TETROZE: CARACTERISTICI, ERITROZĂ, SINTEZĂ, DERIVAȚI - BIOLOGIE - 2025

De tetroses sunt monozaharide patru atomi de carbon, cu formula empirică C ₄ H ₈ O ₄ . Există două tipuri de tetroze: aldoze (au o grupă de aldehide terminale, carbon 1 sau C-1) și cetoze (au o grupă cetonică la carbon 2, C-2).

Tetrosele nu au fost găsite ca produse naturale, dar este posibil să le găsim în forma lor redusă, cum ar fi eritritolul, care este un tetrahidroxialcool. În licheni, eritritolul este sintetizat prin decarboxilarea acidului D-arabonic.

Sursa: Ed (Edgar181)

Arborele nu este o parte structurală a ființelor vii. Cu toate acestea, tranzitele, cum ar fi eritroza, se găsesc pe căile metabolice.

caracteristici

În aldotetroze există doi atomi de carbon chiral, C-2 și C-3 și carbon 6 (C-6). În timp ce în ketotetroză există un singur atom de carbon chiral, carbonul 3 (C-3).

Zaharurile, cum ar fi tetroza, cu configurația D sunt mai abundente decât zaharurile cu configurația L.

Există două aldotetroză cu configurația D (D-eritroză și D-treoză), și o ketotetoză cu configurația D (eritroză D).

Proiecțiile Fischer se realizează orientând molecula într-o conformație eclipsată cu o grupare aldehidă de mai sus. Cei patru atomi de carbon definesc lanțul principal al proiecției, fiind aranjați pe verticală. Legăturile orizontale sunt orientate spre exterior, iar legăturile verticale sunt orientate înapoi.

Spre deosebire de monosacharide care au cinci sau mai mulți carboni, care suferă reacții intramoleculare pentru a forma hemiacetale și hemicetale, tetrossele nu pot forma structuri ciclice.

Eritroza în metabolism

Eritroza este singura tetroză găsită în metabolismul multor organisme. Căile metabolice în care se găsește sunt:

- Calea fosfatului Pentose

- Ciclul calvin

- Căi de biosinteză a aminoacizilor esențiali și aromatici.

În toate aceste căi metabolice, eritroza participă ca un ester fosfat, eritroza 4-fosfat. Rolul eritrozei 4-fosfat în aceste căi este descris mai jos.

Eritroza pe calea fosfatului pentoză și în ciclul Calvin

Ambele căi metabolice au în comun biosinteza 4-fosfatului de eritroză cu participarea enzimelor transketolase și transaldolază.

Ambele enzime catalizează transferul unui fragment mic de carbon de la o cetoză donatoare la o aldoză acceptantă pentru a produce o nouă aldoză cu lanț mai scurt și o ketoză cu lanț mai lung.

Pe calea fosfatului pentoza, biosinteza eritroza-4-fosfat are loc din doua substraturi, sedoheptuloza 7-fosfat, o cetoheptosa si gliceraldehida 3-fosfat, o aldotrioza, care sunt transformate in eritroza 4- fosfat, aldotetroză și fructoză 6-fosfat, o cetohexoză, prin cataliza unei transaldolază.

În ciclul Calvin, biosinteza de eritroză-4-fosfat are loc din două substraturi, 6-fosfat de fructoză, un cetohexoză și 3-fosfat de gliceraldehidă, precum și o aldotrioză. Acestea sunt transformate în 4-fosfat de eritroză, o aldotetroză și 5-fosfat de xiluloză, o ketopenteză, prin cataliza unei transketolază.

Biosinteza 4-fosfatului de eritroză în calea fosfatului de pentoză are ca scop biosinteza gliceraldehidei 3-fosfat și a 6-fosfatului fructozei, care poate continua prin calea gluconeogenă și calea pentozei fosfatului. Biosinteza eritrozei 4-fosfat în ciclul Calvin permite înlocuirea ribosului 1,5 bifosfat pentru a relua ciclul cu fixarea CO ₂ .

Eritroza: biosinteza aminoacizilor esențiali și aromatici

În bacterii, ciuperci și plante, biosinteza aminoacizilor aromatici fenilalanină, tirozină și triptofan începe cu precursorii fosfenolpiruvat și eritroză 4-fosfat. Acești precursori sunt convertiți mai întâi în shikimate și apoi în corismat, o secvență de șapte trepte catalizată de enzime.

Din corismat se produce o bifurcație. Pe de o parte, o cale culmină cu biosinteza triptofanului, pe de altă parte, corismatul produce tirozină și fenilalanină.

Deoarece biosinteza aminoacizilor aromatici apare numai la plante și microorganisme, această cale este vizată de erbicide, cum ar fi glifosatul, care este ingredientul activ din RoundUp. Acesta din urmă este un produs comercial al Monsanto, care este în prezent deținut de compania Bayer.

Glifosatul este un inhibitor competitiv în ceea ce privește fosfenolpiruvatul în reacția 5-enolpyruvylshikimate 3-fosfat sintasa (EPSP).

Eritritolul este un derivat al eritrozei

Eritritolul este forma redusă de eritroză și împărtășește caracteristicile funcționale cu alți polioli, precum stabilitatea relativă în medii acide și alcaline, stabilitate la căldură ridicată, un gust similar cu zaharoza (săracă în calorii), neavând potențial cancerigen, printre alte caracteristici.

