TETROZLAR: ÖZELLIKLER, ERITROZ, SENTEZ, TÜREVLER - BIYOLOJI - 2024

Tetrozlar ile, monosakkaritler dört karbon olan ampirik formüle Cı ₄ H ₈ O ₄ . İki tür tetroz vardır: aldozlar (bir terminal aldehit grubuna sahiptirler, karbon 1 veya C-1) ve ketozlar (karbon 2, C-2'de bir keton grubuna sahiptirler).

Tetrozlar, doğal ürünler olarak bulunmamıştır, ancak indirgenmiş formlarında, örneğin bir tetrahidroksialkol olan eritritolde bulunabilirler. Likenlerde eritritol, D-arabonik asidin dekarboksilasyonu ile sentezlenir.

Kaynak: Ed (Edgar181)

Ağaçlar, canlıların yapısal bir parçası değildir. Bununla birlikte, eritroz gibi treozlar, metabolik yolaklarda bulunur.

karakteristikleri

Aldotetroslarda iki kiral karbon atomu vardır, C-2 ve C-3 ve karbon 6 (C-6). Ketotetrozda sadece bir kiral karbon atomu, karbon 3 (C-3) bulunur.

D konfigürasyonuna sahip tetroz gibi şekerler, L konfigürasyonuna sahip şekerlerden daha fazladır.

D konfigürasyonuna sahip iki aldotetroz (D-eritroz ve D-treoz) ve D konfigürasyonlu (D-eritruloz) bir ketotetroz vardır.

Fischer projeksiyonları, molekülün yukarıda bir aldehit grubu ile örtülü bir konformasyonda yönlendirilmesiyle yapılır. Dört karbon atomu, dikey olarak düzenlenmiş olan projeksiyonun ana zincirini tanımlar. Yatay bağlantılar dışa doğru ve dikey bağlantılar geriye dönüktür.

Hemiasetaller ve hemisetaller oluşturmak için molekül içi reaksiyonlara giren beş veya daha fazla karbona sahip monosakkaritlerin aksine, tetrozlar döngüsel yapılar oluşturamaz.

Metabolizmada eritroz

Eritroz, birçok organizmanın metabolizmasında bulunan tek tetrozdur. Bulunduğu metabolik yollar şunlardır:

- Pentoz fosfat yolu

- Calvin döngüsü

- Esansiyel ve aromatik amino asitlerin biyosentez yolları.

Tüm bu metabolik yolaklarda eritroz, bir fosfat esteri, eritroz 4-fosfat olarak katılır. Bu yollarda eritroz 4-fosfatın rolü aşağıda açıklanmaktadır.

Pentoz fosfat yolunda ve Calvin döngüsünde eritroz

Her iki metabolik yol da, transketolaz ve transaldolaz enzimlerinin katılımıyla eritroz 4-fosfatın biyosentezine ortaktır.

Her iki enzim de, yeni bir daha kısa zincir aldozu ve daha uzun zincirli bir ketozis üretmek için küçük bir karbon parçasının bir donör ketozdan bir alıcı aldoza transferini katalize eder.

Pentoz fosfat yolunda eritroz-4-fosfat biyosentezi, iki substrattan oluşur; sedoheptuloz 7-fosfat, bir ketoheptoz ve bir aldotrioz olan gliseraldehit 3-fosfat, eritroz 4'e dönüştürülür. fosfat, aldotetroz ve fruktoz 6-fosfat, bir ketoheksoz, bir transaldolazın kataliziyle.

Calvin döngüsünde eritroz-4-fosfat biyosentezi, iki substrattan, fruktoz 6-fosfat, bir ketoheksoz ve gliseraldehit 3-fosfat ve ayrıca bir aldotriozdan oluşur. Bunlar, bir transketolaz kataliziyle eritroz 4-fosfat, bir aldotetroz ve bir ketopentoz olan ksilüloz 5-fosfata dönüştürülür.

