ERYTHROSA: CIRI, STRUKTUR, FUNGSI - BIOLOGI - 2026

The erythrose adalah monosakarida yang, memiliki empat karbon, dengan itu formula empirik C ₄ H ₈ O ₄ . Terdapat dua gula empat karbon (tetroses) yang berasal dari glyceraldehyde: eritrose dan treose, keduanya adalah polyhydroxy-aldehydes (aldoses). Erythrulose adalah satu-satunya tetrosa iaitu keton polihidroksi (ketosis). Ia berasal dari dihydroxyacetone.

Daripada tiga tetrosa (eritrosa, treose, eritrulosa) yang paling biasa adalah eritrosa, yang terdapat dalam jalur metabolik seperti laluan fosfat pentosa, kitaran Calvin, atau jalur biosintesis asid amino penting dan aromatik.

Sumber: Ed (Edgar181)

Struktur

Atom karbon satu (C-1) eritrosa adalah karbonil karbon kumpulan aldehid (-CHO). Atom karbon 2 dan 3 (C-2 dan C-3) adalah dua kumpulan hidroksimetilena (-CHOH), yang merupakan alkohol sekunder. Atom karbon 4 (C-4) adalah alkohol utama (-CH ₂ OH).

Gula dengan konfigurasi D, seperti eritrosa, lebih banyak daripada gula dengan konfigurasi L. Erythrose mempunyai dua karbon kiral C-2 dan C-3, yang merupakan pusat asimetri.

Dalam unjuran Fisher dari eritrosa, karbon asimetris yang paling jauh dari kumpulan karbonil aldehid mempunyai konfigurasi D-gliseraldehid. Oleh itu, kumpulan hidroksil (-OH) C-3 digambarkan di sebelah kanan.

D-eritrose berbeza dengan D-treose dalam konfigurasi di sekitar karbon asimetri C-2: dalam plot Fisher, kumpulan hidroksil (-OH) D-eritrose berada di sebelah kanan. Sebaliknya, di D-treosa terletak di sebelah kiri.

Penambahan kumpulan hidroksimetilena ke D-eritrose mewujudkan pusat kiral baru. Dua gula lima karbon (pentosa) dari konfigurasi D terbentuk, iaitu: D-ribose dan D-arabinose, yang berbeza dalam konfigurasi C-2.

ciri

Dalam sel, eritrosa berbentuk eritrosa 4-fosfat dan dihasilkan dari gula fosforilasi lain. Fosforilasi gula mempunyai fungsi meningkatkan potensi tenaga hidrolisis mereka (atau variasi tenaga Gibbs, ΔG).

Fungsi kimia yang difosforilasi dalam gula adalah alkohol utama (-CH ₂ OH). Karbon 4-fosfat eritrosa berasal dari glukosa.

Semasa glikolisis (atau pemecahan molekul glukosa untuk tenaga), kumpulan hidroksil utama C-6 dalam glukosa difosforilasi dengan memindahkan kumpulan fosfat dari adenosin trifosfat (ATP). Tindak balas ini dikatalisis oleh enzim heksokinase.

Sebaliknya, sintesis kimia gula pendek, seperti D-eritrosa, berlaku melalui pengoksidaan 4,6-0-etilidena-O-glukosa periodat, yang diikuti oleh hidrolisis cincin asetal.

Sebagai alternatif, walaupun tidak dapat dilakukan dalam larutan berair, tetraasetat dapat digunakan, yang memotong a-diol dan juga lebih stereospesifik daripada ion periodat. O-glukosa dioksidakan dengan adanya asid asetik, membentuk 2,3-di-O-formil-D-eritrosa, hidrolisis yang menghasilkan D-eritrosa.

Dengan pengecualian eritrosa, monosakarida dalam bentuk sikliknya apabila dikristal atau dalam larutan.

Fungsi

Erythrose 4-fosfat memainkan peranan penting dalam jalur metabolik berikut: laluan fosfat pentosa, kitaran Calvin, dan jalur biosintesis asid amino penting dan aromatik. Peranan eritrosa 4-fosfat dalam setiap laluan ini dijelaskan di bawah.

