Укажите химическое соединение которое не является углеводом: Укажите химическое соединение,которое углеводом не является а)хитин б)кератин в) лактоза г)крахмал

Содержание

Олимпиадные задания по биологии и экологии. 10-11 классы. на Сёзнайке.ру

 

Часть 1. Из предложенных вариантов выберите один верный.

 

1. Назовите ученого, который впервые описал ядро растительной клетки и сделал важное обобщение, что ядро является обязательной составной частью любой клетки.

1)  А. Левенгук                             3) Р. Броун

2)  Р. Вирхов                                 4) Т. Шванн

2. Одна из особенностей млекопитающих — тепло­кровность — способность поддерживать темпера­туру своего тела на постоянном и высоком уровне. Это — одно из проявлений важнейшего свойства, присущего всем живым системам (клеткам, орга­низмам, популяциям и т. п.). Назовите это свойст­во.

1)  обмен веществ и энергии          2) раздражимость

3) гомеостаз                                4) изменчивость

3. Назовите вид деления клетки, при которой из од­ной исходной эукариотической клетки образуются две дочерние клетки с такой же наследственной информацией, как и в материнской клетке

1) амитоз                           2) митоз                         3) мейоз       4) простое

4.   Назовите ученого, который внес существенный вклад в развитие клеточной теории, сформулиро­вав положение о том, что каждая новая клетка происходит от такой же исходной клетки путем ее деления.

1)  Р. Гук                                                     3) К. Бэр

2)   Р. Вирхов                                               4) Т. Шванн

5.   Определите признак, по которому все нижепере­численные соединения, кроме одного, объединены в одну группу. Укажите «лишнее» среди них хими­ческое соединение.

1)   пепсин                                                5) каталаза

2)   коллаген                                             6) мальтаза

3)   кератин                                               7) гемоглобин

4)   хитин

 

6.   Четыре химических элемента встречаются в клет­ке в наибольшем количестве. На их долю прихо­дится 98% всего содержимого клетки. Укажите химический элемент, НЕ относящийся к ним.

1)0    2)Р        3)N        4)Н        5) С

7. Назовите вещество, относящееся к липидам.

1) клетчатка                               3) холестерин

2)   АТФ                                         4) липаза

8. Все нижеперечисленные химические соединения, кроме одного, — углеводы. Укажите химическое соединение, которое углеводом НЕ является.

1)   хитин                                       3)галактоза

2)   кератин                                   4)лактоза

9. Какие химические связи принимают непосредственное участие в формировании вторичной структуры белка?

1)   ковалентные                    3) ионные

2)   водородные                      4) гидрофобные

10. Исследования одного из видов РНК показали, что в ее молекуле на долю гуанина приходится 34%, а на долю цитозина — 18% всех азотистых осно­ваний. Сколько (в %) гуанина содержится в той части молекулы ДНК, на участке которой в про­цессе транскрипции образовалась эта РНК?

1) 17        3)24                5)33              7)36              9)52

2)18        4)26                6)34              8)48              10)66

11. Почему при денатурации фермента исчезает его каталитическая активность?

1)   разрушается первичная структура белка

2)   изменяется третичная структура и взаимное расположение аминокислот активного центра

3)   изменяется строение радикалов аминокислот

4)   происходит образование фермент-субстратного комплекса

12. Как переводится термин «прокариоты»?

1)   доядерные

2)   ядерные

3)   безъядерные

4)   полностью ядерные (с хорошо выраженным яд­ром)

13. Назовите организмы, которые не имеют цитоплаз­мы и собственной клеточной мембраны и содержат наследственный материал, который представлен молекулами ДНК или РНК и окружен белковой оболочкой.

1) вирусы                   2) прокариоты       3) эукариоты

14. Назовите средний зародышевый листок, расположенный между наружным и внутренним зародышевыми листками.

1)   эктодерма                               3) мезодерма

2)   энтодерма                               4) бластодерма

15. Определите основной признак, по которому все ни­жеперечисленные организмы, кроме одного, объ­единены в одну группу. Укажите этот «лишний» среди них организм.

1) хлорелла                                           4) спирогира

2)   хламидомонада                                5) эвглена зеленая

3)   сине-зеленая водоросль носток

16.  Назовите зародышевый листок позвоночных животных, из которого формируются поперечнополосатая мышечная ткань, сердце, кровеносные сосуды, кости, хрящи, сухожилия.

1)   эктодерма                               3) мезодерма

2)   энтодерма                               4) бластодерма

17. Как у зародыша ланцетника расположена нервная трубка относительно хорды?

1)снизу                                                      3)сверху

2)сбоку                                                      4)внутри

18. Назовите зародышевый листок позвоночных жи­вотных, из которого формируется эпителий пище­варительной системы, эпителий легких и воздухо­носных путей.

1) эктодерма       2) энтодерма       3) мезодерма

19. Анализ показал, что аллель, отвечающий за формирование изучаемого признака, передается от отца только дочерям, а от матери — и сыновьям и дочерям. Назовите хромосому, в которой находится этот аллель.

1)аутосома      2) Х-хромосома     3) У-хромосома

20. Как называется совокупность генов всех организмов популяции или вида?

1)   генотип

2)   генофонд

3)   генокопия

4)   генетический полиморфизм

21. Назовите признак, за который отвечает доминантный аллель, расположенный в Х-хромосоме чело­века.

1)   праворукость

2)   рыжие волосы

3)   нормальная форма эритроцитов

4)   нормальное цветовосприятие

22. Одни признаки человека обусловлены доминант­ными, а другие — рецессивными аллелями. Ука­жите ту пару альтернативных (взаимоисключаю­щих) признаков, где первым указан доминантный, а вторым — рецессивный признак.

1)    леворукость — праворукость

2)   курчавые — гладкие волосы

3)   отсутствие резус-фактора — наличие резус-фак­тора

4)   рыжие — не рыжие волосы

23.  Назовите гамету, от хромосомного набора которой в основном зависит пол человека, который разовьется из зиготы.

1) яйцеклетка                               2) сперматозоид

24. Представьте, что у мужчины и женщины в геноти­пе имеется по одному аллелю, обусловливающему развитие гемофилии. Кто из членов их семьи обя­зательно будет страдать этим заболеванием?

1)   только мужчина                  5) мужчина и все сыновья

2)   только женщина                   6) мужчина и все дочери

3)   все их сыновья                    7) все члены семьи

4)   все их дочери

25. Укажите ответ, в котором перечислены ископаемые предки человека, которых относят к группе «новые (современные) люди».

1)   питекантропы, синантропы               4) австралопитеки

2)   кроманьонцы                                     5) дриопитеки

3)   неандертальцы                                  6) человек умелый

26. Назовите стадию формирования современного че­ловека, на которой произошло выделение челове­ческих рас.

1) австралопитеки

2)   древнейшие люди (питекантропы, синантропы)

3)   древние люди (неандертальцы)

4)   новые современные люди (кроманьонцы)

27. Укажите признак, свидетельствующий о том, что у неандертальцев была зачаточная речь.

1)    низкий скошенный лоб

2)    большой надглазничный валик

3)    небольшой подбородочный выступ

4)    затылочное отверстие черепа смещено к центру тяжести черепа

28. Назовите группу экологических факторов, к кото­рой относят такие компоненты внешней среды, как свет, температура, химический состав почвы, водной и воздушной сред обитания.

1) абиотические                          3) антропогенные

2)биотические

 

29. Представьте, что нижеперечисленные живые су­щества входят в состав одной  из пищевых цепей биогеоценоза. Кто из них является первым звеном этой цепи?

1)    Кузнечики          4) гнилостные бактерии

2)    Змеи                    5) орел

3)    Растения              6) лягушка

30. Назовите одну из основных причин, по которой большинство пищевых цепей содержит небольшое (не более 3—5) число звеньев.

1)ограниченное число видов организмов, входя­щих в состав биогеоценозов

2)    большие потери полезной энергии в цепях пита­ния

3)    небольшая продолжительность жизни предста­вителей отдельных звеньев пищевых цепей

4)    формирование пищевой сети из нескольких пи­щевых цепей

 

Часть 2.  Задания со свободным ответом.

 

  1. Объясните, почему существование жизни на Земле было бы невозможно без бактерий и грибов.

 

  1. Составьте пять цепей питания. Все они должны начаться с растений (их частей) или мертвых органических остатков (детрита). Промежуточным звеном в первом случае должен быть дождевой червь, во втором – личинка комара в пресном водоеме, в третьем – комнатная муха, в четвертом – личинка майского жука, в пятом- инфузория-туфелька. Все цепи питания должны заканчиваться человеком.  Почему количество звеньев не превышает 6-7?

 

  1. Океан – обширная саморегулирующаяся система, удаленная от населенных территорий. Почему б в таком случае не использовать его для захоронения основной массы радиоактивных и других опасных отходов? Объясните свою точку зрения: принимаете вы это предложение или отвергаете его?

 

  1. В каждой наземной экосистеме обязательно образуется детрит – запас мертвых органических веществ. Назовите организмы, которые питаются детритом. Какова роль этих организмов в экосистеме?

 

  1. Оказывается, что в прудах — охладителях при тепловых электростанциях, экономически выгодно содержать растительноядных рыб. Объясните почему.

 

  1. В некоторых хозяйствах в одних и тех же прудах разводят и карпов, и уток. При этом рыбная продукция не снижается, а повышается. Предложите объяснение.

 

Ответы:

Часть1

1– 3, 2. – 3, 3.- 2, 4.- 2, 5. – 4, 6. – 2, 7. – 3, 8. – 2, 9. – 2, 10. – 2,  11. – 2, 12. – 1, 13. – 1, 14. – 3, 15. – 4, 16. – 3, 17. – 3, 18. – 2, 19. – 2, 20. – 2, 21. – 4, 22. – 2, 23. – 2, 24. – 5, 25. – 2, 26. – 4, 27. – 3, 28. – 1, 29. – 3, 30. – 2,

Часть2

  1. Дано объяснение роли редуцентов в круговороте веществ, объяснена роль организмов паразитов по сдерживанию роста численности жертв, показана роль грибов в пищевых цепях.
  2. Листовой опад – дождевой червь – курица – человек

Ил – личинка комара – малек рыбы – окунь – человек

Детрит – комнатная муха – паук —  перепел – человек

Корни деревьев – личинки майского жука – слепыш – лиса – человек

Эвглена зеленая – инфузория туфелька – малек рыбы – окунь – утка — человек

  1. Рассмотрена морская вода как агрессивная среда, объяснена роль течений, в связи со всемирным круговоротом воды.
  2. Помимо бактерий и грибов, рассмотрена роль червей и личинок насекомых.
  3. В теплой воде хорошо растут водоросли, что способствует улучшению кормовой базы рыб. В свою очередь рыбы очищают пруды.
  4. Благодаря продуктам жизнедеятельности уток, увеличивается содержание органики в прудах и, соответственно биомасса водорослей и зоопланктона. Кормовая база для карпов возрастает.

 

 

Составил учитель биологии В.Н Захаров

    Химическое соединение — Справочник химика 21


        Адсорбция бывает физическая и химическая. При химической адсорбции (хемосорбции) полярные концы молекул, связываясь с поверхностью тела, образуют на ней монослой своего рода химического соединения. Подвижность молекул в результате этого сильно ограничивается. Хемосорбция в отличие от физической адсорбции носит избирательный характер она протекает с большей интенсивностью в местах нарушений кристаллической решетки включениями или незаполненными узлами.[c.60]

        В химии твердых тел, металлов и растворов, а также в гетерогенном катализе всо большую популярность в последнее время начинает завоевывать концепция Н.С, Курнакова о соединениях постоянного и переменного (стехио— и нестехиометри— ческого) состава, названных им соответственно дальтонидами и бертоллидами. По его представлениям, бертоллиды — это своеобразные химические соединения перемен— ного состава, формой существования которых является не молекула, а фаза, то есть химически связанный огромный агрегат атомов. Классическая теория валентности не применима для соединений бертоллидного типа, поскольку они характеризуются переменной валентностью, изменяющейся непрерывно, а не дискретно, Перечисле — [c.160]

        Как мы видели, при взаимодействии резко различных по химической природе бинарных соединений образуются новые химические соединения, среди которых наиболее просты по составу трехэлементные соединения  [c.256]

        Водородная связь может приводить к образованию новых химических соединений. Так, при охлаждении водного раствора аммиака можно выделить, кристаллы соединения состава НзМ- НзО (гидрат аммиака). Здесь молекулы воды и аммиака объединены за счет водородных связей (с. 394). [c.93]

        Топлива, полученные из нефти, содержат химические соединения, которые ухудшают их качество. К таким соединениям относятся кислородные, сернистые, азотистые и др. Кроме того, в топливах (особенно термического крекинга) могут содержаться непредельные углеводороды, значительно снижающие их химическую ста- [c.9]

        Поскольку всегда измеряются только изменения энтальпии, величина энтальпии какого-либо химического соединения зависит от произвольного выбора начала отсчета. Хотя такое соглашение и не является общепринятым, удобно приравнять мольную энтальпию соединения при стандартных условиях к теплоте его образования из элементов при стандартных условиях. Остается еще произвольность в выборе агрегатного состояния элементов, но это обстоятельства не имеет значения, если принято условие, что агрегатное состояние данного элемента берется одним и тем же при расчете теплот образования всех включающих его соединений.[c.41]

        В последнее время широкое применение для узлов трения, работающих в сложных условиях, находят твердые смазочные материалы, или твердые смазки. Ассортимент твердых смазок с каждым годом увеличивается, и расширяется область их применения. Насчитывается несколько сот элементов, химических соединений и композиций, обладающих свойствами твердых смазок. Все большее распространение получают твердые смазки и в авиационной технике. Имеется большое количество пар трения современных летательных » аппаратов, которые смазываются твердой смазкой. [c.203]


        Нефть является сложной смесью, состоящей из большого числа химических соединений и отдельных элементов. В состав нефти входят углеводороды различного строения, органические и неорганические соединения серы, кислорода, азота, растворенная и [c.5]

        Для того чтобы обобществленные электроны оставались на внешних электронных оболочках атомов, эти атомы должны оставаться в контакте друг с другом. Чтобы оторвать один такой атом от другого, необходима значительная энергия. Каждый атом, который образует химическое соединение в результате обобществления пары электронов, обладает валентностью 1. Этот тип валентности получил наименование ковалентность. [c.160]

        Много столетий причина цинги была неизвестна. Теперь мы знаем, что все дело в питании моряков. В те времена, когда еще не были изобретены холодильники, запасать пищу на длительное путешествие было нелегко. Приходилось брать с собой только такие продукты, которые долго не портились, например сухари или солонину. Они могли через некоторое время надоесть, но они по крайней мере давали морякам вещества, необходимые для физической работы и для большинства других целей. Однако человеческий организм для нормальной жизнедеятельности нуждается еще в небольших количествах определенных химических соединений. В солонине, сухарях и других подобных продуктах нет таких веществ. Особенно вызывал цингу недостаток одного из них.[c.190]

        Рассмотрим некоторые типы цепей и сеток (слоев), из которых образованы химические соединения, Допустим, для атома А характерно координационное число 6 и при его сочетании с атомами В образуется октаэдрическая группировка АВе- Если подобные октаэдрические структурные единицы друг с другом не связаны, то возникает островная структура. Если же октаэдрические структурные единицы объединяются друг с другом, то в зависимости от способа их объединения возможны следующие случаи  [c.104]

        И при определенных температурах компоненты топлива, вступая в химическое взаимодействие с кислородом и металлом, образуют на поверхностях пленки химических соединений, причем эффективность этих пленок тем выше, чем выше температура топлива. При температурах максимального износа смазывающая эффективность пленок химических соединений возрастает настолько, что при дальнейшем увеличении температуры износ уменьшается. [c.68]

        При увеличении скорости скольжения и качения уменьшается-толщина поверхностного слоя металла, подверженного пластическим, деформациям, так как увеличивается толщина образую-щихся пленок химических соединений. При уменьшении толщины деформированного слоя долговечность его возрастает, что приводит к уменьшению износа. [c.71]

        Схватывание металлов при граничном трении может быть предотвращено также, если на их поверхностях образуются защитные слои химических соединений, отличные по своей природе от окисных. Это могут быть слои сульфидов, хлоридов, фосфидов металлов, слои металлических мыл и других веществ. [c.133]

        Выпадающие при реакциях осадки обычно не бывают чистыми, а содержат те или иные примеси вследствие соосаждения. Как известно, одной из наиболее часто встречающихся причин соосаждения является адсорбция каких-либо ионов на поверхности частиц осадка. Кроме адсорбции причиной соосаждения может быть образование смешанных кристаллов или химических соединений между осадком и соосаждаемой примесью и т. д. (см. 27). [c.325]

        За последние годы особое развитие получила непрямая кулонометрия, или кулонометрия с генерацией титрующего реагента. При этом методе измеряют число кулонов, израсходованное на окисление (или восстановление) химического соединения, предварительно добавляемого в избытке к раствору и способного количественно реагировать с определяемым веществом. Для этого можно использовать многие реакции, применяемые в практике обычного объемного анализа. [c.286]

        Учение о химической связи — центральная проблема современной химии. Не зная природу взаимодействия атомов в веществе, нельзя понять причины многообразия химических соединений, представить механизм их образования, их состав, строение и реакционную способность. Создание надежной модели, отражающей строение атомов, молекул и природу сил между ними, позволит рассчитать свойства веществ, не прибегая к эксперименту. [c.41]

        Окклюзия. При окклюзии загрязняющие вещества находятся внутри частиц осадка. Окклюдированные вещества не участвуют в построении кристаллической решетки осадка, хотя в некоторых учебниках образование смешанных кристаллов изоморфизм) рас-смагривается как частный случай окклюзии. Таким образом, окклюзия отличается от адсорбции тем, что соосажденные примеси находятся не на поверхности, а внутри частиц осадка. Окклюзия может быть вызвана различными причинами, а именно захватом примесей в процессе кристаллизации, адсорбцией в процессе кристаллизации, образованием химических соединений между осадком и соосаждаемой примесью. [c.113]

        Система веществ, образующих химическое соединение. Если при сплавлении вещества образуют химическое соединение, то на [c.138]

        ОБЗОР ЭЛЕМЕНТОВ И ВАЖНЕЙШИХ ХИМИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ [c.225]

        Аналитическая химия состоит из двух разделов качественного анализа н количественного аналнза. При помощи качественного ан лиза устанавливают, из каких элементов (или ионов) состоит исследуемое вещество. Задачей количественного анализа является определение количественного содержания элементов, ионов или химических соединений, входящих в состав исследуемых веществ и материалов. Результаты качественного анализа не дают возможности судить о свойствах исследуемых материалов, так как свойства определяются не только тем, из каких частей состоит иссле-дус мый объект, но и количественным их соотношением. Например, двг различных минерала — каолинит и пирофиллит — имеют одинаковый качественный состав н состоят из Si02, AI2O3 и Н2О. Различие в свойствах этих минералов определяется различным соот-HouienneM названных компонентов. [c.9]


