Glikozyd, szeroko zdefiniowany, jest dowolną cząsteczką zawierającą cząsteczkę węglowodanową (cukier) związaną z jakąś inną częścią, którą niektóre władze, ale nie wszystkie, wymagają, aby była to cząsteczka niebędąca cukrem.

Ogólnie rzecz biorąc, glikozyd to dowolna cząsteczka, w której grupa cukrowa jest połączona poprzez swój węgiel anomeryczny z inną grupą za pomocą wiązania O-glikozydowego lub S-glikozydowego; glikozydy obejmujące to ostatnie są również nazywane tioglikozydami. Podana definicja jest definicją stosowaną przez IUPAC. Wielu autorów wymaga dodatkowo, aby cukier był połączony z substancją niecukrową, aby cząsteczka mogła być zakwalifikowana jako glikozyd, co wyklucza polisacharydy. Grupa cukrowa jest wtedy znana jako glikon, a grupa niecukrowa jako aglikon lub część geninowa glikozydu. Glikon może składać się z pojedynczej grupy cukrowej (monosacharyd) lub kilku grup cukrowych (oligosacharyd).

Glikozydy odgrywają liczne ważne role w organizmach żywych. Wiele roślin przechowuje ważne substancje chemiczne w postaci nieaktywnych glikozydów; jeśli te substancje chemiczne są potrzebne, glikozydy wchodzą w kontakt z wodą i enzymem, a część cukrowa zostaje odłamana, dzięki czemu substancja chemiczna staje się dostępna do użycia. Wiele takich glikozydów roślinnych jest stosowanych jako leki. U zwierząt (w tym ludzi), trucizny są często związane z cząsteczkami cukru w celu usunięcia ich z organizmu.

Overview

Glycosides originally were defined as mixed acetals (a molecule with two single bonded oxygens attached to the same carbon atom) that resulted from cyclic forms of monosaccharides, such that there was an attachment of a glycosyl group to a non-acyl group (RO) (BCS 1996; IUPAC 1997a). Wiązanie pomiędzy grupą -OR a grupą glikozylową nazywa się wiązaniem glikozydowym.

Później jednak termin glikozyd został rozszerzony poza te związki, w których anomeryczna grupa hydroksylowa jest zastąpiona przez grupę -OR, aby objąć te, w których grupa zastępująca jest -SR (tioglikozydy), -SeR (selenoglikozydy), -NR1R2 (N-glikozydy), a nawet -CRR1R2R3 (C-glikozydy). Na przykład, wiązanie S-glikozydowe to takie, w którym anomeryczny węgiel cukru jest związany z inną grupą za pośrednictwem atomu siarki (a nie tlenu), w przeciwieństwie do wiązania O-glikozydowego, w którym anomeryczny węgiel cukru jest związany z inną grupą za pośrednictwem atomu tlenu. Wiązanie N-glikozydowe to takie, w którym anomeryczny węgiel jest związany z inną grupą poprzez atom azotu. Istnieje również wiązanie C-glikozydowe, które jest po prostu wiązaniem kowalencyjnym pomiędzy cukrem a aglikonem. Jednakże terminy N-glikozyd i C-glikozyd, chociaż są w powszechnym użyciu, są uważane za niewłaściwe; tioglikozydy i selenoglikozydy są uważane za uzasadnione terminy ogólne (BCS 1996). Molekuły zawierające wiązanie N-glikozydowe są znane jako glikozyloaminy i nie są omawiane w tym artykule.

W naturalnie występujących glikozydach, rezydujący węglowodan jest określany mianem glikonu, a związek ROH, z którego został rozszczepiony rezydujący węglowodan, jest określany mianem aglikonu (lub aglikonu) (BCS 1996).

Hydroliza i synteza

Części glikonu i aglikonu mogą być chemicznie oddzielone przez hydrolizę w obecności kwasu. Istnieją również liczne enzymy, które mogą tworzyć i rozrywać wiązania glikozydowe. Najważniejszymi enzymami rozszczepiającymi są hydrolazy glikozydowe, a najważniejszymi enzymami syntetycznymi w przyrodzie są glikozylotransferazy. Opracowano zmutowane enzymy określane jako glikozyntazy, które mogą tworzyć wiązania glikozydowe z doskonałą wydajnością.

Istnieje bardzo wiele sposobów chemicznej syntezy wiązań glikozydowych. Glikozydowanie Fischera odnosi się do syntezy glikozydów poprzez reakcję niezabezpieczonych monosacharydów z alkoholami (zwykle jako rozpuszczalnikiem) w obecności silnego katalizatora kwasowego. Reakcja Koenigsa-Knorra to kondensacja halogenków glikozylu i alkoholi w obecności soli metali, takich jak węglan srebra lub tlenek rtęci.

Klasyfikacja

Można sklasyfikować glikozydy według glikonu, rodzaju wiązania glikozydowego i aglikonu.

Przez glikon

Jeśli grupą glikonową glikozydu jest glukoza, to cząsteczka jest glukozydem; jeśli jest to fruktoza, to cząsteczka jest fruktozydem. Innymi słowy, końcówka -e- w nazwie odpowiadającej formy cyklicznej monosacharydu jest zastąpiona przez -ide-. Ponadto, jeśli jest to kwas glukuronowy, to cząsteczka jest glukuronidem, i tak dalej. W organizmie substancje toksyczne są często łączone z kwasem glukuronowym w celu zwiększenia ich rozpuszczalności w wodzie; powstałe glukuronidy są następnie wydalane.

