Transcript Oligo- és poliszacharidok

3. Előadás
Oligo- és poliszacharidok
Diszacharidok
Definició: Két monoszacharid kapcsolódása éter kötéssel
Leírás:
Összetevők, kötéstípus, térállás
OH
H
HO
HO
H
H
H
OH
H
R-OH
H+
O
OH
HO
HO
OH H
H
O
H
glikozid
OR
OH H
H
OH
H
HO
HO
H
H
H
OH
OH H
OH
H
O
HO
HO
H
H
H
O
OH H
OH
H
O
HO
H
H
H
O
OH
OH H
Csoportosítás a kötésben résztvevő C-atomok pozicíója szerint:
Kötéstípus: 1
1
1
4’
6’
1’
Redukáló diszacharid (mutarotáció)
Nem redukáló diszacharid
A) 1
4’
LAKTÓZ (kristályos):
O-b-D-galaktopiranozil-(1-4)- b-D-glükopiranóz
OH
6
5
HO
H
OH
4
OO
H
4
H
H3
1(b)
H
2
H
OH
6
5
H
OH
H
3
OH
1(b)
H
2
H
D-galaktóz
Hidrolizís:
b-galaktozidáz („laktáz”)
O OH
axiális
OH
D-glükóz
Előfordulás:
anyatej (emlősök),
szárazanyag 2-8 %-a
OH
HO
H
H
HO
H
6
4
O
O
OH
H
OH
H
O
H
HO
H
H
1
OH
H
OH
H
b-glikozidos kötés
A laktóz felszívódásakor szőlőcukorra (glükóz) és galaktózra bomlik,
ezt a máj azonnal felveszi és glükózzá alakítja.
CELLOBIÓZ (kristályos):
O-b-D-glükopiranozil-(1-4)- b-D-glükopiranóz
OH
6
H
OH
4
H
H
OH
H
OH
H
OO
H 1(b)
HO
1(b)
H
H
OH
H
H
OH
D-glükóz
D-glükóz
OH
H
O OH
O
HO
H
HO
H
H
H
O
OH
H
4
OH
6
O
H
HO
H
b-glikozidos kötés
H
OH
OH
H
MALTÓZ (kristályos):
O-a-D-glükopiranozil-(1-4)- a-D-glükopiranóz
(keményítőből enzimes lebontással)
Hidrolizís: a-glikozidáz (állatok nagyrésze, ember)
b-glikozidáz (baktériumok)
OH
H
OH
H
H
OH
6
OH
H
1(a) 4
H
HO
HO
HO
OH
H
OH
OH
H
H
OH
H
D-glükóz
OH
H 6
1(a)
4
O
H
HO
OH
OH
B) 1
H
O
H
OH
H
OH
O
OH
1(a)
O
H
H
H
1(a)
H
a-glikozidos kötés
D-glükóz
6’
GENTOBIÓZ (kristályos):
O-b-D-glükopiranozil-(1-6)-b-D-glükopiranóz
O-a-D-glükopiranozil-(1-6)-a-D-glükopiranóz
OH
H
b-glikozidos kötés
O
HO
H
HO
H
H
1(b)
OH
H
O
H
H
HO
4
6
CH2
H
HO
H
D-glükóz
OH
O
H
OH
b-glikozidos kötés
1(a)
O
H
1(b)
D-glükóz
H
HO
H
OH
H
OH
OH
OH
6
H
4
CH2
H
OH
OH
H
HO
1(a)
OH
H
OH
C) 1
1’ (nem-redukáló diszacharid)
SZACHARÓZ : (C12H22O11)
O-a-D-glükopiranozil-(1-2)- b-D-fruktofuranozid
Előfordulás: nádcukor, répacukor, juharcukor
OH
H
HO
HO
H
H
O
H
OH
H
O
a - glikozidos kötés (glükóz)
HO
O
H HO
b - glikozidos kötés (fruktóz)
H
OH
6
H
4
H
OH
OH
H
„Cukor invertálás”
OH
O H HO
H
HO
1(a)
1
2(a)
H
O
H HO 5
O
H
6
OH
OH
D-glükóz
H
OH
a0= +66,5o
(jobbra forgat)
D-fruktóz
H+/H2O (invertáz)
D-glükóz + D-fruktóz
a0= +52,75o
(jobbra forgat)
méz
-39,7o
a0= -92,4
(balra)
Poliszacharidok
Monoszacharidok és/vagy azok származékai alkotják.
Glikozidos kötést tartalmaznak.
H-híd kötés(eke)t tartalmaznak.
Csoportosítás:
• architektura (egyenes vagy elágazó lánc)
• összetétel (homoglikán vagy heteroglikán)
Jellemzés:
- polimerizáció fok (egységek száma)
- összetétel
- kötéstípus
Homoglikánok
CELLULÓZ: homoglikán, egyenes lánc,
b-glikozid kötés, (1-4’) kötés
dimer: 4-O-(b-glükopiranozil)-D-glükopiranóz
cellobióz
amiláz rezisztens, emberi táplálkozásra alkalmatlan.