        В зависимости от природы исходных соединений при их взаимодействии друг с другом возможны следующие случаи. Взаимодействие резко различных по химической природе соединений приводит к образованию новых химических соединений. Примеры такого взаимодействия были рассмотрены выше (с. 250). [c.258]

        Изменение свободной энергии процессов взаимодействия в каталитической реакционной системе должно быть менее отрица — те ьно, чем изменение свободной энергии катализируемой реакции, то есть соединения реагирующих веществ с катализатором должны быть термодинамически менее прочными, чем продукты реакции (ес1 и это требование не соблюдается, катализатор быстро выходит из строя, образуя нерегенерируемое прочное химическое соединение).[c.88]

        Чистые химические соединения, из которых состоят фазы [c.9]

        Чистые химические соединения, из которых состоят фазы системы и которые могут обратимо переходить из одной фазы в другую, называются компонентами. За число компонентов принимается число независимых химических индивидуумов, необходимое для составления фаз системы при всех ее изменениях. Таким образом, необходимо, чтобы состав каждой фазы системы и всей системы в целом мог быть выражен через те химические индивидуумы, которые были приняты за компоненты системы. При этом надо иметь в виду, что не все компоненты обязательно должны присутствовать во всех фазах и что все взятые компоненты могут быть введены в систему извне, независимо друг от друга и в любом количестве. Каждая фаза системы должна содержать по крайней мере один компонент, который может замещаться тем же компонентом другой фазы. [c.7]

        История формирования представлений о химическом соединении рассмотрена в кн. Шептунова 3. И. Химическое соединение и химический индивид (очерк развития представлений).— М. Наука, 1972, 212 с. [c.182]

        Его можно еще называть парафеиилендихлоридом — это тоже вполне логичное название для него. Часто случается, что химическое соединение яожет быть названо по-разному. Хлороформ, например, можно было бы называть трнхлорметаном. Химики легко привыкают к такому положению, как американцы, например, привыкли, что их страну называют Америкой, или Соединенными Штатами, или дядей Сэмом>. [c.73]

        I Название ДДТ — пример того, как люди, и химики в том» числе, сбкращают длинные названия химических соединений, когда эти названия приходится часто употреблять,— точно так же как говорят ООН вместо Организация Объединенных Наций или США вместо Соединенных Штатов Америки . Полное имя ДДТ — дихлордифенилтрихлорметилметан. Теперь понимаете, откуда берется сокращение ДмхлорДифенил i, В последние годы химические со- [c.74]

        При трении скольжения в интервале температур топлива 20—120°С износ металлов во всех топливах практически прямо пропорционален объемной температуре и только при температурах выше 120° С намечается перегиб кривой и уменьшение износа (риг, 41, б). В этом случае протекают те же процессы, что и при трении качения, однако смазывающая способносхь пленок химических соединений достигается при более высоких температурах. Если химически активизировать топливо, например, добавкой присадки, то зависимость износа от температуры при трении скольжения будет иметь четко выраженный максимум (см. рис. 42, б), [c.68]

        Из большого числа синтезированных и исследованных химических соединений наибольший интерес представляют четыре класса синтетических неуглеводородных масел на основе сложных эфиров, полиалкиленгликолевые, полисилоксановые, фторуглеродные к хлорфторуглеродные. [c.143]

        В жидких растворах частицы растворенного вещества связаны с окружающими их частицами растворителя. Эти комплексы называются сольватами, а для водных растворов гидратами. Подобное представление о растворах возникло еще в 60-х годах XIX в. в результате работ Д. И. Менделеева. На основании экспериментальных фактов он выдвинул предположение о существовании в растворах определенных химических соединений растворенного вещества с водог. Эта идея составила основу химической теории растворов. Химическая теория растворов принципиально отличается от фи-зическсй теории, которая рассматривала растворитель как инертную среду и приравнивал,а растворы к простым механическим смесям [c.127]

        В зависимости от природы сил взаимодействия различают физическую (электростатическую) адсорбдию, вызванную чисто куло-новским взаимодействием, специфическую, когда, например, ионы адсорбируются на одноименно заряженной иоверхности, и обусловленную, в основном, силами Ван-дер-Ваальса, а также хемосорб-цию, связанную с образованием химических соединений между адсорбентом (в данном случае металлом) и адсорбатом (в данном случае частицами, находящимися в ра творе). [c.235]

        Разность между энтальпией моля чистого химического соединения и суммарной энтальпией хилшческпх элементов, пз которых оно состоит, называется теплотой образования вещества (АЯ ). Эта величина определяет изменение энергии, происходящее при соединении атомов в молекулу. Значение теилоты образования следует давать с указанием температуры, давления и агрегатного состояния веществ, которым оно соответствует. Давление 1 атм и темпе- [c.40]

        Основным химическим соединением, входящим в состав исследуемых образцов (80% масс.), является хлористый аммоний (нашатырь)— продукт взаимодействия аммиака, полученного при гидрировании, с 1шнами хлора. Ионы хлора могут поступить как с сырьем [6], так и с водородсодержащим газом с установок риформинга при нарушении режима подачи хлорсодержащих органических соединений в систему риформинга. [c.140]

        Выше мы рассмотрели основные положения теории молекулярных о)биталей. Она нашла очень широкое применение, так как дает самый общий подход ко всем типам химических соединений. В последнее время эта теория доминирует в теории химической связи и теоретической химии вообще. Ее математический аппарат наиболее удобен для проведения количественных расчетов с помощью ЭВМ. [c. 65]

        Все эти факты (энергетический эффект растворения, изменение объема и окраски при растворении) говорят о том, что жидкие раст-иоры следует рассматривать как химические соединения. Однако отсутствие у растворов постоянного состава, т. е. определенных соотношений количества растворенного вещества и количества растворителя, сближает их с механическими смесями. Таким образом, жидкие растворы занимают промежуточное положение между химическими соединениями постоянного состава и механическими смесями. [c.130]

        Катализ — мкЕ010Стадийиый физико-химический процесс избирательного изменения механизма и скорости термодинамически возможных химических реакций веществом — катали за го ром, образующим с участниками реакций промежуточные химические соединения. [c.79]

        Окислительно — восстановительные реакции. Из двух перечисленных выше типов реакций в гетерогенном катализе наиболее изучены окислительно — восстановительные. Они широко использовались как модельные реакции при разработке многих частных теорий катализа (промежуточных химических соединений Сабатье и В. Н. Ипатьева, мультиплетной теории A.A. Баландина, активных ансамблей Н.И. Кобозева, неоднородной поверхности Р.З. Рогин — ского, химической концепции катализа Г.К. Борескова и др.) и в особе нности при решении центральной проблемы в гетерогенном ката изе — проблемы предвидения каталитического действия. Успешное ее решение позволит создать научную основу подбора оптимальных катализаторов и разработать единую теорию катализа, обла/,,ающую главным достоинством — способностью предсказывать, а не только удовлетворительно объяснять наблюдаемые от — делььые факты. [c.159]


    Классификация углеводов. Химия, 10 класс: уроки, тесты, задания.

    1. Выбери углевод

    Сложность: лёгкое

    1
    2. Группы углеводов

    Сложность: лёгкое

    1
    3. Выбери название

    Сложность: лёгкое

    1
    4. Выбор формулы

    Сложность: лёгкое

    1
    5. Верно или неверно?

    Сложность: среднее

    2
    6. Моносахариды

    Сложность: среднее

    2
    7. Какой это углевод?

    Сложность: сложное

    3
    8. Найди молекулярную формулу вещества

    Сложность: сложное

    3
    9. Значение углеводов

    Сложность: сложное

    3

    Тест по биологии Химический состав клетки 6 класс

    Тест по биологии Химический состав клетки для учащихся 6 класса с ответами. Тест состоит из 2 вариантов в каждом по 11 заданий.

    1 вариант

    1. Самое распространённое неорганическое вещество, входящее в состав живых организмов, -это

    1) вода
    2) соль кальция
    3) поваренная соль
    4) углекислый газ

    2. Основное органическое вещество клетки — это

    1) вода
    2) белок
    3) крахмал
    4) соли кальция

    3. Сахароза, или свекловичный сахар, который мы едим каждый день, представляет собой

    1) белок
    2) жир
    3) углевод
    4) нуклеиновую кислоту

    4. Значение жиров в теле тюленя заключается в том, что они

    1) образуют скелет
    2) участвуют в сокращении мышц
    3) хранят наследственную информацию
    4) предохраняют от потери тепла

    5. Главное значение нуклеиновых кислот в организме связано с

    1) хранением наследственной информации
    2) выработкой энергии
    3) транспортом кислорода
    4) образованием древесины

    6. Верны ли следующие утверждения?

    А. Состав химических элементов, образующих клетки всех живых организмов, сходен.
    Б. Только организмы животных состоят из клеток.

    1) верно только А
    2) верно только Б
    3) верны оба суждения
    4) неверны оба суждения

    7. Верны ли следующие утверждения?

    А. Существуют химические элементы, которые встречают­ся только в живых организмах и отсутствуют в неживой природе.
    Б. Большинство химических элементов находится в клетке в виде химических соединений.

    1) верно только А
    2) верно только Б
    3) верны оба суждения
    4) неверны оба суждения

    8. Верны ли следующие утверждения?

    А. Вода способствует удалению из организма вредных веществ.
    Б. Основная функция углеводов в клетке — энергетическая.

    1) верно только А
    2) верно только Б
    3) верны оба суждения
    4) неверны оба суждения

    9. Рассмотрите диаграмму. Укажите химическое соеди­нение, содержание которого в клетке составляет 70-80%.

    1) вода
    2) белки
    3) углекислый газ
    4) минеральная соль

    10. Установите соответствие между химическими соединен­иями и группой веществ, к которой их относят.

    Химические соединения

    1. Белки
    2. Жиры
    3. Вода
    4. Минеральные соли

    Группа веществ

    А. Органические вещества
    Б. Неорганические вещества

    11. Проанализируйте табличные данные.

    Содержание химических элементов в клетке

    Химический элемент Кислород Углерод Водород Азот
    Процентное содержание в клетке 70% 16% 9% 2,5%
    Химический элемент Кальций Фосфор Калий Другие
    Процентное содержание в клетке 1% 0,5% 0,3% 0,7%

    Ответьте на вопросы.

    1. Укажите химические элементы, которые составляют основу клетки.
    2. Каково значение солей кальция в живой природе?

    2 вариант

    1. Для большинства химических реакций, протекающих в клетке, необходима среда

    1) спиртовая
    2) водная
    3) воздушная
    4) жировая

    2. Самая распространённая соль в составе живых организмов

    1) соль магния
    2) соль натрия
    3) соль фосфора
    4) соль лития

    3. Крахмал, содержащийся в клубнях картофеля, представ­ляет собой

    1) белок
    2) жир
    3) углевод
    4) нуклеиновую кислоту

    4. Основным источником веществ в клетке являются

    1) белки
    2) углеводы
    3) минеральные соли
    4) нуклеиновые кислоты

    5. Передачу наследственных признаков от родителей к детям осуществляют

    1) жиры
    2) углеводы
    3) нуклеиновые кислоты
    4) минеральные соли

    6. Верны ли следующие утверждения?

    А. Живые организмы состоят из клеток.
    Б. Химический элемент углерод широко распространён в живой природе

    1) верно только А
    2) верно только Б
    3) верны оба суждения
    4) неверны оба суждения

    7. Верны ли следующие утверждения?

    А. Процентное содержание разных химических элементов в клетке различно.
    Б. Химические элементы, встречающиеся в живой природе, широко распространены в неживой природе.

    1) верно только А
    2) верно только Б
    3) верны оба суждения
    4) неверны оба суждения

    8. Верны ли следующие утверждения?

    А. Белки составляют около половины всех органических веществ клетки.
    Б. Жиры входят в состав тел неживой природы.

    1) верно только А
    2) верно только Б
    3) верны оба суждения
    4) неверны оба суждения

    9. На рисунке изображена раковина моллюска. Укажите химическое соединение, которое входит в состав раковины.

    1) жиры
    2) белки
    3) соли кальция
    4) нуклеиновые кислоты

    10. Установите соответствие между химическими соединениями и группой веществ, к которой их относят.

    Химические соединения

    1. Углеводы
    2. Вода
    3. Минеральные соли
    4. Нуклеиновые кислоты

    Группа веществ

    А. Органические вещества
    Б. Неорганические вещества

    11. Проанализируйте табличные данные.

    Распространённость химических элементов в неживой природе

    Химический элемент Кислород Кремний Алюминий Железо
    Процентное содержание в клетке 49% 26% 7,5% 4%
    Химический элемент Кальций Натрий Калий Магний Водород
    Процентное содержание в клетке 3% 2% 2% 2,35% 1%

    Ответьте на вопросы.

    1. Существуют ли химические элементы, которые встре­чаются только в живых организмах?
    2. Какой химический элемент широко распространён в неживой и живой природе?

    Ответ на тест по биологии Химический состав клетки
    1 вариант
    1-1, 2-2, 3-3, 4-4, 5-1, 6-1, 7-2, 8-3, 9-1
    10-ААББ
    11.
    1. О, С, Н, N — в совокупности составляют 98% содержимого клетки.
    2. Входят в состав костной ткани и раковин моллюсков.
    2 вариант
    1-2, 2-2, 3-3, 4-2, 5-3, 6-3, 7-3, 8-1, 9-3
    10-АББА
    11.
    1. Нет. Элементы, которые встречаются в живой природе, имеются и в неживой природе.
    2. Кислород.

    3.4: Биохимические соединения — LibreTexts по биологии

    Химические соединения в живых организмах

    Соединения, обнаруженные в живых существах, известны как биохимических соединений. Биохимические соединения входят в состав клеток и других структур организмов и осуществляют жизненные процессы. Углерод является основой всех биохимических соединений, поэтому углерод необходим для жизни на Земле. Без углерода жизнь, какой мы ее знаем, не могла бы существовать.

    Почему углерод так важен для жизни? Причина в способности углерода образовывать прочные связи со многими элементами, в том числе и с самим собой.Это свойство позволяет углероду образовывать огромное количество очень больших и сложных молекул. На самом деле в живых существах насчитывается почти 10 миллионов соединений на основе углерода!

    Большинство биохимических соединений представляют собой очень большие молекулы, называемые полимерами. Полимер состоит из повторяющихся звеньев более мелких соединений, называемых мономерами . Мономеры подобны отдельным бусинам на цепочке бусин, а вся цепочка представляет собой полимер. Нити бус, изображенные ниже, представляют собой простые модели полимеров в биохимических соединениях.

    Рисунок \(\PageIndex{2}\): A Fio de conta: Бусинки на нитке аналогичны образованию полимеров из повторяющихся звеньев, называемых мономерами.

    Классы биохимических соединений

    Хотя в живых существах Земли существуют миллионы различных биохимических соединений, все биохимические соединения содержат элементы углерод, водород и кислород. Некоторые содержат только эти элементы; другие также содержат дополнительные элементы. Огромное количество биохимических соединений можно сгруппировать всего в четыре основных класса: углеводы, липиды, белки и нуклеиновые кислоты.

    Углеводы

    Углеводы включают сахара и крахмалы. Эти соединения содержат только элементы углерод, водород и кислород. Функции углеводов в живых существах включают обеспечение энергией клеток, хранение энергии и формирование определенных структур, таких как клеточные стенки растений. Мономер, из которого состоят большие углеводные соединения, называется моносахаридом. Сахарная глюкоза, представленная химической моделью ниже, представляет собой моносахарид. Он содержит шесть атомов углерода (С) и несколько атомов водорода (Н) и кислорода (О).Тысячи молекул глюкозы могут соединяться вместе, образуя полисахарид, такой как крахмал.

    Рисунок \(\PageIndex{3}\): Модель молекулы моносахарида (глюкозы). Глюкоза имеет 6 атомов углерода, образующих основу. Каждый углерод имеет в общей сложности 4 связи. Каждая связь соединяет углерод с атомом углерода, водорода или кислорода.

    Липиды

    Липиды включают жиры и масла. Они содержат в основном элементы углерод, водород и кислород, хотя некоторые липиды содержат дополнительные элементы, такие как фосфор.Функции липидов в живых существах включают накопление энергии, формирование клеточных мембран и передачу сообщений. Липиды состоят из повторяющихся звеньев, которые соединяются вместе, образуя цепи, называемые жирными кислотами. Большинство встречающихся в природе жирных кислот имеют неразветвленную цепь с четным числом (обычно от 4 до 28) атомов углерода.

    Белки

    Белки включают ферменты, антитела и многие другие важные соединения в живых организмах. Они содержат элементы углерод, водород, кислород, азот и серу.Функции белков очень многочисленны. Они включают в себя помощь клеткам в сохранении их формы, создание мышц, ускорение химических реакций и передачу сообщений и материалов. Мономеры, из которых состоят крупные белковые соединения, называются аминокислотами. Существует 23 различных аминокислоты, которые объединяются в длинные цепи (называемые полипептидами) и образуют строительные блоки огромного количества белков в живых существах.

    Нуклеиновые кислоты

    Нуклеиновые кислоты включают молекулы ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) и РНК (рибонуклеиновая кислота).Они содержат элементы углерод, водород, кислород, азот и фосфор. Их функции в живых существах заключаются в том, чтобы кодировать инструкции по созданию белков, помогать производить белки и передавать инструкции от родителей потомству. Мономером, из которого состоят нуклеиновые кислоты, является нуклеотид. Все нуклеотиды одинаковы, за исключением компонента, называемого азотистым основанием. Существует четыре различных азотистых основания, и каждый нуклеотид содержит одно из этих четырех оснований. Последовательность азотистых оснований в цепочках нуклеотидов в ДНК и РНК составляет код синтеза белка, называемый генетическим кодом. Анимация ниже представляет очень сложную структуру ДНК, которая состоит из двух цепочек нуклеотидов.

    Рисунок \(\PageIndex{4}\): эта вращающаяся модель ДНК показывает сложность этой двухцепочечной нуклеиновой кислоты. Существует много различных атомов, составляющих структуру двойной спирали.

    Моносахариды — Углеводы — Университет штата Мэн

    Моносахариды

    Изомеры
    Стереоизомеры
    Нумерация атомов углерода
    Асимметричные атомы углерода
    Триозы и пентозы
    Гексозы


    Изомеры

    Моносахариды можно разделить на группы в зависимости от количества атомов углерода в молекулах, таким образом: триозы имеют 3 атома углерода, тетрозы имеют 4 атома углерода, пентозы имеют 5 атомов углерода и гексозы имеют 6 атомов углерода.В каждой из этих групп есть разные соединения, каждое из которых имеет одинаковую молекулярную формулу. Например, и глюкоза, и фруктоза являются гексозами (C 6 H 12 O 6 ), но они имеют разные химические и физические свойства. Эти типы соединений называются изомерами.

    Вернуться к началу


    Стереоизомеры

    Некоторые изомеры различаются только тем, как атомы расположены в трехмерном пространстве, то есть атомы связаны друг с другом одинаковым образом, но по-разному расположены в трехмерном пространстве.Следовательно, сахара могут существовать в виде пар стереоизомеров или энантиомеров, которые являются зеркальным отображением друг друга. Центральный атом С глицерозы называется асимметричным атомом С, потому что он может перестраиваться в пространстве, образуя две разные структуры. Эти различия не влияют на физические свойства, но могут влиять на биохимические свойства из-за изменения формы молекулы. L-изомер имеет ОН слева от центрального углерода:

    .

