TETROOSIT: OMINAISUUDET, ERYTROOSI, SYNTEESI, JOHDANNAISET - BIOLOGIA - 2026

Tetrooseja ovat monosakkaridit neljään hiiltä, jossa empiirinen kaava C ₄ H ₈ O ₄. Tetrooseja on kahta tyyppiä: aldoosit (heillä on terminaalinen aldehydiryhmä, hiili 1 tai C-1) ja ketoosit (heillä on ketoniryhmä hiilessä 2, C-2).

Tetrossia ei ole löydetty luonnollisista tuotteista, mutta on mahdollista löytää niitä pelkistetyssä muodossaan, kuten erytritoli, joka on tetrahydroksialkoholi. Jäkäluissa erytritoli syntetisoidaan dekarboksyloimalla D-arabonihappo.

Lähde: Ed (Edgar181)

Treosit eivät ole rakenteellinen osa eläviä olentoja. Metaboliareiteissä kuitenkin löytyy treoosia, kuten erytroosia.

ominaisuudet

Aldotetrooseissa on kaksi kiraalista hiiliatomia, C-2 ja C-3, ja hiili 6 (C-6). Vaikka ketotetroosissa on vain yksi kiraalinen hiiliatomi, hiili 3 (C-3).

Sokerit, kuten tetroosi, joilla on D-konfiguraatio, ovat runsaampia kuin sokerit, joilla on L-konfiguraatio.

D-konfiguraatiolla on kaksi aldotetroosia (D-erytroosi ja D-treose) ja yksi ketotetroosi, jolla on D-konfiguraatio (D-erytruloosi).

Fischer-projektiot tehdään suunnistamalla molekyyli pimennetyssä konformaatiossa yllä olevan aldehydiryhmän kanssa. Nämä neljä hiiliatomia määrittävät projektion pääketjun, joka on järjestetty pystysuunnassa. Vaakasuuntaiset linkit osoittavat ulospäin ja pystysuuntaiset linkit osoittavat takaisin.

Toisin kuin monosakkarideissa, joissa on viisi tai enemmän hiiltä, ​​jotka läpikäyvät molekyylinsisäiset reaktiot muodostamaan puoliasetaalit ja hemicetalit, tetroosit eivät voi muodostaa syklisiä rakenteita.

Erytroosi aineenvaihdunnassa

Erytroosi on ainoa tetroosi, jota löytyy monien organismien aineenvaihdunnasta. Metaboliset polut, joilla sitä löydetään, ovat:

- Pentoosifosfaattireitti

- Calvin-sykli

- Välttämättömien ja aromaattisten aminohappojen biosynteesin polut.

Kaikissa näissä aineenvaihduntareiteissä erytroosi osallistuu fosfaattiesterinä, erytroosi-4-fosfaattina. Erytroosi-4-fosfaatin rooli näissä reiteissä kuvataan alla.

Erytroosi pentoosifosfaattireitillä ja Calvin-syklissä

Molemmilla metaboliareiteillä on yhteistä erytroosi-4-fosfaatin biosynteesi transketolaasi- ja transaldolaasientsyymien osallistumisella.

Molemmat entsyymit katalysoivat pienen hiilifragmentin siirtymistä luovuttajaketoosista vastaanottajaaldoosiin uuden lyhyemmän ketjun aldoosin ja pidemmän ketjun ketoosin tuottamiseksi.

Pentoosifosfaattipolussa erytroosi-4-fosfaatin biosynteesi tapahtuu kahdesta substraatista, sedoheptuloosi-7-fosfaatista, ketoheptoosista, ja glyserraldehydi-3-fosfaatista, aldotriosista, jotka muuttuvat erytroosiksi 4- fosfaatti, aldotetroosi ja fruktoosi-6-fosfaatti, ketoheksoosi, transaldolaasin katalysoimalla.

Calvin-jaksossa erytroosi-4-fosfaatin biosynteesi tapahtuu kahdesta substraatista, fruktoosi-6-fosfaatista, ketoheksoosista ja glyserraldehydi-3-fosfaatista, samoin kuin aldotriosista. Ne muunnetaan erytroosi-4-fosfaatiksi, aldotetroosiksi ja ksyluloosi-5-fosfaatiksi, ketopentoosiksi, transketolaasin katalysoimalla.