OH
H
OH
O
H
OH
O
H
H
H
OH
O
O
H
H
H
H
OH
H
b
OH
H
O
O
H
HO
O
O
O
H
HO
H
H
1-4 ábrázolás
4
OH
H
H
OH
H
OH
H
OH
10,3 Å
1
OH
OH
O
O
H
Előfordulás: növényekben 1,3 x 109 t/év,
nyersanyag
nyers gyapot
len
jegesfenyő
tisztított gyapot
Jellemzés:
higroszkópos,
180 oC:bomlás, 290 oC:égés,
Cu2+ dietiléndiamin,
Cu2+(NH3)4OH
Oldószer:
Szerkezet meghatározás
OH
H
polimerizáció fok
14000
8000
2500
300 - 1500
O
HO
H
HO
H
OH
H
H
O
O
OH
H
H
HO
H
H
O
O
OH
H
HO
H
OH
H
a) metilezés, (CH3)2SO4, NaOH
b) hidrolizis, HCl
hidrolizís,
40% HCl
OCH 3
H
O
HO
Cellobióz
(diszacharid)
H
OH
H
n
hidrolizís,
enzim
OH
H
D-glükóz
H
H3CO
H
H
OH
OCH 3
H
2,3,6-tri-O-metil-b-D-glükóz
Cellulóz származékok
OH
H
O
HO
H
HO
H
OH
H
H
O
O
OH
H
HO
H
H
OH
H
H
O
O
OH
H
HO
H
n
H
H
OH
OH
H
+ (CH3CO)2O/CH3COOH
OCOCH 3
+ Cl-CH2-COO-Na+
+ HNO3/H2SO4/H2O
O
H3COCO
OCH 2COO-
O
OCOCH 3
2.3.6-tri-acetil-cellulóz
(cellulóz acetát)*
O
O2NO
-OOCH 2CO
O
O
OCH 2COO-
O 2.3.6-tri-karboximetil-
O2NO
ONO 2
-cellulóz *
2.3.6-tri-nitro-cellulóz *
duzzad, gél
ég, robban
kevésbé éghető,
pl. szappanadalék,
pl. lőgyapot, füstnélküli lőpor
pl. film, fólia
kromatográfia
észter kötés
észter kötés
CO2 + CO + H2O + N2 + H2
* részleges módosítás
éter kötés
KEMÉNYÍTŐ : poliszacharid keverék
összetétel :
- AMILÓZ : 20% vízben oldódó, jóddal mélykék
- AMILOPEKTIN : 80% jóddal vörös
DEXTRIN :
kis molekulatömegű poliszacharid keverék
AMILOPEKTIN* : homoglikán, elágazó lánc,
a-glikozid (1-4) és (1-6) kötések
4-O-(a-D- glükopiranozil)-D-glükopiranóz
6-O-(a-D- glükopiranozil)-D-glükopiranóz
vízben nem oldódik, csiriz
3 – 4000 egység
amilopektin – 24-30 egység jut egy 1-6 elágazásra
OH
H
H
OH
OH
OH
OH
H
H
H
OH
OH
H
OH O
a(1
OH
H
H
H
OH
OH
OH
H
H
O
H
6)
CH2
OH
O
H
H
OH
OH
O
OH
H
OH
O
H
H
OH
H
H
O
H
OH
H
OH
OH
H
O
H
OH
O
H
OH
* Glikogén (állati sejtek): 8-12 egység jut egy 1-6 elágazásra
(több elágazás, nagy mt)
OH
H
HO
HO
H
O
HO
H
H
H
H
OH
H
OH
H
O
H
a-1,6’
O
O
H H 2C
H
OH
O
H
HO
H
H
O
H
OH
O
Szerkezet meghatározás
OH
H
HO
HO
H
HO
HO
H
H
OH
O
OH
1,4 a
O
H H2C
H
H
O
H
HO
H
OH
H
O
H
OH
H
a.
b.
