TETROSER: EGENSKAPER, ERYTROS, SYNTES, DERIVAT - BIOLOGI - 2025

De tetroser är monosackarider fyra kolatomer, med den empiriska formeln C ₄ H ₈ O ₄ . Det finns två typer av tetroser: aldoser (de har en terminal aldehydgrupp, kol 1 eller C-1) och ketoser (de har en ketongrupp vid kol 2, C-2).

Tetrosser har inte hittats som naturliga produkter, men det är möjligt att hitta dem i deras reducerade form, såsom erytritol, som är en tetrahydroxyalkohol. I lavar syntetiseras erytritol genom dekarboxylering av D-arabonsyra.

Källa: Ed (Edgar181)

Treoser är inte en strukturell del av levande varelser. Treoser, såsom erytros, finns emellertid i metaboliska vägar.

egenskaper

I aldotetroser finns det två kirala kolatomer, C-2 och C-3 och kol 6 (C-6). I ketotetros finns det bara en chiral kolatom, kol 3 (C-3).

Sockerarter, såsom tetros, med D-konfigurationen är rikligare än sockerarter med L-konfigurationen.

Det finns två aldotetros med D-konfigurationen (D-erytros och D-treos), och en ketotetros med D-konfigurationen (D-erytros).

Fischer-projektioner görs genom att orientera molekylen i en förmörkad konformation med en aldehydgrupp ovan. De fyra kolatomerna definierar projektionens huvudkedja, anordnad vertikalt. De horisontella länkarna pekar utåt och de vertikala länkarna pekar tillbaka.

Till skillnad från monosackarider som har fem eller flera kol, som genomgår intramolekylära reaktioner för att bilda hemiacetaler och hemicetaler, kan tetros inte bilda cykliska strukturer.

Erytros i ämnesomsättningen

Erytros är den enda tetros som finns i metabolismen hos många organismer. De metabola vägar där den finns är:

- Pentosfosfatväg

- Calvin cykel

- Biosyntesvägar för essentiella och aromatiska aminosyror.

I alla dessa metaboliska vägar deltar erytros som en fosfatester, erytros 4-fosfat. Rollen för erytros 4-fosfat i dessa vägar beskrivs nedan.

Erytros i pentosfosfatvägen och i Calvin-cykeln

Båda metaboliska vägarna har gemensamt biosyntes av erytros 4-fosfat med deltagande av transketolas- och transaldolas-enzymer.

Båda enzymerna katalyserar överföringen av ett litet kolfragment från en givarketos till en acceptoraldos för att producera en ny kortare kedos-aldos och en ketos med längre kedja.

I pentosfosfatvägen uppträder erytros-4-fosfatbiosyntes från två substrat, sedoheptulosa 7-fosfat, en ketoheptos och glyceraldehyd 3-fosfat, en aldotriose, som omvandlas till erytros 4- fosfat, en aldotetros och fruktos 6-fosfat, en ketohexos, genom katalys av ett transaldolas.

I Calvin-cykeln sker erytros-4-fosfatbiosyntes från två substrat, fruktos 6-fosfat, en ketohexos och glyceraldehyd 3-fosfat, såväl som en aldotriose. Dessa omvandlas till erytros 4-fosfat, en aldotetros och xylulosa 5-fosfat, en ketopentos, genom katalys av ett transketolas.

Biosyntesen av erytros 4-fosfat i pentosfosfatvägen är inriktad på biosyntesen av glyceraldehyd 3-fosfat och fruktos 6-fosfat, som kan fortsätta genom den glukoneogena vägen och pentosfosfatvägen. Biosyntesen av erytros 4-fosfat i Calvin-cykeln möjliggör ersättning av ribulos 1,5-bisfosfat för att starta om cykeln med fixering av CO ₂ .

Erytros: biosyntes av essentiella och aromatiska aminosyror

Hos bakterier, svampar och växter börjar biosyntesen av de aromatiska aminosyrorna fenylalanin, tyrosin och tryptofan med föregångarna fosfoenolpyruvat och erytros 4-fosfat. Dessa föregångare konverteras först till shikimat och sedan till chorismat, en sju-stegssekvens katalyserad av enzymer.

Från korismatet finns en bifurkation. Å ena sidan kulminerar den ena vägen i tryptofanbiosyntes, å andra sidan producerar chorismat tyrosin och fenylalanin.

Eftersom biosyntes av aromatisk aminosyra endast förekommer i växter och mikroorganismer, riktas denna väg av herbicider, såsom glyfosat, som är den aktiva ingrediensen i RoundUp. Den senare är en kommersiell produkt av Monsanto, som för närvarande ägs av Bayer-företaget.

Glyfosat är en konkurrerande hämmare för fosfoenolpyruvat i reaktionen 5-enolpyruvylshikimate 3-fosfatsyntas (EPSP).

Erytritol är ett derivat av erytros

Erythritol är den reducerade formen av erytros och delar funktionella egenskaper med andra polyoler, såsom relativ stabilitet i sura och alkaliska miljöer, hög värmestabilitet, en smak som liknar sackaros (låg kalorier), som inte har cancerframkallande potential, bland andra funktioner.

