الحمرة: الخصائص والبنية والوظائف - مادة الاحياء - 2026

و احميرار هو أحادي السكاريد، والتي تمتلك أربعة الكربون، مع أن الصيغة المجملة C ₄ H ₈ O ₄. هناك نوعان من السكريات المكونة من أربعة كربون (tetroses) مشتقة من glyceraldehyde: erythrose و treose ، وكلاهما عبارة عن polyhydroxy-aldehydes (aldoses). إريثرولوز هو tetrose الوحيد الذي هو كيتون متعدد الهيدروكسي (الكيتوزية). مشتق من ثنائي هيدروكسي أسيتون.

من بين التتروس الثلاثة (الإريثروز ، والتريوز ، والإريثرولوز) الأكثر شيوعًا هو الإريثروز ، الموجود في المسارات الأيضية مثل مسار فوسفات البنتوز ، أو دورة كالفين ، أو مسارات التخليق الحيوي للأحماض الأمينية الأساسية والعطرية.

المصدر: Ed (Edgar181)

بناء

ذرة الكربون الأولى (C-1) من الإريثروز هي الكربون الكربوني لمجموعة الألدهيد (-CHO). ذرات الكربون 2 و 3 (C-2 و C-3) عبارة عن مجموعتين هيدروكسي ميثيلين (-CHOH) ، وهما عبارة عن كحول ثانوي. ذرة الكربون 4 (C-4) عبارة عن كحول أساسي (-CH ₂ OH).

السكريات ذات التكوين D ، مثل الإريثروز ، هي أكثر وفرة من السكريات ذات التكوين L. يحتوي الإريثروز على اثنين من الكربون اللولبي C-2 و C-3 ، وهما مركزان غير متماثلان.

في إسقاط فيشر للإريثروز ، يحتوي الكربون غير المتماثل الأبعد عن مجموعة الكربونيل للألدهيد على تكوين D-glyceraldehyde. لذلك ، تم تصوير مجموعة الهيدروكسيل (-OH) لـ C-3 على اليمين.

يختلف D-erythrose عن D-treose في التكوين حول الكربون غير المتماثل C-2: في مؤامرة فيشر ، توجد مجموعة الهيدروكسيل (-OH) لـ D-erythrose على اليمين. على العكس من ذلك ، على D-treosa فهي على اليسار.

تؤدي إضافة مجموعة هيدروكسي ميثيلين إلى D-erythrose إلى إنشاء مركز مراوان جديد. يتم تكوين سكرين من خمسة كربون (خماسيات) من تكوين D ، وهما: D-ribose و D-arabinose ، والتي تختلف في تكوين C-2.

مميزات

في الخلايا ، يكون الإريثروز على شكل إريثروز 4-فوسفات ويتم إنتاجه من السكريات الفسفورية الأخرى. تعمل فسفرة السكريات على رفع إمكانات طاقة التحلل المائي (أو تباين طاقة جيبس ​​، ΔG).

الوظيفة الكيميائية التي يتم فسفرتها في السكريات هي الكحول الأساسي (-CH ₂ OH). تأتي كربونات الإريثروز 4-فوسفات من الجلوكوز.

أثناء تحلل الجلوكوز (أو انهيار جزيء الجلوكوز للطاقة) ، يتم فسفرة مجموعة الهيدروكسيل الأولية لـ C-6 في الجلوكوز عن طريق نقل مجموعة الفوسفات من ثلاثي فوسفات الأدينوزين (ATP). يتم تحفيز هذا التفاعل بواسطة إنزيم هكسوكيناز.

من ناحية أخرى ، يحدث التركيب الكيميائي للسكريات القصيرة ، مثل D-erythrose ، من خلال أكسدة 4،6-0-ethylidene-O-glucose periodate ، الذي يتبعه التحلل المائي لحلقة الأسيتال.

بدلاً من ذلك ، على الرغم من أنه لا يمكن إجراؤها في محلول مائي ، يمكن استخدام رباعي الأسيتات ، والذي يقطع الديول وهو أيضًا أكثر خصوصية من أيون الدوريات. يتأكسد O- الجلوكوز في وجود حمض الأسيتيك ، ويشكل 2،3-دي- O- فورميل- D- إريثروز ، والذي ينتج عن التحلل المائي D-erythrose.

باستثناء الإريثروز ، تكون السكريات الأحادية في شكلها الدوري عندما تتبلور أو في محلول.

وظيفة

يلعب Erythrose 4-phosphate دورًا مهمًا في المسارات الأيضية التالية: مسار فوسفات البنتوز ، ودورة كالفين ، ومسارات التخليق الحيوي للأحماض الأمينية الأساسية والعطرية. يتم وصف دور الإريثروز 4-فوسفات في كل من هذه المسارات أدناه.