1,6 a
H
H
OH
H
O
H
O
H
HO
n
H
O
H
OH
H
O
metilezés (CH3)2SO4, NaOH
hidrolizis, HCl
OH
H
HO
H3CO
H
H
O
H
OCH 3
H
HO
2,3-di-O-metil-a-D-glükóz (5%)
OCH 3
H
H3CO
H3CO
H
H
H
OCH 3
H
O
H
+
OCH 3
HO
2,3,4,6-tetra-O-metil-a-D-glükóz
(5%)
HO
H3CO
H
H
H
O
H
OCH 3
HO
2,3,6-tri-O-metil-a-D-glükóz
(90%)
AMILOZ : homoglikán, egyenes lánc,
a-glikozid (1-4) kötések
4-O-(a-D- glükopiranozil)-D-glüköpiranóz
vízben oldódik
300 – 1000 egység
OH
H
HO
HO
H
H
O
OH
H
1,4 a
OH
H H
O
H
HO
H
O
OH
H
OH
H H
O
H
HO
n
H
OH
H
H
OH
OH
H
H
OH
O
H
OH
OH
OH
H
OH
OH
+ KI ox. I2 (kék komplex
amilózzal)
H
O
H
H
O
H
OH
n
Szerkezet meghatározás
OH
H
HO
HO
H
O
H
OH
H
1,4 a
OH
H H
O
H
HO
H
O
OH
H H
OH
H
O
H
HO
n
O
H
H
OH
H
OH
a. metilezés (CH3)2SO4, NaOH
OCH 3
H
H3CO
H3CO
H
H
O
OCH 3
H
OCH 3
O
H3CO
H
H
H
H3CO
H3CO
O
OCH 3
H
OCH 3
O
H3CO
n
b. hidrolizis, HCl
H
H
H
H
H
H
OCH 3
H
OH
2,3,4,6-tetra-O-metil-a-D-glükóz
(0,2%, 500 monomer)
H
OCH 3
H
O
O
OCH 3
OCH 3
H
OCH 3
H
HO
H3CO
H
H
O
H
OCH 3
OH
2,3,6-tri-O-metil-a-D-glükóz
(főtermék)
H
CIKLODEXTRINEK: homoglikán, makrociklus
min. 6 D-(+)-GLÜKÓZ egység
1,4-a-kötés
KEMÉNYÍTŐ
amiláz,
Bacillus macerans CIKLODEXTRINEK
a-Ciklodextrin: Ø 4,5 Å
b-Ciklodextrin: Ø 6,25 Å
g-Ciklodextrin: Ø 7,0 Å
Lichtenthaler, F. W., Immel S. : Liebigs Ann. Chem. 27-37. 1996
(S. Immel et al., 1999)
Indometacin – ciklodextrin komplex
Az indometacin oldódása pH 7 pufferben
„Corpora non agunt nisi soluta” (Paracelsus)
O
OH
N
O
O
Cl
indometacin/bCD komplex
1200
Indometacin [mg/100ml]
H3C
1000
800
indometacin+bCD keverék
600
400
indometacin
1
200
2
3
0
0
10
20
30
40
50
60
70
t ( pe rc)
Szente Lajos, Cyclolab Kft.
KITIN: homoglikán, egyenes lánc,
b-glikozid (1-4) kötés
4’-O-b-2-acetamido-2-dezoxi-D-glükopiranozid
Funkció: CaCO3 kristályok „befogadása”
OH
H
OH
O
H
OH
H
H
O
H
OH
OO
H
H
HO
H
HN
O
HO
H
H
H
HN
C O
H
OH
NH
H
C O
H 3C
OH
H
H
C O
H3C
n
CH3
N-acetil-glükózamin
(1 4 b-kötés)
2-acetamido-2-dezoxi-D-glükóz (monomer)
OH
H
O
O
H
HO
H
OH
H
H
O
O
NH
C O
H3C
H
H
HO
H
OH
H
H
O
O
NH
C O
H3C
H
H
HO
H
H
O
NH
H
C O
H3C
poli(1,4’-O-b-2-acetamido-2-dezoxi-D-glükopiranozid)
Heteroglikánok
HIALURONSAV egyenes lánc, heteroglikán.
Mt = 200 000 - 2 000 000
Összetétel: D-glükuronsav, N-acetil-D-glükózamin
Kötésrendszer: 1,4 b és 1, 3 b glikozidos kötés,
karbonsavamid kötés
CH2OH
COOH
b
O
H
OH
H
H
H
H
O OH
H
H
OO b
H
H
NHCOCH3
OH
N-acetil-D-glükózamin
D-glükuronsav
1,4 b
Hialuronidáz, EC.3.2.1.36 (orvosi pióca)
OH
H
O
HO
H
HO
H
H
HOOC
H
O
O
H
NH
H HO
COCH 3
H
OH
H
H
O
HO
H
O
OH
H
H
H
HOOC
H
O
O
H
NH
H HO
COCH 3
H
H
OH
OH
n
D-glükózamin
D-glükuronsav
1,3 b
Hialuronidáz,
EC.3.2.1.35
(ondósejt, baci)
H
KONDROITIN (-SZULFÁT) (Chondros, porc, rög, görög)
Egyenes lánc, heteroglikán.
