- Struttura
- caratteristiche
- Funzione
- Via del pentoso fosfato
- Ciclo di Calvin
- Percorsi per la biosintesi degli amminoacidi essenziali e aromatici
- Riferimenti
L'eritroso è un monosaccaride, che possiede quattro atomi di carbonio, con la formula empirica C 4 H 8 O 4 . Esistono due zuccheri a quattro atomi di carbonio (tetrosi) derivati dalla gliceraldeide: eritrosio e treosio, entrambi poliidrossi-aldeidi (aldosi). L'eritrulosio è l'unico tetrosio che è un poliidrossi chetone (chetosi). È derivato dal diidrossiacetone.
Delle tre tetrosi (eritrosio, treoso, eritrulosio) il più comune è l'eritrosio, che si trova nelle vie metaboliche come la via del pentoso fosfato, il ciclo di Calvin o le vie di biosintesi degli amminoacidi essenziali e aromatici.
Fonte: Ed (Edgar181)
Struttura
L'atomo di carbonio uno (C-1) di eritrosio è il carbonio carbonilico di un gruppo aldeidico (-CHO). Gli atomi di carbonio 2 e 3 (C-2 e C-3) sono due gruppi idrossimetilenici (-CHOH), che sono alcoli secondari. L'atomo di carbonio 4 (C-4) è un alcol primario (-CH 2 OH).
Gli zuccheri con la configurazione D, come l'eritrosio, sono più abbondanti degli zuccheri con la configurazione L. Erythrose ha due atomi di carbonio chirali C-2 e C-3, che sono centri asimmetrici.
Nella proiezione di Fisher dell'eritrosio, il carbonio asimmetrico più lontano dal gruppo carbonile dell'aldeide ha la configurazione D-gliceraldeide. Pertanto, il gruppo idrossile (-OH) di C-3 è raffigurato a destra.
Il D-eritrosio differisce dal D-treose nella configurazione attorno al carbonio asimmetrico C-2: nel diagramma di Fisher, il gruppo idrossile (-OH) del D-eritrosio è sulla destra. Al contrario, sulla D-treosa è a sinistra.
L'aggiunta di un gruppo idrossimetilene al D-eritrosio crea un nuovo centro chirale. Si formano due zuccheri a cinque atomi di carbonio (pentosi) di configurazione D, vale a dire: D-ribosio e D-arabinosio, che differiscono nella configurazione C-2.
caratteristiche
Nelle cellule, l'eritrosio si presenta sotto forma di eritrosio 4-fosfato ed è prodotto da altri zuccheri fosforilati. La fosforilazione degli zuccheri ha la funzione di aumentare il loro potenziale energetico di idrolisi (o variazione energetica di Gibbs, ΔG).
La funzione chimica fosforilata negli zuccheri è l'alcol primario (-CH 2 OH). Gli atomi di carbonio dell'eritrosio 4-fosfato provengono dal glucosio.
Durante la glicolisi (o scomposizione della molecola di glucosio per l'energia), il gruppo idrossile primario di C-6 nel glucosio viene fosforilato trasferendo un gruppo fosfato dall'adenosina trifosfato (ATP). Questa reazione è catalizzata dall'enzima esochinasi.
La sintesi chimica degli zuccheri corti, come il D-eritrosio, avviene invece attraverso l'ossidazione del periodato 4,6-0-etilidene-O-glucosio, a cui segue l'idrolisi dell'anello acetalico.
In alternativa, sebbene non possa essere eseguito in soluzione acquosa, si può usare il tetraacetato, che taglia gli a-dioli ed è anche più stereospecifico dello ione periodato. L'O-glucosio viene ossidato in presenza di acido acetico, formando 2,3-di-O-formil-D-eritrosio, la cui idrolisi produce D-eritrosio.
Ad eccezione dell'eritrosio, i monosaccaridi sono nella loro forma ciclica quando sono cristallizzati o in soluzione.
Funzione
L'eritrosio 4-fosfato svolge un ruolo importante nelle seguenti vie metaboliche: via del pentoso fosfato, ciclo di Calvin e vie di biosintesi degli amminoacidi essenziali e aromatici. Il ruolo dell'eritrosio 4-fosfato in ciascuno di questi percorsi è descritto di seguito.