سبيل فسفات البنتوز

الغرض من مسار فوسفات البنتوز هو إنتاج NADPH ، وهو القوة المختزلة للخلايا ، وريبوز 5 فوسفات ، وهو ضروري للتخليق الحيوي للأحماض النووية من خلال التفاعلات المؤكسدة. مستقلب بدء هذا المسار هو الجلوكوز 6 فوسفات.

يتم تحويل الزائدة ريبوز 5-فوسفات إلى وسيطة حال السكر. لهذا ، من الضروري إجراء خطوتين قابلتين للانعكاس: 1) تفاعلات المشابهات والتشكيل 2) قطع تفاعلات وتشكيل روابط CC التي تحول البنتوز ، زيلولوز 5 فوسفات وريبوز 5 فوسفات ، إلى فركتوز 6 فوسفات (F6P) وغليسرالديهيد 3 فوسفات (GAP).

يتم تنفيذ الخطوة الثانية عن طريق transaldolases و transketolases. يحفز Transaldolase نقل ثلاث ذرات كربون (وحدة C ₃) من Sedoheptulose 7-phosphate إلى GAP ، مما ينتج إريثروز 4-فوسفات (E4P).

يحفز Transketolase نقل ذرتين من الكربون (وحدة C ₂) من زيلولوز 5 فوسفات إلى E4P ويشكل GAP و F6P.

دورة كالفين

في سياق التمثيل الضوئي ، يوفر الضوء الطاقة اللازمة للتخليق الحيوي لـ ATP و NADPH. تستخدم تفاعلات تثبيت الكربون ATP و NADPH لتقليل ثاني أكسيد الكربون (CO ₂) وتشكيل ثلاثي الفوسفات عبر دورة كالفين. بعد ذلك ، يتم تحويل الثلاثيات المتكونة في دورة كالفين إلى سكروز ونشا.

وتنقسم دورة كالفين في المراحل الثلاث التالية: 1) تثبيت من CO ₂ في 3 فسفوغليسرات. 2) تحويل 3-phosphoglycerate إلى GAP ؛ و 3) تجديد ريبولوز 1،5-بيسفوسفات من ثلاثي فوسفات.

في المرحلة الثالثة من دورة كالفين ، يتم تشكيل E4P. ترانسكيتولاز يحتوي على بيروفوسفات الثيامين (TPP) ويتطلب Mg ⁺² ، مما يحفز نقل وحدة C ₂ من F6P إلى GAP ، وتشكيل زيلولوز بنتوز 5 فوسفات (Xu5P) و E4P تتروز.

يجمع ألدولاز ، عن طريق تكثيف ألدول ، Xu5P و E4P لتشكيل هيبتوز Sedoheptulose 1.7-bisphosphate. ثم اتبع اثنين من ردود الفعل الأنزيمية التي تنتج في النهاية ثلاثيات وخماسية.

مسارات للتخليق الحيوي للأحماض الأمينية الأساسية والعطرية

يعتبر إريثروز 4-فوسفات و phosphoenolpyruvate من السلائف الأيضية للتخليق الحيوي للتربتوفان والفينيل ألانين والتيروزين. في النباتات والبكتيريا ، يحدث التخليق الحيوي للكوريزمات أولاً ، وهو وسيط في التخليق الحيوي للأحماض الأمينية العطرية.

يحدث التخليق الحيوي للكوريزمات من خلال سبعة تفاعلات ، يتم تحفيزها جميعًا بواسطة الإنزيمات. على سبيل المثال ، يتم تحفيز الخطوة 6 بواسطة إنزيم 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate ، والذي يتم تثبيته بشكل تنافسي بواسطة الغليفوسات (^- COO-CH ₂ -NH-CH ₂ -PO ₃ ^-2). هذا الأخير هو العنصر النشط في مبيد الأعشاب المثير للجدل باير مونسانتو RoundUp.

Chorismate هي مقدمة لتخليق التربتوفان الحيوي عبر مسار التمثيل الغذائي الذي يتضمن ست خطوات محفزة بالإنزيم. من خلال مسار آخر ، تخدم chorismate التخليق الحيوي للتيروزين والفينيل ألانين.

المراجع

1. Belitz، HD، Grosch، W.، Schieberle، P. 2009. Food Chemistry، Springer، New York.
2. كولينز ، PM 1995. السكريات الأحادية. كيمياءهم وأدوارهم في المنتجات الطبيعية. جون وايلي وأولاده. شيشستر.
3. Miesfeld، RL، McEvoy، MM 2017. الكيمياء الحيوية. دبليو دبليو نورتون ، نيويورك.
4. Nelson، DL، Cox، MM 2017. مبادئ Lehninger للكيمياء الحيوية. دبليو إتش فريمان ، نيويورك.
5. Voet، D.، Voet، JG، Pratt، CW 2008. أساسيات الكيمياء الحيوية: الحياة على المستوى الجزيئي. وايلي ، هوبوكين.