Pentoz fosfat yolağındaki eritroz 4-fosfatın biyosentezi, glukoneojenik yol ve pentoz fosfat yolu boyunca devam edebilen gliseraldehit 3-fosfat ve fruktoz 6-fosfatın biyosentezini amaçlamaktadır. Calvin döngüsünde eritroz 4-fosfatın biyosentezi, döngüyü yeniden başlatmak için ribuloz 1,5 bifosfatın yerine CO ₂ fiksasyonu yapılmasına izin verir .

Eritroz: esansiyel ve aromatik amino asitlerin biyosentezi

Bakteriler, mantarlar ve bitkilerde, aromatik amino asitler fenilalanin, tirozin ve triptofanın biyosentezi, öncüler fosfoenolpiruvat ve eritroz 4-fosfat ile başlar. Bu öncüler önce shikimat'a ve sonra enzimler tarafından katalize edilen yedi aşamalı bir dizi olan korizmaya dönüştürülür.

Komuta arkadaşından çatallanma var. Bir yandan, bir yol triptofan biyosenteziyle sonuçlanır, diğer yandan korismat tirozin ve fenilalanin üretir.

Aromatik amino asit biyosentezi yalnızca bitkilerde ve mikroorganizmalarda meydana geldiğinden, bu yol, RoundUp'ta aktif bileşen olan glifosat gibi herbisitler tarafından hedeflenir. İkincisi, şu anda Bayer şirketine ait olan Monsanto'nun ticari bir ürünüdür.

Glifosat, 5-enolpiruvilşikimat 3-fosfat sentazın (EPSP) reaksiyonunda fosfoenolpiruvat açısından rekabetçi bir inhibitördür.

Eritritol, eritrozun bir türevidir

Eritritol indirgenmiş eritroz formudur ve asidik ve alkali ortamlarda nispi stabilite, yüksek ısı stabilitesi, sakkaroza benzer bir tat (düşük kalorili), kanserojen potansiyele sahip olmayan, diğer poliollerle fonksiyonel özellikleri paylaşır. diğer özellikler arasında.

Eritritol, zararlı bakterileri bastırabilir ve diş plağını azaltabilir. Sorbitol ve ksilitol dahil diğer poliollerin aksine, eritritol ince bağırsaktan hızla emilir, metabolize edilmez ve idrarla atılır. Sık sık eritritol tüketimi diş çürümelerini azaltır ve diş yüzeyini eski haline getirir.

Eritritol, ksilitol ve sorbitol üzerine yapılan çalışmalar, bu şekerlerin boşluklara karşı etkinliklerinde farklılık gösterdiğini göstermiştir. Ksilitol ve sorbitol diş çürümesini ve periodontal hastalığı önlemede daha az etkilidir.

Tetrozların prebiyotik sentezi

Prebiyotik dünyada monosakkaritlerin sentezi, bu bileşikler enerji kaynakları ve diğer biyomoleküllerin bileşenleri olduğundan, yaşamın başlangıcında önemli bir rol oynamış olmalıdır.

En basit karbonhidrat olan formaldehit (CH ₂ = O), bilinen ~ 140 yıldızlararası molekülün en bol olanıdır. İlkel Dünya atmosferinde iyonlaştırıcı radyasyon, UV ışığı ve elektriksel deşarjların metan, amonyak ve su molekülleri üzerindeki etkisiyle üretildi.

Formaldehit atmosferden çökelmiş, kalsiyum iyonları taşıyan yeryüzündeki kayaları aşındıracak sıcak su akımlarına (60–80 ° C) katılırdı.

Bu iyonlar, bir reaksiyon katalize olur dönüştüren bir formaldehit molekülü ve protonlanmış bir formaldehit molekülü (CH ₂ = OH ⁺ protonlanmış glycolaldehyde birine) (HOCH2CH = OH ⁺ ).