Összetétel: D-glükuronsav, N-acetil-D-galaktózamin, kénsav
Kötésrendszer: 1,4 b és 1, 3 b glikozidos kötés,
savamid és szulfonsavészter kötés
CH2OSO 3
COOH
b
OH
O
H
OH
H
H
OZ
1,4 b
O
H
H
HO
H
H
H
NHCOCH 3
N-acetil-D-galaktózamin-6-szulfát
1,3 b
H
HOOC
H
H
OH
D-glükuronsav
OY
H
OH
H
b
OO
O
O
H
NH
H HO
COCH 3
OY
OZ
H
H
O
H
H
O
OH
H
H
H
HOOC
H
NH
H HO
COCH 3
n
D-galaktózamin
D-glükuronsav
O
O
H
H
H
OH
OH
H
Y
Z
Kondroitin
H
H
Kondroitin szulfát A
H
SO3-
Kondroitin szulfát C
SO3-
H
HEPARIN ógörögből: ηπαρ (hepar),
egyenes lánc, heteroglikán. Mt =12- 16 000
Összetétel: D-glükuronsav, D-glükózamin, kénsav
Kötésrendszer: 1, 4 a és 1, 3 a glikozidos kötés,
szulfonsavamid és szulfonsavészter kötés
Funkció: véralvadásgátló (trombin inaktiválása, 1916)
COOH
CH2OSO 3OH
H
OH
H
H
a
O
OH
H
OH
a
H
O
H
O
OSO 3-
H
NHSO 3-
N-szulfo-D-glügózamin-
D-glükuronsav-2-szulfát
-6-szulfát
1,4 a
OH
H
-O3S
H
O
H
H
O
NH
HOOC
H
H
O
-O3S
H
HO
H
H
O
H
OH
O
OSO3-
-O3S
n
D-glükózamin
D-glükuronsav
Heparináz I, II és III
OH
H
H
H
1,3 a
H
O
H
O
SO3NH
SO3-
HOOC
H
H
HO
H
H
O
H
OH O
OSO3-
DERMATÁN (SZULFÁT)
Egyenes lánc, heteroglikán.
Összetétel: L-lauronsav, N-acetil-D-galaktózamin, kénsav
Kötésrendszer: 1, 4 b és 1, 3 b glikozidos kötés,
szulfonsavamid és szulfonsavészter kötés
1,3 b
-O3SO
H
H
CH2OH
H
O
COOH
OH
OH
H
H
OO
H
H
H
NHCOCH 3
OH
L-lauronsav
N-acetil-D-galaktózamin-4-szulfát
Vörösmoszatok, Rhodophyta
Poliszacharid keverék: agaroz (70%), agropektin (30%).
egyenes lánc, heteroglikán, semleges.
AGARÓZ: D-galaktóz, 3,6-anhidro-L-galaktóz
Kötésrendszer: 1, 4 b és 1, 3 a glikozidos kötés,
3,6 éter kötés
1,4 b
AGAR
n
1,3 a
3,6-anhidro-L-galaktóz
D-galaktóz
ABO antigének
Vörösvértestek felszínén, fehérjéhez, lipidhez kapcsolódó oligoszacharidok.
Elágazó lánc, heteroglikán, semleges.
Összetétel: D-galaktóz (Gal), N-Ac-D-galaktózamin (GalNAc),
N-Ac-D-glükózamin (GlcNAc), L-fukóz (Fuc).
Kötésrendszer: 1, 3 a és 1, 3 b glikozidos kötés, savamid kötés
OH
HO
O
H
H
HO
Transzferáz
H
O
NH
COCH 3
O
H
O
H
HO
OH
H
HO
H
H
H
OH
H
O
NH
H
H
COCH 3
O
A determináns (A antigén)
OH
HO
O
H
H
HO
OH
H
H
O
HO
H
H
O
O
O
H
O
HO
H
CH3
HO
HO
OH
H
H
HO
H
COCH 3
OH
HO
H
H
NH
H
a-D-GalNAc(1-3) b-D-Gal(1-3) b-D-GlcNAc1,2 a-L-Fuc
OH
H
O
H determináns (O antigén)
CH3
HO
H
H
O
O
H
O
HO
H
HO
O
HO
H
H
HO
HO
OH
H
O
CH3
HO
O
HO
H
H
O
O
H
H
H
O
NH
H
COCH 3
B determináns (B antigén)
Egy példa
Mycobacterium sejtfal - vázlat
Prof. Danijel Kikelj, University of Ljubjana
Mikolsavak
Dimikolsav trehalóz (TDM) észter
enzimatikus (Ag85) bioszintézise
trehalóz
mikolsav
Trehalóz alapú enzim (Ag85)
inhibitorok
A mikoliltranszferáz aktivitás 60%-os
gátlása c = 266 μM/L
J.T. Belisle et al.,Science 276, 1420 (1997)
ADT
(6-azido-6’-dezoxi-α-α’-trehalóz)
J.D. Rose et al.,Carbohydrate Res. 337, 105 (2001)