- Característiques
- La eritrosa en el metabolisme
- La eritrosa en la via de la pentosa fosfat i en el cicle de Calvin
- Eritrosa: biosíntesi d'aminoàcids essencials i aromàtics
- El eritritol és un derivat de la eritrosa
- Síntesi prebiòtica de tetroses
- referències
Les tetroses són monosacàrids de quatre carbonis, la fórmula empírica és C 4 H 8 O 4. Hi ha dos tipus de tetroses: aldoses (tenen un grup aldehid terminal, carboni a 1 o C-1) i cetosas (tenen un grup cetona en l'àtom de carboni 2, C-2).
No s'han trobat tetroses com productes naturals, però és possible trobar-les en la seva forma reduïda, com ara el eritritol, que és un tetrahidroxialcohol. En els líquens, el eritritol és sintetitzat mitjançant la descarboxilació de l'àcid D-arabónico.
Font: Ed (Edgar181)
Les treosas no formen part estructural dels éssers vius. No obstant això les treosas, com ara la eritrosa, es troben en vies metabòliques.
Característiques
A les aldotetrosas hi ha dos àtoms de carboni quirals, C-2 i C-3, i el carboni 6 (C-6). Mentre que a les cetotetrosas hi ha només un àtom de carboni quiral, el carboni 3 (C-3).
Els sucres, com la tetrosa, amb la configuració D són més abundants que els sucres amb la configuració L.
Hi ha dos aldotetrosas amb configuració D (D-eritrosa i D-treosa), i una cetotetrosa amb configuració D (D-eritrulosa).
Les projeccions de Fischer es fan mitjançant l'orientació de la molècula en una conformació eclipsada amb un el grup aldehid per dalt. Els quatre àtom de carboni defineixen la cadena principal de la projecció, sent organitzats verticalment. Els enllaços horitzontals apunten cap a fora i els verticals cap enrere.
A diferència dels monosacàrids que posseeixen cinc o més carbonis, els quals experimenten reaccions intramoleculars per formar hemiacetals i hemicetales, les tetroses no poden formar estructures cícliques.
La eritrosa en el metabolisme
La eritrosa és l'única tetrosa que es troba en el metabolisme de nombrosos organismes. Les vies metabòliques en què es troba són:
- Via de la pentosa fosfat
- Cicle de Calvin
- Vies de biosíntesi d'aminoàcids essencials i aromàtics.
En totes aquestes vies metabòliques, la eritrosa participa com un èster fosfat, la eritrosa 4-fosfat. A continuació es descriu el paper de la eritrosa 4-fosfat en aquestes vies.
La eritrosa en la via de la pentosa fosfat i en el cicle de Calvin
Les dues vies metabòliques tenen en comú la biosíntesi de eritrosa 4-fosfat amb la participació d'enzims transcetolasas i transaldolasas.
Les dues enzims catalitzen la transferència d'un petit fragment de carboni d'una cetosa donadora a una aldosa acceptora per produir una aldosa nova de cadena més curta i una cetosa de cadena més llarga.
En la via de la pentosa fosfat, la biosíntesi de eritrosa-4-fosfat succeeix a partir de dues substrats, la sedoheptulosa 7-fosfat, un cetoheptosa, i el gliceraldehid 3-fosfat, un aldotriosa, els quals són convertits en eritrosa 4- fosfat, un aldotetrosa, i fructosa 6-fosfat, un cetohexosa, mitjançant la catàlisi d'una transaldolasa.
En el cicle de Calvin, la biosíntesi de eritrosa-4-fosfat succeeix a partir de dues substrats, la fructosa 6-fosfat, un cetohexosa, i el gliceraldehid 3-fosfat, així com un aldotriosa. Aquests són convertits en eritrosa 4-fosfat, un aldotetrosa, i Xilulosa 5-fosfat, un cetopentosa, mitjançant la catàlisi d'una transcetolasa.
La biosíntesi de eritrosa 4-fosfat a la via pentosa fosfat té com a finalitat la biosíntesi de gliceraldehid 3-fosfat i la fructosa 6-fosfat, que poden continuar per la via gluconeogénica i la via pentosa fosfat. La biosíntesi de eritrosa 4-fosfat en el cicle de Calvin permet reposar la ribulosa 1,5 bifosfat per reiniciar el cicle amb la fixació de CO 2.
Eritrosa: biosíntesi d'aminoàcids essencials i aromàtics
En bacteris, fongs i plantes, la biosíntesi dels aminoàcids aromàtics fenilalanina, tirosina i triptòfan comença amb els precursors fosfoenolpiruvat i eritrosa 4-fosfat. Aquests precursors són convertits primer a shikimato i després a corismato, una seqüència de set passos catalitzats per enzims.
A partir del corismato hi ha una bifurcació. D'una banda una via culmina amb la biosíntesi de triptòfan, de l'altra el corismato produeix tirosina i fenilalanina.
A causa de que la biosíntesi d'aminoàcids aromàtics només succeeix en plantes i microorganismes, aquesta via és un blanc d'herbicides, com ara el glifosat, que és l'ingredient actiu de l'RoundUp. Aquest últim és un producte comercial de Monsanto, que actualment pertany a la companyia Bayer.
El glifosat és un inhibidor competitiu pel que fa a l'fosfoenolpiruvat en la reacció de la 5-enolpiruvilshikimato 3-fosfat sintasa (EPSP).
