GLUCÒSIDS: FORMACIÓ, FUNCIÓ I TIPUS / GRUPS - BIOLOGIA - 2025

Els glucòsids són metabòlits secundaris de les plantes que estan units a mono o oligosacàrids a través d'enllaços glicosídics, és a dir que són metabòlits glicosilats. Pertanyen a la família química dels glucòsids, que engloben a tots els compostos químics units a residus ensucrats.

En l'estructura típica d'una molècula d'glucòsid es reconeixen dues regions: la algicona i la glicona. La regió conformada pel residu sacàrid s'anomena glicona i la regió corresponent a la molècula no sacárida es coneix com porció aglicona.

Estructura d'un glucòsid (Font: Yikrazuul via Wikimedia Commons)

Comunament, el terme "glucòsid" s'empra per referir-se a el fet que durant la hidròlisi d'aquests compostos s'alliberen molècules de glucosa, però, membres de la mateixa família de molècules posseeixen residus d'altres tipus de sucres com la ramnosa, la galactosa o la manosa, entre d'altres.

La nomenclatura dels glucòsids denota típicament la naturalesa de la seva regió aglicona. Aquells noms amb la terminació "-ina" es reserven per als compostos nitrogenats, mentre que els alcaloides es nomenen amb el sufix "-òsid".

Aquests sufixos moltes vegades acompanyen l'arrel del nom en llatí de l'origen botànic on les molècules són descrites per primera vegada i s'afegeix usualment el prefix "glucosa".

L'enllaç glicosídic entre les porcions glicona i aglicona pot ocórrer entre dos àtoms de carboni (C -glucósidos) o poden participar àtoms d'oxigen (O -glucósidos), del que dependrà la seva estabilitat enfront de la hidròlisi química o enzimàtica.

L'abundància relativa dels glucòsids en angiospermes és molt més gran que en gimnospermes i s'ha demostrat que respecte a monocotiledònies i dicotiledònies, amb algunes excepcions, no hi ha gran diferència en la quantitat i els tipus de glucòsids que es troben.

És important posar l'accent en la gran diversitat i heterogeneïtat d'aquest grup de compostos, ja que la identitat de cada un dependrà de la porció aglicona, que és summament variable.

formació

La biosíntesi o formació dels compostos glicosídics (Peng, Peng, Kawagoe, Hogan, & Delmer, 2002) a les plantes depèn de el tipus de glucòsid que es consideri, i en les plantes, les seves taxes de biosíntesi depenen, moltes vegades, de condicions mediambientals.

Els glucòsids cianogènics, per exemple, són sintetitzats a partir de precursors aminoàcids, entre ells la L-tirosina, L-valina, L-isoleucina i L-fenilalanina. Els aminoàcids són hidroxilats per formar N -hidroxil aminoàcids que posteriorment són convertits en aldoximas, que són després transformades en nitrils.

Els nitrils són hidroxilats per formar els α-hidroxinitrilos, que poden ser glicosilats per formar el glucòsid cianogénico corresponent. En aquesta ruta biosintètica estan involucrats dos citocroms multifuncionals coneguts com P450 i enzims glicosiltransferases.

En la seva majoria, les rutes biosintètiques dels glucòsids impliquen la participació d'enzims glicosiltransferases, que són capaços de transferir selectivament els residus carbohidratados des d'un intermediari activat mitjançant una molècula d'UDP, fins a la porció aglicona corresponent.

La transferència dels sucres activats, com ara la UDP-glucosa, a una porció aglicona acceptora, ajuda a estabilitzar, desintoxicar i solubilitzar metabòlits en els passos finals de les rutes productores de metabòlits secundaris.

Són, doncs, els enzims glicosiltransferases les responsables de la gran varietat de glucòsids en plantes i per això han estat extensivament estudiades.

Alguns mètodes sintètics in vitro hi ha per a l'obtenció de derivats glucòsids de plantes que impliquen sistemes d'hidròlisi inversa o trans glicosilació de compostos.

funció

En les plantes, una de les funcions principals dels glucòsids de flavonoides, per exemple, té a veure amb protecció contra la llum ultraviolada, contra insectes i contra fongs, virus i bacteris. Serveixen com antioxidants, atraients de pol·linitzadors i controladors de les hormones vegetals.

Altres funcions dels glucòsids de flavonoides inclouen l'estimulació de la producció de nòduls per espècies bacterianes de l'gènere Rhizobium. Hi poden participar en processos d'inhibició enzimàtica i com a agents al·lelopàtics. Així, també proveeixen una barrera de defensa química contra herbívors.

Molts glucòsids, a l'ésser hidrolitzats, generen residus de glucosa que poden ser emprats per les plantes com a substrat metabòlic per a la producció d'energia o fins i tot per a la formació de compostos d'importància estructural en les cèl·lules.

Antropocéntricamente parlant, la funció d'aquests compostos és molt diversa, ja que mentre que alguns són emprats en la indústria alimentària, altres s'utilitzen en la farmacèutica per al disseny de fàrmacs per al tractament de la hipertensió, desordres circulatoris, agents anticancerígens, etc.

Tipus / grups

La classificació dels glucòsids pot trobar a la literatura basada en les porcions no-sacáridas (agliconas) o respecte a l'origen botànic d'aquests. La següent és una forma de classificació sobre la base de la porció aglicona.

Els principals grups de glucòsids corresponen als glucòsids cardíacs, els glucòsids cianogènics, els glucosinolats, les saponines i els glucòsids antraquinones. Alguns flavonoides també ocorren comunament com glucòsids.

glucósidos cardíacs

Aquestes molècules estan formades generalment per una molècula (regió aglicona) l'estructura és esteroidea. Estan presents en plantes de la família Scrophulariaceae, particularment en Digitalis purpurea, així com en la família Convallariaceae amb Convallaria majalis com a exemple clàssic.

