的阿拉伯糖是单糖五个碳原子,并且由于它在其结构的醛官能团,它被分类到的组的戊醛糖内。它的名字源于阿拉伯胶,是第一次被分离出来的地方。
它是植物有机体专有的糖,一些研究表明,它代表模型植物拟南芥和水稻中的细胞壁糖含量的5%至10%。
D-(-)和L-(+)-阿拉伯糖的Fisher投影(资料来源:Wikimedia Commons)
它是果胶和半纤维素组成的一部分,从自然和工业的角度来看,这两种生物聚合物非常重要。
甜菜浆是用于提取阿拉伯糖的工业废物的一个很好的例子,它在微生物学和医学领域用于诊断目的,在合成抗肿瘤药和抗病毒药等方面有各种应用。
由于它是植物制剂中极其丰富的糖类,因此目前对通过各种方法从糖类混合物中分离糖类的研究非常感兴趣。
当将制剂用于实现乙醇生产的发酵过程中时,尤其如此,因为很少有可商购获得的微生物能够从阿拉伯糖生产该醇。
特征与结构
商业上发现L-阿拉伯糖为白色结晶性粉末,在食品工业中通常用作甜味剂。其化学式为C5H10O5,分子量约为150 g / mol。
与自然界中的大多数单糖不同,该糖主要是L-阿拉伯糖异构体。
通常,L-异构体是膜糖缀合物中的常见成分,其是通过糖苷键与碳水化合物残基连接的多种性质的分子,因此L-阿拉伯糖也不例外。
Haworth对阿拉伯菊科植物的投影(来源:NEUROtiker通过Wikimedia Commons)
阿拉伯糖的L-异构体具有两个环形结构:L-阿拉伯吡喃糖和L-阿拉伯呋喃糖。游离阿拉伯糖以L-阿拉伯吡喃糖的形式存在于溶液中,因为这种形式比呋喃糖更稳定。
然而,当观察植物细胞壁的多糖成分以及包括阿拉伯糖的糖蛋白和蛋白聚糖时,主要形式是L-阿拉伯呋喃糖。
谨慎的是,读者应记住,术语“吡喃”和“呋喃”是指糖可能获得的环状半缩醛构型,分别具有6个或5个键的环。
植物中的L-阿拉伯糖
阿拉伯糖广泛分布于陆地植物之间,包括地草,苔藓以及许多绿藻和绿藻,绿藻和棕藻。这一事实表明,其合成的代谢途径是在“原始”植物中早期获得的。
植物中的大多数多糖,蛋白聚糖,糖蛋白和含有带有L-阿拉伯糖的多糖的分泌肽都是在高尔基体中合成的,尽管小糖缀合物可以在细胞质中合成。
植物中唯一已知的L-阿拉伯糖生成途径是这样一种途径,其中它是由UDP-木糖以UDP-L-阿拉伯糖吡喃糖的形式合成的,并由UDP-木糖4-表异构酶参与,该酶催化B-木糖的差向异构化。 UDP-木糖的C-4位置。
此反应是核苷酸糖或UDP糖从头合成途径的一部分,该途径首先从由蔗糖合酶由蔗糖和UDP合成的UDP葡萄糖,或由蔗糖合酶从葡萄糖1-P和UTP合成的UDP葡萄糖开始。 UDP-葡萄糖焦磷酸化酶。
已经提出了通过C-6碳的脱羧从UDP-半乳糖醛酸生产UDP-L-阿拉伯吡喃糖的其他机制,但是,尚未在植物中发现负责催化所述反应的酶UDP-半乳糖醛酸脱羧酶。 。
细菌中的L-阿拉伯糖
从结构的角度来看,作者指出L-阿拉伯糖是许多细菌细胞壁的组成部分。但是,从更人性化的角度来看,它的重要性:
人类无法从肠道吸收他们在饮食中消耗的植物L-阿拉伯糖。但是,大肠杆菌(E. coli)是人肠中的天然细菌,它能够以单糖(碳和能量的唯一来源)为代价生存下来。
这种细菌及其他相关细菌能够通过使用araBAD操纵子的酶促产物代谢L-阿拉伯糖。一旦这些微生物从培养基中吸收了L-阿拉伯糖,它们便能够将其在细胞内转化为D-木酮糖5-P,除其他外,它们还用于磷酸戊糖途径。
在实验生物学中,该操纵子已用于遗传构建中,以在细菌表达系统中控制同源和异源基因的表达。
特征
取决于预期的上下文,L-阿拉伯糖具有不同的功能。除了前面提到的一些名称之外,还可以参考以下内容:
-植物中L-阿拉伯糖比例最高的分子之一是果胶阿拉伯聚糖,从中可以富集在植物细胞壁中发现的果胶聚合物复合物。
-果糖阿拉伯糖烷参与调节气孔关闭和打开,这是植物与其周围环境之间气体交换的关键过程。
-植物中L-阿拉伯糖的存在和功能的另一个实例是阿拉伯半乳聚糖蛋白家族,其是由富含L-阿拉伯糖和半乳糖残基的大碳水化合物区域组成的蛋白聚糖。
-许多类黄酮类次生植物化合物被L-阿拉伯吡喃糖基化,即它们具有连接的L-阿拉伯吡喃糖残基,特别是在拟南芥中。
-由于其单体单元在体外抑制肠麦芽糖酶和蔗糖酶活性,已经提出了将L-阿拉伯糖用作天然药物的用途。蔗糖酶活性对于降低血糖水平很重要。
-在实验室饲养的大鼠饮食中添加L-阿拉伯糖似乎对降低血浆和肝脏中胰岛素和三酰甘油的含量有显着贡献。
-1973年,Bilik和Caplovic将此单糖用于通过钼酸盐催化的L-阿拉伯糖的差向异构化合成L-核糖。
最后,L-阿拉伯糖被用于多种培养基的体外培养中。
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