Termeni asociați:

  • Gametofit
  • Gen
  • Varec
  • Gracilaria
  • Xylan
  • Alge
  • Polizaharide
  • Citotoxicitate
  • Nemaliales
  • Xiloză

Descărcați în format PDF

sciencedirect

Despre această pagină

Structuri chimice ale polizaharidelor algale

2.2.4 Manani sulfatati

Există două exemple de xilomani sulfatati care se abat de la structurile descrise mai sus. Galaxaura rugosa (ca Galaxaura squalida, ordinul Nemaliales) s-a arătat că conține o polizaharidă cu o coloană vertebrală construită din reziduuri de β-D-manopiranoză (1 → 3) legate (Usov și colab., 1981). Xilomanii sulfați au fost de asemenea găsiți la două specii aparținând Ceramiales (Chondrophycus papillosus și C. flagelliferus). În acest caz, coloana vertebrală a unităților 2-sulfat de β-D-manopiranoză legată de (1 → 4) este parțial substituită la pozițiile 6 de resturi de 2-sulfat de β-D-manopiranoză sau β-D-xilopiranoză (Cardoso și colab. ., 2007).

La fel ca în cazul multor alte polizaharide sulfatate, xilomanii sulfați prezintă diverse activități biologice. Au demonstrat o acțiune anticoagulantă moderată și o activitate antivirală considerabilă (în special antiherpetică), în funcție de gradul de sulfatare și poziția sulfatului (Kolender și colab., 1997; Mandal și colab., 2008; Recalde și colab., 2009). Astfel, unii xilomani sulfatați pot fi considerați ca agenți antivirali potențial importanți (Damonte și colab., 2004; Pujol și colab., 2007).

Polizaharide ale algelor roșii

În Sulfated Mannans

Prezența mananelor sulfatate în algele roșii a fost descrisă pentru prima dată în 1973. S-a constatat că hidroliza unui mucilagiu solubil în apă din N. vermiculare a dat manoză și xiloză în locul galactozei așteptate. 86.87 Fracționarea ulterioară a condus la izolarea unui xilan neutru (a se vedea anterior, Secțiunea III) și a unei polizaharide sulfatate care conține, în afară de d-manoză, și 3,1% d-xiloză și 15,5% sulfat. Structura acestei polizaharide neobișnuite a fost investigată cu atenție prin desulfație, metilare, acetoliză și degradare alcalină. 86,87,694-696 Pentru a facilita utilizarea spectroscopiei RMN de 13 C pentru analiza structurală a xilomananului, au fost sintetizați sulfați izomeri ai 3-O-metil-α-d-manopiranozidei de metil și au fost interpretate spectrele lor de RMN. 697 Folosind toate aceste abordări, s-a arătat că polizaharida are o coloană vertebrală liniară de reziduuri α-d-manopiranoză 3-legate sulfatate în pozițiile 6 sau 4. Mai multe unități coloanei vertebrale pot transporta reziduuri de β-d-xilopiranoză sub formă de stuburi simple în poziția 2.

Xilomanii sulfatați similari au fost găsiți apoi la alți reprezentanți ai ordinului Nemaliales, și anume, în N. fastigiata, 660.698–700 două specii din genul Liagora, 89.701 S. hatei, 702 și Nemalion helmintoides. 703 Toate aceste polizaharide au coloane vertebrale identice ale unităților α- d-manopiranoză (1 → 3) legate, dar diferă ușor în ceea ce privește gradul de sulfatare și xilozilare și modelele de substituție. Astfel, grupurile sulfatate la pozițiile 4 și 6 au fost găsite în xilomananii din Nemalion 694.703 și Liagora, 89.701 în pozițiile 2 și 6 în xilomananul din N. fastigiata, 660 în timp ce polizaharida din S. hatei 702 a fost sulfatată doar în poziția 4. Cepurile unice de β-d-xilopiranoză au fost localizate în cea mai mare parte în poziția 2, dar polizaharida din S. hatei 702 conținea resturi de xiloză în pozițiile 2, 4 și 6, în timp ce în polizaharida din L. valida 89 nu numai β- d - xilopiranoză, dar și 3-O-metil-β-d-xilopiranoză și lanțuri scurte de unități β-d-xilopiranoză legate (1 → 4) au fost găsite atașate la poziția 2 a coloanei vertebrale.

