- مميزات
- إريثروز في عملية التمثيل الغذائي
- إريثروز في مسار فوسفات البنتوز وفي دورة كالفين
- إريثروز: التخليق الحيوي للأحماض الأمينية الأساسية والعطرية
- الإريثريتول مشتق من الإريثروز
- توليف بريبيوتيك من تتروس
- المراجع
و tetroses هي السكريات الأحادية أربعة الكربون، مع أن الصيغة المجملة C 4 H 8 O 4. هناك نوعان من tetroses: aldoses (لديهم مجموعة ألدهيد طرفية ، كربون 1 أو C-1) والكيتوز (لديهم مجموعة كيتون في الكربون 2 ، C-2).
لم يتم العثور على Tetrosses كمنتجات طبيعية ، ولكن من الممكن العثور عليها في شكلها المختزل ، مثل الإريثريتول ، وهو كحول رباعي هيدروكسي. في الأشنات ، يتم تصنيع الإريثريتول عن طريق نزع الكربوكسيل من حمض D- أرابونيك.
المصدر: Ed (Edgar181)
لا تعتبر Treoses جزءًا هيكليًا من الكائنات الحية. ومع ذلك ، توجد الأشجار ، مثل الإريثروز ، في مسارات التمثيل الغذائي.
مميزات
يوجد في الدوتيتروس ذرتان من الكربون اللولبي ، C-2 و C-3 ، والكربون 6 (C-6). بينما في كيتوتروز توجد ذرة كربون واحدة فقط ، كربون 3 (C-3).
السكريات ، مثل التيتروز ، ذات التكوين D أكثر وفرة من السكريات ذات التكوين L.
هناك نوعان من الدوتيتروز مع تكوين D (D-erythrose و D-treose) ، وواحد كيتوتروز مع تكوين D (D-erythrulose).
يتم عمل إسقاطات فيشر من خلال توجيه الجزيء في شكل خسوف مع مجموعة ألدهيد أعلاه. تحدد ذرات الكربون الأربع السلسلة الرئيسية للإسقاط ، حيث يتم ترتيبها عموديًا. تشير الروابط الأفقية إلى الخارج بينما تشير الروابط الرأسية إلى الخلف.
على عكس السكريات الأحادية التي تحتوي على خمسة ذرات كربون أو أكثر ، والتي تخضع لتفاعلات جزيئية لتشكيل نصفي نصفي ونصفي معدني ، لا يمكن للتيتروس تكوين هياكل دورية.
إريثروز في عملية التمثيل الغذائي
Erythrose هو التيتروز الوحيد الموجود في عملية التمثيل الغذائي للعديد من الكائنات الحية. المسارات الأيضية التي يوجد فيها هي:
- سبيل فسفات البنتوز
- دورة كالفين
- مسارات التخليق الحيوي للأحماض الأمينية الأساسية والعطرية.
في جميع مسارات التمثيل الغذائي هذه ، يشارك الإريثروز كإستر فوسفات ، إريثروز 4 فوسفات. تم وصف دور الإريثروز 4-فوسفات في هذه المسارات أدناه.
إريثروز في مسار فوسفات البنتوز وفي دورة كالفين
يشترك كلا المسارين الأيضيين في التخليق الحيوي للإريثروز 4-فوسفات بمشاركة إنزيمات ترانسكيتولاز وترانسالدولاز.
يعمل كلا الإنزيمين على تحفيز نقل جزء صغير من الكربون من الكيتوز المانح إلى ألدوز متقبل لإنتاج ألدوز جديد أقصر سلسلة وكيتوزية أطول سلسلة.
في مسار فوسفات البنتوز ، يحدث التخليق الحيوي للإريثروز-4-فوسفات من ركيزتين ، سيدوهبتولوز 7-فوسفات ، وكيتوهبتوز ، وغليسيرالديهيد 3-فوسفات ، وهو ألدوتريوز ، والذي يتم تحويله إلى إريتروز 4- الفوسفات ، وهو ألدوتيتروز ، والفركتوز 6 فوسفات ، وهو كيتوهكسوز ، عن طريق تحفيز إنزيم ترانسالدولاز.
في دورة كالفين ، يحدث التخليق الحيوي للإريثروز -4 فوسفات من ركيزتين ، الفركتوز 6 فوسفات ، كيتوهكسوز ، وغليسيرالديهيد 3-فوسفات ، وكذلك ألدوتريوز. يتم تحويلها إلى erythrose 4-phosphate ، و aldotetrose ، و xylulose 5-phosphate ، وهو كيتوبنتوز ، عن طريق تحفيز إنزيم transketolase.