Laluan fosfat pentosa

Tujuan jalur fosfat pentosa adalah untuk menghasilkan NADPH, yang merupakan daya pengurangan sel, dan 5-fosfat ribosa, yang diperlukan untuk biosintesis asid nukleik melalui reaksi oksidatif. Metabolit permulaan jalan ini adalah glukosa 6-fosfat.

Ribos 5-fosfat yang berlebihan ditukar kepada perantaraan glikolitik. Untuk ini, dua langkah boleh balik diperlukan: 1) reaksi isomerisasi dan epimerisasi; 2) tindak balas pemotongan dan pembentukan ikatan CC yang mengubah pentosa, xilulosa 5-fosfat dan ribosa 5-fosfat, menjadi fruktosa 6-fosfat (F6P) dan gliseraldehid 3-fosfat (GAP).

Langkah kedua dilakukan oleh transaldolases dan transketolases. Transaldolase memangkinkan pemindahan tiga atom karbon (unit C ₃ ) dari sedoheptulosa 7-fosfat ke GAP, menghasilkan 4-fosfat eritrosa (E4P).

Transketolase memangkinkan pemindahan dua atom karbon (unit C ₂ ) dari 5-fosfat xilulosa ke E4P dan membentuk GAP dan F6P.

Kitaran Calvin

Dalam proses fotosintesis, cahaya memberikan tenaga yang diperlukan untuk biosintesis ATP dan NADPH. Reaksi fiksasi karbon menggunakan ATP dan NADPH untuk mengurangkan karbon dioksida (CO ₂ ) dan membentuk triose fosfat melalui kitaran Calvin. Kemudian, trioses yang terbentuk dalam kitaran Calvin diubah menjadi sukrosa dan kanji.

Kitaran Calvin dibahagikan kepada tiga peringkat berikut: 1) fiksasi CO ₂ dalam 3-fosfogliserat; 2) transformasi 3-fosfogliserat menjadi GAP; dan 3) penjanaan semula ribulosa 1,5-bifosfat dari triose fosfat.

Pada peringkat ketiga kitaran Calvin, E4P terbentuk. A transketolase yang mengandungi thiamine pirofosfat (TPP) dan memerlukan Mg ² , pemangkin pemindahan C ₂ unit dari F6P untuk GAP, dan membentuk xylulose pentosa 5-fosfat (Xu5P) dan E4P tetrose.

Satu aldolase menggabungkan, dengan pemeluwapan aldol, Xu5P dan E4P untuk membentuk 1,7-bifosfat sedoheptulosa heptosa. Kemudian ikuti dua reaksi enzimatik yang akhirnya menghasilkan trioses dan pentosa.

Jalan untuk biosintesis asid amino penting dan aromatik

Erythrose 4-phosphate dan phosphoenolpyruvate adalah prekursor metabolik untuk biosintesis triptofan, fenilalanin, dan tirosin. Pada tumbuhan dan bakteria, biosintesis chorismate berlaku pertama, yang merupakan perantaraan dalam biosintesis asid amino aromatik.

Biosintesis chorismate berlaku melalui tujuh reaksi, semuanya dikatalisis oleh enzim. Sebagai contoh, langkah 6 dikatalisis oleh enzim 5-enolpyruvylshikimate-3-fosfat, yang dihambat secara kompetitif oleh glyphosate ( ^- COO-CH ₂ -NH-CH ₂ -PO ₃ ^-2 ). Yang terakhir adalah bahan aktif dalam RoundUp herbisida kontroversial Bayer-Monsanto.

Chorismate adalah pendahulu biosintesis triptofan melalui jalur metabolik yang melibatkan enam langkah pemangkin enzim. Melalui jalan lain, chorismate melayani biosintesis tirosin dan fenilalanin.

Rujukan

1. Belitz, HD, Grosch, W., Schieberle, P. 2009. Makanan Kimia, Springer, New York.
2. Collins, PM 1995. Monosakarida. Kimia dan Peranannya dalam Produk Semula jadi. John Wiley dan Anak. Chichester.
3. Miesfeld, RL, McEvoy, MM 2017. Biokimia. WW Norton, New York.
4. Nelson, DL, Cox, MM 2017. Prinsip biokimia Lehninger. WH Freeman, New York.
5. Voet, D., Voet, JG, Pratt, CW 2008. Asas biokimia: kehidupan pada tahap molekul. Wiley, Hoboken.