Den arabinos är en monosackarid fem kolatomer, och eftersom den har en funktionell aldehydgrupp i sin struktur, klassificeras inom gruppen av aldopentoser. Dess namn kommer från gummi arabiska, varifrån det isolerades för första gången.
Det är ett socker exklusivt för växtorganismer och vissa studier indikerar att det representerar mellan 5 och 10% av cellväggens sackarider i modellväxterna Arabidopsis thaliana och Oryza sativa (ris).
Fisher-projektion för D - (-) och L - (+) - Arabinose (Källa: Wikimedia Commons)
Det är en del av sammansättningen av pektin och hemicellulosa, två biopolymerer av stor vikt ur en naturlig och industriell synvinkel.
Sockerbetamassa är ett bra exempel på industriavfall som används för extraktion av arabinos, som har olika tillämpningar inom mikrobiologi och medicin för diagnostiska ändamål, bland annat för syntes av antineoplastiska och antivirala läkemedel.
Eftersom det är en mycket riklig sackarid i växtberedningar, finns det för närvarande stort intresse för forskning beträffande dess separering från blandningar av sackarider med olika metoder.
Detta är särskilt sant när preparaten används för fermentativa processer som uppnår produktionen av etanol, eftersom få kommersiellt tillgängliga mikroorganismer kan producera denna alkohol från arabinos.
Egenskaper och struktur
L-arabinos finns kommersiellt som ett vitt kristallint pulver som ofta används som sötningsmedel i livsmedelsindustrin. Dess kemiska formel är C5H10O5 och har en molekylvikt på cirka 150 g / mol.
Till skillnad från de flesta monosackarider i naturen finns detta socker främst som L-arabinosisomer.
I allmänhet är L-isomerer vanliga komponenter i membranglykokonjugat, som är molekyler av olika natur som är kopplade med glykosidbindningar till kolhydratrester, så L-arabinos är inget undantag.
Haworth-projektion av Arabinosa (Källa: NEUROtiker via Wikimedia Commons)
Den L-isomera formen av arabinos har två ringformade strukturer: L-arabinopyranos och L-arabinofuranose. Fri arabinos finns i lösning som L-arabinopyranos, eftersom denna form är mer stabil än furanos.
När man observerar polysackaridkomponenterna i växtcellväggen såväl som glykoproteinerna och proteoglykanerna där arabinos ingår är den dominerande formen L-arabinofuranos.
Det är försiktigt för läsaren att komma ihåg att termerna "pyran" och "furan" avser de möjliga cykliska hemiacetalkonfigurationer som ett socker kan få, med ringar med respektive 6 eller 5 bindningar.
L-arabinos i växter
Arabinos är ofta distribuerat bland landväxter, inklusive levervorter, mossor och många klorofyt- och klorofytalger, gröna respektive bruna alger. Detta faktum antyder att den metaboliska vägen för dess syntes förvärvades tidigt i "primitiva" växter.
De flesta av polysackarider, proteoglykaner, glykoproteiner och utsöndrade peptider som innehåller polysackarider med L-arabinos i växter syntetiseras i Golgi-komplexet, även om små glykokonjugater kan syntetiseras i cytosolen.
Den enda kända L-arabinosgenerationsvägen i växter är en i vilken den syntetiseras som UDP-L-arabinopyranos från UDP-xylos, med deltagande av ett UDP-xylos 4-epimeras, som katalyserar epimerisering i C-4-positionen för UDP-xylos.
Denna reaktion är en del av de novosyntesvägen för nukleotidsocker eller UDP-socker, som börjar med UDP-glukos syntetiserad från sackaros och UDP med sackarossyntas, eller från glukos 1-P och UTP med UDP-glukospyrofosforylas.
Andra mekanismer har föreslagits för framställning av UDP-L-arabinopyranos från UDP-galakturonsyra genom dekarboxylering av C-6-kolet, men enzymet UDP-galakturonsyra-dekarboxylas som ansvarar för katalysering av nämnda reaktion har inte hittats i växter .
L-arabinos i bakterier
Ur strukturell synvinkel pekar författare på L-arabinos som en beståndsdel i cellväggen hos många bakterier. Emellertid ses dess betydelse ur en mer antropisk synvinkel:
Människor kan inte ta upp växten L-arabinos som de konsumerar i kosten från tarmen. Emellertid kan E. coli, en naturligt bosatt bakterie i den mänskliga tarmen, överleva på bekostnad av denna monosackarid som dess enda källa till kol och energi.
Denna bakteriesort och andra besläktade, kan metabolisera L-arabinos genom användning av enzymatiska produkter från araBAD-operon. När dessa mikroorganismer tagit L-arabinos från mediet kan de konvertera den intracellulärt till D-xylulosa-5-P, som de bland annat använder för pentosfosfatvägen.
I experimentell biologi har denna operon använts i genetiska konstruktioner för kontrollerad expression av homologa och heterologa gener i bakteriella expressionssystem.
Funktioner
Beroende på sammanhanget i vilket det tänkas har L-arabinos olika funktioner. Utöver några av de som har nämnts i de tidigare punkterna kan hänvisning göras till följande:
-En av molekylerna med den högsta andelen L-arabinos i växter är pektisk arabinan, varifrån polymerkomplexet av pektin, som finns i väggens cellvägg, berikas.
-Pektisk arabinan är involverad i reglering av stomal stängning och öppning, avgörande processer för gasutbyte mellan växter och deras omgivning.
- Ett annat exempel på närvaron och funktionalitet av L-arabinos i växter är arabinogalaktanfamiljen av proteiner, som är proteoglykaner som består av en stor kolhydratregion rik på L-arabinos- och galaktosrester.
-Många sekundära växtföreningar av flavonoidtyp är L-arabinopyranosylerade, det vill säga de har kopplat L-arabinopyranosrester, särskilt i A. thaliana.
-Nyttan av L-arabinos har föreslagits som ett naturligt läkemedel, eftersom dess monomera enheter inhiberar intestinalt maltas och sackarasaktiviteter in vitro. Sackrasaktivitet är viktig för att sänka blodsockernivån.
-Införandet av L-arabinos i kosten för råttor som hålls i laboratoriet verkar bidra avsevärt till minskningen av insulin- och triacylglycerolnivåer i blodplasma och lever.
År 1973 användes denna monosackarid av Bilik och Caplovic för syntes av L-ribos genom epimerisering av L-arabinos katalyserad av molybdat.
-Slutligen används L-arabinos i många medieformuleringar för in vitro-odling av olika mikroorganismer.
referenser
- Garrett, R., & Grisham, C. (2010). Biokemi (4: e upplagan). Boston, USA: Brooks / Cole. CENGAGE Learning.
- Kotake, T., Yamanashi, Y., Imaizumi, C., & Tsumuraya, Y. (2016). Metabolism av L-arabinos i växter. Journal of Plant Research, 1–12.
- Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Lehninger principer för biokemi. Omega Editions (5: e upplagan).
- Schleif, R. (2000). Reglering av L-Arabinose-operon från Escherichia coli. Trends in Genetics, 16, 559–565.
- Spagnuolo, M., Crecchio, C., Pizzigallo, MDR, & Ruggiero, P. (1999). Fraktionering av sockerbetamassa till pektin, cellulosa och arabinos av arabinaser i kombination med ultrafiltrering. Bioteknik och bioingenjör, 64, 686–691.
- Voet, D., & Voet, J. (2006). Biokemi (3: e upplagan). Redaktör Médica Panamericana.
- Yurkanis Bruice, P. (2003). Organisk kemi. Pearson.