Esterisidos on määritelty välinen sidos alkoholi (-OH) ja karboksyylihapon (-COOH), joka on muodostettu poistamalla vesimolekyylin (H 2 O) (Futura-Sciences,, SF).
Etyyliasetaatin rakenne esitetään kuviossa 1. Esterisidos on se yksinkertainen sidos, joka muodostuu karboksyylihapon hapen ja etanolin hiilen välillä.
Kuvio 1: etyyliasetaatin rakenne.
R-COOH + R'-OH → R-COO-R '+ H 2 O
Kuvassa sininen osa vastaa yhdisteen osaa, joka tulee etanolista ja keltainen osa vastaa etikkahappoa. Esterisidos on merkitty punaisella ympyrällä.
Esterisidoksen hydrolyysi
Esterisidosten luonteen ymmärtämiseksi paremmin selitetään näiden yhdisteiden hydrolyysin reaktiomekanismi. Esterisidos on suhteellisen heikko. Happamassa tai emäksisessä väliaineessa se hydrolysoituu vastaavasti alkoholiksi ja karboksyylihapoksi. Estereiden hydrolyysin reaktiomekanismi on tutkittu hyvin.
Emäksisessä väliaineessa nukleofiiliset hydroksidit hyökkäävät ensin C = O-esterin elektrofiilisessä C: ssä, rikkoen π-sidoksen ja muodostaen tetraedrisen välituotteen.
Sitten välituote romahtaa, uudistaen C = O: n, mikä johtaa poistuvan ryhmän, alkoksidin, RO-, menetykseen, mikä johtaa karboksyylihappoon.
Lopuksi happo / emäsreaktio on erittäin nopea tasapaino, jossa alkoksidi, RO-, toimii emäksenä, joka deprotonoi karboksyylihapon, RCO2H (happokäsittely antaisi karboksyylihapon saada reaktiosta).
Kuvio 2: esterisidoksen hydrolyysi emäksisessä väliaineessa.
Esterisidoksen hydrolyysimekanismi happamassa väliaineessa on hiukan monimutkaisempi. Happo / emäs-reaktio tapahtuu ensin, koska esterin aktivoimiseksi tarvitaan vain heikko nukleofiili ja huono elektrofiili.
Karbonyyliesterin protonointi tekee siitä elektrofiilisemmän. Toisessa vaiheessa vedessä oleva happi toimii nukleofiilinä hyökkäämällä elektrofiiliseen C: een C = O elektronien siirtyessä kohti hydroniumionia, jolloin muodostuu tetraedrinen välituote.
Kolmannessa vaiheessa tapahtuu happo / emäs-reaktio, joka puhdistaa vesimolekyylistä tulevan hapen varauksen neutraloimiseksi.
Neljännessä vaiheessa tapahtuu toinen happo / emäs-reaktio. Sinun täytyy saada -OCH3 pois, mutta sinun on tehtävä siitä hyvä lähtevä ryhmä protonoimalla.
Viidennessä vaiheessa he käyttävät elektroneja viereisestä hapesta auttaakseen "työntämään" ulos lähtevän ryhmän tuottaen neutraalin alkoholimolekyylin.
Viimeisessä vaiheessa tapahtuu happo / emäs-reaktio. Hydroniumionin deprotonointi paljastaa C = O-karbonyylin karboksyylihappotuotteessa ja regeneroi happokatalysaattorin (Dr. Ian Hunt, SF).
Esterityypit
Hiiliesteri
Hiiliesterit ovat yleisimmät tämän tyyppisistä yhdisteistä. Ensimmäinen hiiliesteri oli etyyliasetaatti tai nimeltään myös etyylietanoaatti. Aikaisemmin tätä yhdistettä kutsuttiin etikkaeetteriksi, jonka nimi saksaksi on Essig-Äther, jonka supistuminen johdettiin tämän tyyppisen yhdisteen nimestä.
Estereitä on luonnossa ja niitä käytetään laajalti teollisuudessa. Monilla estereillä on ominaisia hedelmähajuja, ja monia esiintyy luonnollisesti kasvien eteerisissä öljyissä. Tämä on johtanut myös sen yleiseen käyttöön keinotekoisissa tuoksuissa ja hajusteissa, kun tuoksuja yritetään jäljitellä.
Teollisesti tuotetaan vuosittain useita miljardeja kiloja polyestereitä, tärkeitä tuotteita sellaisina kuin ne ovat; polyetyleenitereftalaatti, akrylaattiesterit ja selluloosa-asetaatti.