Via del pentoso fosfato
Lo scopo della via del pentoso fosfato è di produrre NADPH, che è il potere riducente delle cellule, e ribosio 5-fosfato, necessario per la biosintesi degli acidi nucleici attraverso reazioni ossidative. Il metabolita iniziale di questo percorso è il glucosio 6-fosfato.
Il ribosio 5-fosfato in eccesso viene convertito in intermedi glicolitici. Per questo, sono necessarie due fasi reversibili: 1) reazioni di isomerizzazione ed epimerizzazione; 2) reazioni di taglio e formazione di legami CC che trasformano pentoso, xilulosio 5-fosfato e ribosio 5-fosfato, in fruttosio 6-fosfato (F6P) e gliceraldeide 3-fosfato (GAP).
Il secondo passaggio viene eseguito da transaldolasi e transketolasi. La transaldolasi catalizza il trasferimento di tre atomi di carbonio (unità C 3 ) dal sedoeptulosio 7-fosfato a GAP, producendo eritrosio 4-fosfato (E4P).
La transketolasi catalizza il trasferimento di due atomi di carbonio (unità C 2 ) da xilulosio 5-fosfato a E4P e forma GAP e F6P.
Ciclo di Calvin
Nel corso della fotosintesi, la luce fornisce l'energia necessaria per la biosintesi di ATP e NADPH. Le reazioni di fissazione del carbonio utilizzano ATP e NADPH per ridurre l'anidride carbonica (CO 2 ) e formare fosfato trioso attraverso il ciclo di Calvin. Quindi, le triosi formate nel ciclo di Calvino vengono trasformate in saccarosio e amido.
Il ciclo di Calvin è suddiviso nelle seguenti tre fasi: 1) fissazione della CO 2 in 3-fosfoglicerato; 2) trasformazione del 3-fosfoglicerato in GAP; e 3) rigenerazione di ribulosio 1,5-bisfosfato da trioso fosfato.
Nella terza fase del ciclo di Calvin, si forma E4P. Una transketolasi che contiene tiamina pirofosfato (TPP) e richiede Mg +2 , catalizzando il trasferimento di un'unità C 2 da F6P a GAP e formando xilulosio pentoso 5-fosfato (Xu5P) e E4P tetrosio.
Un'aldolasi combina, mediante condensazione aldolica, Xu5P e E4P per formare 1,7-bisfosfato di eptosio sedoeptulosio. Quindi seguono due reazioni enzimatiche che alla fine producono triosi e pentosi.
Percorsi per la biosintesi degli amminoacidi essenziali e aromatici
L'eritrosio 4-fosfato e il fosfoenolpiruvato sono i precursori metabolici della biosintesi di triptofano, fenilalanina e tirosina. Nelle piante e nei batteri, avviene prima la biosintesi del corismato, che è un intermedio nella biosintesi degli amminoacidi aromatici.
La biosintesi del corismato avviene attraverso sette reazioni, tutte catalizzate da enzimi. Ad esempio, il passaggio 6 è catalizzato dall'enzima 5-enolpiruvilshikimato-3-fosfato, che è inibito in modo competitivo dal glifosato ( - COO-CH 2 -NH-CH 2 -PO 3 -2 ). Quest'ultimo è l'ingrediente attivo del controverso erbicida RoundUp di Bayer-Monsanto.
Il corismato è il precursore della biosintesi del triptofano attraverso una via metabolica che coinvolge sei fasi catalizzate da enzimi. Attraverso un altro percorso, il corismato serve la biosintesi della tirosina e della fenilalanina.
Riferimenti
- Belitz, HD, Grosch, W., Schieberle, P. 2009. Chimica alimentare, Springer, New York.
- Collins, PM 1995. Monosaccharides. La loro chimica e il loro ruolo nei prodotti naturali. John Wiley e figli. Chichester.
- Miesfeld, RL, McEvoy, MM 2017. Biochemistry. WW Norton, New York.
- Nelson, DL, Cox, MM 2017. Principi di biochimica di Lehninger. WH Freeman, New York.
- Voet, D., Voet, JG, Pratt, CW 2008. Fondamenti di biochimica: la vita a livello molecolare. Wiley, Hoboken.