    , а D-изомер имеет ОН справа от центрального углерода.

    Чтобы различать изомеры, их обозначают L- и D-изомерами. L взято из латинского слова, означающего левый, Laever, а буква D взята из латинского слова, обозначающего правое, Dexter.

    Вернуться к началу


    Нумерация атомов углерода

    [Видео нумерации атомов углерода]

    Расшифровка нумерации:

    Атомы углерода нумеруются, начиная с реакционноспособного конца молекулы, СНО (альдегидного) или «С» с двойной связью «О» (карбонильного) конца молекулы.Затем каждый атом углерода нумеруется по порядку до конца цепи. При нумерации стереоизомеров, содержащих более трех атомов углерода, мы смотрим на положение группы ОН на предпоследнем или предпоследнем атоме углерода, потому что это определяет, является ли это L- или D-стереоизомером. В этом примере мы рассмотрим нумерацию D-глюкозы. Сначала мы должны найти реакционноспособный конец молекулы и присвоить его углероду номер один. Затем мы нумеруем оставшиеся атомы углерода по порядку до конца цепочки.

    Вернуться к началу


    Асимметричные атомы углерода

    Теоретически, в глюкозе положение группы ОН на каждом из асимметричных атомов углерода под номерами два, три, четыре и пять можно перевернуть, каждый раз производя отдельный стереоизомер, всего 16 или 2 4 стереоизомеров. Однако не все из них реально существуют в природе. У фруктозы только три асимметричных атома углерода, поэтому можно получить только 8 или 2 90 106 3 90 107 стереоизомеров.

    Глюкоза имеет альдегидную группу (-CHO) на атоме углерода номер один и поэтому называется «альдозой», также она имеет шесть атомов углерода (гексоза), поэтому ее можно назвать «альдогексозой». Однако реакционноспособная группа фруктозы представляет собой кетоновую группу (-C=0) на углероде номер два. Поэтому его называют «кетозой» или «кетогексозой».

    Только несколько моносахаридов существуют в природе в свободном виде. Большинство из них обычно находятся в виде сахарных единиц в полисахаридах или в более сложных молекулах.Затем их можно получить путем гидролиза (расщепления) сложных СНО. Моносахариды часто называют простыми сахарами, и они подразделяются по количеству атомов углерода.

    Вернуться к началу


    Триозы и пентозы

    1. Триозы: (C 3 H 6 O 3 )
    Глицероза- имеет два изомера: глицеральдегид, который содержит альдегидную группу (-CHO), и дигидроксиацетоновую группу, которая содержит ( -С=0).Эти соединения являются важными промежуточными продуктами метаболизма при окислении глюкозы с получением энергии. Конфигурация глицерозы используется для установления форм D и L других сахаров.

    2. Пентозы (C 5 H 10 O 5 )
    Три важные пентозы:

    D-рибоза – компонент РНК, рибонуклеиновой кислоты, витаминов (рибофлавин) и коферментов. Он также важен для высокоэнергетических соединений, АТФ и АДФ. В своей восстановленной форме, дезоксирибозе, он является компонентом ДНК.

    L-арабиноза – встречается в сердцевине хвойных пород и является компонентом гемицеллюлозы там, где встречается с ксилозой. Он также является компонентом пектина и может быть основным компонентом камедей (гуммиарабика). Действие бактерий при приготовлении силоса может привести к образованию свободной арабинозы. Арабаны представляют собой полимеры арабинозы.

    D-ксилоза – в плодах содержится небольшое количество свободной D-ксилозы, но она встречается в основном в гемицеллюлозе в виде ксиланов и гетероксиланов.Гемицеллюлоза представляет собой полисахарид ксилозы и арабинозы (гетероксилан). Соотношение ксилозы и арабинозы, по-видимому, влияет на усвояемость, поскольку усвояемость снижается по мере увеличения доли ксилозы.

    Гемицеллюлозы составляют значительную часть клеточных стенок растений, поэтому травоядные поедают их в больших количествах. Все эти сахара являются альдопентозами.

    Вернуться к началу


    Гексозы

    3. Гексозы (C 6 H 12 O 6 )

    D-глюкоза – альдогексоза с различными распространенными названиями, включая виноградный сахар, декстрозу, кукурузный сахар (из кукурузного крахмала). В свободном виде встречается в растениях, фруктах, меде, жидкостях организма, в т.ч. ЦСЖ, крови, лимфе. Это основной конечный продукт переваривания CHO нежвачными животными и, следовательно, основная форма энергии для нежвачных животных. Это основной компонент многих олигосахаридов (с галактозой образует лактозу) и полисахаридов (таких как крахмал и целлюлоза).

    [Видео]

    Расшифровка кольца D-глюкозы:

    В растворе D-глюкоза существует в виде равновесной смеси прямой цепи с двумя кольцевыми формами пиранозы.Фактически атом углерода номер один реагирует с атомом углерода номер пять, образуя кольцо. На самом деле существуют две формы структуры, называемые аномеры. Если атом водорода находится выше атома углерода, то он называется альфа-аномером, а если атом водорода ниже атома углерода, он называется бета-аномером.

    Эта структурная информация очень важна, поскольку она определяет, как молекулы глюкозы соединяются вместе, образуя более крупные молекулы. Крахмал представляет собой полимер а-формы, растворимый в воде и усваиваемый ферментами животного происхождения. Целлюлоза представляет собой полимер b-формы, не растворяется и не переваривается ферментами животного происхождения.

    Переход от a к b через структуру с открытой цепью называется мутаротацией, и он требует разрыва связи O-C, чтобы позволить C перевернуть H и OH вверх дном. Затем связь переделывается. Другие моносахариды также образуют кольцевые формы.

    Вернуться к началу


    D-фруктоза – кетогексоза, обнаруженная в меде, зеленых листьях, семенах и стеблях многих растений, в качестве основной единицы фруктанов, которые часто встречаются в молодых травах, в корнях в качестве запасного полисахарида инулина и в качестве компонент дисахарида сахарозы (с глюкозой).

    Он также образует пиранозные кольца, но когда он вступает в реакцию с образованием олиго- или полисахаридов, он делает это как кольцевую структуру ФУРАНОЗЫ (подобно ФУРАНУ). В этом случае аномерным атомом углерода является C-2, а CH 2 OH находится либо выше аномерного углерода (альфа-аномер), как в сахарозе, либо ниже, как в FRUCTANS (бета-аномер).

    D-Галактоза – альдогексоза, не встречающаяся в свободном виде, наиболее важная в составе дисахарида лактозы, молочного сахара (с глюкозой).Он также встречается в других сложных CHO и сложных липидах в головном мозге и нервной ткани (галактоглицеридах и цереброзидах).

    D-манноза – В основном в виде маннанов в дрожжах, плесени и бактериях.

    Вернуться к началу


    Реакции с гексозами

    Соединения гексозы могут вступать в ряд химических реакций.
    1. Окисление до кислот
      • напр. глюкоза, окисление CH 2 OH до COOH дает глюкуроновую кислоту, которая является важным компонентом гетерополисахаридов, таких как пектины.
    2. В сочетании с NH 3 получают гексозамины, например, глюкозамин — компонент хитина.
    3. Образование спиртов, например, глюкоза образует сорбит.
    4. Фосфорилирование до гексозофосфатов, например, глюкозо-1-фосфата и глюкозо-6-фосфата; которые являются важными промежуточными продуктами окисления глюкозы до CO 2 + H 2 O с получением энергии.
    5. Образование гликозидов для получения ди-, три-, тетра-, олиго- и полисахаридов.

    Образование гликозидов

    Объединение H гидроксильной группы сахара со спиртовой группой или другой гидроксильной группой вызывает реакцию этерификации или конденсации с образованием гликозида. Это происходит на первом атоме углерода, аномерном атоме углерода.

    Поскольку сахара содержат спиртовые и гидроксильные группы, они могут соединяться с другими сахарами с образованием дисахаридов, три-, тетра- и полисахаридов, соединенных гликозидными связями.

    Примеры:

    • Глюк-Глюк, а-1-4 мальтоза
    • Может реагировать в форме a или b с образованием связей a или b
    • Может также реагировать в положении 6 с образованием связей a-1, 6.Это точка ветвления в полимерах.

    Наверх

    Биосинтез сахаров, содержащих азот, серу и высокоуглеродистую цепь

    Abstract

    Углеводы выполняют множество структурных и функциональных ролей в биологии. В то время как большинство моносахаридов характеризуются химическим составом: (CH 2 O) n , модификациями, включающими дезоксигенирование, C -алкилирование, аминирование, O — и N -метилирование, которые характерны для много сахарных придатков вторичных метаболитов, не редкость.Интересно, что некоторые молекулы сахара образуются посредством модификаций , включая окисление амина, включение серы и присоединение «высокоуглеродистой» цепи. Большинство этих необычных сахаров были идентифицированы за последние несколько десятилетий как компоненты натуральных продуктов микробного производства, хотя несколько высокоуглеродистых сахаров также обнаружены в липоолигосахаридах наружных клеточных стенок грамотрицательных бактерий. Несмотря на их широкое распространение в природе, эти сахара считаются «редкими» из-за их относительной редкости.Стадии биосинтеза, лежащие в основе их образования, до сих пор вызывают недоумение у исследователей, и многие вопросы, касающиеся ключевых трансформаций, остаются без ответа. Этот обзор будет посвящен нашему текущему пониманию биосинтеза необычных сахаров, содержащих окисленные аминовые заместители, тиофункциональные группы и высокоуглеродные цепи.

    1. Введение

    Углеводы являются важными биомолекулами для всех живых организмов и отличаются большим разнообразием своей химической структуры.Название «углеводы» первоначально связано с их химическим составом, который обычно составляет (CH 2 O) n . Однако широкий спектр дезоксисахаров содержится в липополисахаридах, гликопротеинах, гликолипидах и многочисленных вторичных метаболитах. Было показано, что во многих случаях эти необычные сахара необходимы для активности исходных молекул. За последние несколько десятилетий было идентифицировано большое количество кластеров генов, отвечающих за продукцию дезоксисахаров, и пути, ведущие к их образованию, тщательно изучались. 1,2 Как правило, моносахариды сначала активируются в положении С-1 путем замены нуклеозиддифосфата (НДФ), который действует как посредник для распознавания последующими биосинтетическими ферментами. За исключением 2-дезоксирибозы, которая образует основу ДНК, большинство встречающихся в природе дезоксисахаров представляют собой 6-дезоксигексозы. Они получены из общего предшественника, NDP-4-кето-6-дезокси- α -D-гексозы, которая далее модифицируется с помощью различных комбинаций реакций восстановления, изомеризации, метилирования или трансаминирования, чтобы получить разнообразный набор необычных сахара.

    Сложность, наблюдаемая в необычных структурах сахара, значительно увеличивается за счет включения гетероатомов, таких как азот и сера. Внутренние химические свойства этих необычных сахаров могут быть значительно изменены установленными гетероатомсодержащими заместителями. Более того, взаимное превращение между состояниями окисления этих функциональных групп, содержащих гетероатом, ослабляет электроотрицательность, гидрофильность и стерические затруднения всей структуры. В дополнение к заместителям, которые они несут, некоторые необычные сахара отличаются большей, чем обычно, длиной углеродной цепи. Такие «высокоуглеродистые» сахара были идентифицированы среди антибиотиков микробного происхождения и во внешних клеточных стенках некоторых грамотрицательных бактерий.

    Поскольку многие натуральные продукты являются гликозилированными, изменение структуры и/или состава сахарных компонентов может изменить и/или усилить биологическую активность исходных систем. Таким образом, крайне важно иметь полное представление о биосинтезе этих необычных сахаров, чтобы можно было разработать подходящие стратегии для контроля, имитации или изменения их образования.Моносахариды, содержащие окисленные амины, связи CS или высокое число атомов углерода, встречаются редко. Во многих случаях ключевые биосинтетические превращения, ведущие к этим необычным сахарам, на сегодняшний день остаются неясными или изучены лишь частично. В этом обзоре будет рассказано о том, что известно об их биосинтезе, и о том, какую работу еще предстоит проделать для достижения полного понимания.

    2. Сахара, содержащие окисленные амины

    Дезоксиаминосахара составляют важный класс дезоксисахаров, среди которых широко распространены 2- N -ацетиламиносахара. Однако также известны многие дезоксиаминосахары, имеющие первичную аминогруппу в положении С-3, С-4 или С-6. Аминогруппы в этих сахарах повсеместно вводятся в соответствующие кетосахарные субстраты посредством зависимых от 5′-фосфата (PLP) реакций трансаминирования. Недавно был проведен обзор биосинтеза дезоксиаминосахаров и каталитического механизма, используемого сахараминотрансферазами (SAT). 3,4 Несмотря на обилие дезоксиаминосахаров, в природе редко встречаются моносахариды, несущие азотсодержащие функциональные группы с более высокими степенями окисления.В обзоре, посвященном разнообразию аминосахаров и биосинтезу, Тиммонс и Торсон отметили, что наличие окисленных аминосахаров расширяет разнообразие гликозилированных натуральных продуктов. 5 По совпадению, после того как этот обзор был опубликован, несколько групп продемонстрировали in vitro характеристику аминосахара N -оксигеназы, которая считалась крупным прорывом в изучении биосинтеза дезоксиаминосахаров. В этом разделе обзора мы обобщаем современные представления о биосинтезе сахаров, содержащих гидроксиламино-, нитрозо- и нитрогруппы, с акцентом на недавний прогресс в области ферментативного окисления аминосахаров.

    2.1. Наличие и биосинтез гидроксиаминосахаров

    Гидроксиаминосахар присутствует в структурах калихеамицина ( 1 ) из Micromonospora echinospora ssp. Calichensis 6 и эсперамицин ( 2 ) из Actinomadura verrucosospora . 7,8 Эти антибиотики принадлежат к семейству 10-членных ендииновых колец и обладают высокой противоопухолевой активностью. Калихеамицин и эсперамицин имеют близкородственные химические структуры, которые включают редкий 4-тиосахар ( 3 ) в дополнение к фрагменту гидроксиаминосахара ( 4 ).Выяснение кластеров генов для биосинтеза калихеамицина 9 и эсперамицина 10 привело к предположениям относительно образования гидроксиаминосахаров. На основании хорошо зарекомендовавших себя исследований биосинтеза дезоксиаминосахаров 3 и примера P450 N -оксигеназы в биосинтезе нокардицина А (NocL), 11 Джонсон и Торсон предложили два Р450-зависимых фермента (CalE10 и CalO2) в качестве кандидатов на N -оксигеназы в биосинтезе калихеамицина 12 .Последующие исследования in vitro рекомбинантных CalE10 и CalO2 с использованием ряда предполагаемых тимидиндифосфатных (TDP) сахарных субстратов показали, что CalE10 действительно является аминосахарной N -оксигеназой (связывания или окисления субстрата с CalO2 не наблюдалось). Как показано на рисунке, CalE10 катализирует окисление TDP-4-амино-4,6-дидезокси- α -D-глюкозы ( 6 ) с образованием двух продуктов: основного гидроксиаминосахара ( 7 ) и второстепенного нитросахара. ( 8 ). 12 Эта ферментативная реакция проявляет региоспецифичность по отношению к аминогруппам C-4, и окисление происходит на стадии NDP-сахар перед переносом гликозила на эндииновый каркас. Хотя нитросахар является второстепенным продуктом в этом случае, CalE10 остается единственной известной сахарной N -оксигеназой с продемонстрированной способностью катализировать общий перенос 6-е для полного окисления аминогруппы до нитрогруппы.

    Предлагаемый путь биосинтеза гидроксиаминосахара

    2.2. Наличие нитросахаров и нитросахаров

    В природе идентифицировано только четыре нитросахара. 13 К ним относятся D-киджаноза ( 9 ), D-рубранитроза ( 14 ), L-эвернитроза ( 16 ) и L-децилонитроза ( 18 ). D-киджаноза ( 9 ) представляет собой высокофункционализированный нитросахар, впервые обнаруженный в киджанимицине ( 10 ) из Actinomadura kijaniata . 14 Распространение D-киянозы до сих пор ограничивается семейством натуральных продуктов спиротетроната, включая киджанимицин ( 10 ), 14 тетрокарцин ( 11 ), 15,16 лобофорин ( 1900 9005 ) 17 и аризостатин ( 13 ). 18 D-рубранитроза ( 14 ) представляет собой сахарный компонент рубрадирина ( 15 ), антибиотика, принадлежащего к семейству ансамицинов, продуцируемого Streptomyces achromogenes var. рубрадирис . 19 В первом отчете о структуре рубрадирина рубранитроза идентифицирована как L-сахар. 20 Позже он был изменен на D-сахар по сравнению с химически синтезированными L- и D-рубранитрозой. 21,22 L-изомер рубранитрозы также называют L-эвернитрозой ( 16 ), поскольку он был первоначально идентифицирован в структуре эверниномицинов ( 17 ) из Micromonospora carbonaceae . 23–25 Последний пример, L-децилонитроза ( 18 ) была обнаружена в децилорубицине ( 19 ), антрациклиновом антибиотике из Streptomyces virginiae . 26,27 Он также присутствует в нескольких структурно родственных натуральных продуктах, включая аругомицин ( 20 ), 28,29 корорубицин ( 21 ), 30 и вирипланин А ( 062 9007). 31,32 Интересно, что все эти антибиотики антрациклинового типа содержат фрагмент бициклоаминосахара, который присоединен к агликону посредством C -гликозидной связи в дополнение к типичной O -гликозидной связи.

    2.3. Биосинтез нитросахаров

    Выявлены два основных пути биосинтеза нитросодержащих природных продуктов, в том числе нитросахаров: последовательное N -окисление соответствующих аминов и прямое нитрование соответствующих предшественников. 33 В первом случае образование азотированного природного продукта обычно сопровождается попутным образованием второстепенных метаболитов, содержащих неокисленную или частично окисленную аминогруппу. Например, были идентифицированы производные киянимицина ( 10 ), содержащие 3-амино-D-киянозу, а не киянозу ( 9 ). 34 Аналог рубадирина, проторубадирин ( 24 ), содержащий 3-нитрозо-D-рубранитрозу ( 23 ), также существует в природе 35 .