În esență, liniari (1 → 3) -α-d-manani obținuți prin desulfatarea xilomanilor sulfatati nativi sunt insolubili în apă și chiar în alcali. Polizaharidele native au adesea solubilitate „neregulată”. De exemplu, polizaharida din L. valida a fost separată în două fracțiuni aproximativ egale, solubile și insolubile, prin dizolvare în clorură de sodiu apoasă concentrată. 89 În mod surprinzător, ambele fracții au diferit cu greu în ceea ce privește compoziția și, prin urmare, comportamentul soluției lor poate fi explicat doar printr-o distribuție inegală a grupelor sulfat de-a lungul lanțului principal, lăsând blocuri de reziduuri de manoză nesulfatate pentru asocierea intermoleculară. O astfel de asociere poate fi observată, de asemenea, în interacțiunea mananilor sulfatați cu xilani și galactani însoțitori, ducând la unele dificultăți în izolarea polizaharidelor pure. 660 Trebuie remarcat faptul că galactanii sulfatati sau xilogalactanii pot fi prezenți în speciile Nemaliales în cantități minore împreună cu xilomanii sulfatati. S-a arătat că acești galactani aparțin grupului de agar al polizaharidelor. 592.704

Există două exemple de xilomani sulfatati care se abat de la structurile tocmai descrise. G. rugosa (ca G. squalida), o algă de ordinul nemalialelor, s-a arătat că conține o polizaharidă având o coloană vertebrală construită din resturi de β-d-manopiranoză legate de (1 → 3). 88 Recent, prezența xilomananilor sulfatati a fost detectată pentru prima dată la două specii aparținând Ceramiales, și anume la Chondrophycus papillosus și Chondrophycus flagelliferus. În acest caz, coloana vertebrală a unităților 2-sulfat de β- d-manopiranoză legată (1 → 4) este parțial substituită la pozițiile 6 de resturi de β-d-manopiranoză 2-sulfat sau β-d-xilopiranoză. 705

Alături de multe alte polizaharide sulfatate, xilomanii sulfatate prezintă diverse activități biologice. Au demonstrat o acțiune anticoagulantă moderată 660, dar au prezentat o activitate antivirală considerabilă (în special antiherpetică), care depinde de gradul de sulfatare și de poziția grupului sulfat. 660.702.703 Astfel, unii xilomanani sulfați pot fi considerați ca agenți antivirali potențial importanți. 651.706

Carbohidrați din alge marine

Xilani

Xilanii legați de β- (1 → 3) au fost raportați numai din alge care nu conțin celuloză în pereții lor celulari (de exemplu, anumite forme din Bangiales). Studiul lui Mukai și colab. (1981) este interesant, deoarece acești autori au reușit să prepare microfibrile de xilani legați în mod esențial de β- (1 → 3) din faza generică a P. tenera, unde xilan a înlocuit celuloza din pereții celulari. Faza conchocelis a aceleiași specii nu conținea β- (1 → 3) xilan, ci a format microfibrile de celuloză izolate și caracterizate. Cu toate acestea, atât pereții celulari conchocelis, cât și reziduurile de xiloză legată de 4 și cele 4 au fost detectate.

Carbohidrați marini: elemente de bază și aplicații, partea B

2 Surse de carbohidrați marini

În ultimele decenii, industriile medicale și farmacologice, precum și instituțiile academice de cercetare au câștigat un interes crescut pentru carbohidrații pe bază de marină. Acest lucru se datorează potențialului larg al carbohidraților marini și aplicării acestora în mai multe domenii biologice, biomedicale și nutriționale. Greutățile moleculare, parametrii structurali și caracteristicile fiziologice ale carbohidraților marini sunt diverse în sens; prin urmare, se comportă în consecință pentru a rezulta în bioactivități specifice, cum ar fi antiproliferative, antitumorale, antivirale, anticoagulante, antioxidante, antiinflamatoare etc.

