The arabinosa adalah monosakarida lima atom karbon, dan karena memiliki gugus fungsional aldehida dalam struktur, itu diklasifikasikan dalam kelompok aldopentoses. Namanya diambil dari kata gum arabic, tempat ia diisolasi untuk pertama kalinya.
Ini adalah gula eksklusif untuk organisme tumbuhan dan beberapa penelitian menunjukkan bahwa ia mewakili antara 5 dan 10% sakarida dinding sel dalam model tanaman Arabidopsis thaliana dan Oryza sativa (beras).
Proyeksi Fisher untuk D - (-) dan L - (+) - Arabinose (Sumber: Wikimedia Commons)
Ini adalah bagian dari komposisi pektin dan hemiselulosa, dua biopolimer yang sangat penting dari sudut pandang alam dan industri.
Bubur bit gula adalah contoh limbah industri yang baik yang digunakan untuk ekstraksi arabinosa, yang memiliki berbagai aplikasi di bidang mikrobiologi dan kedokteran untuk tujuan diagnostik, antara lain dalam sintesis obat antineoplastik dan antivirus.
Karena ini adalah sakarida yang sangat melimpah dalam olahan tanaman, saat ini ada minat besar dalam penelitian mengenai pemisahannya dari campuran sakarida dengan berbagai metode.
Hal ini terutama berlaku bila preparat digunakan untuk proses fermentatif yang menghasilkan etanol, karena hanya sedikit mikroorganisme yang tersedia secara komersial yang mampu menghasilkan alkohol ini dari arabinosa.
Karakteristik dan struktur
L-arabinose ditemukan secara komersial sebagai bubuk kristal putih yang sering digunakan sebagai pemanis dalam industri makanan. Rumus kimianya adalah C5H10O5 dan memiliki berat molekul sekitar 150 g / mol.
Tidak seperti kebanyakan monosakarida di alam, gula ini terutama ditemukan sebagai isomer L-arabinose.
Secara umum, L-isomer adalah komponen umum dalam membran glikokonjugat, yang merupakan molekul dengan sifat beragam yang dihubungkan oleh ikatan glikosidik dengan residu karbohidrat, sehingga L-arabinosa tidak terkecuali.
Proyeksi Haworth dari Arabinosa (Sumber: NEUROtiker via Wikimedia Commons)
Bentuk L-isomer arabinosa memiliki dua struktur berbentuk cincin: L-arabinopyranose dan L-arabinofuranose. Arabinosa bebas ada dalam larutan sebagai L-arabinopyranose, karena bentuk ini lebih stabil daripada furanosa.
Namun, bila mengamati komponen polisakarida dinding sel tumbuhan, serta glikoprotein dan proteoglikan di mana termasuk arabinosa, bentuk yang dominan adalah L-arabinofuranosa.
Adalah bijaksana bagi pembaca untuk mengingat bahwa istilah "pyran" dan "furan" mengacu pada kemungkinan konfigurasi hemiasetal siklik yang dapat diperoleh gula, dengan cincin yang masing-masing terdiri dari 6 atau 5 ikatan.
L-arabinose pada tumbuhan
Arabinosa tersebar luas di antara tumbuhan darat, termasuk lumut hati, lumut, dan banyak alga klorofit dan klorofit, alga hijau dan coklat. Fakta ini menunjukkan bahwa jalur metabolisme untuk sintesisnya diperoleh pada awal tumbuhan "primitif".
Sebagian besar polisakarida, proteoglikan, glikoprotein, dan peptida yang disekresikan yang mengandung polisakarida dengan L-arabinosa pada tumbuhan disintesis di kompleks Golgi, meskipun glikokonjugat kecil dapat disintesis di dalam sitosol.
Jalur generasi L-arabinose yang diketahui pada tanaman adalah jalur yang disintesis sebagai UDP-L-arabinopyranose dari UDP-xylose, dengan partisipasi UDP-xylose 4-epimerase, yang mengkatalisis epimerisasi di posisi C-4 dari UDP-xylose.
Reaksi ini merupakan bagian dari jalur sintesis de novo untuk gula nukleotida atau gula UDP, yang dimulai dengan UDP-glukosa yang disintesis dari sukrosa dan UDP oleh sintase sukrosa, atau dari glukosa 1-P dan UTP oleh UDP-glukosa pirofosforilase.