Eritritolul este capabil să suprime bacteriile dăunătoare și să reducă placa dentară. Spre deosebire de alți polioli, inclusiv sorbitolul și xilitolul, eritritolul este absorbit rapid din intestinul subțire, nu este metabolizat și este excretat în urină. Consumul frecvent de eritritol reduce incidența cariilor dentare și restabilește suprafața dintelui.

Studiile asupra eritritolului, xilitolului și sorbitolului au arătat că aceste zaharuri diferă în eficiența lor față de cavități. Xilitolul și sorbitolul sunt mai puțin eficiente în prevenirea cariilor dentare și a bolilor parodontale.

Sinteza prebiotică a tetrozelor

Sinteza monosacaridelor din lumea prebiotică trebuie să fi jucat un rol esențial în originea vieții, deoarece acești compuși sunt surse de energie și componente ale altor biomolecule.

Formaldehida (CH ₂ = O), cel mai simplu carbohidrat, este printre cele mai abundente de ~ 140 molecule interstelare cunoscute. În atmosfera Pământului Primitiv, a fost generată de acțiunea radiațiilor ionizante, a luminii UV și a descărcărilor electrice asupra moleculelor de metan, amoniac și apă.

Formaldehida s-ar fi precipitat din atmosferă, unind curenți de apă caldă (60–80 ° C) care ar fi erodat rocile pământului, purtând ioni de calciu.

Acești ioni ar fi catalizat o reacție care convertește o moleculă de formaldehidă și o moleculă de formaldehidă protonat (CH ₂ = OH ⁺ ) într - una din glycolaldehyde protonate (HOCH2CH = OH ⁺ ).

Glicolaldehidă protonată ar fi interacționat cu formaldehida pentru a produce triose ⁺ , care ar fi interacționat din nou cu formaldehida pentru a produce tetroze ⁺ . Repetarea acestei autocatalize ar fi produs monosacharide cu un număr mai mare de carbon.

Chiralitățile tetrosselor și ale altor monosacharide ar putea reflecta chiralitățile aminoacizilor prezenți în mediul apos, care ar fi acționat, de asemenea, ca catalizatori pentru formarea monosacharidelor.

Referințe

1. Carey, FA, Giuliano, RM 2016. Chimie organică. McGraw-Hill, New York.
2. Cui, SW 2005. Carbohidrați alimentari: chimie, proprietăți fizice și aplicații. CRC Press, Boca Raton.
3. Cui, SW 2005. Carbohidrați alimentari: chimie, proprietăți fizice și aplicații. CRC Press, Boca Raton.
4. Gardner, TS 1943. Problema formării carbohidraților în natură. Jurnalul de chimie organică, 8, 111-120.
5. Jalbout, AF 2008. Sinteza prebiotică a zaharurilor simple printr-o reacție interstelară de formoză. Origini ale vieții și evoluția biosferei, 38, 489-497.
6. Kim, H.-J. și colab. 2011. Sinteza carbohidraților în ciclurile prebiotice ghidate de minerale. Journal of the American Chemical Society, 133, 9457–4646.
7. Lambert, JB, Gurusamy-Thangavelu, SA, Ma, K. 2010. Reacția de formoză mediată de silicați: sinteza de jos în sus a silicatelor de zahăr. Știință, 327, 984-986.
8. Lamour, S., Pallmann, S., Haas, M., Trapp, O. 2019. Formarea prebiotică a zahărului în condiții neonoase și accelerație mecanicochimică. Viață 2019, 9, 52; doi: 10.3390 / life9020052.
9. Linek, K., Fedoroňko, M. 1972. Interconversia D-tetrozelor în piridină. Cercetarea carbohidraților, 21, 326-330.
10. Nelson, DL, Cox, MM 2017. Principiile biochimiei Lehninger. WH Freeman, New York.
11. Pizzarello, S., Shock, E. 2010. Compoziția organică a meteoritelor carbonace: povestea evolutivă înaintea biochimiei. Perspectivele de primăvară rece în biologie, 2010; 2: a002105.
12. Pizzarello, S., Weber, AL 2010. Sinteze stereoselective de zaharuri pentoase în condiții prebiotice realiste. Origini ale vieții și evoluția biosferei, 40, 3-10.
13. Sinnott, ML 2007. Structura și mecanismul chimiei carbohidraților și biochimiei. Royal Society of Chemistry, Cambridge.
14. Stick, RV, Williams, SJ 2009. Carbohidrații: moleculele esențiale ale vieții. Elsevier, Amsterdam.
15. Tomasik, P. 2004. Proprietăți chimice și funcționale ale zaharidelor alimentare. CRC Press, Boca Raton.
16. Voet, D., Voet, JG, Pratt, CW 2008. Fundamentele biochimiei - viața la nivel molecular. Wiley, Hoboken.
17. Nelson, DL, Cox, MM 2017. Principiile biochimiei Lehninger. WH Freeman, New York.
18. Pizzarello, S., Weber, AL 2004. Aminoacizi prebiotici ca catalizatori asimetrici. Știință, 3003, 1151.
19. Sinnott, ML 2007. Structura și mecanismul chimiei carbohidraților și biochimiei. Royal Society of Chemistry, Cambridge.
20. Stick, RV, Williams, SJ 2009. Carbohidrații: moleculele esențiale ale vieții. Elsevier, Amsterdam.