أرابينوز: الخصائص ، التركيب ، الوظائف ، في النباتات ، في البكتيريا

أرابينوز هو أحادي السكاريد المكون من خمس ذرات كربون ، ولأنه يحتوي على مجموعة وظيفية للألدهيد في بنيته ، فإنه يصنف ضمن مجموعة الدوبنتوز. اسمها مشتق من الصمغ العربي ، حيث تم عزله لأول مرة.

وهو عبارة عن سكر خالٍ من الكائنات النباتية وتشير بعض الدراسات إلى أنه يمثل ما بين 5 و 10٪ من السكريات الموجودة في جدار الخلية في نباتات نبات أرابيدوبسيس ثاليانا وأوريزا ساتيفا (الأرز).

إنه جزء من تكوين البكتين والهيمسلولوز ، وهما بوليمرات حيوية ذات أهمية كبيرة من وجهة نظر طبيعية وصناعية.

يعتبر لب بنجر السكر مثالًا جيدًا على النفايات الصناعية المستخدمة في استخراج الأرابينوز ، والتي لها تطبيقات متعددة في مجال علم الأحياء الدقيقة والطب لأغراض التشخيص ، في توليف الأدوية المضادة للبلاستيك والأدوية المضادة للفيروسات ، من بين أمور أخرى.

نظرًا لكونه من السكريات الوفيرة للغاية في تحضير الخضروات ، يوجد اهتمام كبير حاليًا بالبحث فيما يتعلق بفصله عن مخاليط السكاري بأساليب مختلفة.

هذا صحيح بشكل خاص عند استخدام المستحضرات في عمليات التخمير التي تحقق إنتاج الإيثانول ، نظرًا لحقيقة أن القليل من الكائنات الحية الدقيقة المتاحة تجاريًا قادرة على إنتاج هذا الكحول من أرابينوز.

الخصائص والهيكل

L - أرابينوز متاح تجاريا كمسحوق بلوري أبيض يستخدم غالبًا كمحلل في صناعة الأغذية. الصيغة الكيميائية لها هي C5H10O5 ولها وزن جزيئي حوالي 150 جم / مول.

على عكس معظم السكريات الأحادية في الطبيعة ، يوجد هذا السكر في الغالب باسم الأيزومر L- أرابينوز.

بشكل عام ، تعتبر الأيزومرات L مكونًا شائعًا في غليكوكوجنات الغشاء ، وهي جزيئات ذات طبيعة مختلفة ترتبط بصلات الجليكوسيدية بمخلفات الكربوهيدرات ، بحيث لا يكون أرابيانوز استثناءً.

يحتوي الشكل L-isomeric من أرابينوز على هيكلين على شكل حلقة: L-أرابينوبرانوز و L-أرابينورانوز. يوجد أرابينوز مجاني في محلول مثل أرابينوبيرانوس L ، لأن هذا الشكل أكثر ثباتًا من فورانوز.

ومع ذلك ، عندما يتم ملاحظة مكونات السكاريد في الجدار الخلوي للنباتات ، وكذلك البروتينات السكرية والبروتوغليكان حيث يتم تضمين أرابينوز ، يكون الشكل السائد هو L - أرابينوفورانوز.

من الحكمة أن يتذكر القارئ أن مصطلحي "pyran" و "furan" يشيران إلى التكوينات النصفية الممكنة التي يمكن للسكر الحصول عليها ، مع حلقات من 6 أو 5 روابط ، على التوالي.

لام أرابينوز في النباتات

يوزع الأرابينوز على نطاق واسع بين النباتات الأرضية ، بما في ذلك أنواع الكبد والطحالب والعديد من الطحالب والكلوروفيت والكلوروفيت والطحالب الخضراء والبنية على التوالي. تشير هذه الحقيقة إلى أن المسار الأيضي لتخليقه تم الحصول عليه مبكرًا في النباتات "البدائية".

يتم تخليق معظم السكريات والبروتوغليكان والبروتينات السكرية والببتيدات المفرزة المحتوية على السكريات مع L- أرابينوز في النباتات في مجمع جولجي ، على الرغم من أنه يمكن تخليقها في السيتوسول.

إن مسار الجيل الوحيد المعروف باسم L-arabinose في النباتات هو المسار الذي يتم فيه تصنيعه على أنه UDP-L-arabinopyranose من UDP-xylose ، بمشاركة UDP-xylose 4-epimerase ، والذي يحفز epimerization في موقف C-4 من UDP-xylose.