Protonlanmış glikoladehid üretmek triozlar için formaldehit ile etkileşim olurdu ⁺ üretmek tetrozlar için formaldehit ile tekrar etkileşim olurdu, ⁺ . Bu otokatalizin tekrarı, daha yüksek karbon sayısına sahip monosakkaritler üretmiş olacaktı.

Tetrosların ve diğer monosakkaritlerin kiraliteleri, sulu ortamda mevcut olan ve ayrıca monosakkaritlerin oluşumu için katalizör görevi gören amino asitlerin kiralitelerini yansıtabilir.

Referanslar

1. Carey, FA, Giuliano, RM 2016. Organik kimya. McGraw-Hill, New York.
2. Cui, SW 2005. Gıda karbonhidratları: kimya, fiziksel özellikler ve uygulamalar. CRC Press, Boca Raton.
3. Cui, SW 2005. Gıda karbonhidratları: kimya, fiziksel özellikler ve uygulamalar. CRC Press, Boca Raton.
4. Gardner, TS 1943. Doğada karbonhidrat oluşumu sorunu. Organik Kimya Dergisi, 8, 111-120.
5. Jalbout, AF 2008. Yıldızlararası bir formoz reaksiyonu ile basit şekerlerin prebiyotik sentezi. Yaşamın Kökenleri ve Biyosferin Evrimi, 38, 489-497.
6. Kim, H.-J., vd. 2011. Mineral güdümlü prebiyotik döngülerde karbonhidrat sentezi. Amerikan Kimya Derneği Dergisi, 133, 9457–9468.
7. Lambert, JB, Gurusamy-Thangavelu, SA, Ma, K. 2010. Silikat aracılı formoz reaksiyonu: şeker silikatlarının aşağıdan yukarıya sentezi. Science, 327, 984-986.
8. Lamour, S., Pallmann, S., Haas, M., Trapp, O. 2019. Susuz koşullarda prebiyotik şeker oluşumu ve mekanokimyasal ivme. Yaşam 2019, 9, 52; doi: 10.3390 / life9020052.
9. Linek, K., Fedoroňko, M. 1972. Piridinde D-tetrozların karşılıklı dönüşümü. Carbohydrate Research, 21, 326-330.
10. Nelson, DL, Cox, MM 2017. Lehninger Biyokimya İlkeleri. WH Freeman, New York.
11. Pizzarello, S., Şok, E. 2010. Karbonlu göktaşlarının organik bileşimi: biyokimyanın önündeki evrimsel hikaye. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology, 2010; 2: a002105.
12. Pizzarello, S., Weber, AL 2010. Gerçekçi prebiyotik koşullar altında pentoz şekerlerinin stereoselektif sentezleri. Yaşamın Kökenleri ve Biyosferin Evrimi, 40, 3–10.
13. Sinnott, ML 2007. Karbonhidrat kimyası ve biyokimya yapısı ve mekanizması. Kraliyet Kimya Derneği, Cambridge.
14. Stick, RV, Williams, SJ 2009. Karbonhidratlar: yaşamın temel molekülleri. Elsevier, Amsterdam.
15. Tomasik, P. 2004. Gıda sakkaritlerinin kimyasal ve fonksiyonel özellikleri. CRC Press, Boca Raton.
16. Voet, D., Voet, JG, Pratt, CW 2008. Biyokimyanın temelleri - moleküler düzeyde yaşam. Wiley, Hoboken.
17. Nelson, DL, Cox, MM 2017. Lehninger Biyokimya İlkeleri. WH Freeman, New York.
18. Pizzarello, S., Weber, AL 2004. Asimetrik katalizörler olarak prebiyotik amino asitler. Bilim, 3003, 1151.
19. Sinnott, ML 2007. Karbonhidrat kimyası ve biyokimya yapısı ve mekanizması. Kraliyet Kimya Derneği, Cambridge.
20. Stick, RV, Williams, SJ 2009. Karbonhidratlar: yaşamın temel molekülleri. Elsevier, Amsterdam.