Erytroosi-4-fosfaatin biosynteesi pentoosifosfaattireitillä on suunnattu glyseraldehydi-3-fosfaatin ja fruktoosi-6-fosfaatin biosynteesiin, joka voi jatkua glukoneogeenisen reitin ja pentoosifosfaattireitin kautta. Biosynteesiä erytroosi-4-fosfaatti on Calvin sykli mahdollistaa korvaaminen ribuloosi 1,5 bisfosfaattikarboksylaasi uudelleen syklin kanssa kiinnittäminen CO ₂.

Erytroosi: välttämättömien ja aromaattisten aminohappojen biosynteesi

Bakteerissa, sienissä ja kasveissa aromaattisten aminohappojen fenyylialaniinin, tyrosiinin ja tryptofaanin biosynteesi alkaa fosfoenolipyruvaatin ja erytroosi-4-fosfaatin edeltäjiltä. Nämä prekursorit muunnetaan ensin shikimaatiksi ja sitten koorismaatiksi, seitsemänvaiheiseksi sekvenssiksi, jota entsyymit katalysoivat.

Korismaatista on haaroittuminen. Toisaalta yksi reitti huipentuu tryptofaanien biosynteesiin, toisaalta koorismaatti tuottaa tyrosiinia ja fenyylialaniinia.

Koska aromaattisten aminohappojen biosynteesi tapahtuu vain kasveissa ja mikro-organismeissa, tätä reittiä kohdenvat rikkakasvien torjunta-aineet, kuten glyfosaatti, joka on RoundUp: n aktiivinen aineosa. Jälkimmäinen on Monsanton kaupallinen tuote, jonka omistaa tällä hetkellä Bayer-yritys.

Glyfosaatti on kilpaileva inhibiittori fosfoenolipyruvaattiin nähden 5-enolpyruvyylisikimaatti-3-fosfaattisyntaasin (EPSP) reaktiossa.

Erytritoli on erytroosin johdannainen

Erytritoli on erytroosin pelkistetty muoto ja sillä on toiminnalliset ominaisuudet muiden polyolien kanssa, kuten suhteellinen stabiilisuus happamissa ja alkalisissa ympäristöissä, korkea lämpöstabiilisuus, sakkaroosin kaltainen maku (vähän kaloreita), jolla ei ole syöpää aiheuttavia vaikutuksia, muiden ominaisuuksien joukossa.

Erytritoli pystyy tukahduttamaan haitallisia bakteereja ja vähentämään hammasplakkia. Toisin kuin muut polyolit, mukaan lukien sorbitoli ja ksylitoli, erytritoli imeytyy nopeasti ohutsuolesta, ei metaboloidu ja erittyy virtsaan. Toistuva erytritolin kulutus vähentää hampaiden rappeutumista ja palauttaa hampaan pinnan.

Erytritolia, ksylitolia ja sorbitolia koskevat tutkimukset osoittivat, että nämä sokerit eroavat toisistaan ​​tehokkuudestaan ​​onteloita vastaan. Ksylitoli ja sorbitoli ovat vähemmän tehokkaita estämään hampaiden rappeutumista ja periodontaalista tautia.

Tetroosien prebioottinen synteesi

Monosakkaridien synteesillä prebioottisessa maailmassa on pitänyt olla tärkeä rooli elämän alkuvaiheessa, koska nämä yhdisteet ovat energialähteitä ja muiden biomolekyylien komponentteja.

Formaldehydiä (CH ₂ = O), yksinkertaisin hiilihydraatti, on yksi yleisin on ~ 140 tunnetaan tähtienvälisen molekyylejä. Primitiivisen maan ilmakehässä se syntyi ionisoivan säteilyn, UV-valon ja sähköpurkausten vaikutuksesta metaani-, ammoniakki- ja vesimolekyyleihin.

Formaldehydi olisi saostunut ilmakehästä liittymällä kuuman veden virtauksiin (60–80 ° C), jotka olisivat tuhotaneet maapallon kiviä kantaen kalsiumioneja.

Nämä ionit olisivat katalysoitu reaktio, joka muuntaa molekyylin formaldehydin ja molekyylin protonoitua formaldehydiä (CH ₂ = OH ⁺) johonkin protonoitu glykolialdehydi (-HOCH2CH = OH ⁺).

