The arabinose ialah monosakarida lima atom karbon, dan kerana ia mempunyai kumpulan berfungsi aldehid dalam struktur, ia diklasifikasikan dalam kumpulan aldopentoses. Namanya berasal dari gum arab, dari mana ia diasingkan untuk pertama kalinya.
Ini adalah gula yang eksklusif untuk organisma tumbuhan dan beberapa kajian menunjukkan bahawa ia mewakili antara 5 dan 10% dari sakarida dinding sel pada model tanaman Arabidopsis thaliana dan Oryza sativa (beras).
Proyeksi Fisher untuk D - (-) dan L - (+) - Arabinose (Sumber: Wikimedia Commons)
Ini adalah sebahagian daripada komposisi pektin dan hemiselulosa, dua biopolimer yang sangat penting dari sudut pandang semula jadi dan perindustrian.
Pulpa bit gula adalah contoh baik sisa industri yang digunakan untuk pengekstrakan arabinose, yang mempunyai pelbagai aplikasi dalam bidang mikrobiologi dan perubatan untuk tujuan diagnostik, dalam sintesis ubat antineoplastik dan antivirus, antara lain.
Oleh kerana ia adalah sakarida yang sangat banyak dalam penyediaan tanaman, saat ini terdapat banyak minat dalam penyelidikan mengenai pemisahannya dari campuran sakarida dengan pelbagai kaedah.
Ini benar terutamanya apabila sediaan digunakan untuk proses fermentasi yang mencapai penghasilan etanol, kerana beberapa mikroorganisma yang tersedia secara komersial mampu menghasilkan alkohol ini dari arabinose.
Ciri dan struktur
L-arabinose didapati secara komersial sebagai serbuk kristal putih yang sering digunakan sebagai pemanis dalam industri makanan. Formula kimianya adalah C5H10O5 dan mempunyai berat molekul sekitar 150 g / mol.
Tidak seperti kebanyakan monosakarida, gula ini banyak dijumpai sebagai isomer L-arabinose.
Secara amnya, L-isomer adalah komponen umum dalam membran glikosonjugat, yang merupakan molekul dengan sifat yang beragam yang dihubungkan melalui ikatan glikosidik dengan residu karbohidrat, jadi L-arabinose tidak terkecuali.
Unjuran Haworth dari Arabinosa (Sumber: NEUROtiker melalui Wikimedia Commons)
Bentuk L-isomerik arabinose mempunyai dua struktur berbentuk cincin: L-arabinopyranose dan L-arabinofuranose. Arabinose bebas terdapat dalam larutan sebagai L-arabinopyranose, kerana bentuk ini lebih stabil daripada furanosa.
Namun, ketika memerhatikan komponen polisakarida dari dinding sel tumbuhan, serta glikoprotein dan proteoglikan di mana arabinose disertakan, bentuk utamanya adalah L-arabinofuranose.
Adalah bijaksana bagi pembaca untuk mengingat bahawa istilah "pyran" dan "furan" merujuk kepada kemungkinan konfigurasi hemiacetal siklik yang dapat diperoleh gula, dengan cincin 6 atau 5 ikatan, masing-masing.
L-arabinose pada tumbuhan
Arabinose diedarkan secara meluas di antara tanaman tanah, termasuk cacing hati, lumut, dan banyak alga klorofit dan klorofit, alga hijau dan coklat, masing-masing. Fakta ini menunjukkan bahawa jalan metabolik untuk sintesisnya diperoleh pada awal tanaman "primitif".
Sebilangan besar polisakarida, proteoglikan, glikoprotein, dan peptida yang dirembeskan yang mengandungi polisakarida L-arabinose pada tumbuhan disintesis di kompleks Golgi, walaupun glikokonjugat kecil dapat disintesis dalam sitosol.
Satu-satunya jalur generasi yang diketahui untuk L-arabinose pada tanaman adalah satu di mana ia disintesis sebagai UDP-L-arabinopyranose dari UDP-xylose, dengan penyertaan UDP-xylose 4-epimerase, yang menjadi pemangkin epimerisasi di kedudukan C-4 UDP-xylose.
Tindak balas ini adalah sebahagian daripada jalan sintesis de novo untuk gula nukleotida atau gula UDP, yang bermula dengan UDP-glukosa yang disintesis dari sukrosa dan UDP oleh sukrosa sintase, atau dari glukosa 1-P dan UTP oleh UDP-glukosa pirofosforilase.