    Эти данные убедительно свидетельствуют о том, что нитрогруппа в этих сахарах биосинтезируется посредством последовательного N -окисления соответствующих аминосахаров. В случае 14 нитрозосахар ( 23 ) , полученный в качестве промежуточного продукта , может быть преждевременно высвобожден и затем включен в 24 . 35 Изоляция и секвенирование кластеров генов для нитрозугарсодержащих натуральных продуктов, кинимицин ( 10 ), 34 Tetrocarcin ( 11 ), 36 Rubradirin ( 15 ) 37 и Everninomycin ( 17 ) 38 позволил постулировать пути биосинтеза соответствующих нитросахаров (см. ). Хотя для предложенных путей существуют незначительные вариации, считается, что ключевая стадия N -окисления катализируется флавин-зависимым ферментом, кодируемым геном, который является консервативным среди вышеуказанных генных кластеров для вторичных метаболитов, содержащих нитросахар. К ним относятся KijD3 киянимицинового кластера A. kijaniata , 34 TcaB10 тетракарцинового кластера Micromonospora chalcea , 36 RubN8 рурадиринового кластера var var 05achromogenes. rubradiris , 37 и ORF36 (или EvdC) кластера эверниномицина M. carbonaceae var. Африкана . 38

    Предлагаемые пути биосинтеза нитросахаров

    2.4. Характеристика ферментов, участвующих в биосинтезе нитросахаров

    Биологическая роль RubN8 и ORF36 в качестве сахарных N -оксигеназ была впервые изучена Бахманом и сотрудниками с использованием химически синтезированного TDP-L- эпи -ванкозамина ( 27 ) в качестве заменителя субстрата. 39 Инкубацию проводили в присутствии FAD, NADPH и флавинредуктазы либо с RubN8, либо с ORF36. Эксперименты с динамикой времени показали, что аминогруппа 27 окисляется до гидроксиламина ( 29 ), а затем нитрозо ( 30 ) в последовательности (). В отдельном эксперименте было показано, что соответствующий 4-кетосахар ( 26 ) окисляется только до 3-гидроксиламино-4-кетосахара ( 31 ). 40 Аналогичный результат был также получен для KijD3, в котором было отмечено частичное N -окисление субстрата 4-кетосахара ( 25 ) с образованием продукта гидроксиаминосахара ( 32 ) (). Кристаллические структуры как ORF36, так и KijD3 обнаруживают сходную белковую укладку, общую с флавинсодержащими монооксигеназами класса D. 40,41

    Реакции, катализируемые N -оксигеназами

    На основании этих биохимических и структурных данных был предложен механизм образования нитрозосахаров ( 30 ) (). 40 Реакция инициируется восстановлением кофермента флавина в активном центре N -оксигеназы флавинредуктазой. В кластере генов kij ген kijD6 , расположенный рядом с kijD3 ( N -оксигеназа) в кластере генов kij , кодирует предполагаемую НАД(Ф)Н-зависимую флавинредуктазу. 34 Продукту гена kijD6 отведена такая роль в биосинтезе киянозы ( 9 ). Однако гомолог kijD6 отсутствует в кластерах рубрадирина ( 15 ) и эверниномицина ( 17 ), и могут потребоваться экзогенные флавинредуктазы. Восстановленный кофермент флавина затем вступает в реакцию с молекулярным кислородом с образованием флавин-C 4a -гидропероксигруппы ( 33 ), которая хорошо известна своей способностью гидроксилировать нуклеофильную функциональную группу.После переноса электрофильной гидроксильной группы на аминогруппу 27 высвобождается гидроксиламиновый продукт ( 29 ) и регенерируется кофермент флавина. Второй цикл окисления полученного гидроксиламиносахара ( 29 ) вместе с дегидратацией воды дает нитрозосахар ( 30 ).

    Предлагаемый механизм катализируемого ORF36 N-окисления

    Следует отметить, что ORF36 и RubN8 превращают свой соответствующий субстрат аминосахара ( 27 ) в соответствующий нитросахар ( 30 ) вместо ожидаемых нитросахаров ( 5 06 28 ) во время анализов in vitro , 39 и длительной инкубации в аэробных условиях разницы не было. Точно так же проторубарадрин ( 24 ) вырабатывается в значительном количестве во время ферментации, и нитрозогруппа его сахарного компонента 23 легко окисляется до нитрогруппы (как в 14 ) под воздействием окружающего света и воздуха. 35 Таким образом, возможно, что нитросахара являются непосредственными продуктами ферментативного N -окисления во время биосинтеза D-рубранитрозы и L-эвернитрозы и что они далее окисляются до нитросахаров посредством латентного фотохимического процесса или путем реакции с эндогенными активные формы кислорода.

    3. Тиосахара

    Сера является пятым наиболее распространенным элементом в живых организмах после кислорода, углерода, водорода и азота. Серосодержащие соединения широко распространены в природе и включают аминокислоты, кофакторы ферментов, антиоксиданты, нуклеотиды, кластеры металлов и многочисленные вторичные метаболиты. 42 Эти натуральные продукты демонстрируют замечательную степень структурного разнообразия, и многие из них обладают мощной биологической активностью. Термин тиосахар обычно описывает углеводную часть, которая несет серосодержащую функциональную группу или соединена с другой молекулой через сульфидную связь.Было идентифицировано лишь несколько встречающихся в природе тиосахаров, и их относительная редкость препятствует исследованиям, направленным на выяснение путей их биосинтеза и изучение их биологической активности. 43,44 В этом обзоре известные тиосахара разделены на четыре группы в зависимости от химической природы их функциональных групп: сахара, содержащие тиолы, сульфиды, ионы сульфония и сульфокислоты. Пути биосинтеза, ведущие к их образованию, и ферменты, катализирующие ключевую стадию включения серы, будут обсуждаться на основе имеющихся в настоящее время данных.

    3.1. Группа I: тиосахара, несущие свободную тиоловую группу

    Единственными членами группы I являются антибиотики ангициклинового ряда родонокардин А ( 34 ) и В, выделенные из Nocardia sp. № 53. 45 В родонокардине А бенз[ a ]антрахиноновый скелет украшен тремя сахарными единицами, родинозой ( 35 ), 2-тиоглюкозой ( 36 ) и глюкозой, которые соединены через O -гликозидные связи с C-12b, C-5 и C-4a соответственно. Родонокардин В содержит только первые два сахара. Биосинтез родонокардинов не изучен.

    3.2. Группа II: Тиосахара, содержащие серу как часть сульфидной связи

    Сульфиды или тиоэфиры представляют собой соединения, содержащие связь C-S-C. Атом серы тиоэфира может быть алкилирован с образованием иона сульфония или окислен до сульфоксида и/или сульфона в благоприятных условиях. Однако по сравнению со свободными тиолами, обладающими гораздо большей склонностью к окислению и большей нуклеофильностью, сульфиды более устойчивы к химическим реакциям и, следовательно, более стабильны.По этой причине большинство известных природных тиосахаров относятся к группе II. В этом классе соединений атом серы либо служит связующим звеном между молекулой сахара и агликоном, либо замещает кислород эндоциклического кольца исходной структуры сахара. Соединения в группе II далее делятся на пять подгрупп в соответствии с их общей химической структурой.

    3.2.1. Тиосахара, содержащие тиоциклическое кольцо

    Первый пример этого класса соединений, 5-тио-D-глюкоза, представляет собой синтетический продукт, о котором сообщалось в 1962 году. 46 С тех пор был получен ряд 5-тиопираноз и 4-тиофураноз в качестве ингибиторов ферментов, использующих исходные природные сахариды в качестве субстратов. 43 Выделенный из морской губки Clathria pyrima в 1987 году, 5-тио-D-манноза ( 37 ) является единственным известным моносахаридом, содержащим свободный тиоцикл, идентифицированным в природе. 47 Все остальные тиосахара этого класса встречаются в составе необычных нуклеозидов или гликопептидов.Было высказано предположение, что 5-тио-D-манноза может продуцироваться восстанавливающим сульфат бактериальным симбионтом C. pyrima , а не самим C. pyrima .

    Аблёмицин антибиотики δ 1 , δ 2 и ε ( 38A , 38B , и 38C ), изолированные от Streptomyces Subtropicus и несколько других Streptomyces вида, содержат 6-амино Нуклеозид уроновой кислоты -6-дезокси-4-тио-гептофуранозы ( 39 ) и фрагмент феррихромового сидерофора ( 40 ). 48,49 Эти две субъединицы связаны друг с другом через остаток серина. Сидерофор, хелатирующий железо, может быть распознан бактериальной системой усвоения железа, зависимой от сидерофора. Это позволяет альбомицинам активно транспортироваться через мембраны, что привело к их обозначению как антибиотики «троянского коня». 50 Затем альбомицин гидролизуется клеточными пептидазами, такими как PepN в Escherichia coli , с высвобождением биоактивного нуклеозидного фрагмента. 51 Серил-связанный фрагмент 6-амино-6-дезокси-4′-тио-гептофураноза-5′-метил-4′-имино-цитосилуроновой кислоты, названный SB-217452 ( 41 ), показал способность быть мощным ингибитором бактериальной серил-тРНК-синтетазы (SerRS). 52 Было высказано предположение, что этот конъюгат пептид-тиорибоза-нуклеозид ( 41 ) имитирует промежуточное соединение в реакции, катализируемой SerRS, тем самым ингибируя активность аминоацилирования и нарушая биосинтез белка. Присутствие серы в 38 необходимо для наблюдаемой антимикробной активности, поскольку аналог кислородного кольца альбомицина совершенно неактивен. 53

    Чен и его коллеги недавно сообщили об идентификации кластера генов биосинтеза альбомицина в Streptomyces sp. ATCC 700974 ( abmA-R ). 54 Эксперименты по делеции и комплементации гена показали, что AbmE катализирует N 4 -карбамоилирование цитидина во время биосинтеза альбомицина. 5 Более того, AbmI, аннотированная как SAM-зависимая метилтрансфераза, гетерологически экспрессировалась в E. coli и была показана как новая цитидин N 3 -метилтрансфераза.

    Несмотря на то, что этапы модификации цитидина были подтверждены, и биосинтез сидерофорного фрагмента, как ожидается, будет происходить с помощью известных химических процессов, то, как биосинтезируется 4-тио-гептофуранозная уроновая кислота, не является очевидным. Идеи, касающиеся биосинтеза самого фрагмента уроновой кислоты, будут обсуждаться в разделе 4.8 . Возможно, что ключевая стадия включения серы протекает через механизм, аналогичный тому, который используется биотиновой ( 45 ) синтазой (BioB) во время биосинтеза биотина (см. ). 55,56 BioB является членом надсемейства радикальных ферментов SAM. 57 Радикальные ферменты SAM содержат кластер [4Fe-4S], который обычно связан консервативным мотивом CX 3 CX 2 C. В активном окислительно-восстановительном состоянии +1 кластер [4Fe-4S] влияет на восстановительное расщепление SAM с образованием метионина и 5′-дезоксиаденозильного радикала ( 42 ). Последний является мощным окислителем, который может отрывать атом водорода от субстратов с образованием радикалов субстрата, которые затем претерпевают трансформацию посредством механизмов, опосредованных радикалами .В BioB 5′-дезоксиаденозильный радикал ( 42 ) отщепляет водород от детиобиотина ( 43 ), а образующийся субстратный радикал ( 44 ) отщепляет серу от второго кластера [2Fe-2S], который связан с консервативным CX. 2 CX 5 Мотив C. Поскольку abmM , по-видимому, кодирует радикальный фермент SAM с мотивами связывания кластера [4Fe-4S] и [2Fe-2S], тот же самый механизм вставки серы может действовать в AbmM ( 46 → 47 , путь а).В альтернативном гипотетическом механизме сера обеспечивается AbmD (гомологом цистеиндесульфгидразы) и включается на место AbmJ, который, как предполагается, также является радикальным ферментом SAM (см., путь b).

    Возможный механизм включения серы в альбомицин, катализируемый радикальными SAM-зависимыми ферментами

    3.2.2. BE-7585A

    BE-7585A ( 48 ) из Amycolatopsis orientalis subsp. Vinearia представляет собой структурный изомер вышеупомянутого тиосахарсодержащего родонокардина А типа I ( 34 ). 58 Оба соединения содержат одно и то же бенз[ a ]антрахиноновое ядро ​​и несут одни и те же три сахарные субъединицы. Однако в BE-7585A 2-тиоглюкоза ( 36 ) и глюкоза соединены вместе в виде 1,1′- O -связанного дисахарида, который присоединен к С-5 агликона посредством тиоэфирной связи. Поскольку оба штамма, продуцирующие родонокардины и BE-7585A, относятся к Actinobacteria , возможно, что при их производстве действует один и тот же механизм включения серы.

    Кластер биосинтетических генов BE-7585A (обозначенный как bex ) был недавно клонирован и секвенирован. 59 Среди всех генов в кластере bex только ген bexX , по-видимому, участвует в биосинтезе тиосахара, поскольку кодируемый им белок проявляет сходство последовательности с тиазолсинтазой ThiG (38% идентичности с ThiG из Bacillus subtilis subsp. Subtilis стр 168). Поскольку ThiG катализирует ключевую реакцию включения серы с образованием тиазольного фрагмента ( 49 ) во время биосинтеза тиамина (см. ), ожидается, что 60,61 BexX будет выполнять аналогичную функцию при построении 2-тиоглюкозы в BE-7585A. путь ().Это предположение подтверждается экспериментами по отлову с использованием рекомбинантного BexX, гетерологически экспрессируемого в E. coli . 62 После восстановления с помощью NaBH 4 было обнаружено, что выделенный BexX образует восстановленный аддукт дегидратации с гексозомонофосфатным субстратом (полученный из 51a 51c ), который позже был определен как D-глюкоза-6. -фосфат ( 50 , D-G6P), через остаток лизина в активном центре (K110). Когда комплекс BexX-D-G6P ( 51c ) был дополнительно дериватизирован карбонил-специфическим мечящим реагентом, гидроксиламином, появление соответствующего имина BexX-D-G6P-NH 2 OH было обнаружено с помощью ESI-MS.Эти результаты ясно указывают на то, что BexX является ферментом, ответственным за подготовку сахара к принятию нуклеофильного донора серы ( 51c → 52 , ). Однако ни один потенциальный белок доставки серы, такой как ThiS, который работает вместе с ThiG в биосинтезе тиазола (см. ), не кодируется в кластере генов bex . Возможно, что один из белков-носителей серы, используемых в биосинтезе первичных метаболитов, может быть задействован в качестве белка-партнера BexX для образования 2-тиоглюкозы в биосинтезе BE-7585A ( 48 ).

    ThiG-катализируемое образование тиазола

    Биосинтез 2-тиоглюкозы в BE-7585A

    Поскольку положение C-5 ангуциклинового ядра ( 53 ) BE-7585A является высокоэлектрофильным, может привести к образованию тиоэфирной связи от простого присоединения по Михаэлю 2-тиогруппы к С-5 агликона с последующей реароматизацией и автоокислением с получением 48 (). Такое образование связи C-S было продемонстрировано in vitro во время превращения урдамицина А в урдамицин Е. 63 Интересно, что 2-тиоглюкоза в родонокардине А ( 34 ) присоединена к С-5 агликона посредством O -гликозидной связи. Поскольку тиольная группа является лучшим нуклеофилом, чем гидроксильная группа, во избежание конкурирующего тио-присоединения к электрофильному участку С-5 мы предполагаем, что включение серы в родонокардин А может происходить после O -гликозилирования по С-5. Как показано на , начиная с 54 , стадия включения серы может проходить по тому же пути, что и в реакции, катализируемой BexX. 59,62

    Возможный механизм образования тиоэфирной связи в BE-7585 A

    Предлагаемый биосинтез 2-тиоглюкозы в родонокардине

    3.2.3. Линкозамидсодержащие антибиотики: линкомицин, целестицетин и Bu-2545

    Линкомицин А ( 55 ), выделенный из культуральной среды Streptomyces lincolnensis , 64,65 проявляет антибиотическую активность в отношении грамположительных бактерий. 66,67 Предполагается, что линкомицин А блокирует синтез белка путем связывания с пептидилтрансферазным доменом 50S субъединицы рибосомы из-за его структурного сходства с 3′-концом L-Pro-Met-тРНК и деацилированной-тРНК. 68 Линкомицин А содержит 1-тиооктозное ядро, известное как линкозамин ( 56 ), 69 , который также содержится в Bu-2545 ( 57 ) из штамма Streptomyces (штамм 58 ) из Streptomyces caelestis . 71,72 В течение многих лет линкомицин А ( 55 ) и его полусинтетическое хлорированное производное клиндамицин активно использовались для лечения грамположительных бактериальных инфекций. 66 Хотя в настоящее время их редко назначают из-за побочных эффектов, включая диарею и колит, они по-прежнему используются у пациентов с аллергией на пенициллин и когда инфекция вызвана бактериями, у которых развилась резистентность. 73

    Гены, необходимые для биосинтеза линкомицина А, были идентифицированы и секвенированы в штаммах S. lincolnensis 78–11 74 и ATCC 25466 75 (обозначен как lmb). Когда S. coelicolor трансформировали космидой, содержащей кластер lmb из S. lincolnensis ATCC 25466, наблюдали продукцию гетерологичного линкомицина А. 75 Анализ гибридизации с использованием зондов, разработанных в соответствии с кластером генов биосинтеза линкомицина А, позволил идентифицировать кластер генов биосинтеза целестицетина в S.caelestis ATCC 1584 (обозначен как ccb ). 76

    Два структурных компонента линкомицина А ( 55 ), метилтиолинкозамид ( 59 , MTL) и пропилпролин ( 60 ) было предложено биосинтезировать отдельно. На данный момент три фермента, участвующих в построении пропилпролиновой единицы, LmbB1, 77 LmbB2 77 и LmbJ, 78 , были охарактеризованы in vitro . Также был достигнут прогресс в изучении происхождения октозного ядра линкозамина. 79 Имеющиеся данные о биосинтезе ядра октозы будут обсуждаться в разделе 4.7 . Несмотря на эти усилия, то, как атом серы включается в MTL ( 59 ), все еще плохо изучено. Было высказано предположение, что тиометильный заместитель MTL может быть перенесен из 5′-тиометиладенозина (МТГ), побочного продукта биосинтеза полиаминов, полученного из SAM. 80 Однако в кластере генов биосинтеза линкомицина А не обнаружено явного гена, кодирующего фермент, способный катализировать перенос тиометильной группы.Таким образом, механизм включения тиола С-1 остается сложной проблемой, ожидающей своего решения.

    3.2.4. Тиосахара, обнаруженные в натуральных продуктах эндиинового типа

    Несколько необычных 4-тиосахаров ( 3 , 61 , 62 ) были обнаружены в качестве структурных компонентов четырех эндиинсодержащих натуральных продуктов: калихеамицина ( 1 ) M. echinospora подвид . Calichensis , 6 эсперамицин ( 3 ) из A.verrucosospora , 7,8 именамицин ( 63 ) из Polysyncraton lithostrotum , 81 и шисиджимицин ( 64 ) из 9Emnum proliferum. 82 В то время как первые два являются вторичными метаболитами бактерий, последние два выделены из морских беспозвоночных. На основе анализа кластера генов биосинтеза калихеамицина было предложено, чтобы транслируемый продукт гена calS4 (или calK) , который кодирует предполагаемую лиазу CS , катализировать превращение TDP-2,6 -дидезокси-4-кетосахар ( 65 ) в соответствующий 4-тиосахар ( 66 , см.). 9,83 Однако эта гипотеза не была подтверждена, и неясно, требуются ли другие белки для стадии включения серы.