El eritritol és un derivat de la eritrosa
El eritritol és la forma reduïda de la eritrosa i comparteix característiques funcionals amb altres poliols, com ara relativa estabilitat en ambients àcids i alcalins, alta estabilitat davant la calor, sabor similar a el de la sacarosa (baix en calories), no tenir potencial carcinogènic, entre altres característiques.
El eritritol és capaç de suprimir les bacteris nocius i reduir la placa dental. A diferència d'altres poliols, entre els quals s'inclouen el sorbitol i el xilitol, el eritritol és ràpidament absorbit per l'intestí prim, no és metabolitzat i és excretat per l'orina. El consum freqüent de eritritol redueix la incidència de càries dental i restaura la superfície dental.
Els estudis sobre el eritritol, el xilitol i el sorbitol van demostrar que aquests sucres es diferencien en la seva eficàcia contra les càries. El xilitol i el sorbitol són menys eficaços per prevenir les càries i les malalties periodontals.
Síntesi prebiòtica de tetroses
La síntesi de monosacàrids al món prebiòtic ha d'haver jugat un paper essencial en l'origen de la vida ja que aquests compostos són fonts d'energia i components d'altres biomolècules.
El formaldehid (CH 2 = O), el carbohidrat més simple, es compta entre les més abundants de les ~ 140 molècules interestel·lars conegudes. En l'atmosfera de la Terra Primitiva, es generava per acció de radiacions ionitzants, llum UV, i descàrregues elèctriques sobre molècules de metà, amoníac i aigua.
El formaldehid s'hauria precipitat de l'atmosfera, incorporant-se a corrents d'aigua calenta (60-80 ° C) que haurien erosionat les roques terrestres, arrossegant ions de calci.
Aquests ions haurien catalitzat una reacció que converteix una molècula de formaldehid i una molècula de formaldehid protonado (CH 2 = OH +) en una de glicolaldehido protonado (HOCH2CH = OH +).
El glicolaldehido protonado hauria interactuat amb el formaldehid per produir trioses +, les quals haurien interactuat altra vegada amb el formaldehid per produir tetroses +. La repetició d'aquesta autocatálisis s'hauria produït monosacàrids amb major nombre de carbonis.
Les quiralidades de les tetroses i altres monosacàrids podrien reflectir les quiralidades d'aminoàcids presents en el medi aquós, els quals també haurien actuat com a catalitzadors per a la formació de monosacàrids.
referències
- Carey, FA, Giuliano, RM 2016. Organic chemistry. McGraw-Hill, Nova York.
- Cui, SW 2005. Food carbohydrates: chemistry, physical properties, and applications. CRC Press, Boca Raton.
- Cui, SW 2005. Food carbohydrates: chemistry, physical properties, and applications. CRC Press, Boca Raton.
- Gardner, TS 1943. The problem of Carbohydrate formation in nature. Journal of Organic Chemistry, 8, 111-120.
- Jalbout, AF 2008. Prebiotic synthesis of simple Sugars by an Interstellar es formà reaction. Origins of Life and Evolution of the Biosphere, 38, 489-497.
- Kim, H.-J., et al. 2011. Synthesis of carbohydrates in mineral-guided prebiotic cycles. Journal of the American Chemical Society, 133, 9457-9468.
- Lambert, JB, Gurusamy-Thangavelu, SA, Ma, K. 2010. The silicate-mediated es formà reaction: bottom-up synthesis of sugar silicates. Science, 327, 984-986.
- Lamour, S., Pallmann, S., Haas, M., Trapp, O. 2019. Prebiotic sugar formation under nonaqueous conditions and mechanochemical acceleration. Life 2019, 9, 52; doi: 10.3390 / life9020052.
- Linek, K., Fedoroňko, M. 1972. The interconversió of the D-tetroses in pyridine. Carbohydrate Research, 21, 326-330.
- Nelson, DL, Cox, MM 2017. Lehninger Principles of Biochemistry. WH Freeman, Nova York.
- Pizzarello, S., Shock, I. 2010. The organic composition of carbonaceous meteorites: the evolutionary story ahead of biochemistry. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology, 2010; 2: a002105.
- Pizzarello, S., Weber, A EL 2010. Stereoselective syntheses of pentose Sugars under realistic prebiotic conditions. Origins of Life and Evolution of the Biosphere, 40, 3-10.
- Sinnott, ML 2007. Carbohydrate chemistry and biochemistry structure and mechanism. Royal Society of Chemistry, Cambridge.
- Estic, RV, Williams, SJ 2009. carbohydrates: the essential molecules of life. Elsevier, Amsterdam.
- Tomasik, P. 2004. Chemical and functional properties of food saccharides. CRC Press, Boca Raton.
- Voet, D., Voet, JG, Pratt, CW 2008. Fundamentals of biochemistry - life at the molecular level. Wiley, Hoboken.
- Nelson, DL, Cox, MM 2017. Lehninger Principles of Biochemistry. WH Freeman, Nova York.
- Pizzarello, S., Weber, A EL 2004. Prebiotic amino àcids es asymmetric Catalysts. Science, 3003, 1151.
- Sinnott, ML 2007. Carbohydrate chemistry and biochemistry structure and mechanism. Royal Society of Chemistry, Cambridge.
- Estic, RV, Williams, SJ 2009. carbohydrates: the essential molecules of life. Elsevier, Amsterdam.