Mekanisme lain telah dicadangkan untuk penghasilan UDP-L-arabinopyranose dari UDP-galacturonic acid dengan dekarboksilasi karbon C-6, bagaimanapun, enzim UDP-galacturonic acid decarboxylase yang bertugas sebagai pemangkin reaksi tersebut tidak dijumpai pada tanaman .
L-arabinose dalam bakteria
Dari sudut struktur, penulis menunjukkan L-arabinose sebagai penyusun dinding sel banyak bakteria. Walau bagaimanapun, kepentingannya dilihat dari sudut pandangan yang lebih antropik:
Manusia tidak dapat menyerap tumbuhan L-arabinose yang mereka makan dalam makanan dari usus. Walau bagaimanapun, E. coli, bakteria yang hidup secara semula jadi dalam usus manusia, mampu bertahan dengan mengorbankan monosakarida ini sebagai satu-satunya sumber karbon dan tenaga.
Spesies bakteria dan sejenisnya yang lain, mampu memetabolisme L-arabinose dengan menggunakan produk enzimatik opera araBAD. Setelah mikroorganisma ini mengambil L-arabinose dari medium, mereka dapat mengubahnya secara intraselular menjadi D-xylulose-5-P, yang mereka gunakan, antara lain, untuk laluan fosfat pentosa.
Dalam biologi eksperimen, operon ini telah digunakan dalam pembinaan genetik untuk ekspresi terkawal gen homolog dan heterologi dalam sistem ekspresi bakteria.
ciri-ciri
Bergantung pada konteks di mana ia dipertimbangkan, L-arabinose mempunyai fungsi yang berbeza. Sebagai tambahan kepada beberapa perkara yang telah disebutkan dalam poin sebelumnya, rujukan dapat dibuat untuk yang berikut:
-Satu molekul dengan kadar L-arabinose tertinggi dalam tumbuhan adalah arabinan pektik, dari mana kompleks polimer pektin, yang terdapat di dinding sel tumbuhan, diperkaya.
-Pectic arabinane terlibat dengan peraturan penutupan dan pembukaan stomatal, proses penting untuk pertukaran gas antara loji dan persekitarannya.
-Contoh lain mengenai kehadiran dan kefungsian L-arabinose dalam tumbuhan adalah keluarga protein arabinogalactan, yang merupakan proteoglikan yang terdiri daripada kawasan karbohidrat besar yang kaya dengan residu L-arabinose dan galaktosa.
-Banyak sebatian tumbuhan jenis flavonoid sekunder adalah L-arabinopyranosylated, iaitu, mereka telah menghubungkan residu L-arabinopyranose, terutamanya di A. thaliana.
-Kegunaan L-arabinose telah dicadangkan sebagai ubat semula jadi, kerana unit monomernya menghalang aktiviti maltase usus dan sukrase secara in vitro. Aktiviti sukrase penting untuk menurunkan kadar gula dalam darah.
Kemasukan L-arabinose dalam diet tikus yang disimpan di makmal nampaknya menyumbang secara signifikan kepada penurunan kadar insulin dan triacylglycerol dalam plasma darah dan hati.
-Pada tahun 1973 monosakarida ini digunakan oleh Bilik dan Caplovic untuk sintesis L-ribosa dengan epimerisasi L-arabinose yang dikatalisis oleh molibdate.
-Akhirnya, L-arabinose digunakan dalam banyak formulasi media untuk budaya in vitro pelbagai mikroorganisma.
Rujukan
- Garrett, R., & Grisham, C. (2010). Biokimia (edisi ke-4). Boston, Amerika Syarikat: Brooks / Cole. Pembelajaran CENGAGE.
- Kotake, T., Yamanashi, Y., Imaizumi, C., & Tsumuraya, Y. (2016). Metabolisme L-arabinose pada tumbuhan. Jurnal Penyelidikan Tumbuhan, 1–12.
- Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Prinsip Biokimia Lehninger. Edisi Omega (edisi ke-5).
- Schleif, R. (2000). Peraturan operasi L -arabinose Escherichia coli. Trend dalam Genetik, 16, 559–565.
- Spagnuolo, M., Crecchio, C., Pizzigallo, MDR, & Ruggiero, P. (1999). Pecahan Pulpa Sugar Beet menjadi Pektin, Selulosa, dan Arabinose oleh Arabinases Digabungkan dengan Ultrafiltrasi. Bioteknologi dan Bioteknologi, 64, 686–691.
- Voet, D., & Voet, J. (2006). Biokimia (edisi ke-3). Editorial Médica Panamericana.
- Yurkanis Bruice, P. (2003). Kimia organik. Pearson.