    Предлагаемый путь биосинтеза 4-тиоглюкозы в калихеамицине

    3.2.5. Глюкозинолаты

    Глюкозинолаты ( 67 ) представляют собой натуральные продукты, содержащие 1-тиосахар, вырабатываемые растениями и используемые для защиты от насекомых и патогенов. 84 Как правило, повреждение растительных тканей вызывает гидролиз CS-гликозидной связи глюкозинолатов мирозиназами с высвобождением нестабильных тиогидроксимат- O -сульфатов. 85,86 Затем сульфатный фрагмент теряется в результате спонтанной перегруппировки Лоссена, приводящей к образованию различных серосодержащих соединений, включая изотиоцианаты, которые токсичны для захватчиков.

    Производство глюкозинолатов ограничено видами отряда Brassicales , которые включают экономически важные культуры Brassica , такие как капуста, и модельный организм Arabidopsis . 84 По своей структуре глюкозинолаты представляют собой β -тиоглюкозид N -гидроксисульфаты, содержащие боковую цепь, полученную из аминокислоты.Биосинтез глюкозинолатов был тщательно исследован и проанализирован. 85–88 Как показано на рисунке , начальной стадией является окисление предшественника аминокислоты ( 68 ) монооксигеназой цитохрома P450 семейства CYP79. Второе окисление полученного альдоксима ( 69 ), катализируемое ферментом семейства CYP83, приводит к образованию активированного оксида нитрила ( 70 ) или аци -нитро ( 71 ) промежуточных продуктов. Было предложено, чтобы критическая стадия включения серы происходила неферментативно с цистеином в качестве донора серы.Последующее расщепление тиоконъюгата ( 72 ) PLP-зависимой C-S лиазой SUR1 дает тиогидроксимат ( 73 ), который затем гликозилируется UDP- S -глюкозилтрансферазой с образованием 6 5 9000 7 005 7. Конечная реакция сульфирования, катализируемая сульфотрансферазой, завершает биосинтез глюкозинолатного ядра ( 67 ).

    Предлагаемый путь биосинтеза глюкозинолатов

    Хотя цистеин долгое время считался наиболее вероятным донором серы в биосинтезе глюкозинолатов, недавние сообщения показали, что глутатион (GSH) может быть более вероятным донором серы. 89,90 Одним из доказательств, подтверждающих эту возможность, стали эксперименты с использованием мутантов, нарушенных в отношении биосинтеза GSH. Эти мутанты накапливали пониженный уровень глюкозинолатов при заражении травоядными и грибковой атаке, который восстанавливался при кормлении GSH. 89 Кроме того, если предположить, что донором серы служит цистеин, полученный тиоконъюгат ( 72 ) будет содержать свободную аминогруппу, которая необходима для последующего PLP-зависимого расщепления лиазой SUR1 CS ( 72 → 73 ).С другой стороны, если GSH служит донором серы, γ-глутамиловая часть конъюгата ( 76 ) должна быть гидролизована с получением свободной аминогруппы перед расщеплением C-S лиазой SUR1. Фактически, инженерные эксперименты Nicotiana benthamiana показали, что котрансформация γ-глутамилпептидазы 1 (GGP1) вместе с генами биосинтеза глюкозинолатов снижает накопление GSH-конъюгатов и увеличивает продукцию глюкозинолатов. 91 Гипотеза о том, что GSH является донором серы, побудила к поиску специфической GSH- S -трансферазы (GST), которая могла бы катализировать стадию включения серы. 92

    3.3. Группа III: Тиосахара, содержащие ион сульфония

    Несколько хорошо известных сульфонийсодержащих соединений, включая SAM, S -метилметионин и диметилсульфониопропионат (DMSP), играют решающую роль в живых системах. 93 Например, ДМСП из морских водорослей служит не только основным источником восстановленной серы для морских микроорганизмов, но и предшественником диметилсульфида, основного источника серы в глобальной атмосфере. 94

    Салацинол (

    и коталанол 95 и Коталанол ( 78

    ) 96 Изолированные из лекарственной травы Salacia сетчатки — это оба естественно, которые содержат тиозопы, которые содержат ионный фрагмент сульфония. Несколько аналогов, в том числе понколанол ( 79 ) и салапринол ( 80 ), 97 , были позже обнаружены у других видов Salacia . Уникальная цвиттерионная структура салацинола ( 77 ) и его аналогов включает 1-дезокси-4-тио-D-арабинофуранозильное катионное ядро ​​и 1-дезокси-альдозил-3-сульфат в качестве анионного противоиона.Эти соединения проявляют высокую активность ингибирования α -глюкозидазы и, следовательно, стали кандидатами в качестве антидиабетических лекарственных средств. 95–97 Хотя были проведены обширные исследования взаимосвязи структуры и активности, 43,98 этапы биосинтетического образования этих сульфонийсодержащих сахаров остаются неизвестными. Поскольку метионин служит предшественником для биосинтеза SAM, S -метилметионина и DMSP, возможно, что метионин также является предшественником для биосинтеза салацинола, коталанола, понколанола и салапринола. 93

    3.4. Группа IV: Тиосахара, содержащие группу сульфоновой кислоты

    В 1959 году Бенсон и его коллеги провели серию экспериментов по мечению радиоизотопами высших растений, что привело к открытию сульфохиновозилдиацилглицерина ( 81 , SQDG) в качестве второстепенного компонента в мембранах хлоропластов. 99,101 SQDG содержит необычную сульфосахарную группу и составляет около 4–7% от общего количества липидов в большинстве фотосинтезирующих организмов, включая водоросли, растения и цианобактерии. 101,102 Последующие исследования с использованием [ 35 S]-сульфата проследили путь биосинтеза сульфолипидов до промежуточного соединения сульфохинозы, активируемого нуклеотидами ( 82 , см. ). 103 Благодаря генетическому анализу пурпурных бактерий, продуцирующих сульфолипиды, Rhodobacter sphaeroides , 104,105 , небольшой кластер генов, состоящий всего из четырех генов, sqdA, sqdB, sqdC и sqdD , вероятно, был недавно идентифицирован как долгожданный кластер генов биосинтеза сульфолипидов.Ортологи sqdB повсеместно встречаются в других организмах, продуцирующих SQDG. Было высказано предположение, что SqdB катализирует синтез NDP-сульфохиновозы ( 82 ) на основании сходства его последовательности с другими ферментами модификации NDP-сахара. 106 Последовательность гена sqdB использовали для выделения кДНК ортологичного гена SQD1 в Arabidopsis thaliana . 107 SQD1, рекомбинантно экспрессированный в E. coli , может катализировать вставку неорганического сульфита в UDP-глюкозу ( 74 ).Кроме того, попытка очистить нативный белок SQD1 из шпината привела к открытию, что SQD1 образует плотный комплекс с ферредоксин-зависимой глутаматсинтазой (FdGOGAT) in vivo . 108 Точная функция этого крупного комплекса SQD1-FdGOGAT и детальный механизм включения сульфонила требуют дальнейшего изучения.

    Предлагаемый путь биосинтеза сульфохиновозилдиацилглицерола

    4. Соединения, содержащие сахара с высоким содержанием углерода

    Необычные сахара с высоким числом бактерии.Они образуются в результате реакций конденсации между сахарами С-5 и С-6 первичного метаболизма или их производными и экзогенным источником углерода. Известные механизмы конденсации при биосинтезе высокоуглеродистых сахаров столь же разнообразны, как и механизмы образования биологической связи С–С в целом. Во многих случаях механизм удлинения цепи сахаров остается плохо изученным.

    4.1. Туникамин, содержащий нуклеозидные антибиотики

    Туникамицин ( 83 ) представляет собой нуклеозидный антибиотик, который был впервые выделен из культуральной среды Streptomyces lysosuperificus , а затем Streptomyces chartreusis NRRL 3882. 110,111 Туникамицин экстрагируется в виде комплекса, состоящего из близкородственных компонентов, имеющих общую структуру, включающую необычное ядро ​​из 11 атомов углерода, известное как туникамин ( 84 ), соединенное с N -ацетилглюкозамином (GlcNAc), урацилом, и связанная амидом жирная кислота. 112 Стрептовирудин ( 85 ) и коринетников ( 86 ), выделенные из Streptomyces Griseoflavus 113 и Corynebacterium Rahayi , 114 соответственно, структурно гомологичны для туникемицина как антибиотики MM19290, 115 микоспоцидин, 116 и антибиотик 24010. 117 Последние три, однако, были выделены как комплексы, состоящие из множества компонентов, для которых детальная структура остается не охарактеризованной.

    Туникамицин ( 83 ) и родственные антибиотики нарушают сборку бактериальной клеточной стенки посредством ингибирования фосфо- N -ацетилмурамоил-пентапептидтрансферазы (MraY), фермента, участвующего в биосинтезе предшественника пептидогликана липида I. 118 Тот факт, что соединения, содержащие туникамин, могут также блокировать N -связанный синтез гликопротеина путем ингибирования UDP- N -ацетилглюкозамина: долихолфосфата GlcNAc-1-P трансферазы (также известной как GlcNAc-1-P транслоказа или GPT). ) у эукариот исключает их использование в клинических условиях. 119 В этом случае считается, что α,β-1,11-гликозидно-связанная часть GlcNAc туникамицина напоминает переносимый GlcNAc-1-фосфат во время переходного состояния реакции GPT. 120 Интересно, что туникамицин также блокирует пальмитоилирование ациловых белков путем ингибирования пальмитоилтрансферазы. 121

    Биосинтез туникамициноподобных антибиотиков изучен лишь частично. Стадии, ведущие к уникальной структуре ядра туникамина ( 84 ), представляют особый интерес, поскольку предполагается, что они включают необычную реакцию связывания связи С-С.Исследования мечения [2- 14 C]-уридином, [6,6- 2 H 2 ]-D-глюкозой и D-[1– 13 C]-глюкозой показали, что ядро ​​туникамина получают из уридина и UDP-GlcNAc ( 87 ). 122 Это привело к предложению предварительного пути биосинтеза туникамина, в котором 5′-альдегид уридина ( 90 ) подвергается конденсации с UDP-4-кето-6-дезокси-GlcNAc-5,6-ен ( 88 , см.).

    Предлагаемые пути биосинтеза ядра туникамина

    S.Chartreusis был недавно секвенирован, и кластер генов для биосинтеза тункамицина был идентифицирован с помощью сравнительной биоинформатики. 123 Последующее введение кластера генов в Streptomyces coelicolor подтвердило гетерологичную продукцию. Сгруппированные гены включают 14 открытых рамок считывания, обозначенных как tunA N , которые, как утверждают авторы, содержат минимальный набор генов, необходимых для биосинтеза туникамицина. Аналогичный кластер генов присутствует у продуцента MM19290 S.clavuligerus и Actinosynnema mirum , хотя последний штамм не идентифицирован как продуцент соединений, содержащих туникамин. Внутри генного кластера TunB идентифицируется как предполагаемый член суперсемейства радикальных ферментов SAM. Было предложено катализировать окисление уридина ( 89 ) в уридин-5′-альдегид ( 90 , см.). 123 TunA и F, гомологичные НАД-зависимой эпимеразе/дегидратазе и UDP-GlcNAc 4-эпимеразе, соответственно, вероятно, ответственны за превращение UDP-GlcNAc ( 87 ) в UDP-4-кето-6. -дезокси-GlcNAc-5,6-ен ( 88 ).Предполагается, что TunM, гомолог SAM-зависимой метилтрансферазы, катализирует последующую конденсацию этого продукта ( 88 ) с уридин-5′-альдегидом ( 90 ) с образованием аддукта UDP- N -ацетилтуникамин-урацила (). 91 , ).

    Кластер генов биосинтеза туникамицина S.chartreusis был независимо идентифицирован с использованием подхода «высокопроизводительной гетерологичной экспрессии», в котором культуральные среды от многих штаммов Streptomyces lividans трансформировались плазмидами из S.Chartreusis геномную библиотеку подвергали скринингу на антибиотическую активность. 124 В этом исследовании авторы идентифицировали tunA L (за исключением tunM и N ) как минимальный набор генов, необходимый для биосинтеза туникамицина. Это привело к более разумному предположению, что TunB катализирует конденсацию уридина ( 89 ) с UDP-6-дезокси-GalNAc-5,6-еном ( 93 ) с образованием UDP- N -ацетилтуникамин-урацила ( 91 , ).Эта гипотеза подтверждается обнаружением того, что штамм с нокаутом TunB накапливает UDP-6-дезокси-GlcNAc-5,6-ен в культуральной среде.

    Недавно сообщалось об активности in vitro очищенных рекомбинантных белков, TunA и TunF, из S.chartreusis . 125 TunA гомологичен TDP-глюкозе 4,6-дегидратазе, которая осуществляет превращение TDP-глюкозы в TDP-4-кето-6-дезоксиглюкозу ( 5 ) в процессе биосинтеза 6-дезоксигексоз. 1,2 Однако, в отличие от типичной реакции, катализируемой 4,6-дегидратазой, включающей внутренний перенос водорода от C-4 к C-6, каталитический цикл TunA завершается присоединением 1,2-гидрида к 4- кетогруппа промежуточного соединения 4-кето-6-дезокси-GlcNAc-5,6-ена ( 88 ), а не добавление 1,4-гидрида к соседней двойной связи C5-C6 с получением UDP-6-дезокси -GlcNAc-5,6-ен ( 92 ) в качестве продукта ().

    Также была определена кристаллическая структура TunA размером 1,9 Å в комплексе с UDP-GlcNAc ( 87 ) и NAD + . 125 Были проведены сравнения между кристаллическими структурами TunA и других 4,6-дегидратаз, которые очень похожи. Похоже, что ориентация никотинамидного кольца в TunA, которая помещает C-4 NAD + в сторону C-4 UDP-GlcNAc и в сторону от C-6, служит «региоселективным переключателем», который определяет идентичность товар.На основании этих результатов был предложен путь биосинтеза, в котором UDP-6-дезокси-GalNAc-5,6-ен ( 93 ), полученный из UDP-GlcNAc ( 87 ) путем последовательного окисления и эпимеризации реакции TunA и TunF, соединяется с 5′-уридиновым радикалом ( 94 ) с помощью TunB (с возможным участием TunM) с образованием UDP- N -ацетилтуникамин-урацила ( 91 , ). 125 Было также высказано предположение, что эпимеризация UDP-6-дезокси-GlcNAc-5,6-ена ( 92 ) в UDP-6-дезокси-GalNAc-5,6-ен ( 93 ) с помощью TunF необходимо разместить σ*(C8′-O8′) LUMO параллельно C7′ SOMO в 7′-UDP- N -ацетилтуникамин-урациле, тем самым стабилизируя этот переходный радикальный промежуточный продукт ( 95 ).

    4.2. Липозидомицин, капразамицин, мураймицин, A-

    A и B, и {«type»:»entrez-нуклеотид»,»attrs»:{«text»:»FR3″,»term_id»:»525222369″,»term_text»:» Fr3 «}} fr3″}} FR3

    Липосидомицин ( 96 ), 126 Caprazamycin ( 97

    ), 127 128 Muraymycin ( 98

    ), 129 A-
    A ( 99 ) и B, 130 и {«type»:»entrez-нуклеотид»,»attrs»:{«text»:»FR3″,»term_id»:»525222369″,»term_text»:»FR3″}}FR3 ( 100 ) 131 относятся к классу структурно и биосинтетически родственных антибиотиков, которые содержат ядро ​​из семи атомов углерода 5′- C -глицилуридина ( 101 ).Подобно туникамицинам ( 83 ), они являются мощными ингибиторами MraY. Недавно были идентифицированы кластеры генов для биосинтеза липидомицина у Streptomyces sp. SN1061M ( lpmA-Y ), 132 капразамицин в Streptomyces sp. MK730-62F2 ( cpz9-31 ), 133 мураймицин в Streptomyces sp. NRRL 30471 ( mur11-36 ), 134 и A- в Streptomyces sp. SANK 60405 ( lipA-B1 ). 130 Ген, вероятно, кодирующий серингидроксиметилтрансферазу (SHMT), обнаружен во всех четырех кластерах. Хорошо зарекомендовавшая себя функция SHMT заключается в катализе обратимого образования β-гидрокси-α-аминокислот из альдегида и глицина. 135 Таким образом, считается, что эти гомологи SHMT ( lpmL , cpz14 , mur17 и lipK ) катализируют конденсацию между уридин-5′-связанным P-глицин-5′-альдегидом (90-альдегидом) и 101 ().

    Предполагаемый биосинтез 5′-C-глицилуридинового ядра

    Ранее предполагалось, что уридин окисляется до уридин-5′-альдегида гомологами алкогольдегидрогеназы, кодируемыми lpmW , cpz25 , 40 lipV 90 (соответствует гену lipV 90 отсутствует в кластере генов мураймицина). Неожиданно было обнаружено, что LipL, железо(II)-зависимая α-кетоглутаратдиоксигеназа, является фактическим ферментом, катализирующим окисление UMP в уридин-5′-альдегид ( 90 ). 136 Железо, α-кетоглутарат и кислород необходимы для активности этого фермента. Т.о., LpmM, Cpz15, Mur16, которые являются гомологами LipL, вероятно, выполняют аналогичную роль в каждом соответствующем пути (12). Интересно, что кластеры генов для 5′- C-карбамоилуридин-содержащих ингибиторов MraY, A-500359 из Streptomyces griseus SANK 60196 ( orf1-38 ) 130 и A-5094 Streptomyces 3 из 3 sp. SANK 62799 ( capA-W ), 130 также содержат гены, кодирующие гомологи LipL (Orf7 и CapA).Это наблюдение предполагает, что 5′- C -глицилуридин ( 101 ) также может быть промежуточным звеном в биосинтезе этих антибиотиков. Дополнительные высокоуглеродистые нуклеозидные антибиотики, включая A-94964 из Streptomyces sp. SANK 60404 137 и A-102395 138 из Amycolatopsis sp. SANK 60206, генетические данные для которых в настоящее время недоступны, вероятно, производятся сходными путями.

    4.3. Октозиловые кислоты и эзомицины

    Октозиловые кислоты A ( 102 ), B ( 103 ) и C ( 104 ) представляют собой бициклические нуклеозиды ангидрооктозоуроновой кислоты, выделенные из среды Streptomyces cacaoi 90. асоенсис . 139 Этот штамм также продуцирует полиоксины ( 105 , 106 ), класс нуклеозидных антибиотиков, которые активны против фитогенных грибов посредством ингибирования хитинсинтазы. 140 Исследования изотопной маркировки показали, что октозильные кислоты и полиоксины могут быть получены из общего промежуточного нуклеозида октофуранулоза уроновой кислоты ( 107 ). Эксперименты, в которых S. cacaoi кормили [U- 14 C]-уридином или [1- 13 C]-глюкозой, показали, что уридин включается нетронутым во время биосинтеза полиоксина C ( 105 ) и что глюкоза не является прямым предшественником. 141 Кроме того, было показано, что C-3 пирувата и глицерата является источником C-6′. Когда [1- 13 C]- или [6- 13 C]-глюкозу скармливали мутанту S. cacaoi , который накапливает полиоксин C и октозиловую кислоту, характер обогащения 13 C для обоих соединений был сходным. . 142 В совокупности эти наблюдения привели к гипотезе о том, что биосинтез как полиоксинов, так и октозиловых кислот включает реакцию конденсации между фосфоенолпируватом (ФЕП, 108 ) и производным уридина (возможно, 5′-альдегидом уридина ( 90 ) , см. ) с получением предлагаемого нуклеозида уроновой кислоты октофуранулоза ( 107 ).В этом случае циклизация с последующим восстановлением по С-7′ даст бициклическую ангидрооктозоуроновую кислоту октозиловых кислот. Углеродные соединения, полученные из C-1 и C-2 PEP, теряются во время биосинтеза полиоксина.

