GLICOSIDI: FORMAZIONE, FUNZIONE E TIPI / GRUPPI - BIOLOGIA - 2025

I glicosidi sono metaboliti secondari alle piante che si legano a mono- o oligosaccaridi attraverso legami glicosidici, che sono metaboliti e glicosilati. Appartengono alla famiglia chimica dei glicosidi, che comprende tutti i composti chimici attaccati ai residui zuccherini.

Nella struttura tipica di una molecola glicosidica, sono riconosciute due regioni: algicone e glicone. La regione costituita dal residuo saccaridico è chiamata glicone e la regione corrispondente alla molecola non saccaridica è nota come porzione aglicone.

Struttura di un glicoside (Fonte: Yikrazuul tramite Wikimedia Commons)

Comunemente, il termine "glucoside" è usato per riferirsi al fatto che le molecole di glucosio vengono rilasciate durante l'idrolisi di questi composti, tuttavia, i membri della stessa famiglia di molecole hanno residui di altri tipi di zuccheri come ramnosio, galattosio o mannosio, tra gli altri.

La nomenclatura dei glicosidi denota tipicamente la natura della loro regione agliconica. Quei nomi con la desinenza "-ina" sono riservati a composti azotati, mentre gli alcaloidi sono chiamati con il suffisso "-ósido".

Questi suffissi accompagnano spesso la radice del nome latino di origine botanica dove le molecole vengono descritte per la prima volta e viene solitamente aggiunto il prefisso "gluco-".

Il legame glicosidico tra le porzioni di glicone e aglicone può verificarsi tra due atomi di carbonio (C-glucosidi) o possono partecipare atomi di ossigeno (O-glucosidi), da cui dipenderà la loro stabilità contro l'idrolisi chimica o enzimatica.

L'abbondanza relativa di glicosidi nelle angiosperme è molto più alta che nelle gimnosperme ed è stato dimostrato che rispetto a monocotiledoni e dicotiledoni, con alcune eccezioni, non c'è grande differenza nella quantità e nei tipi di glicosidi trovati.

È importante sottolineare la grande diversità ed eterogeneità di questo gruppo di composti, poiché l'identità di ciascuno dipenderà dalla porzione di aglicone, che è altamente variabile.

Formazione

La biosintesi o formazione di composti glicosidici (Peng, Peng, Kawagoe, Hogan e Delmer, 2002) nelle piante dipende dal tipo di glicoside considerato e nelle piante i loro tassi di biosintesi spesso dipendono dalle condizioni. ambientale

I glicosidi cianogenici, per esempio, sono sintetizzati da precursori di amminoacidi, tra cui L-tirosina, L-valina, L-isoleucina e L-fenilalanina. Gli amminoacidi vengono idrossilati per formare amminoacidi N-idrossilici che vengono successivamente convertiti in aldoximes, che vengono poi trasformati in nitrili.

I nitrili vengono idrossilati per formare α-idrossinitrili, che possono essere glicosilati per formare il corrispondente glucoside cianogenico. Due citocromi multifunzionali noti come enzimi P450 e glicosiltransferasi sono coinvolti in questa via biosintetica.

Per la maggior parte, le vie biosintetiche dei glicosidi coinvolgono la partecipazione di enzimi glicosiltransferasi, che sono in grado di trasferire selettivamente residui di carboidrati da un intermedio attivato da una molecola di UDP, alla corrispondente porzione di aglicone.

Il trasferimento di zuccheri attivati, come UDP-glucosio, a una frazione agliconica accettore aiuta a stabilizzare, disintossicare e solubilizzare i metaboliti nelle fasi finali delle vie secondarie di produzione dei metaboliti.

Pertanto, gli enzimi glicosiltransferasi sono responsabili della grande varietà di glicosidi nelle piante e per questo motivo sono stati ampiamente studiati.

Esistono alcuni metodi sintetici in vitro per ottenere derivati ​​glicosidici da piante che implicano sistemi di idrolisi inversa o trans glicosilazione di composti.

Funzione

Nelle piante, una delle principali funzioni dei glicosidi flavonoidi, ad esempio, ha a che fare con la protezione dai raggi ultravioletti, dagli insetti e dai funghi, virus e batteri. Servono come antiossidanti, attrattori degli impollinatori e controllori degli ormoni vegetali.

Altre funzioni dei glicosidi flavonoidi includono la stimolazione della produzione di noduli da parte di specie batteriche del genere Rhizobium. Possono partecipare a processi di inibizione enzimatica e come agenti allelopatici. Pertanto, forniscono anche una barriera di difesa chimica contro gli erbivori.

Molti glicosidi, quando idrolizzati, generano residui di glucosio che possono essere utilizzati dalle piante come substrato metabolico per la produzione di energia o anche per la formazione di composti strutturalmente importanti nelle cellule.