Aquest tipus de glucòsid té un efecte negatiu inhibitori sobre les bombes ATPases de sodi / potassi en les membranes cel·lulars, que són especialment abundants en les cèl·lules cardíaques, de manera que la ingesta de plantes amb aquests compostos secundaris té efectes directes en el cor; d'allí el seu nom.

glucòsids cianogènics

Són químicament definits com glucòsids d'α-hidroxi nitrils, que deriven de compostos aminoacídicos. Estan presents en espècies angiospermes de la família Rosaceae, particularment en espècies de l'gènere Prunus, així com en la família Poaceae i altres.

S'ha determinat que aquests formen part dels compostos tòxics característics d'algunes varietats de mandioca, millor coneguda a Amèrica de Sud com mandioca, iuca o mandioca. De la mateixa manera, són abundants en llavors de pomes i en fruits secs com les ametlles.

La hidròlisi d'aquests metabòlits secundaris acaba en la producció d'àcid cianhídric. Quan la hidròlisi és enzimàtica es separen les porcions glicona i aglicona, aquesta última pot classificar-se com alifàtica o aromàtica.

La porció glicona dels glucòsids cianogènics és típicament D-glucosa, encara que s'ha vist també gentobiosa, primeverosa i altres, majoritàriament units per enllaços β-glicosídics.

El consum de plantes amb glucòsids cianogènics pot tenir efectes negatius, entre els quals es troba la interferència en la utilització de l'iode, el que resulta en hipotiroïdisme.

glucosinolats

La base de la seva estructura aglicona està composta per aminoàcids que contenen sofre, de manera que també podrien denominar-tioglucósidos. La principal família de plantes associada amb la producció dels glucosinolats és la família Brassicaceae.

Entre els efectes negatius per als organismes que ingereixen aquestes plantes estan la bioactivació hepàtica de procarcinógenos ambientals, que és producte de complexos efectes sobre isoformes de citocrom P450. A més, aquests compostos poden irritar la pell i induir hipotiroïdisme i gota.

saponines

Molts compostos "formadors de sabó" són glucòsids. La part aglicona de les saponines glucosídics consisteix a triterpenoides pentacíclicos o esteroides tetracíclicos. Són heterogenis estructuralment, però tenen característiques funcionals en comú.

En la seva estructura posseeixen porcions gliconas altament hidrofíliques i regions agliconas fortament hidrofòbiques, que els proveeixen propietats emulsificantes, pel que poden ser emprades com detergents.

Les saponines són presents en un ampli rang de famílies vegetals, entre les quals es troben les espècies pertanyents a la família Liliaceae, exemplificades en l'espècie narteci.

glucósidos antraquinones

Són menys comuns en el regne vegetal respecte als altres glucòsids esmentats anteriorment. Estan presents en Rumex crispus i espècies de l'gènere Rheum. L'efecte de la seva ingestió correspon amb una secreció exagerada d'aigua i electròlits acompanyada de peristaltisme en el còlon.

Flavonoides i pro-antocianines

Molts flavonoides i els seus oligòmers, les pro-antocianines, ocorren com glucòsids. Aquests pigments són molt comuns en gran part de el regne vegetal, amb l'excepció d'algues, fongs i alguns antoceros.

Poden existir en la naturalesa com C o O-glucòsids, depenent de la naturalesa de l'enllaç glicosídic que ocorre entre les regions glicona i algicona, de manera que alguns són més resistents a la hidròlisi química que altres.

L'estructura aglicona dels flavonoides C-glucòsids correspon a tres anells amb algun grup fenòlic que els proporciona la característica d'antioxidants. La unió de el grup sacàrid a la regió aglicona passa a través d'enllaços carboni-carboni entre el carboni anomèric de l'sucre i el carboni C6 o C8 de l'nucli aromàtic de l'flavonoide.

referències

1. Conn, EE (1979). Biosynthesis of Cyanogenic Glycosides. Naturwissenschaften, 66, 28-34.
2. Forslund, K., Morant, M., Jørgensen, B., Olsen, CE, Asamizu, E., & Sato, S. (2004). Biosynthesis of the Nitrile Glucosides Rhodiocyanoside A and D and the Cyanogenic Glucosides Lotaustralin and linamarina in Lotus japonicus. Plant Physiology, 135 (May), 71-84.
3. Markham, KR (1989). Methods in Plant Biochemistry. 6. flavones, Flavonols and their Glycosides (Vol. 1). ACADEMIC PRESS LIMITED. Retrieved from www.dx.doi.org/10.1016/B978-0-12-461011-8.50012-3
4. Peng, L., Peng, L., Kawagoe, I., Hogan, P., & Delmer, D. (2002). Sitosterol B-glucoside es Primer for Cellulose Synthesis in Plants. Science, 295, 147-150.
5. Richman, A., Swanson, A., Humphrey, T., Chapman, R., McGarvey, B., Pocs, R., & Brändle, J. (2005). Functional genomics uncovers three glucosyltransferases involved in the synthesis of the major sweet glucosides of Stevia rebaudiana. The Plant Journal, 41, 56-67.
6. Swain, T. (1963). Chemical Plant Taxonomy. London: Academic Press.
7. van Rantwijk, F., Oosterom, MW, & Sheldon, RA (1999). Glycosidase-catalysed synthesis of alkyl glycosides. Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic, 6, 511-532.
8. Vetter, J. (2000). Plant cyanogenic glycosides. Toxicon, 38, 11-36.
9. Wolfenden, R., Lu, X., & Young, G. (1998). Spontaneous Hydrolysis of Glycosides. J. Am. Chem. Soc., 120, 6814-6815.