    Предлагаемые пути к биосинтезу окозильных кислот, полиоксинов и никкомицинов

    никкомицинов ( 109

    ) составляют класс ингибиторов хитин синтазы, полученные Streptomyces Tendake и Streptomyces Ansochromogenes , которые являются биосинтетически и структурно связанными к полиоксинам. 143 Четыре гомолога никкомицина, никкомицин S z , So z , S x и So x , выделенные из культуральной среды S. tenae , содержат ту же биуроциклическую ангидрооктозу 102 ). 144 Таким образом, октозиловые кислоты и никкомицины S z , So z , S x и So x рассматривались как «шунтирующие метаболиты» путей биосинтеза полиоксина и никкомицина соответственно. .

    Кластеры генов биосинтеза, участвующие в производстве полиоксинов у S. cacaoi ( pol ) и никкомицинов у S. tenae ( nik ) и S. ansochromogenes ( ) . 145,146 Ортологичные ферменты, закодированные Niko 147148 и POLA 1453 145 145 145 145 .Эксперименты с нокаутом гена показали, что nikO 149 и sanX 146 необходимы для биосинтеза никкомицинов и что polA необходим для биосинтеза полиоксинов. 145 Предположительно соответствующие ортологи также участвуют в биосинтезе октозиловых кислот и никкомицинов S z , So z , S x и So x . Хотя ранее было показано, что PEP является источником C6′ в полиоксине C ( 105 ), 141 продемонстрированная активность NikO и PolA стала неожиданностью, учитывая гипотезу о том, что PEP подвергается конденсации с уридин-5′-альдегидом ( 90 ).Стадии биосинтеза, ответственные за превращение 3′-еноилпирувоил-UMP ( 112 ) в фрагмент аминогексуроновой кислоты в никкомицинах и полиоксинах, еще предстоит продемонстрировать. 150 Кроме того, также неясно, являются ли октозиловые кислоты и никкомицины S z , So z , S x и So x шунтирующими метаболитами или предшественниками полиоксинов и никкомицинов.

    Эзомицины ( 113 ) представляют собой другой набор антибиотиков, содержащих октозиловую кислоту. 151–153 Они были выделены из культуральных фильтратов видов, сходных с Streptomyces kitazawaensis , и токсичны для фитопатогенного гриба Sclerotinia sclerotiorum . На сегодняшний день нет информации о биосинтезе эзомицинов.

    4.4. Милдиомицин

    Милдиомицин ( 114 ) представляет собой противомикробный пептидилнуклеозидный антибиотик, продуцируемый штаммом Streptoverticilium rimofaciens , который ингибирует синтез белка, блокируя сайт пептидилтрансферазы на большой субъединице рибосомы как у эукариотических, так и у прокариотических организмов. 154155 154155 Он структурно похож на антибиотики BlasticiDin S ( 115 ), 156 Arginomycin ( 116

    ), 157 Gougerotin ( 117 ), 158 и Bagougeramines A ( 118 ) B, 159 , которые имеют общую базовую структуру. Милдиомицин, однако, содержит уникальный расщепленный углеродный скелет. Идентификация и последующее секвенирование кластера генов биосинтеза бластицидина S в Streptomyces griseochromogenes ( blsA-S ) 160 заложили основу для открытия кластера генов биосинтеза милдиомицина ( milA-Q ). 161 Было продемонстрировано несколько начальных этапов биосинтеза милдиомицина (см. ). Ранее было показано, что MilA катализирует гидроксиметилирование C-5 в CMP в присутствии формальдегида и тетрагидрофолата с образованием гидроксиметилцитозина ( 119 ), а MilB может гидролизовать N -гликозидную связь в CMP с образованием 120 . 162 Анализы с очищенным рекомбинантным MilC дополнительно продемонстрировали его способность катализировать образование цитозилглюкуроновой кислоты (CGA, 121 ) из цитозина и UDP-глюкуроновой кислоты ( 123 ). 161 MilG, член надсемейства радикальных ферментов SAM, как полагают, участвует в образовании 2,3-дезокси-4-кето-2,3-ен-сахарного фрагмента ( 124 ) милдиомицина, поскольку мутант разрушения milG накапливал 5-гидроксиметил-CGA ( 122 ) в ферментационном бульоне. Эксперименты по мечению in vitro с использованием [U- 13 C]-аргинина или [гуанидино- 13 C]-4-гидроксиаргинина показали, что первый, но не последний, был включен в милдиомицин.Таким образом, 5-гуанидино-2,4-дигидроксивалерат в милдиомицине является производным аргинина ( 125 ). MilM и MilN гомологичны аспартатаминотрансферазе и дигидропиколинатсинтетазе соответственно. Предполагается, что MilM катализирует дезаминирование аргинина ( 125 ) с образованием α-кето-δ-гуанидиновалерата ( 126 ), который впоследствии связывается с нуклеозидом с помощью MilN. Наконец, гидроксилирование милдиомицина по С-8′ может происходить после образования декозного сахара (см. ).

    Предлагаемый путь биосинтеза милдиомицина

    4.5. Гризеоловые кислоты

    Гризеоловые кислоты A ( 127 ), B ( 128 ) и C ( 129 ) являются циклическими аналогами AMP, которые содержат необычный девятиуглеродный бициклический сахар, дикарбоксилатгликон. 163,164 Они были идентифицированы и выделены из культуральных сред Streptomyces griseoaurantiacus при поиске ингибиторов фосфодиэстеразы циклических нуклеотидов. Аналог гризеоловой кислоты с открытым кольцом ( 130 ), не обладающий ингибирующей активностью, был впоследствии выделен из S.среда griseoaurantiacus . 165 Эксперименты с кормлением показали, что аденозин ( 131 ) является биосинтетическим предшественником гризеолиновой кислоты A. 166 , 8′ и 9′ из 127 предполагает, что эти атомы углерода могут происходить из промежуточного дикарбоксилата, полученного в результате цикла лимонной кислоты. Поскольку клетки питались [1,4- 13 C]-сукцинатом, включали 13 C на карбоксилатные атомы углерода, оксалоацетат ( 132 ) был предложен в качестве возможного донора четырехуглеродной дикарбоновой кислоты в гризеоловой кислоте A ( видеть ).

    Предлагаемые биосинтетические прекурсоры гризеолиновой кислоты A

    4.

    6. Синефунгин и дегидросинефунгин

    Аналоги S -аденозил-L-метионина синефунгин (A9145) ( 133 ) и дегидросинефунгин (A9145C) ( 134 ) были впервые выделены из культуральной среды Strepusol grces 50ise3. 167,168 Синефунгин проявляет противогрибковую и противовирусную активность, а также активность против трипаносомных патогенов, включая малярию. 169–171 Как эксперименты с кормлением радиоактивными индикаторами, так и бесклеточные анализы дали предварительные сведения о биосинтезе синефунгина. Однако гены и ферменты, участвующие в этом процессе, остаются неустановленными.

    Эксперименты с кормлением, в которых панель из 14 С-меченых метаболитов была добавлена ​​к культуре S. griseolus , показали, что синефунгины получены из орнитина ( 135 ) и производного аденозина. 172 Бесклеточные анализы с Streptomyces incarnatus NRRL 8089, который также продуцирует синефунгин, привели к наблюдению, что радиоактивная метка из АТФ или аденозина и аргинина ( 125 ), а не орнитина, наиболее эффективно включается в синефунгин ( гуанидиновая группа аргинина не включалась). 173 Добавление пиридоксаль-5′-фосфата, Mg 2+ и дитиотреитола увеличивало выработку синефунгина во время этого анализа. Дальнейшие эксперименты по кормлению S. griseolus орнитином, меченым в конкретном месте, показали, что С-6′ и 6′-аминогруппы синефунгина ( 133 ) являются производными от С-5 и С-5 аминогрупп орнитина. ( 135 , см.). 174 В этом исследовании авторы наблюдали одинаковое включение метки как с аргинином, так и с орнитином в качестве субстратов и указали, что орнитин является предшественником аргинина in vivo .Тритий из [ 5R 3 H, 5- 14 C]-L-орнитина, но не из [ 5S 3 H, 5- 14 C]-L-орнитин был включен в состав синэфунгина. во время экспериментов с кормлением. Поскольку конфигурация синефунгина в положении С-6′ равна S , образование связи С-С в положении С-5 орнитина с образованием синефунгина должно происходить с инверсией конфигурации (). Этот вывод относит биосинтез синефунгина к небольшому числу PLP-зависимых процессов, которые не протекают с сохранением конфигурации.

    Предлагаемые биосинтетические предшественники синефунгина (A9145) 14 C]-ATP, вместе с Mg 2+ и PLP, обе метки были включены в синефунгин. 175 Такой же результат был получен со смесью [5′ ( RS )-5′- 3 H]-аденозина и [U- 14 C]-аденозина или [1- 14 C ]-рибоза и [8- 3 H]-аденин.Это предполагает, что аденозин катаболизируется нуклеозидгидролазой или нуклеозидфосфорилазой до биосинтеза синефунгина. Когда анализ проводили со смесью, содержащей соотношение 4:1 [5′ ( RS )-5′- 3 H]-аденозина к [1α- 14 C]-аденозину, такое же соотношение 3 H: 14 В продукте наблюдали C. Этот результат означает, что рибозная часть аденозина включена в синефунгин нетронутой и что тритий не теряется из рибозы C-5′ во время образования синефунгина, тем самым исключая дегидросинефунгин ( 134 ) как вероятный промежуточный продукт биосинтеза. Когда бесклеточные анализы проводились с добавлением PLP и либо [1- 14 C]-рибозы, либо [U- 14 C]-аргинина, но без АТФ, аденозина или аденина, радиоактивная метка была включена в неизвестный соединение, обозначенное «Х». Синефунгин с радиоактивной меткой наблюдали, когда соединение «X» добавляли к клеточному лизату, который был дополнен аденином, что позволяет предположить, что «X» может быть предшественником синефунгина (см. ).

    Совсем недавно с помощью УФ-облучения был получен устойчивый к рифамицину мутантный штамм S. incarnatus , который сверхпродуцирует синефунгин. 176 Штамм был обозначен rif-400. Производство синефунгина с помощью rif-400 дополнительно усиливалось при добавлении в культуральную среду L-аргинина, но не D-аргинина или L-орнитина. Добавление мочевины снижало выход синефунгина. Добавление L-аргинина, но не L-орнитина, к культуральной среде rif-400 приводило к накоплению в среде орнитин-δ;-лактама. 176 Фермент, который катализирует превращение L-аргинина в орнитин-δ-лактам с выделением мочевины, очищали до гомогенности из лизата rif-400. Фермент не использует D-аргинин или L-орнитин в качестве субстратов. Однако он превращал NAD + в NADH в присутствии аланина, что согласуется с результатами секвенирования N -концевых аминокислот, которые предполагают, что фермент гомологичен L-аланиндегидрогеназе. Остается неясным, действительно ли орнитин-δ-лактам является промежуточным звеном в биосинтезе синефунгина.

    4.7. Антибиотики, содержащие линкозамид: линкомицин, целестицетин и Bu-2545

    Антибиотики, содержащие линкозамид, были представлены ранее в разделе 3.2.3 . Здесь будут обсуждаться имеющиеся в настоящее время данные о конструкции октозного ядра. Были проведены эксперименты с кормлением, чтобы определить биосинтетическое происхождение октозы в линкомицине А ( 55 ). Когда S. licolnensis выращивали со смесью немеченой и [ 13 C 6 ]-глюкозы в качестве единственного источника углерода, характер мечения 13 C полученного α -метилтиолинкозамида (MTL, 9005, 9005 56 ) предположил, что MTL образуется посредством конденсации трехуглеродной (C 3 ) и пятиуглеродной (C 5 ) единиц, полученных из глюкозы. 79 Это привело к предположению, что единица C 5 может быть пентозо-5-фосфатом из пентозофосфатного пути и что единица C 3 может быть получена из D-седогептулозо-7-фосфата ( 137 ) и присоединена к к единице C 5 с помощью реакции, катализируемой трансальдолазой, аналогичной той, которая участвует в пентозофосфатном пути. Интересно, что кластеры генов биосинтеза линкомицина ( 55 ) и целестицетина ( 58 ) кодируют предполагаемую трансальдолазу (LmbR и CcbR), которая может катализировать межмолекулярную альдольную конденсацию с образованием октозного сахара, предшественника линкозамина ( 56 ). 47–76 Эта гипотеза была подтверждена недавним экспериментом, в котором показано, что промежуточное соединение октозы образуется в результате трансальдольной реакции, катализируемой LmbR с использованием D-фруктозо-6-фосфата ( 136 ) или D-седогептулозы 7 -фосфат ( 137 ) в качестве донора C 3 и D-рибозо-5-фосфат ( 138 ) в качестве акцептора C 5 (). Последующая 1,2-изомеризация, катализируемая LmbN, превращает полученный октулозо-8-фосфат ( 139 ) в октулозо-8-фосфат ( 140 ).Эти результаты впервые предоставляют доказательства in vitro , раскрывающие биосинтетическое происхождение восьмиуглеродного остова MTL ( 56 ). 177

    Реакции, катализируемые LmbR и LmbN в биосинтезе MTL

    4.8. Альбомицин

    Альбомицин ( 38 ) впервые упоминается в разделе 3.2.1 . Хотя в настоящее время нет биохимических данных о биосинтезе фрагмента 4-тиогептуроновой кислоты в альбомицине, были предложены три возможных пути на основе анализа последовательности кластера генов биосинтеза альбомицина. 54 Как показано на , в пути A реакция инициируется нуклеофильным присоединением цистеиновой серы к C-3 PEP ( 108 ), катализируемым гомологом цистеиндесульфуразы AbmD с образованием тиоэфирного аддукта ( 141 ). Затем следует циклизация, окислительное декарбоксилирование и дезаминирование через комбинированное действие AbmM и J, оба из которых являются членами суперсемейства радикалов SAM, и AbmF и L, оба из которых являются гипотетическими белками с неизвестной функцией, на дают 1-фосфо-4-тио- рибо -пентодиальдозу ( 142 ).Затем альдегид будет подвергаться альдольной конденсации с глицином, катализируемой AmbH, который является гомологом SHMT, с получением 6-амино-6-дезокси-1-фосфо-4-тио-гептофуранозы уроновой кислоты ( 47 ) в качестве продукта. 135 Конечная стадия аналогична реакции конденсации, предложенной для гомологов SHMT LpmL, Cpz14, Mur17 и LipK в биосинтезе липозидомицина, капразамицина, мураймицина и А- соответственно ( 90 → 101 , см.) . Аналогичная последовательность реакций также предлагается для пути B, где гомоцистеин вместо цистеина используется в качестве субстрата в реакции, катализируемой AbmD. В третьем предложенном пути либо серин, либо глицин присоединяются к треозе или рибозе, соответственно, через реакцию межмолекулярной альдольной конденсации, катализируемую AbmH. За этим следует внедрение серы с помощью AbmD и AbmJ и циклизация совместным действием AbmF, M и L с получением 6-амино-6-дезокси-4-тио-гептофуранозы уроновой кислоты ( 143 ), которая затем может быть фосфорилирован в С-1 гомологом дезоксинуклеозидкиназы AbmG с образованием 47 .

    Предлагаемые пути биосинтеза 4-тиогептуроновой кислоты в альбомицине

    4.9. Апрамицин

    Апрамицин ( 144 ) — аминогликозидный антибиотик, содержащий необычный бициклический сахар октозу ( 145 ). 178,179 Исследования по маркировке показали, что атомы углерода от C-1′ до C-6′ октозного фрагмента происходят из глюкозы, тогда как C-7′ и C-8′ могут происходить из C-2 и C-3 пируват. 180 Кластеры генов для биосинтеза апрамицина в Streptoalloteichus tenebrarius DSM 40477T и Streptoalloteichus Hindustanus DSM 44523T были идентифицированы и секвенированы (обозначены как apr ). Во время биосинтеза аминогликозидных антибиотиков неомицина и бутирозина гидроксильная группа C-6′ обычного промежуточного продукта биосинтеза, паромамина ( 146 ), окисляется до альдегида ( 147 ) с помощью FAD-зависимой дегидрогеназы (Neo11 и BtrQ). Полученный альдегид затем превращается в амин ( 148 ) с помощью PLP-зависимой трансаминазы (Neo18 и BtrB, см.). 181 Хотя кластер генов биосинтеза апрамицина кодирует гомологичный белок паромамин-6′-дегидрогеназы (AprQ), ген, кодирующий потенциальную трансаминазу, как и ожидалось, отсутствует.Возможно, что полученный альдегид С-6′ ( 149 ) может подвергнуться альдольной конденсации с двухуглеродным звеном с образованием октозы ( 150 , ). 182 Однако точное происхождение C-7′ и C-8′ и механизм образования октозы остаются неизвестными.

    Предлагаемый путь биосинтеза бициклической части октозы в апрамицине

    4.10. Хиноциклины

    Хиноциклины A и B ( 151a и 151b ) и изохиноциклины A и B ( 152a и 152b ) представляют собой комплекс противоопухолевых антибиотиков из Streptomyens 4 a90fa. 183 Каждый из них содержит разветвленный сахарный заместитель октозы. 184 Хиноциклин B (конозиностатин) и изохиноциклин B также были обнаружены в культуральной среде Micromonospora sp. ТП-А0468. 185 Эксперименты с кормлением показали, что [2- 14 C]-пируват более эффективно встраивается в разветвленную октозу, чем [1- 14 C]-ацетат. 186 Таким образом, механизм, в котором NDP-связанная 4-кето-2,6-дидезокси-L-эритропираноза ( 153 ) подвергается конденсации по С-4 с гидроксиэтильной группой из гидроксиэтил-TPP ( 154 ) был предложен для производства разветвленной октозы ( 155 ).Аналогичное превращение наблюдалось при биосинтезе иерсиниозы А ( 171 , см.). 187 Кроме того, эффективное восстановление хиноциклина B до хиноциклина A культурой S. aurofaciens убедительно свидетельствует о том, что (изо)хиноциклин B является биосинтетическим предшественником (изо)хиноциклина A.