يهدف التخليق الحيوي للإريثروز 4-فوسفات في مسار فوسفات البنتوز إلى التخليق الحيوي لـ glyceraldehyde 3-phosphate و fructose 6-phosphate ، والتي يمكن أن تستمر من خلال مسار تكوين السكر ومسار فوسفات البنتوز. التركيب الحيوي من احميرار 4-الفوسفات في دورة كالفين يسمح استبدال ريبولوز 1،5 bisphosphate إلى إعادة تشغيل دورة مع تثبيت من CO 2.
إريثروز: التخليق الحيوي للأحماض الأمينية الأساسية والعطرية
في البكتيريا والفطريات والنباتات ، يبدأ التخليق الحيوي للأحماض الأمينية العطرية فينيل ألانين ، التيروزين ، والتربتوفان مع السلائف فوسفوينول بيروفات وإريثروز 4-فوسفات. يتم تحويل هذه السلائف أولاً إلى shikimate ثم إلى chorismate ، وهو تسلسل من سبع خطوات محفز بواسطة الإنزيمات.
من corismate هناك تشعب. من ناحية ، يبلغ مسار واحد ذروته في التخليق الحيوي للتربتوفان ، ومن ناحية أخرى ، ينتج الكوريزمات التيروزين والفينيل ألانين.
نظرًا لأن التخليق الحيوي للأحماض الأمينية العطرية يحدث فقط في النباتات والكائنات الحية الدقيقة ، فإن هذا المسار مستهدف بمبيدات الأعشاب ، مثل الغليفوسات ، وهو العنصر النشط في RoundUp. هذا الأخير هو منتج تجاري لشركة Monsanto ، المملوكة حاليًا لشركة Bayer.
يعتبر الجليفوسات مثبطًا تنافسيًا فيما يتعلق بفوسفوينول بيروفات في تفاعل سينسيز 3-إنولبيروفيل شيكيمات 3-فوسفات (EPSP).
الإريثريتول مشتق من الإريثروز
الإريثريتول هو الشكل المختزل للإريثروز ويشترك في الخصائص الوظيفية مع البوليولات الأخرى ، مثل الثبات النسبي في البيئات الحمضية والقلوية ، وثبات الحرارة المرتفع ، ومذاق مشابه للسكروز (منخفض السعرات الحرارية) ، وليس له إمكانات مسرطنة ، من بين ميزات أخرى.
الإريثريتول قادر على قمع البكتيريا الضارة وتقليل ترسبات الأسنان. على عكس البوليولات الأخرى ، بما في ذلك السوربيتول والإكسيليتول ، يتم امتصاص الإريثريتول بسرعة من الأمعاء الدقيقة ، ولا يتم استقلابه ، ويتم إفرازه في البول. الاستهلاك المتكرر للإريثريتول يقلل من حدوث تسوس الأسنان ويعيد سطح السن.
أظهرت الدراسات التي أجريت على الإريثريتول والإكسيليتول والسوربيتول أن هذه السكريات تختلف في فعاليتها ضد التسوس. يعتبر الإكسيليتول والسوربيتول أقل فعالية في الوقاية من تسوس الأسنان وأمراض اللثة.
توليف بريبيوتيك من تتروس
يجب أن يكون تخليق السكريات الأحادية في عالم البريبايوتيك قد لعب دورًا أساسيًا في نشأة الحياة لأن هذه المركبات هي مصادر للطاقة ومكونات للجزيئات الحيوية الأخرى.
يعد الفورمالديهايد (CH 2 = O) ، وهو أبسط كربوهيدرات ، من بين أكثر الجزيئات وفرة من بين ~ 140 جزيءًا معروفًا بين النجوم. في الغلاف الجوي للأرض البدائية ، تم إنشاؤه بفعل الإشعاع المؤين والأشعة فوق البنفسجية والتفريغ الكهربائي على جزيئات الميثان والأمونيا والماء.
قد يترسب الفورمالديهايد من الغلاف الجوي ، لينضم إلى تيارات الماء الساخن (60-80 درجة مئوية) التي كانت ستؤدي إلى تآكل صخور الأرض ، وتحمل أيونات الكالسيوم.
كانت هذه الأيونات ستحفز التفاعل الذي يحول جزيء الفورمالديهايد وجزيء الفورمالديهايد البروتوني (CH 2 = OH +) إلى واحد من جليكول ألدهيد البروتوني (HOCH2CH = OH +).