Protonoitu glykoaldehydi olisi ollut vuorovaikutuksessa formaldehydin kanssa tuottamaan trioseja ⁺, jotka olisivat olleet jälleen vuorovaikutuksessa formaldehydin kanssa tuottamaan tetrooseja ⁺. Tämän autokatalyysin toistaminen olisi tuottanut monosakkarideja, joilla on korkeampi hiililuku.

Tetrossien ja muiden monosakkaridien kiraalisuudet voisivat heijastaa vesipitoisessa väliaineessa olevien aminohappojen kiraalia, joka olisi myös toiminut katalysaattorina monosakkaridien muodostumiseen.

Viitteet

1. Carey, FA, Giuliano, RM 2016. Orgaaninen kemia. McGraw-Hill, New York.
2. Cui, SW 2005. Ruokahiilihydraatit: kemia, fysikaaliset ominaisuudet ja sovellukset. CRC Press, Boca Raton.
3. Cui, SW 2005. Ruokahiilihydraatit: kemia, fysikaaliset ominaisuudet ja sovellukset. CRC Press, Boca Raton.
4. Gardner, TS 1943. Hiilihydraattien muodostumisen ongelma luonnossa. Journal of Organic Chemistry, 8, 111 - 120.
5. Jalbout, AF 2008. Yksinkertaisten sokereiden prebioottinen synteesi tähtienvälisen formosereaktion avulla. Elämän alkuperä ja biosfäärin evoluutio, 38, 489–497.
6. Kim, H.-J., et ai. 2011. Hiilihydraattien synteesi mineraaliohjattuissa prebioottisykleissä. Journal of American Chemical Society, 133, 9457–9468.
7. Lambert, JB, Gurusamy-Thangavelu, SA, Ma, K. 2010. Silikaattivälitteinen formoseenreaktio: sokerisilikaattien synteesi alhaalta ylöspäin. Science, 327, 984-986.
8. Lamour, S., Pallmann, S., Haas, M., Trapp, O. 2019. Prebioottisen sokerin muodostuminen vedettömissä olosuhteissa ja mekaanis-kemiallisella kiihtyvyydellä. Elämä 2019, 9, 52; doi: 10.3390 / elämä9020052.
9. Linek, K., Fedoroňko, M. 1972. D-tetroosien interkonversio pyridiinissä. Carbohydrate Research, 21, 326-330.
10. Nelson, DL, Cox, MM 2017. Lehninger Biokemian periaatteet. WH Freeman, New York.
11. Pizzarello, S., Shock, E. 2010. Hiilipitoisten meteoriittien orgaaninen koostumus: evoluutio tarina ennen biokemiaa. Cold Spring Harbor -perspektiivit biologiassa, 2010; 2: a002105.
12. Pizzarello, S., Weber, AL 2010. Pentoosisokereiden stereoselektiiviset synteesit realistisissa prebioottisissa olosuhteissa. Elämän alkuperä ja biosfäärin evoluutio, 40, 3–10.
13. Sinnott, ML 2007. Hiilihydraattikemia ja biokemian rakenne ja mekanismi. Kuninkaallinen kemian yhdistys, Cambridge.
14. Stick, RV, Williams, SJ 2009. Hiilihydraatit: elämän välttämättömät molekyylit. Elsevier, Amsterdam.
15. Tomasik, P. 2004. Ruoka sakkaridien kemialliset ja toiminnalliset ominaisuudet. CRC Press, Boca Raton.
16. Voet, D., Voet, JG, Pratt, CW 2008. Biokemian perusteet - elämä molekyylitasolla. Wiley, Hoboken.
17. Nelson, DL, Cox, MM 2017. Lehninger Biokemian periaatteet. WH Freeman, New York.
18. Pizzarello, S., Weber, AL 2004. Prebioottiset aminohapot asymmetrisinä katalyytteinä. Science, 3003, 1151.
19. Sinnott, ML 2007. Hiilihydraattikemia ja biokemian rakenne ja mekanismi. Kuninkaallinen kemian yhdistys, Cambridge.
20. Stick, RV, Williams, SJ 2009. Hiilihydraatit: elämän välttämättömät molekyylit. Elsevier, Amsterdam.