Karboksyyliestereiden esterisidos on vastuussa triglyseridien muodostumisesta elävissä organismeissa.
Triglyseridejä löytyy kaikista soluista, mutta pääasiassa rasvakudoksessa ne ovat tärkein kehon energiavaranto. Triasyyliglyseridit (TAG) ovat glyserolimolekyylejä, jotka on kytketty kolmeen rasvahappoon esterisidoksen kautta. TAG-yhdisteissä olevat rasvahapot ovat pääosin tyydyttyneitä (Wilkosz, 2013).
Kuvio 3: triglyseridi, jonka muodostavat glyseroli ja kolme rasvahappoa, jotka on kytketty esterisidoksella.
Triasyyliglyseridit (triglyseridit) syntetisoidaan käytännössä kaikissa soluissa. TAG: n synteesin pääkudokset ovat ohutsuole, maksa ja rasvasolut. Paitsi suolistossa ja rasvasoluissa, TAG-synteesi alkaa glyserolilla.
Glyseroli fosforyloidaan ensin glyserolikinaasin kanssa ja sitten aktivoidut rasvahapot (rasva-asyyli-CoA: t) toimivat substraattina fosfatidihappoa tuottavien rasvahappojen lisäämiselle. Fosfaattiryhmä poistetaan ja viimeinen rasvahappo lisätään.
Kuvio 4: glyseroli-3-fosfaatin esteröinti fosfatidihapon muodostamiseksi.
Ohutsuolessa ruokavalio-TAG: t hydrolysoidaan rasvahappojen ja monoasyyliglyseridien (MAG) vapauttamiseksi ennen enterosyyttien imeytymistä. Enterosyyttimagneetit toimivat substraattina asyloinnille kaksivaiheisessa prosessissa, joka tuottaa TAG: n.
Rasvakudoksessa ei ilmene glyserolikinaasin ekspressiota, joten TAG: n rakennuspalikka tässä kudoksessa on glykolyyttinen välituote, dihydroksiasetonifosfaatti, DHAP.
DHAP pelkistetään glyseroli-3-fosfaatiksi sytosolisella glyseroli-3-fosfaattidehydrogenaasilla, ja jäljellä oleva TAG-synteesireaktio on sama kuin kaikissa muissa kudoksissa.
Fosforiesteri
Fosforiestereitä tuotetaan muodostamalla esterisidos alkoholin ja fosforihapon välille. Hapon rakenteen perusteella nämä esterit voivat olla mono-, di- ja trisubstituoituja.
Kuvio 5: fosforihappotesterin rakenne.
Tämän tyyppisiä esterisidoksia löytyy yhdisteistä, kuten fosfolipideistä, ATP: stä, DNA: sta ja RNA: sta.
Fosfolipidejä syntetisoidaan muodostamalla esterisidos alkoholin ja fosfatidihappofosfaatin (1,2-diasyyliglyseroli-3-fosfaatti) välille. Useimmissa fosfolipideissä on tyydyttynyt rasvahappo C-1: ssä ja tyydyttymättömät rasvahapot glyserolirungon C-2: ssa.
Yleisimmin lisätyt alkoholit (seriini, etanoliamiini ja koliini) sisältävät myös typpeä, joka voi olla positiivisesti varautunut, kun taas glyseroli ja inositoli eivät (King, 2017).
Kuvio 6: fosfolipidin rakenne. Esterisidos on merkitty punaisella ympyrällä.
Adenosiinitrifosfaatti (ATP) on molekyyli, jota käytetään solun energian valuuttana. Tämä molekyyli koostuu adeniinimolekyylistä, joka on kytketty riboosimolekyyliin kolmella fosfaattiryhmällä (kuva 8).
Kuvio 7: ATP-molekyyli. Esterisidos on merkitty punaisella ympyrällä.
Molekyylin kolmea fosfaattiryhmää kutsutaan gamma (y), beeta (p) ja Alpha (a), jälkimmäinen esteröi riboosin C-5-hydroksyyliryhmän.
Riboosin ja a-fosforyyliryhmän välinen sidos on fosfoesterisidos, koska se sisältää hiiliatomin ja fosforiatomin, kun taas ATP: n beeta- ja y-fosforyyliryhmät on kytketty fosfoanhydridisidoksilla, joihin ei sisälly hiiliatomeja..