Antropocentricamente parlando, la funzione di questi composti è molto varia, poiché mentre alcuni sono utilizzati nell'industria alimentare, altri sono utilizzati nell'industria farmaceutica per la progettazione di farmaci per il trattamento dell'ipertensione, disturbi circolatori, agenti antitumorali, ecc.

Tipi / gruppi

La classificazione dei glicosidi si trova in letteratura sulla base delle porzioni non saccaridiche (agliconi) o sull'origine botanica di queste. Quella che segue è una forma di classificazione basata sulla porzione di aglicone.

I principali gruppi di glicosidi corrispondono ai glicosidi cardiaci, ai glicosidi cianogenici, ai glucosinolati, alle saponine e ai glicosidi antrachinonici. Alcuni flavonoidi si presentano comunemente anche come glicosidi.

Glicosidi cardiaci

Queste molecole sono generalmente composte da una molecola (regione di aglicone) la cui struttura è steroide. Sono presenti nelle piante della famiglia Scrophulariaceae, in particolare nella Digitalis purpurea, nonché nella famiglia Convallariaceae con Convallaria majalis come esempio classico.

Questo tipo di glicoside ha un effetto inibitorio negativo sulle pompe sodio / potassio ATPasi nelle membrane cellulari, che sono particolarmente abbondanti nelle cellule cardiache, quindi l'ingestione di piante con questi composti secondari ha effetti diretti sul cuore; da qui il suo nome.

Glicosidi cianogenici

Sono chimicamente definiti come glicosidi α-idrossi nitrilici, che derivano da composti di amminoacidi. Sono presenti nelle specie di angiosperme della famiglia delle Rosaceae, in particolare nelle specie del genere Prunus, nonché nella famiglia delle Poaceae e altre.

È stato stabilito che questi fanno parte dei composti tossici caratteristici di alcune varietà di Manihot esculenta, meglio conosciute in Sud America come manioca, yucca o manioca. Allo stesso modo, sono abbondanti nei semi di mela e nelle noci come le mandorle.

L'idrolisi di questi metaboliti secondari termina nella produzione di acido cianidrico. Quando l'idrolisi è enzimatica, le porzioni di glicone e aglicone vengono separate, quest'ultima potendo essere classificata come alifatica o aromatica.

La porzione di glicone dei glicosidi cianogeni è tipicamente D-glucosio, sebbene siano stati osservati anche gentobiosio, primeverosio e altri, per lo più legati da legami β-glucosidici.

Il consumo di piante con glicosidi cianogeni può avere effetti negativi, inclusa l'interferenza con l'utilizzo dello iodio, con conseguente ipotiroidismo.

I glucosinolati

La base della sua struttura agliconica è costituita da amminoacidi contenenti zolfo, motivo per cui potrebbero anche essere chiamati tioglicosidi. La principale famiglia di piante associate alla produzione di glucosinolati è la famiglia delle Brassicaceae.

Tra gli effetti negativi per gli organismi che ingeriscono queste piante vi è la bioattivazione epatica dei procarcinogeni ambientali, che è il prodotto di effetti complessi sulle isoforme del citocromo P450. Inoltre, questi composti possono irritare la pelle e indurre ipotiroidismo e gotta.

Le saponine

Molti composti "formanti sapone" sono glicosidi. La parte agliconica delle saponine glicosidiche è costituita da triterpenoidi pentaciclici o steroidi tetraciclici. Sono strutturalmente eterogenei, ma hanno caratteristiche funzionali comuni.

Nella loro struttura hanno porzioni di glicone altamente idrofile e regioni di aglicone fortemente idrofobiche, che forniscono proprietà emulsionanti, quindi possono essere usati come detergenti.

Le saponine sono presenti in un'ampia gamma di famiglie di piante, tra cui le specie appartenenti alla famiglia delle Liliaceae, esemplificate nella specie Narthecium ossifragum.

Glicosidi antrachinonici

Sono meno comuni nel regno vegetale rispetto agli altri glicosidi sopra menzionati. Sono presenti in Rumex crispus e specie del genere Rheum. L'effetto della sua ingestione corrisponde a una secrezione esagerata di acqua ed elettroliti accompagnata da peristalsi nel colon.

Flavonoidi e pro-antociani

Molti flavonoidi e i loro oligomeri, pro-antociani, si presentano come glicosidi. Questi pigmenti sono molto comuni in gran parte del regno vegetale, ad eccezione di alghe, funghi e alcuni hornwort.

Possono esistere in natura come C- o O-glucosidi, a seconda della natura del legame glicosidico che si verifica tra le regioni del glicone e dell'algicone, quindi alcuni sono più resistenti all'idrolisi chimica di altri.

La struttura agliconica dei flavonoidi C-glucoside corrisponde a tre anelli con un gruppo fenolico che fornisce loro la caratteristica di antiossidanti. L'unione del gruppo saccaridico alla regione aglicone avviene tramite legami carbonio-carbonio tra il carbonio anomerico dello zucchero e il carbonio C6 o C8 del nucleo aromatico del flavonoide.

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