هذا التفاعل هو جزء من مسار تخليق دي نوفو من نيوكليوتيدات السكر أو السكريات UDP ، والتي تبدأ مع UDP- الجلوكوز توليفها من السكروز و UDP بواسطة السكروز سينسيز ، أو من الجلوكوز 1-P و UTP بواسطة UDP الجلوكوز بيروفوسفوريلاز.

تم اقتراح آليات أخرى لإنتاج UDP-L-أرابينوبرانوز من حمض UDP-galacturonic من خلال نزع كربوكسيل الكربون C-6 ، ومع ذلك ، لم يتم العثور على إنزيم UDP-galacturonic acid decarboxylase في النباتات المسؤولة عن تحفيز التفاعل المذكور. .

لام أرابينوز في البكتيريا

من وجهة نظر هيكلية ، يشير المؤلفون إلى L - أرابينوز كمكون لجدار الخلية في العديد من البكتيريا. ومع ذلك ، تعتبر أهميتها من وجهة نظر أنثروبولوجية أكثر:

لا يستطيع البشر امتصاص الخضراوات L-arabinose التي يستهلكونها في النظام الغذائي. ومع ذلك ، فإن E. coli ، وهي بكتيريا طبيعية مقيمة في الأمعاء البشرية ، قادرة على البقاء على حساب هذا السكريات الأحادي باعتباره المصدر الوحيد للكربون والطاقة.

هذا النوع من البكتيريا وغيرها ذات الصلة ، قادر على استقلاب L-أرابينوز من خلال استخدام المنتجات الأنزيمية للأوبرا araBAD. بمجرد أن تأخذ هذه الكائنات الحية الدقيقة L - أرابينوز من الوسط ، تكون قادرة على تحويلها داخل الخلايا إلى D-xylulose-5-P ، والتي تستخدمها ، من بين أشياء أخرى ، لمسار فوسفات البنتوز.

في علم الأحياء التجريبي ، تم استخدام هذا الأوبون في التركيبات الوراثية للتعبير المتحكم فيه عن الجينات المتجانسة وغير المتجانسة في أنظمة التعبير الجرثومي.

وظائف

اعتمادًا على السياق الذي يتم فيه التفكير فيه ، فإن L-arabinose له وظائف مختلفة. بالإضافة إلى بعض النقاط المذكورة في النقاط السابقة ، يمكن الرجوع إلى ما يلي:

- أحد الجزيئات التي تحتوي على أعلى نسبة من L- أرابينوز في النباتات هو أرابينون بكتي ، حيث يتم إثراء مركب البوليمين من البكتين ، الموجود في جدار الخلية من النباتات.

-ورباكتينو أرابينانو متورط في تنظيم الإغلاق وفتح الأسنان ، والعمليات الحاسمة لتبادل الغاز بين النباتات والبيئة المحيطة بها.

- مثال آخر على وجود ووظائف L - أرابينوز في النباتات هي عائلة بروتينات أرابينوغالاكتان ، وهي بروتوجليكية مكونة من منطقة كربوهيدراتية كبيرة غنية ببقايا L - أرابينوز وجالاكتوز.

العديد من المركبات الثانوية من نوع الفلافونويد هي L - أرابينوبيرانوسيل ، أي أنها تمتلك مخلفات L - أرابينوبرانوز مرتبطة ، خاصة في A. thaliana .

- تم اقتراح فائدة L - أرابينوز كدواء طبيعي ، حيث أن الوحدات المونومرية منه تمنع أنشطة المالتاز المعوية والسكروز في المختبر . النشاط الناجح مهم لخفض مستويات السكر في الدم.

- يبدو أن إدراج عقار أرابينوز L في غذاء الفئران المحفوظة في المختبر يسهم بشكل كبير في انخفاض مستويات الأنسولين والدهون الثلاثية في بلازما الدم والكبد.

- في عام 1973 ، استخدم بيليك وكابلوفيك هذا السكريات الأحادية لتوليف الريبوز عن طريق استخلاص L- أرابينوز محفز بواسطة موليبدات.

- أخيرًا ، يستخدم L-arabinose في العديد من تركيبات الوسائط للثقافة المختبرية لمختلف الكائنات الحية الدقيقة.