    Предлагаемый путь биосинтеза иерсиниозы и механизм ЕрЭ

    4.11. Другие антибиотики с высокоуглеродистыми сахарами

    Несколько дополнительных антибиотиков, несущих высокоуглеродистые сахара, без информации о путях их биосинтеза или задействованных генах, будут лишь кратко упомянуты здесь.Было показано, что амипуримицин ( 156 ), выделенный из культуральной среды Streptomyces novoguineensis , проявляет антибиотическую активность в отношении Pyricularia oryzae , грибкового фитопатогена, вызывающего ожог оболочки растений риса. 188 Структура амипуримицина включает необычный разветвленный нефуранозный сахар уроновой кислоты. 189 Михарамицины A и B ( 157a и 157b ) представляют собой аденинсодержащие нуклеозиды, выделенные из культур Streptomyces miharaensis SF-4890, и активны против рибербластной болезни. 190 Структуры михарамицинов, о которых сообщалось через 15 лет после их первоначального открытия, 191 включают разветвленную, нонофуранозную уроновую кислоту, подобную обнаруженной в амипуримицине. Однако в михарамицинах сахар является бициклическим, содержащим эфирную связь между С-2′ и С-9′. Хикизимицин ( 158 ), также называемый антгельмицином, был выделен из культуральной среды Streptomyces sp., штамм А-5 и проявляет антибиотическую активность в отношении фитопатогенных грибов, 192 , что может быть связано с ингибированием транспептидации при белковых реакциях. синтез. 193 Хикизимицин представляет собой аналог нуклеозида цитозина, содержащий хикозамин ( 159 ), 4-амино-4-дезокси-ундекозный сахар. 194-196 гг. 194-196 Антитуморческие соединения сепарацидина ( 161 ) от Streptomyces Fimbriatus

    6 197 и его С-2 эпикомицин ( 160 ) от Streptomyces Alanosinicus 87-MT 3 198 19861 3, изолированные как смеси подобных соединений, несущих нормальные и изоцепные жирные ацильные заместители переменной длины.Структуры как септацидина, так и спикамицина содержат 4-амино-4-дезоксигептозу ( 162 ), как и аницемицин ( 163 ) из Streptomyces sp. TP-A0648, который был идентифицирован недавно. 199 Гербицидины A, B, C, E, F и G представляют собой антибиотики с гербицидной активностью, продуцируемые штаммом Streptomyces sagamonensis . 200–202 Гербицидины представляют собой аналоги нуклеозидов аденозина, которые содержат каркас из трициклической додекозы. Массив гербицидов, произведенный серией S.sagamonensis привело к предположению, что гербицид A ( 166 ) является производным гербицидина F ( 165 ), предшественником которого является гербицид G ( 164 ). 203 К сожалению, нет информации о биосинтезе сахара додекозы.

    4.12. Высокоуглеродистые сахара из бактериальных клеточных стенок

    В дополнение к высокоуглеродистым сахарным антибиотикам, описанным выше, ряд высокоуглеродистых сахаров был идентифицирован как компоненты бактериальных клеточных стенок.Возможно, наиболее широко признанным высокоуглеродистым сахаром является N -ацетилнейраминовая кислота (NeuNAc, 168 ). Этот девятиуглеродный сахар является ключевым компонентом внеклеточного матрикса эукариот, а также в меньшей степени встречается у бактерий. В бактериальных системах он образуется посредством альдольной конденсации между N -ацетил-маннозамином (ManNAc, 167 ) и либо ФЕП ( 108 ), либо пируватом с помощью N -ацетил-нейраминдолсинтазы или синтазы нейраминовой кислоты. , соответственно (). 204,205 KDO ( 170 ), 3-дезокси-D- манно -окт-2-улозоновая кислота, представляет собой восьмиуглеродный сахар, содержащийся в липополисахаридах грамотрицательных бактерий. 206 KDO является биосинтезом посредством альдольной конденсации между арабинозо-5-фосфатом ( 169 ) и ФЕП ( 108 ), катализируемой KDO-8-фосфатсинтазой (). 207 Помимо нейраминовой кислоты и КДО, гептозы, особенно имеющие конфигурацию глицерин -D- манно , являются важными компонентами липополисахаридов. Эти бактериальные гептозы биосинтетически дериватизированы из D-седогептулозо-7-фосфата ( 137 ), и пути их биосинтеза были тщательно изучены и рассмотрены. 208,209

    Пути биосинтеза NeuNAc и KDO

    Yersiniose A ( 171 ) представляет собой октозу с разветвленной цепью, обнаруженную в липополисахаридах Yersinia pseudotuberculosis сорта VI. 210 Ранние эксперименты с кормлением показали, что двухуглеродная ветвь происходит от пирувата 186,211 и кластера генов, предназначенного для биосинтеза иерсиниозы в Y.pseudotuberculosis , сорт VI. 187 Кластер генов yer содержит восемь генов, и предполагается, что продукты генов yerE и yerF необходимы для образования двухуглеродной ветви в иерсиниозе A (13). Дальнейшее исследование с использованием очищенного YerE, гетерологически экспрессируемого в E. coli , показало, что YerE действительно катализирует TPP-зависимое присоединение двухуглеродной ветви с использованием пирувата и CDP-3,6-дидезокси-4-гексулозы ( 172 ) в качестве субстраты (). Аналогичная реакция была предложена при биосинтезе хиноциклиновых соединений ( 153 → 155 ) 186 . YerE представляет собой флавопротеин и проявляет гомологию с большой субъединицей ацетолактатсинтазы, FAD-связывающего TPP-зависимого фермента. 212 Когда реакцию YerE проводят в анаэробных условиях в присутствии дитионита натрия, сохранение активности YerE предполагает, что флавин не принимает непосредственного участия в механизме реакции. Таким образом, FAD может играть только структурную роль в реакции, катализируемой YerE. 213

    Кариофиллоза ( 173 ), разветвленный 12-углеродный сахар, 214 и кариоза ( 174 ), девятиуглеродный сахар, содержащий карбоцикл, 215 9010 фитопатогенная бактерия Pseudomonas ( Burkholderia ) caryophylli . Кариофиллоза, 3,6,10-тридеокси-4- C -[( R )-1-гидроксиэтил]-D- эритро -D- гуло -декоза, существует в виде олигомера с α- (1→7)-связи, известные как кариофиллан, и кариоза, 4,8-цикло-3,9-дидезокси-L- эритро-D- идо -ноноза, существует в виде олигомера с β-(1 →7)-связи, известные как кариевы. 216 Хотя мало что известно о биосинтезе обоих сахаров, два гена в Mycobacterium marinum , который также продуцирует кариофиллозу, 217 , вовлечены во включение кариофиллозы в липоолигосахариды. Когда два гена, MMAR_2332 и MMAR_2333 , были нарушены транспозонным мутагенезом, кариофиллоза отсутствовала в липоолигосахаридах M. marinum . 218 Считается, что первый кодирует гликозилтрансферазу, которая может отвечать за включение кариофиллозы в липоолигополисахариды. 219 Последний, по-видимому, кодирует предполагаемую TPP-зависимую карбоксилазу, предполагая, что TPP-зависимый фермент, который может быть подобен ферменту, установленному для образования иерсиниозы, может участвовать в биосинтезе этого C-4 разветвленного сахара ( 173 ).

    5. Выводы

    Как описано в этом обзоре, сахара с окисленными аминами, углеродными связями и длинной углеродной цепи хотя и редки, но широко распространены в природе. Натуральные продукты микробного происхождения с антибиотической активностью являются особенно, хотя и не исключительно, богатыми источниками этих необычных сахаров.P 450 -зависимые аминосахара- N -оксигеназы участвуют в биосинтезе N -гидроксиаминосахаров с нитросахара в качестве минорного продукта. Было показано, что флавинзависимые аминосахара- N -оксигеназы дают нитрозосахара. Считается, что неферментативное окисление отвечает за превращение продукта нитросахара в соответствующий нитросахар.

    Многие вопросы, связанные с биосинтезом тиосахаров, остаются без ответа.Отсутствуют генетические или биохимические данные о биосинтезе родонокардинов А ( 34 ) и В или 5-тио-D-глюкозы. Основываясь на предсказанной функции нескольких ферментов, закодированных в кластере генов биосинтеза альбомицина ( 38 ), возможно, что механизм, опосредованный радикалами, участвует в включении серы во время биосинтеза альбомицина, но это остается чистым предположением. Гомолог тиазолсинтазы (ThiG), BexX, закодированный в кластере биосинтетических генов BE-7585A ( 48 ), образует ковалентный аддукт с глюкозо-6-фосфатом в соответствии с его предсказанной функцией.Однако оставшиеся этапы включения серы в BE-7585A неясны. Хотя кластеры генов для биосинтеза линкомицина ( 55 ) и целестицетина ( 58 ) были идентифицированы, они не дают очевидных сведений о механизме включения серы в этот класс антибиотиков. Кластер генов биосинтеза калихеамицина ( 1 ) кодирует лиазу C-S , но ее функцию и роль еще предстоит продемонстрировать. Пути биосинтеза глюкозинолатов ( 67 ) довольно хорошо охарактеризованы, но неясно, происходит ли включенный сульфид из цистеина или глутатиона.Ничего не известно о биосинтезе сульфонийсодержащих растительных продуктов салацинола ( 77 ), коталанола ( 78 ), понколанола ( 79 ) и салапринола ( 80 ), но на основании структурных соображений эти соединения могут быть получены , частично из метионина. SQD1 из Arabidopsis thaliana катализирует включение неорганического сульфита в UDP-глюкозу во время биосинтеза сульфолипидов ( 81 ).

    Выяснение различных механизмов, участвующих в биосинтезе высокоуглеродистых сахаров, является активной темой исследований, и в нескольких системах были достигнуты ограниченные успехи.Согласно недавним экспериментам in vitro , октулозо-8-фосфат, промежуточный продукт биосинтеза линкозамина ( 56 ), образуется в результате трансальдольной реакции между D-рибозо-5-фосфатом и либо D-фруктозо-6-фосфатом, либо D-седогептулозо-7-фосфат, катализируемый LmbR. Затем LmbN катализирует изомеризацию октулозо-8-фосфата в октулозо-8-фосфат. 5′- C -глицилуридиновая часть липозидомицина ( 96 ), капразамицина ( 97 ), мураймицина ( 98 ), A-A ( 90 5 9 9 9 FR 9 0 0 0 0 0 и 4 ), вероятно, образуется в два последовательных этапа: гомолог α-кетоглутаратдиоксигеназы окисляет UMP до уридин-5′-альдегида, который затем подвергается последующей конденсации с глицином посредством PLP-зависимого действия фермента, гомологичного серингидроксиметилтрансферазе. Первый шаг был продемонстрирован, а второй нет. Механизм удлинения сахарной цепи в октозиловых кислотах ( 102–104 ) и эзомицинах ( 113 ) еще предстоит выяснить. Однако 3′-еноилпирувоил-УМФ был идентифицирован как промежуточный продукт биосинтеза при производстве полиоксина ( 106 ) и никкомицина ( 109 111 ), и поэтому он может служить промежуточным звеном в образовании октозиловых кислот. а также эзомицины. TPP-зависимое добавление разветвленной углеродной цепи во время биосинтеза иерсиниозы ( 171 ) было продемонстрировано in vitro , и аналогичные реакции были предложены для разветвленных сахаров октозы в хиноциклинах ( 155 ) и разветвленной кариофиллозы сахара додекозы ( 173 ).

    Несмотря на вышеуказанный прогресс, в этой области еще многое остается неизведанным. Было высказано предположение, что радикальный фермент SAM TunB может катализировать образование связи C-C между C-6 UDP-6-дезокси-GalNAc-5,6-ена и радикалом 5′-уридина с образованием смежного C- 11 цепей туникамина ( 84 ), но это остается гипотезой. Кластер генов для биосинтеза милдиомицина ( 114 ) был идентифицирован, и предполагается, что MilM, гомолог аспартатаминотрансферазы, катализирует дезаминирование аргинина с образованием α-кето-δ-гуанидиновалерата, который впоследствии связывается с нуклеозидом с помощью MilN, гомолог дигидропиколинатсинтетазы.Активность ни одного из этих ферментов еще не продемонстрирована. Хотя сообщалось о радиофармпрепаратах, касающихся биосинтеза гризеолиновой кислоты ( 127 ), в настоящее время отсутствуют дополнительные генетические или биохимические данные. Точно так же, хотя бесклеточные анализы предполагают, что синефунгин ( 133 ) получают из рибозы, а аргинин с последующим добавлением аденина, никаких генов или ферментов, участвующих в этом процессе, обнаружено не было. Было предложено несколько путей биосинтеза ядра 4-тиогептуроновой кислоты ( 47 ) альбомицина ( 38 ) на основе генного кластера альбомицина, но они являются чисто гипотетическими. Источник и механизм включения C-7 и C-8 в состав бициклического октозосахара еще предстоит установить, несмотря на наличие информации о последовательности кластера генов апрамицина ( 144 ) из двух организмов. Более того, ничего не известно о биосинтезе высокоуглеродистых сахаров хикизимицина ( 158 ), амипуримицина ( 156 ), михарамицинов ( 157 ), спикамицина ( 160 ), септацидина (160 090 0 6 0 0 0 0 6 ). , аницимицин ( 163 ), гербициды ( 164 166 ) или кариозу ( 174 ).

    Этот обзор предназначен для предоставления обновленной информации о текущих исследованиях в области биосинтеза нескольких классов «редких» необычных сахаров, а также краткого изложения работы, которую еще предстоит выполнить. Мы надеемся, что этот обзор вдохновит больше ученых на участие в этой малоизученной области изучения биосинтеза необычных сахаров. Задача состоит не только в выяснении сложных путей биосинтеза, но и в изучении механизмов интригующих превращений, катализируемых ферментами. Возможности найти новые пути и новые ферменты многочисленны, и высока вероятность открытия новой и захватывающей химии. Кроме того, будущие исследования в этой области предлагают огромный потенциал для разработки ряда гликозилированных метаболитов, обладающих полезной биологической активностью.

    Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

    Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


    Настройка браузера на прием файлов cookie

    Существует множество причин, по которым файл cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее распространенные причины:

    • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки браузера, чтобы принять файлы cookie, или спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
    • Ваш браузер спрашивает, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файл cookie.
    • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Попробуйте другой браузер, если вы подозреваете это.
    • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы это исправить, установите правильное время и дату на своем компьютере.
    • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

    Почему этому сайту требуются файлы cookie?

    Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Предоставить доступ без файлов cookie потребует от сайта создания нового сеанса для каждой посещаемой вами страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


    Что сохраняется в файле cookie?

    Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в файле cookie; никакая другая информация не фиксируется.

    Как правило, в файле cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, если вы не решите ввести его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступ к остальной части вашего компьютера, и только сайт, создавший файл cookie, может его прочитать.

    углеводов и сахара в крови | Источник питания

    Когда человек употребляет пищу, содержащую углеводы, пищеварительная система расщепляет легкоусвояемые на сахар, который поступает в кровь.

    • По мере повышения уровня сахара в крови поджелудочная железа вырабатывает инсулин, гормон, который побуждает клетки поглощать сахар крови для получения энергии или хранения.
    • Когда клетки поглощают сахар крови, его уровень в кровотоке начинает падать.
    • Когда это происходит, поджелудочная железа начинает вырабатывать глюкагон, гормон, который сигнализирует печени о необходимости высвобождения накопленного сахара.
    • Это взаимодействие инсулина и глюкагона гарантирует, что клетки во всем теле, и особенно в мозге, будут иметь постоянный запас сахара в крови.

    Углеводный обмен играет важную роль в развитии диабета 2 типа, который возникает, когда организм не может вырабатывать достаточное количество инсулина или не может правильно использовать вырабатываемый им инсулин.

    • Диабет 2 типа обычно развивается постепенно в течение нескольких лет, начиная с того момента, когда мышечные и другие клетки перестают реагировать на инсулин. Это состояние, известное как резистентность к инсулину, приводит к тому, что уровень сахара в крови и уровень инсулина остаются высокими долгое время после еды. Со временем большие нагрузки, предъявляемые к клеткам, вырабатывающим инсулин, изнашивают их, и выработка инсулина в конце концов прекращается.

    Гликемический индекс

    В прошлом углеводы обычно классифицировались как «простые» или «сложные» и описывались следующим образом:

    Простые углеводы:

    Эти углеводы состоят из сахаров (таких как фруктоза и глюкоза), которые имеют простую химическую структуру и состоят только из одного сахара (моносахариды) или двух сахаров (дисахариды). Простые углеводы легко и быстро используются организмом для получения энергии из-за их простой химической структуры, что часто приводит к более быстрому повышению уровня сахара в крови и секреции инсулина поджелудочной железой, что может иметь негативные последствия для здоровья.

    Сложные углеводы:

    Эти углеводы имеют более сложную химическую структуру, состоящую из трех или более сахаров, связанных вместе (известных как олигосахариды и полисахариды). Многие продукты со сложными углеводами содержат клетчатку, витамины и минералы, и их переваривание занимает больше времени, а это означает, что они оказывают меньшее непосредственное влияние на уровень сахара в крови, заставляя его повышаться медленнее. Но другие так называемые продукты со сложными углеводами, такие как белый хлеб и белый картофель, содержат в основном крахмал, но мало клетчатки или других полезных питательных веществ.

    Однако разделение углеводов на простые и сложные не учитывает влияние углеводов на уровень сахара в крови и хронические заболевания. Чтобы объяснить, как различные виды продуктов, богатых углеводами, напрямую влияют на уровень сахара в крови, был разработан гликемический индекс, который считается лучшим способом классификации углеводов, особенно крахмалистых продуктов.

    Гликемический индекс ранжирует углеводы по шкале от 0 до 100 в зависимости от того, насколько быстро и насколько они повышают уровень сахара в крови после еды.Продукты с высоким гликемическим индексом, такие как белый хлеб, быстро перевариваются и вызывают значительные колебания уровня сахара в крови. Продукты с низким гликемическим индексом, такие как цельный овес, перевариваются медленнее, что приводит к более постепенному повышению уровня сахара в крови.

    • Продукты с низким гликемическим индексом имеют рейтинг 55 или меньше, а продукты с рейтингом 70-100 считаются продуктами с высоким гликемическим индексом. Продукты среднего уровня имеют гликемический индекс 56-69.
    • Употребление в пищу большого количества продуктов с высоким гликемическим индексом, которые вызывают сильные скачки уровня сахара в крови, может привести к повышенному риску диабета 2 типа, (2) сердечных заболеваний, (3), (4) и избыточного веса, (5,6) (7).Существует также предварительная работа, связывающая диеты с высоким гликемическим индексом с возрастной дегенерацией желтого пятна, (8) овуляторным бесплодием, (9) и колоректальным раком. (10)
    • Доказано, что продукты с низким гликемическим индексом помогают контролировать диабет 2 типа и способствуют снижению веса.
    • Обзор исследований 2014 года, изучающих качество углеводов и риск хронических заболеваний, показал, что диеты с низким гликемическим индексом могут оказывать противовоспалительное действие. (16)
    • Сиднейский университет в Австралии ведет базу данных продуктов питания и соответствующих им гликемических индексов с возможностью поиска.