Chiar și speciile microalgice din mediul marin pot fi produse la biomasă ridicată pentru a produce molecule bioactive foarte potențiale din molecule de lipide, proteine ​​și carbohidrați. Mai mult, biomasa microalgală este bogată nu numai în lipide, ci și în carbohidrați și proteine, unde resturile microalgare extrase de lipide sunt formate în principal din proteine ​​și carbohidrați utilizați direct pentru hrana animalelor. Aceste materiale rămase pot fi redirecționate în continuare pentru a le prelucra pentru extracția moleculelor necesare de carbohidrați de interes nutrițional (Pleissner & Lin, 2013). Fitoplanctoanele, pe de altă parte, posedă carbohidrați valoroși cu valoare medicinală, de exemplu, chrysolaminaran, un tip abundent de carbohidrați de stocare prezenți în fitoplanctonii marini, cum ar fi Phaeocystis și diatomeele (Kurita, 2006). Ciclarea carbohidraților este unul dintre cele mai importante procese din ciclul carbonului marin pentru a determina compoziția glucidică a biomasei fitoplanctonului. Se raportează că Phaeocystis este de natură cosmopolită și se știe că produce cantități abundente de carbohidrați, în principal mucopolizaharidele extracelulare din matricea coloniei și glucanii de stocare, dintre care chrysolaminaranul este principalul constituent.

Mai mult, carbohidrații microbieni marini au fost selectați structural și funcțional pentru potențialele lor aplicații în industria farmaceutică, adezivi și textile (Kim, 2013).

Conform celui mai simplu proces descris de Dutta și colab. (2004), obținerea chitosanului de la animale marine a implicat patru pași importanți pentru producerea chitosanului din chitină, de exemplu, din cochilii de crustacee și anume, (I) deproteinarea, (ii) demineralizarea, (iii) decolorarea și (iv) deacetilarea; și în continuare dezvoltarea COS este posibilă din sistemul bioreactor cu membrană prin metoda hidrolizei enzimei (tratamentul chtiosanazei) (Dutta, Dutta și Tripati, 2004; Jeon și Kim, 2000). Mai multe etape ale întregii procesări au fost demonstrate ca o simplă diagramă de flux în Schema 9.1 .

Schema 9.1. Un proces etapizat de producere a chitosanului și chitooligozaharidelor din deșeurile de crustacee.

În plus, COS-urile, care sunt produsele degradate ale chitosanului sau chitinei, au fost produse prin mai multe metode, cum ar fi hidroliza enzimatică și acidă, pentru a utiliza acești derivați în aplicații biologice multiple (Xia și colab., 2011). Studii cuprinzătoare privind proprietățile și noile reacții de modificare ale chitinei, chitosanului, COS și derivaților acestora sunt efectuate pentru a aplica aceste macromolecule în domeniile promițătoare ale medicinei, farmaciei, cosmeticelor, articolelor de toaletă, procesării alimentelor, agriculturii etc. (Kim, 2010; Kurita, 2006).

În mod similar, clandosanul este, de asemenea, un fel de moleculă de carbohidrați polimerici din chitina crustacee a fost utilizată în aplicații fertilizante datorită comportamentului său insecticid sau nematocid (Spiegel, Chet, Cohn, Galper & Sharon, 1988). Cu toate acestea, aplicațiile nutriționale sau farmacologice ale clandosanului nu sunt bine studiate.

Lipide algice, acizi grași și steroli

3.2 Structura și apariția lipidelor algale

FIG. 3.1. Structura moleculelor lipidice comune găsite în alge.

3.2.1 Fosfolipide

Mai mult, algele roșii conțin, de asemenea, cantități mici de sfingolipide, cum ar fi cerebrozidele și ceramidele detectate în Chondrus crispus, Polysiphonia lanosa, Ceratodictyon spongiosum și Halymenia sp. (Bano și colab., 1990; Lo și colab., 2001; Pettitt și colab., 1989). Vaśkovsky și colab. (1996) au detectat ceramidefosfoinozitol (IPC) la 11 alge roșii. Ulterior, Khotimchenko și colab. (2000) au cuantificat această lipidă din 22 de specii de alge roșii aparținând Nemaliales, Cryptonemiales, Gigartinales, Rhodymeniales și Ceramiales. Ei au raportat intervalul său de la 2,6% la 15,7% din PL în Nemalion vermiculare și, respectiv, în Gracilaria verrucosa. Mai mult, Khotimchenko și Vaśkovsky (2004) au izolat și caracterizat inozitol conținând sfingolipid din G. verrucosa care conținea acizi palmitici (51,7%), stearici (23,2%), miristici (9,8%), oleici (9,8%) și palmitoleici în lanțurile sale acil.