Erythritol kan undertrycka skadliga bakterier och minska tandplack. Till skillnad från andra polyoler, inklusive sorbitol och xylitol, absorberas erytritol snabbt från tunntarmen, metaboliseras inte och utsöndras i urinen. Frekvent konsumtion av erytritol minskar förekomsten av tandrott och återställer tandytan.

Studier på erytritol, xylitol och sorbitol visade att dessa sockerarter skiljer sig åt i deras effektivitet mot håligheter. Xylitol och sorbitol är mindre effektiva för att förhindra tandrott och periodontal sjukdom.

Prebiotisk syntes av tetroser

Syntesen av monosackarider i den prebiotiska världen måste ha spelat en viktig roll i livets ursprung eftersom dessa föreningar är energikällor och komponenter i andra biomolekyler.

Formaldehyd (CH ₂ = O), den enklaste kolhydrat, är bland de mest rikligt förekommande av de ~ 140 kända interstel molekyler. I atmosfären på den primitiva jorden genererades den genom verkan av joniserande strålning, UV-ljus och elektriska urladdningar på metan, ammoniak och vattenmolekyler.

Formaldehyd skulle ha fällts ut från atmosfären och sammanfogat varmvattenströmmar (60–80 ° C) som skulle ha eroderat jordens stenar och transporterat kalciumjoner.

Dessa joner skulle ha katalyserat en reaktion som omvandlar en molekyl av formaldehyd och en molekyl av protonerad formaldehyd (CH ₂ = OH ⁺ ) i en av protonerad glykolaldehyd (HOCH2CH = OH ⁺ ).

Den protonerade glykolaldehyden skulle ha interagerat med formaldehyden för att producera trioser ⁺ , vilket skulle ha interagerat igen med formaldehyden för att producera tetroser ⁺ . Upprepningen av denna autokatalys skulle ha producerat monosackarider med ett högre kolantal.

Kiraliteterna för tetrosser och andra monosackarider kan återspegla kiraliteterna hos aminosyror som finns i det vattenhaltiga mediet, vilket också skulle ha fungerat som katalysatorer för bildandet av monosackarider.

referenser

1. Carey, FA, Giuliano, RM 2016. Organisk kemi. McGraw-Hill, New York.
2. Cui, SW 2005. Matkolhydrater: kemi, fysiska egenskaper och applikationer. CRC Press, Boca Raton.
3. Cui, SW 2005. Matkolhydrater: kemi, fysiska egenskaper och applikationer. CRC Press, Boca Raton.
4. Gardner, TS 1943. Problemet med kolhydratbildning i naturen. Journal of Organic Chemistry, 8, 111-120.
5. Jalbout, AF 2008. Prebiotisk syntes av enkla sockerarter genom en interstellär formosreaktion. Origins of Life and Evolution of the Biosphere, 38, 489–497.
6. Kim, H.-J., et al. 2011. Syntes av kolhydrater i mineralstyrda prebiotiska cykler. Journal of the American Chemical Society, 133, 9457–9468.
7. Lambert, JB, Gurusamy-Thangavelu, SA, Ma, K. 2010. Den silikat-medierade formosreaktionen: bottom-up-syntes av sockersilikater. Science, 327, 984-986.
8. Lamour, S., Pallmann, S., Haas, M., Trapp, O. 2019. Prebiotic sockerbildning under icke vattenhaltiga förhållanden och mekanochemical acceleration. Livet 2019, 9, 52; doi: 10.3390 / life9020052.
9. Linek, K., Fedoroňko, M. 1972. Samverkan av D-tetroserna i pyridin. Kolhydratforskning, 21, 326-330.
10. Nelson, DL, Cox, MM 2017. Lehninger Principles of Biochemistry. WH Freeman, New York.
11. Pizzarello, S., Shock, E. 2010. Den organiska sammansättningen av kolhaltiga meteoriter: den evolutionära historien före biokemi. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology, 2010; 2: a002105.
12. Pizzarello, S., Weber, AL 2010. Stereoselektiva synteser av pentossocker under realistiska prebiotiska förhållanden. Origins of Life and Evolution of the Biosphere, 40, 3–10.
13. Sinnott, ML 2007. Kolhydratkemi och biokemisk struktur och mekanism. Royal Society of Chemistry, Cambridge.
14. Stick, RV, Williams, SJ 2009. Kolhydrater: livets essentiella molekyler. Elsevier, Amsterdam.
15. Tomasik, P. 2004. Kemiska och funktionella egenskaper hos matsackarider. CRC Press, Boca Raton.
16. Voet, D., Voet, JG, Pratt, CW 2008. Grundläggande av biokemi - liv på molekylnivå. Wiley, Hoboken.
17. Nelson, DL, Cox, MM 2017. Lehninger Principles of Biochemistry. WH Freeman, New York.
18. Pizzarello, S., Weber, AL 2004. Prebiotiska aminosyror som asymmetriska katalysatorer. Science, 3003, 1151.
19. Sinnott, ML 2007. Kolhydratkemi och biokemisk struktur och mekanism. Royal Society of Chemistry, Cambridge.
20. Stick, RV, Williams, SJ 2009. Kolhydrater: livets essentiella molekyler. Elsevier, Amsterdam.