    Многие факторы могут влиять на гликемический индекс продуктов, включая следующие:

    • Обработка : Перемолотые и очищенные зерна с удалением отрубей и зародышей имеют более высокий гликемический индекс, чем цельные зерна с минимальной обработкой.
    • Физическая форма : зерно мелкого помола переваривается быстрее, чем зерно грубого помола. Вот почему употребление в пищу цельных зерен в их «целом виде», таких как коричневый рис или овес, может быть полезнее, чем употребление в пищу цельнозернового хлеба с высокой степенью переработки.
    • Содержание клетчатки : продукты с высоким содержанием клетчатки не содержат столько усвояемых углеводов, поэтому они замедляют скорость пищеварения и вызывают более постепенное и меньшее повышение уровня сахара в крови. (17)
    • Спелость : Спелые фрукты и овощи, как правило, имеют более высокий гликемический индекс, чем незрелые фрукты.
    • Содержание жира и кислоты : Жиры или кислоты медленнее превращаются в сахар.

    Многочисленные эпидемиологические исследования показали положительную связь между более высоким гликемическим индексом в рационе и повышенным риском диабета 2 типа и ишемической болезни сердца.Однако взаимосвязь между гликемическим индексом и массой тела менее изучена и остается спорной.

    Гликемическая нагрузка

    Одна вещь, о которой гликемический индекс пищи не говорит нам, это то, сколько усваиваемых углеводов — общее количество углеводов, исключая клетчатку — она доставляет. Вот почему исследователи разработали родственный способ классификации продуктов, который учитывает как количество углеводов в пище, так и их влияние на уровень сахара в крови. Этот показатель называется гликемической нагрузкой. (11,12) Гликемическая нагрузка пищи определяется путем умножения ее гликемического индекса на количество углеводов, содержащихся в пище. Как правило, гликемическая нагрузка 20 и выше считается высокой, от 11 до 19 — средней, а 10 и менее — низкой.

    Гликемическая нагрузка использовалась для изучения того, связаны ли диеты с высокой гликемической нагрузкой с повышенным риском развития диабета 2 типа и сердечно-сосудистых заболеваний. В большом метаанализе 24 проспективных когортных исследований исследователи пришли к выводу, что люди, которые придерживались диеты с более низкой гликемической нагрузкой, имели более низкий риск развития диабета 2 типа, чем те, кто придерживался диеты с более высокой гликемической нагрузкой.(13) Аналогичный тип метаанализа пришел к выводу, что диеты с более высокой гликемической нагрузкой также были связаны с повышенным риском развития ишемической болезни сердца. (14)

    Вот список продуктов с низким, средним и высоким гликемическим индексом. Для хорошего здоровья выбирайте продукты с низкой или средней гликемической нагрузкой и ограничивайте продукты с высокой гликемической нагрузкой.

    Низкая гликемическая нагрузка (10 и менее)

    • Зерновые отруби
    • Яблоко
    • Оранжевый
    • Фасоль
    • Черная фасоль
    • Чечевица
    • Пшеничная лепешка
    • Обезжиренное молоко
    • Кешью
    • Арахис
    • Морковь

    Средняя гликемическая нагрузка (11–19)

    • Крупа перловая: 1 чашка приготовленная
    • Коричневый рис: 3/4 чашки приготовленного
    • Овсянка: 1 приготовленная чашка
    • Булгур: 3/4 чашки приготовленного
    • Рисовые лепешки: 3 лепешки
    • Цельнозерновой хлеб: 1 ломтик
    • Цельнозерновые макароны: 1 1/4 чашки, приготовленные

    Высокая гликемическая нагрузка (20+)

    • Печеный картофель
    • Картофель фри
    • Рафинированные сухие завтраки: 1 унция
    • Сахаросодержащие напитки: 12 унций
    • Батончики: 1 батончик весом 2 унции или 3 мини-батончика
    • Кус-кус: 1 приготовленная чашка
    • Белый рис басмати: 1 чашка приготовленного
    • Макароны из белой муки: 1 1/4 стакана приготовленного (15)

    Вот список гликемического индекса и гликемической нагрузки для наиболее распространенных продуктов.

    Каталожные номера

    2. де Мюнтер Дж.С., Ху Ф.Б., Шпигельман Д., Франц М., ван Дам Р.М. Потребление цельного зерна, отрубей и зародышей и риск развития диабета 2 типа: проспективное когортное исследование и систематический обзор. ПЛОС Мед . 2007;4:e261.

    3. Beulens JW, de Bruijne LM, Stolk RP, et al. Высокая диетическая гликемическая нагрузка и гликемический индекс повышают риск сердечно-сосудистых заболеваний среди женщин среднего возраста: последующее популяционное исследование. J Am Coll Cardiol .2007;50:14-21.

    4. Halton TL, Willett WC, Liu S, et al. Низкоуглеводная диета и риск ишемической болезни сердца у женщин. N Английский J Med . 2006; 355:1991-2002.

    5. Андерсон Дж.В., Рэндлс К.М., Кендалл К.В., Дженкинс Д.Дж. Рекомендации по углеводам и клетчатке для людей с диабетом: количественная оценка и метаанализ доказательств. J Am Coll Nutr . 2004;23:5-17.

    6. Эббелинг С.Б., Лейдиг М.М., Фельдман Х.А., Ловески М.М., Людвиг Д.С.Эффекты низкогликемической нагрузки по сравнению с диетой с низким содержанием жиров у молодых людей с ожирением: рандомизированное исследование. ЯМА . 2007; 297:2092-102.

    7. Маки К.С., Рейнс Т.М., Каден В.Н., Ранери К.Р., Дэвидсон М.Х. Влияние диеты с пониженной гликемической нагрузкой на массу тела, состав тела и маркеры риска сердечно-сосудистых заболеваний у взрослых с избыточным весом и ожирением. Am J Clin Nutr . 2007;85:724-34.

    8. Chiu CJ, Hubbard LD, Armstrong J, et al. Диетический гликемический индекс и углеводы в связи с ранней возрастной дегенерацией желтого пятна. Am J Clin Nutr . 2006;83:880-6.

    9. Чаварро Дж.Э., Рич-Эдвардс Дж.В., Рознер Б.А., Уиллетт В.К. Проспективное исследование количества и качества углеводов в рационе в связи с риском овуляторного бесплодия. Евр Дж Клин Нутр . 2009;63:78-86.

    10. Higginbotham S, Zhang ZF, Lee IM, et al. Диетическая гликемическая нагрузка и риск колоректального рака в исследовании здоровья женщин. J Natl Cancer Inst . 2004;96:229-33.

    11.Лю С., Уиллетт В.К. Диетическая гликемическая нагрузка и атеротромботический риск. Curr Atheroscler Rep . 2002;4:454-61.

    12. Willett W, Manson J, Liu S. Гликемический индекс, гликемическая нагрузка и риск диабета 2 типа. Am J Clin Nutr . 2002;76:274С-80С.

    13. Livesey G, Taylor R, Livesey H, Liu S. Существует ли зависимость доза-реакция между пищевой гликемической нагрузкой и риском диабета 2 типа? Метаанализ проспективных когортных исследований. Am J Clin Nutr .2013;97:584-96.

    14. Mirrahimi A, de Souza RJ, Chiavaroli L, et al. Связь гликемического индекса и нагрузки с событиями ишемической болезни сердца: систематический обзор и метаанализ проспективных когорт. J Am Heart Assoc . 2012;1:e000752.

    15. Фостер-Пауэлл К., Холт С.Х., Бранд-Миллер Дж.К. Международная таблица гликемического индекса и значений гликемической нагрузки: 2002 г.  Am J Clin Nutr . 2002;76:5-56.

    16.Байкен, А.Э., Голецке, Дж., Йословски, Г., Фелбик, А., Ченг, Г., Гердер, С., Бранд-Миллер, Дж.К. Связь между качеством углеводов и маркерами воспаления: систематический обзор обсервационных и интервенционных исследований. Американский журнал клинического питания Am J Clin Nutr . 99(4): 2014;813-33.

    17. AlEssa H, Bupathiraju S, Malik V, Wedick N, Campos H, Rosner B, Willett W, Hu FB. Качество углеводов, измеренное с использованием нескольких показателей качества, отрицательно связано с диабетом 2 типа.Тираж. 2015 г.; 1-31:А:20.

     

    Условия использования

    Содержание этого веб-сайта предназначено для образовательных целей и не предназначено для предоставления личных медицинских консультаций. Вам следует обратиться за советом к своему врачу или другому квалифицированному поставщику медицинских услуг по любым вопросам, которые могут у вас возникнуть относительно состояния здоровья. Никогда не пренебрегайте профессиональным медицинским советом и не откладывайте его поиск из-за чего-то, что вы прочитали на этом сайте. Источник питания не рекомендует и не поддерживает какие-либо продукты.

    Химия биологии: углеводы

    Углеводы

    Углеводы представляют собой органические соединения, организованные в виде кольцевых структур и всегда состоящие из элементов углерода, водорода и кислорода. Углеводы — это настоящие гидраты углерода, потому что отношение атомов водорода к атомам кислорода всегда почти 2:1, как в H 2 O.

    У них также много функций. Большая часть энергии, которую вы получаете, поступает из углеводов, которые вы едите.Растения производят углеводы, такие как пшеница, кукуруза и картофель. Углеводы обычно потребляются животными, либо поедая растение, которое их произвело, либо поедая других животных. Люди также получают углеводы из цельного зерна, фруктов, овощей, молока, конфет, безалкогольных напитков и макарон.

    Насекомые производят углеводный хитин в качестве жесткого экзоскелета для защиты, а омары и крабы используют хитин для своих панцирей. Наконец, целлюлоза, вероятно, является наиболее широко используемым углеводным соединением, содержащим древесину и изделия из дерева, такие как бумага.

    Моносахариды

    Простейшими биологически важными углеводами являются моносахариды , что означает один сахар (моно = один, сахарид = сахар). Общая формула любого углевода: (CH 2 O) x , где x — любое число от трех до восьми. Наиболее распространенными моносахаридами (гексозами) являются глюкоза, галактоза и фруктоза.

    Глюкоза — простейший моносахарид и, вероятно, самый знакомый сахар, особенно если вы были в больнице.В природе глюкоза — это сахар, который зеленые растения производят в процессе фотосинтеза . Он также является основным источником энергии для клеток. Медицинские процедуры часто требуют внутривенного введения глюкозы, чтобы выздоравливающие пациенты могли быстрее восстановить свои силы. Галактоза содержится в молоке, а фруктоза придает фруктам сладкий вкус. Хотя химическая структура каждого сахара отличается, химическая формула одинакова: C 6 H 12 O 6 .

    Дисахариды

    Моносахариды соединяются вместе посредством синтеза дегидратации с образованием дисахаридов или двойных сахаров (ди = два).Реакция синтеза дегидратации высвобождает дегидратацию воды в качестве побочного продукта. Наиболее распространенным дисахаридом является сахароза, также известная как столовый сахар, C 12 H 22 O 11 . Другие распространенные дисахариды включают мальтозу (солодовый сахар) и лактозу (молочный сахар).

    Полисахариды

    Дальнейшее обезвоживание связывает больше молекул сахара, образуя длинные цепи, известные как полисахариды . Полисахарид обычно относится к углеводному полимеру, состоящему из сотен и даже тысяч моносахаридов, ковалентно связанных друг с другом.Клетки используют полисахариды по ряду причин, включая запасание избыточной глюкозы в виде крахмала у растений и гликогена у животных. Крупная полисахаридная целлюлоза является структурным компонентом растений, который придает им жесткость и гибкость.

    Выдержка из The Complete Idiot’s Guide to Biology 2004 г., автор: Glen E. Moulton, Ed.D. Все права защищены, включая право на полное или частичное воспроизведение в любой форме. Используется по договоренности с Alpha Books , членом Penguin Group (USA) Inc.

    Чтобы заказать эту книгу непосредственно у издателя, посетите веб-сайт Penguin USA или позвоните по телефону 1-800-253-6476. Вы также можете приобрести эту книгу на Amazon.com и в Barnes & Noble.

    Углеводы: типы и польза для здоровья

    Что такое углеводы?

    Углеводы (также называемые углеводами) — это тип макронутриентов, содержащихся в определенных продуктах питания и напитках. Сахара, крахмалы и клетчатка являются углеводами.

    Другие макроэлементы включают жиры и белки. Ваше тело нуждается в этих макроэлементах, чтобы оставаться здоровым.

    Как организм перерабатывает углеводы?

    Ваша пищеварительная система расщепляет углеводы на глюкозу или сахар в крови. Ваш кровоток поглощает глюкозу и использует ее в качестве энергии для питания вашего тела.

    Количество потребляемых углеводов влияет на уровень сахара в крови. Употребление большого количества углеводов может повысить уровень сахара в крови. Высокий уровень сахара в крови (гипергликемия) может подвергнуть вас риску развития диабета. Некоторые люди, которые не потребляют достаточно углеводов, имеют низкий уровень сахара в крови (гипогликемия).

    Что такое общие углеводы?

    Продукты и напитки могут содержать три типа углеводов: крахмалы, сахара и клетчатку.Слова «общее количество углеводов» на этикетке пищевых продуктов относятся к комбинации всех трех типов.

    В чем разница между простыми и сложными углеводами?

    Химическая структура пищи и скорость ее переваривания в организме определяют, является ли пища сложным или простым углеводом. Сложные углеводы с меньшей вероятностью вызывают скачки сахара в крови. Они также содержат витамины, минералы и клетчатку, необходимые вашему организму. (Возможно, вам знаком термин «хорошие углеводы», но лучше думать о них как о полезных углеводах.)

    Слишком много простых углеводов может способствовать увеличению веса. Они также могут увеличить риск диабета, сердечных заболеваний и высокого уровня холестерина.

    Что такое крахмалы?

    Крахмалы представляют собой сложные углеводы. Многие крахмалы (но не все) подходят под эту категорию. Они обеспечивают витамины и минералы. Организму требуется больше времени, чтобы расщепить сложные углеводы. В результате уровень сахара в крови остается стабильным, а сытость сохраняется дольше.

    Вы можете найти крахмалистые углеводы в:

    • Фасоль и бобовые , такие как черная фасоль, нут, чечевица и фасоль.
    • Фрукты , такие как яблоки, ягоды и дыни.
    • Цельнозерновые продукты , такие как коричневый рис, овсянка, цельнозерновой хлеб и макаронные изделия.
    • Овощи , такие как кукуруза, лимская фасоль, горох и картофель.

    Что такое волокно?

    Продукты растительного происхождения, такие как фрукты, овощи и цельнозерновые продукты, содержат клетчатку. Продукты животного происхождения, включая молочные продукты и мясо, не содержат клетчатки.

    Клетчатка — это сложный полезный углевод.Ваше тело не может расщепить клетчатку. Большая часть его проходит через кишечник, стимулируя и помогая пищеварению. Клетчатка также регулирует уровень сахара в крови, снижает уровень холестерина и дольше сохраняет чувство сытости.

    Эксперты рекомендуют взрослым ежедневно потреблять от 25 до 30 граммов клетчатки. Большинство из нас получает половину этой суммы.

    Продукты с высоким содержанием клетчатки включают:

    • Фасоль и бобовые , такие как черная фасоль, нут, чечевица и фасоль пинто.
    • Фрукты , особенно со съедобной кожурой (яблоки и персики) или семенами (ягоды).
    • Орехи и семена, включая миндаль, арахис, грецкие орехи, семена тыквы и семена подсолнечника.
    • Цельнозерновые продукты , такие как коричневый рис, овсянка, лебеда, зерновой и цельнозерновой хлеб и макаронные изделия.
    • Овощи , такие как кукуруза, лимская фасоль, брокколи, брюссельская капуста и кабачки.

    Что такое сахара?

    Сахара представляют собой тип простых углеводов. Ваше тело быстро расщепляет простые углеводы. В результате уровень сахара в крови повышается, а затем быстро падает.После употребления сладких продуктов вы можете заметить прилив энергии, за которым следует чувство усталости.

    Существует два типа сахаров:

    • Встречающиеся в природе сахара , например содержащиеся в молоке и свежих фруктах.
    • Добавленные сахара , такие как содержащиеся в конфетах, консервированных фруктах, соках и газированных напитках. К сладостям относятся такие вещи, как выпечка, шоколадные батончики и мороженое. Отдавайте предпочтение фруктам, консервированным в соке, а не другим сортам. Обратите внимание, что доступна газировка без сахара.

    Ваше тело перерабатывает все сахара одинаково.Он не может отличить натуральный сахар от добавленного. Но наряду с энергией продукты с натуральным сахаром содержат витамины, минералы и иногда клетчатку.

    Сахар имеет много названий. На этикетках пищевых продуктов вы можете увидеть сахар, указанный как:

    .
    • Нектар агавы.
    • Тростниковый сироп или кукурузный сироп.
    • Декстроза, фруктоза или сахароза.
    • Мед.
    • Меласса.
    • Сахар.

    Ограничение сахара необходимо для поддержания нормального уровня сахара в крови.Кроме того, сладкие продукты и напитки часто содержат больше калорий, что может способствовать увеличению веса. Ограничьте рафинированные продукты и продукты, содержащие добавленный сахар, такие как белая мука, десерты, конфеты, соки, морсы, газированные напитки и подслащенные напитки. Американская кардиологическая ассоциация рекомендует:

    .
    • Не более 25 г (6 чайных ложек или 100 калорий) добавленного сахара в день для большинства женщин.
    • Не более 36 г (9 чайных ложек или 150 калорий) добавленного сахара в день для большинства мужчин.

    Каково рекомендуемое суточное количество (RDA) углеводов?

    Рекомендуемое количество углеводов в день не установлено.Ваш возраст, пол, состояние здоровья, уровень активности и целевые веса влияют на количество, которое подходит именно вам. Подсчет углеводов помогает некоторым людям с диабетом контролировать уровень сахара в крови.

    Для большинства людей Министерство сельского хозяйства США (USDA) рекомендует здоровую тарелку или подход MyPlate. Вы должны заполнить:

    • Половина тарелки с фруктами и овощами.
    • Четверть вашей тарелки состоит из цельнозерновых продуктов.
    • Четверть вашей тарелки с белком (мясом, рыбой, бобами, яйцами или молочными продуктами).

    Полезна ли диета с низким или нулевым содержанием углеводов?

    Некоторые люди сокращают потребление углеводов, чтобы способствовать снижению веса. Популярные низкоуглеводные диеты включают диету Аткинса и кетогенную (кето) диету. Некоторые медицинские работники рекомендуют кето-диету при эпилепсии и других заболеваниях.

    Строгие диетические ограничения трудно соблюдать в течение длительного времени. Некоторые диеты с ограничением углеводов включают большое количество животных жиров и масел. Эти продукты могут увеличить риск сердечно-сосудистых заболеваний.Эксперты до сих пор не уверены, полезна ли диета с низким или нулевым содержанием углеводов. Поговорите со своим лечащим врачом, прежде чем попробовать диету с низким или нулевым содержанием углеводов.

    Записка из клиники Кливленда

    Возможно, вы думали об углеводах как о «хороших» или «плохих». Как и в случае со всеми продуктами, секрет углеводов заключается в том, чтобы принимать разумные решения и ограничивать те, которые не так полезны для вас.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.

    2015-2019 © Игровая комната «Волшебный лес», Челябинск
    тел.:+7 351 724-05-51, +7 351 777-22-55 игровая комната челябинск, праздник детям челябинск