3.2.2 Glicolipide

Glicolipidele sunt localizate predominant în membranele fotosintetice cu MGDG și SQDG strict restricționate la membranele tilacoide ale cloroplastului, în timp ce DGDG se găsește și în membranele extraplastidiale. Recent, un studiu cristalografic cu raze X al PSI și PSII a relevat prezența a 4 și 25 molecule lipidice (MGDG, DGDG, SQDG și PG), respectiv, în Thermosynochococcus elongatus (Guskov și colab., 2009). Aceste glicolipide sunt considerate indispensabile pentru asamblarea și reglarea funcțională a PSII (consultați revizuirea realizată de Mizusawa și Wada, 2012). Mai mult, ele constituie invariabil mai mult de jumătate din lipide, cu MGDG reprezentând 31-56% (Hofmann și Eichenberger, 1997; Khotimchenko, 2002; Muller și Eichenberger, 1994; Sanina și colab., 2004; Yan și colab., 2011) cu cu excepția câtorva alge roșii, cum ar fi Palmaria stenogona, Ceramium kondoi, Laurencia nipponica, Anfeltia tobuchiensis și Exophyllum goii, unde DGDG a fost glicolipidul caracteristic (35,7-64% din totalul lipidelor), (Illijas și colab., 2009; Khotimchenko, 2002; Sanina și colab., 2004) întrucât membrii Fucales (alge brune) conțineau un conținut mai mare de SQDG variind între 36,8 și 48,8% (Khotimchenko, 2002; Sanina și colab., 2004).

O caracteristică unică a glicolipidelor este conținutul lor ridicat de PUFA n-3 similar plantelor superioare. MGDG este cel mai nesaturat glicolipid din algele verzi și roșii, cu DGDG în algele brune, în timp ce SQDG a fost cel mai saturat. Compoziția lor FA a dezvăluit că acestea conțin un amestec de tipuri procariote și eucariote de FA (FA conținând un C18 și un C16 PUFA). Mai mult, algele marine conțin, de asemenea, PUFA cu lanț lung C20 și C22, cum ar fi AA, EPA și acid docosahexaenoic (C22: 6, n-3, DHA), spre deosebire de algele de apă dulce cu ALA ca FA majoră în galactolipide și acid palmitic în SQDG . Lungimea lanțului acestor glicolipide FA (C16 sau C18) indică dacă acestea sunt sintetizate de novo în plastid sau importate din reticulul endoplasmatic. MGDG și DGDG conțin acid hexadecatetraenoic (C16: 4 n-3), ALA, acid stearidonic (C18: 4 n-3, STA) și acid linoleic (C18: 2 n-6, LA) în alge verzi, AA și EPA în roșu și ambele în alge brune, în timp ce SQDG conține acid palmitic și oleic ca FA majore (Hofmann și Eichenberger, 1997; Illijas și colab., 2009; Khotimchenko, 2002; Khotimchenko, 2003; Sanina și colab., 2004). Cu toate acestea, conținuturi mai ridicate de AA, EPA și ALA au fost raportate în SQDG de Ahnfeltia touchiensis, Ulva fenestrata și Undaria pinnatifida (Khotimchenko, 2003; Sanina și colab., 2004).

3.2.3 Lipidele betaină

3.2.4 Glicerolipide nepolare (lipide neutre)

3.2.5 Lipide neobișnuite

În plus, un număr mare de lipide neobișnuite au fost raportate la diferite specii de alge și sunt menționate în Tabelul 3.1 .

Tabelul 3.1. Lista lipidelor neobișnuite raportate din alge