Według rodzaju wiązania glikozydowego

W zależności od tego, czy wiązanie glikozydowe leży „powyżej” czy „poniżej” płaszczyzny cyklicznej cząsteczki cukru, glikozydy są klasyfikowane jako α-glikozydy lub β-glikozydy. Niektóre enzymy, takie jak α-amylaza, mogą hydrolizować tylko wiązania α; inne, takie jak emulina, mogą wpływać tylko na wiązania β.

Przez aglikon

Glikozydy są również klasyfikowane zgodnie z charakterem chemicznym aglikonu. Dla celów biochemii i farmakologii jest to najbardziej użyteczna klasyfikacja.

Glikozydy alkoholowe

Przykładem glikozydu alkoholowego jest salicyna, występująca w rodzaju Salix (wierzby). Salicyna jest przekształcana w organizmie w kwas salicylowy, który jest blisko spokrewniony z aspiryną i ma działanie przeciwbólowe, przeciwgorączkowe i przeciwzapalne.

Glikozydy antrachinonowe

Glikozydy te zawierają grupę aglikonową, która jest pochodną antrachinonu. Są one obecne w sennie, rabarbarze i aloesie; mają działanie przeczyszczające.

Glikozydy kumarynowe

W tym przypadku aglikonem jest kumaryna. Przykładem jest apterin, który jest zgłaszane do rozszerzenia tętnic wieńcowych, jak również blokowanie kanałów wapniowych. Te otrzymane z suszonych liści Psoralia corylifolia mają główne glikozydy psoraliny i korylifoliny.

Glikozydy cyjanogenne

W tym przypadku aglikon zawiera grupę cyjankową, a glikozyd może uwalniać trujący cyjanowodór, jeśli działa na niego jakiś enzym. Przykładem tego jest amygdalina z migdałów. Glikozydy cyjanogenne można znaleźć w owocach (i więdnących liściach) rodziny różowatych (w tym wiśniach, jabłkach, śliwkach, migdałach, brzoskwiniach, morelach, malinach i krabach). Cassava, ważna roślina spożywcza w Afryce i Ameryce Południowej, zawiera glikozydy cyjanogenne, dlatego przed spożyciem należy ją umyć i zmielić pod bieżącą wodą. Sorgo (Sorghum bicolor) wyraża glikozydy cyjanogenne w swoich korzeniach i dlatego jest odporne na szkodniki, takie jak robaki korzeniowe (Diabrotica spp.), które nękają spokrewnioną kukurydzę (Zea mays L.).

Glikozydy flawonoidowe

W tym przypadku aglikon jest flawonoidem. Jest to duża grupa glikozydów flawonoidowych. Przykłady obejmują:

• Hesperydyna (aglikon: Hesperetyna, glikon: Rutinoza)
• Naringina (aglikon: Naringenina, glikon: Rutinoza)
• Rutyna (aglikon: Quercetin, glycone: Rutinose)
• Quercitrin (aglycone: Quercetin, glycone: Rhamnose)

Among the important effects of flavonoids are their antioxidant effect. Są one również znane z tego, że zmniejszają kruchość naczyń włosowatych.

Glikozydy fenolowe (proste)

Tutaj aglikon jest prostą strukturą fenolową. Przykładem jest arbutyna występująca w niedźwiedziu zwyczajnym Arctostaphylos uva-ursi. Ma ona działanie antyseptyczne na układ moczowy.Rutyna występująca w herbacie rooibos.

Saponiny

Związki te po wstrząśnięciu z wodą dają trwałą pianę. Powodują również hemolizę czerwonych krwinek. Glikozydy saponinowe występują w lukrecji. Ich wartość lecznicza wynika z ich działania wykrztuśnego.

Glikozydy steroidowe lub glikozydy nasercowe

Tutaj częścią aglikonową jest jądro steroidowe. Glikozydy te występują w rodzajach roślin Digitalis, Scilla, i Strophanthus. Są one stosowane w leczeniu chorób serca, takich jak zastoinowa niewydolność serca (historycznie, ale obecnie nie są uznawane za poprawiające przeżywalność; inne środki są obecnie preferowane) i arytmia.

Glikozydy stewiolowe

Te słodkie glikozydy występujące w roślinie stewii Stevia rebaudiana bertoni mają 40 do 300 razy większą słodycz niż sacharoza. Dwa podstawowe glikozydy, stewiozyd i rebaudiozyd A, są stosowane jako naturalne substancje słodzące w wielu krajach. Glikozydy te mają stewiol jako część aglikonu. Glukoza lub połączenia ramnoza-glukoza są związane z końcami aglikonu, tworząc różne związki.

Tioglikozydy

Jak sama nazwa wskazuje, związki te zawierają siarkę. Przykłady obejmują sinigrynę, występującą w gorczycy czarnej, oraz sinalbinę, występującą w gorczycy białej.

• Biological and Chemical Sciences (BCS), University of London. 1996. 2-Carb-33: Glikozydy i związki glikozylowe. Biological and Chemical Sciences, University of London. Retrieved September 22, 2008.
• Brito-Arias, M. 2007. Synthesis and Characterization of Glycosides. New York: Springer. ISBN 9780387262512.
• International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC). 1997a. Glycosides. IUPAC Compendium of Chemical Terminology, wydanie 2. („Złota Księga”). Opracowanie: A. D. McNaught i A. Wilkinson. Oxford: Blackwell Scientific Publications. Retrieved September 22, 2008.
• International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC). 1997b. Glycosyl group. IUPAC Compendium of Chemical Terminology, 2nd edition. Compiled by A. D. McNaught and A. Wilkinson. Oxford: Blackwell Scientific Publications. XML on-line corrected version (2006-) created by M. Nic, J. Jirat, B. Kosata; updates compiled by A. Jenkins. Retrieved September 22, 2008.