Mekanisme lain telah diusulkan untuk produksi UDP-L-arabinopyranose dari asam UDP-galacturonic dengan dekarboksilasi karbon C-6, namun, enzim UDP-galacturonic acid decarboxylase yang bertugas mengkatalisasi reaksi tersebut belum ditemukan pada tanaman. .
L-arabinose pada bakteri
Dari sudut pandang struktural, penulis menunjuk ke L-arabinose sebagai penyusun dinding sel dari banyak bakteri. Namun, kepentingannya dilihat dari sudut pandang yang lebih antropis:
Manusia tidak mampu menyerap tanaman L-arabinose yang mereka konsumsi dalam makanan dari usus. Namun, E. coli, bakteri penghuni alami di usus manusia, mampu bertahan hidup dengan mengorbankan monosakarida ini sebagai satu-satunya sumber karbon dan energi.
Spesies bakteri ini dan bakteri terkait lainnya, mampu memetabolisme L-arabinosa melalui penggunaan produk enzimatis dari operon araBAD. Setelah mikroorganisme ini mengambil L-arabinosa dari medium, mereka dapat mengubahnya secara intraseluler menjadi D-xylulose-5-P, yang mereka gunakan, antara lain, untuk jalur pentosa fosfat.
Dalam biologi eksperimental, operon ini telah digunakan dalam konstruksi genetik untuk ekspresi terkontrol dari gen homolog dan heterolog dalam sistem ekspresi bakteri.
fitur
Bergantung pada konteks di mana ia direnungkan, L-arabinose memiliki fungsi yang berbeda. Selain beberapa yang telah disebutkan pada poin sebelumnya, referensi dapat dibuat sebagai berikut:
-Salah satu molekul dengan proporsi L-arabinosa tertinggi pada tumbuhan adalah pectic arabinan, dimana kompleks polimer pektin, yang ditemukan di dinding sel tumbuhan, diperkaya.
-Pectic arabinane terlibat dengan regulasi penutupan dan pembukaan stomata, proses penting untuk pertukaran gas antara pabrik dan lingkungan sekitarnya.
-Contoh lain dari kehadiran dan fungsi L-arabinose dalam tumbuhan adalah keluarga protein arabinogalaktan, yang merupakan proteoglikan yang terdiri dari daerah karbohidrat besar yang kaya akan residu L-arabinosa dan galaktosa.
-Banyak senyawa tanaman sekunder jenis flavonoid adalah L-arabinopyranosylated, artinya telah mengaitkan residu L-arabinopyranose, terutama pada A. thaliana.
-Kegunaan L-arabinose telah diusulkan sebagai obat alami, karena unit monomeriknya menghambat aktivitas maltase dan sukrase usus secara in vitro. Aktivitas sukrase penting untuk menurunkan kadar gula darah.
-Masukkan L-arabinose dalam makanan tikus yang disimpan di laboratorium tampaknya berkontribusi secara signifikan terhadap penurunan kadar insulin dan triasilgliserol dalam plasma darah dan hati.
-Pada tahun 1973 monosakarida ini digunakan oleh Bilik dan Caplovic untuk sintesis L-ribosa dengan epimerisasi L-arabinosa yang dikatalisis oleh molibdat.
-Akhirnya, L-arabinose digunakan dalam berbagai formulasi media untuk kultur in vitro dari berbagai mikroorganisme.
Referensi
- Garrett, R., & Grisham, C. (2010). Biochemistry (edisi ke-4th). Boston, AS: Brooks / Cole. CENGAGE Learning.
- Kotake, T., Yamanashi, Y., Imaizumi, C., & Tsumuraya, Y. (2016). Metabolisme L-arabinose pada tumbuhan. Jurnal Penelitian Tanaman, 1-12.
- Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Prinsip Lehninger Biokimia. Omega Editions (edisi ke-5).
- Schleif, R. (2000). Peraturan operon L -arabinose dari Escherichia coli. Trends in Genetics, 16, 559–565.
- Spagnuolo, M., Crecchio, C., Pizzigallo, MDR, & Ruggiero, P. (1999). Fraksinasi Pulp Bit Gula Menjadi Pektin, Selulosa, dan Arabinosa oleh Arabinase Dikombinasikan dengan Ultrafiltrasi. Bioteknologi dan Bioteknologi, 64, 686-691.
- Voet, D., & Voet, J. (2006). Biochemistry (edisi ke-3rd). Editorial Médica Panamericana.
- Yurkanis Bruice, P. (2003). Kimia organik. Pearson.