ان glycolaldehyde البروتونية تفاعلت مع الفورمالديهايد لإنتاج trioses + ، الأمر الذي تفاعلت مرة أخرى مع الفورمالديهايد لtetroses المنتجات +. كان من الممكن أن ينتج عن تكرار هذا التحفيز الذاتي سكريات أحادية ذات عدد كربون أعلى.
يمكن أن تعكس الانطباعات المتجانسة لرباعي الصبغيات والسكريات الأحادية الأخرى تماثل الأحماض الأمينية الموجودة في الوسط المائي ، والتي كانت ستعمل أيضًا كمحفزات لتشكيل السكريات الأحادية.
المراجع
- Carey، FA، Giuliano، RM 2016. الكيمياء العضوية. ماكجرو هيل ، نيويورك.
- Cui، SW 2005. الكربوهيدرات الغذائية: الكيمياء ، الخصائص الفيزيائية ، والتطبيقات. مطبعة CRC ، بوكا راتون.
- Cui، SW 2005. الكربوهيدرات الغذائية: الكيمياء ، الخصائص الفيزيائية ، والتطبيقات. مطبعة CRC ، بوكا راتون.
- Gardner، TS 1943. مشكلة تكوين الكربوهيدرات في الطبيعة. مجلة الكيمياء العضوية ، 8 ، 111-120.
- جلبوط ، AF 2008. توليف بريبيوتيك للسكريات البسيطة عن طريق تفاعل فورموز بين النجوم. أصول الحياة وتطور المحيط الحيوي ، 38 ، 489-497.
- كيم ، H.-J ، وآخرون. 2011. توليف الكربوهيدرات في دورات البريبايوتك الموجهة بالمعادن. مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية ، 133 ، 9457-9468.
- Lambert، JB، Gurusamy-Thangavelu، SA، Ma، K. 2010. تفاعل فورم سيليكات بوساطة: تخليق من أسفل إلى أعلى لسيليكات السكر. العلوم ، 327 ، 984-986.
- لامور ، إس ، بالمان ، إس ، هاس ، إم ، تراب ، أو.2019. تكوين سكر بريبيوتيك تحت ظروف غير مائية وتسريع ميكانيكي كيميائي. الحياة 2019 ، 9 ، 52 ؛ دوى: 10.3390 / life9020052.
- لينك ، ك. ، فيدوركو ، م 1972. التحويل البيني للتيتروس D في بيريدين. أبحاث الكربوهيدرات، 21، 326-330.
- Nelson، DL، Cox، MM 2017. مبادئ Lehninger للكيمياء الحيوية. دبليو إتش فريمان ، نيويورك.
- Pizzarello ، S. ، Shock ، E. 2010. التركيب العضوي للنيازك الكربونية: القصة التطورية قبل الكيمياء الحيوية. وجهات نظر كولد سبرينغ هاربور في علم الأحياء ، 2010 ؛ 2: a002105.
- Pizzarello، S.، Weber، AL 2010. التوليفات الانتقائية للسكريات البنتوز تحت ظروف بريبايوتك واقعية. أصول الحياة وتطور المحيط الحيوي ، 40 ، 3-10.
- Sinnott، ML 2007. هيكل وآلية كيمياء الكربوهيدرات والكيمياء الحيوية. الجمعية الملكية للكيمياء ، كامبريدج.
- Stick، RV، Williams، SJ 2009. الكربوهيدرات: الجزيئات الأساسية للحياة. إلسفير ، أمستردام.
- Tomasik ، P. 2004. الخواص الكيميائية والوظيفية لسكريات الطعام. مطبعة CRC ، بوكا راتون.
- Voet، D.، Voet، JG، Pratt، CW 2008. أساسيات الكيمياء الحيوية - الحياة على المستوى الجزيئي. وايلي ، هوبوكين.
- Nelson، DL، Cox، MM 2017. مبادئ Lehninger للكيمياء الحيوية. دبليو إتش فريمان ، نيويورك.
- Pizzarello، S.، Weber، AL 2004. الأحماض الأمينية البريبايوتيك كمحفزات غير متماثلة. علم ، 3003 ، 1151.
- Sinnott، ML 2007. هيكل وآلية كيمياء الكربوهيدرات والكيمياء الحيوية. الجمعية الملكية للكيمياء ، كامبريدج.
- Stick، RV، Williams، SJ 2009. الكربوهيدرات: الجزيئات الأساسية للحياة. إلسفير ، أمستردام.