D.، Voet، JG، Pratt، CW 2008. أساسيات الكيمياء الحيوية - الحياة على المستوى الجزيئي. وايلي ، هوبوكين.