Kaikilla fosforihydrogeeneillä on huomattava kemiallinen potentiaalienergia, ja ATP ei ole poikkeus. Tätä potentiaalista energiaa voidaan käyttää suoraan biokemiallisissa reaktioissa (ATP, 2011).
Fosfodiesterisidos on kovalenttinen sidos, jossa fosfaattiryhmä kiinnittyy viereisiin hiileihin esterisidosten kautta. Sidos on seurausta kondensaatioreaktiosta kahden sokeriryhmän hydroksyyliryhmän ja fosfaattiryhmän välillä.
Diesterisidos fosforihapon ja kahden DNA: n sokerimolekyylin ja runko-RNA: n välillä yhdistää kaksi nukleotidia toisiinsa oligonukleotidipolymeerien muodostamiseksi. Fosfodiesterisidos yhdistää 3'-hiilen 5'-hiileen DNA: ssa ja RNA: ssa.
(emäs1) - (riboosi) -OH + HO-P (O) 2-O- (riboosi) - (emäs 2)
(BASE1) - (riboosi) - O - P (O) 2 - O- (riboosi) - (emäs 2) + H 2 O
Kahden fosforihapossa olevan hydroksyyliryhmän reaktion aikana kahdessa muussa molekyylissä olevan hydroksyyliryhmän kanssa muodostuu kaksi esterisidosta fosfodiesteriryhmään. Kondensaatioreaktio, jossa yksi vesimolekyyli menetetään, synnyttää jokaisen esterisidoksen.
Nukleotidien polymeroinnin aikana nukleiinihappojen muodostamiseksi fosfaattiryhmän hydroksyyliryhmä kiinnittyy yhden nukleotidin sokerin 3'-hiileen muodostaen esterisidoksen toisen nukleotidin fosfaattiin.
Reaktio muodostaa fosfodiesterisidoksen ja poistaa vesimolekyylin (fosfodiesterisidoksen muodostuminen, SF).
Rikkihappoesteri
Rikkiesterit tai tioesterit ovat yhdisteitä, joilla on funktionaalinen ryhmä RS-CO-R '. Ne ovat esteröinnin tuote karboksyylihapon ja tiolin välillä tai rikkihapolla (Block, 2016).
Kuvio 8: tioesterin yleinen rakenne. Esterisidos on merkitty punaisella ympyrällä.
Biokemiassa tunnetuimmat tioesterit ovat koentsyymi A: n johdannaisia, esimerkiksi asetyyli-CoA.
Asetyylikoentsyymi A tai asetyyli-CoA (kuva 8) on molekyyli, joka osallistuu moniin biokemiallisiin reaktioihin. Se on keskeinen molekyyli lipidien, proteiinien ja hiilihydraattien aineenvaihdunnassa.
Sen päätehtävänä on toimittaa asetyyliryhmä sitruunahapposykliin (Krebs-sykli) hapettamaan energian tuotantoa varten. Se on myös edeltäjämolekyyli rasvahappojen synteesille ja on tuote joidenkin aminohappojen hajoamiselle.
Kuvio 9: asetyyli-CoA: n rakenne.
Edellä mainitut CoA-aktivoidut rasvahapot ovat muita esimerkkejä lihassolusta peräisin olevista tioestereistä. Rasvahappo-CoA-tioestereiden hapettuminen tapahtuu itse asiassa erillisissä vesikulaarikappaleissa, joita kutsutaan mitokondrioiksi (Thompson, 2015).
Viitteet
- ATP. (2011, 10. elokuuta). Palautettu osoitteesta oppbiokemia.wordpress: oppiabiokemia.wordpress.com.
- Block, E. (2016, 22. huhtikuuta). Orgaaninen rikkiyhdiste. Haettu osoitteesta britannica: britannica.com.
- Ian Hunt. (SF). Estereiden hydrolyysi. Palautettu kem.ucalgary.ca: kem.ucalgary.ca.
- Futura-Sciences. (SF). Esterisidos. Palautettu futura-sciences.us-sivustosta.
- King, MW (2017, 16. maaliskuuta). Rasvahappojen, triglyseridien ja fosfolipidien synteesi ja metabolia. Palautettu osoitteesta themedicalbiochemistrypage.org.
- fosfodiesterisidosten muodostuminen. (SF). Palautettu biosynistä: biosyn.com.
- Thompson, TE (2015, 19. elokuuta). Lipid. Palautettu britannica: britannica.com.
- Wilkosz, R. (2013, 6. marraskuuta). Esterisidosten muodostuminen lipidien synteesissä. Palautettu osoitteesta wisc-online.com.