formation de liaisons glycosidiques
considérons maintenant la formation acétale dans un contexte biochimique. Un exemple très important du groupe acétal / cétal en biochimie est les liaisons glycosidiques qui relient les monomères de sucre individuels pour former des polysaccharides (voir rubrique 1.3 Pour un examen rapide)., Regardez la liaison glycosidique entre deux monomères de glucose dans une chaîne de cellulase:
Si vous regardez attentivement, vous devriez reconnaître que le carbone #1, LE CARBONE anomérique du monomère de glucose gauche, est le carbone central d’un groupe acétal. Les biochimistes appellent cela une liaison b – 1,4, car la stéréochimie au carbone #1 est b dans le système de nomenclature des glucides spécialisés, et elle est liée au carbone #4 du glucose suivant sur la chaîne., La grande diversité structurelle des hydrates de carbone provient en grande partie des différentes liaisons possibles – à la fois en termes de liaison entre deux carbones et de stéréochimie de la liaison. Vous verrez beaucoup plus de variations de modèles de liaison glycosidique si vous étudiez la biochimie des glucides plus en profondeur.,
Les Réactions dans lesquelles de nouvelles liaisons glycosidiques sont formées sont catalysées par des enzymes appelées glycosyltransférases, et en termes de chimie organique, ces réactions représentent la conversion d’un hémiacétal en acétal (rappelez-vous que les monomères de sucre sous leur forme cyclique sont des hémiacétals et des hémikétals)., Le mécanisme de formation de liaison glycosidique dans une cellule vivante est parallèle au mécanisme de formation d’acétal catalysé par l’acide (non biologique), avec une différence importante: plutôt que d’être protoné, le groupe \(OH\) de l’hémiacétal est converti en un bon groupe de départ par phosphorylation (c’est un schéma que nous connaissons des chapitres 9 et 10). L’identité spécifique du groupe phosphate activateur varie pour différentes réactions, elle est donc généralisée dans la figure ci-dessous.,
mécanisme pour la formation (biochimique) d’acétal:
- étape A (phase d’activation): cette phase de la réaction varie selon le cas particulier, mais implique toujours des étapes de transfert de groupe phosphate qui sont familières du chapitre 9. Ce qui est le plus important pour notre discussion actuelle, cependant, est simplement que le groupe hydroxyle sur l’hémiacétal a été activé – c’est-à-dire. transformé en un bon groupe de départ – par phosphorylation.,
- Étape 1: Maintenant que le groupe de départ a été activé, il fait son travail et part, ce qui entraîne un carbocation stabilisé par résonance.
- Étape 2: un alcool nucléophile sur la chaîne de cellulose en croissance attaque le carbocation hautement électrophile pour former un acétal. C’est ici que la stéréochimie de la nouvelle liaison glycosidique est déterminée: selon la réaction, le nucléophile alcoolique pourrait s’approcher de part et d’autre du carbocation planaire.,
pour répéter: il est important de reconnaître le modèle mécaniste familier \(S_N1\) en jeu ici: à l’étape A, un groupe de départ pauvre est converti en un bon groupe de départ, à l’étape 1, le groupe de départ part et un carbocation stabilisé est laissé derrière, et à l’étape 2, un nucléophile attaque pour former une Revoyez les réactions \(S_N1\) que nous avons vues au chapitre 8 Si vous avez du mal à établir cette connexion mécaniste.,
maintenant, regardons spécifiquement le mécanisme de réaction de la glycosyl transférase dans lequel une nouvelle liaison glycosidique est formée sur une chaîne de cellulose en croissance. Le Glucose (un hémiacétal) est d’abord activé par deux étapes enzymatiques de transfert de phosphate: l’étape A1, une réaction d’isomérisation du phosphate avec un mécanisme similaire à la réaction dans le problème P9.13, suivie d’une étape UTP-dépendante A2, pour laquelle vous avez été invité à proposer un mécanisme dans le problème P9.12.,
le groupe UDP sur glucose-UDP part alors (étape 1 ci-dessous), formant un carbocation intermédiaire stabilisé par résonance. L’attaque par le groupe alcool sur la chaîne de cellulose en croissance à l’étape 2 forme la liaison glycosidique (acétal). Notez l’inversion de la stéréochimie.
