ALDOSAS: ХАРАКТЕРИСТИКИ, ВИДОВЕ, БРОЙ ВЪГЛЕРОДНИ ЕМИСИИ - БИОЛОГИЯ - 2025

На алдози са монозахариди с терминал алдехидна група. Те са прости захари, тъй като не могат да бъдат хидролизирани за получаване на други по-прости захари. Те имат между три и седем въглеродни атома. Подобно на кетозите, алдозите са полихидрични захари.

В природата най-разпространените алдози са арабиноза, галактоза, глюкоза, маноза, рибоза и ксилоза. При фотосинтетичните организми биосинтезата на тези захари се осъществява от фруктоза-6-фосфат, захар от цикъла на Калвин. Хетеротрофните организми получават глюкоза и галактоза от храната си.

Източник: NEUROtiker

характеристики

В алдохексозите всички въглеродни атоми са хирални, с изключение на въглерод 1, който е карбонил въглерод от алдехидната група (С-1), както и въглерод 6, който е първичен алкохол (С-6). Всички хирални въглероди са вторични алкохоли.

Във всички алдози абсолютната конфигурация на хиралния център, най-отдалечен от карбонилния въглерод от алдехидната група, може да бъде тази на D-глицералдехид или L-глицералдехид. Това определя дали алдозата е D или L енантиомер.

Като цяло, алдози с n-въглерод, които имат 2 ^n-2 стереоизомера. В природата алдосите с конфигурация D са по-обилни от алдосите с L конфигурация.

Алдехидната функция на алдозите реагира с вторична хидроксилна група при вътремолекулна реакция, образувайки цикличен хемиацетал. Циклизацията на алдозата превръща карбонилния въглерод в нов хирален център, наречен аномерен въглерод. Положението на -OH заместителя върху аномерния въглерод определя D или L конфигурацията.

Алдозите, чийто аномен въглероден атом не е образувал гликозидни връзки, се наричат ​​редуциращи захари. Това е така, защото алдозите могат да дарят електрони, редуцирайки се до окислител или акцептор на електрон. Всички алдози намаляват захарите.

Видове алдоси и техните функции

Глюкозата като основен източник на енергия за живите същества

Гликолизата е универсалният централен път за катаболизъм на глюкозата. Нейната функция е да произвежда енергия под формата на АТФ. Пируватът, образуван при гликолиза, може да следва пътя на млечната ферментация (в скелетния мускул) или пътя на алкохолната ферментация (в дрождите).

Пируватът също може да бъде напълно окислен до въглероден диоксид чрез процес, известен като дишане. Той обхваща комплекса от пируват дехидрогеназа, цикъла на Кребс и електронната транспортна верига. В сравнение с ферментацията дишането произвежда много повече АТФ на мол глюкоза.

Глюкозата и галактозата като компоненти в дизахаридите

Глюкозата присъства в дизахариди като целобиоза, изомалт, лактоза, малтоза и захароза.

Хидролизата на лактоза, захар, присъстваща в млякото, произвежда D-глюкоза и D-галактоза. И двете захари са ковалентно свързани чрез връзка от въглерод 1 на галактоза (β конфигурация, с въглерод 4 от глюкоза). Лактозата е редуцираща захар, тъй като е наличен аномерен въглерод от глюкоза, Gal (β 1 -> 4) Glc.

Захарозата е един от продуктите на фотосинтезата и е най-обилната захар в много растения. Хидролизата произвежда D-глюкоза и D-фруктоза. Захарозата не е редуцираща захар.

Глюкозата като компонент в полизахаридите

Глюкозата присъства в полизахаридите, които служат като енергийно запасни вещества, като нишесте и гликоген съответно в растенията и бозайниците. Той също така присъства във въглехидратите, които служат като структурна опора, като целулоза и хитин съответно от растения и безгръбначни.

Нишестето е резервният полизахарид на растенията. Открива се като неразтворими гранули, съставени от два вида глюкозни полимери: амилоза и амилопектин.

Амилозата е неразклонена верига от свързани D-глюкозни остатъци (α 1 -> 4). Амилопектинът е разклонена верига от глюкозни остатъци (α 1 -> 6).

Гликогенът е резервният полизахарид на животните. Гликогенът наподобява амилопектин по това, че има прикрепена верига от глюкозни остатъци (α 1 -> 4), но с много повече клонове (α 1 -> 6).

Целулозата е част от клетъчната стена на растенията, особено в стъблата и дървообразуващите компоненти на растителното тяло. Подобно на амилозата, целулозата е верига от неразклонени глюкозни остатъци. Той има между 10 000 и 15 000 D-глюкозни единици, свързани чрез β 1 -> 4 връзки.

Хитинът е съставен от модифицирани глюкозни единици, като N-ацетил-D-глюкозамин. Те са свързани чрез β 1 -> 4 връзки.

Манозата като компонент на гликопротеините

Гликопротеините притежават един или повече олигозахариди. Гликопротеините обикновено се намират на повърхността на плазмената мембрана. Олигозахаридите могат да бъдат прикрепени към протеини чрез серинови и треонинови остатъци (O-свързани) или към остатъци от аспарагин или глутамин (N-свързани).

Например, при растения, животни и едноклетъчни еукариоти, N-свързаният олигозахариден предшественик се добавя в ендоплазмения ретикулум. Той има следните захари: три глюкози, девет манози и два N-ацетилглюкозамини, което е написано Glc ₃ Man ₉ (GlcNac) ₂.

Рибоза в метаболизма

При съдови животни и растения глюкозата може да се окисли чрез пентоза фосфат, за да се получи рибоза 5-фосфат, пентоза, която ще образува част от нуклеиновите киселини. По-специално рибозата става част от РНК, докато дезоксирибозата става част от ДНК.

Рибозата също е част от други молекули, като аденозин трифосфат (ATP), никотинамид аденин динуклеотид (NADH), флавин аденин динуклеотид (FADH ₂) и фосфорилиран аденин никотинамид динуклеотид (NADPH).

АТФ е молекула, чиято функция е да осигурява енергия в различни процеси в клетките. NADH и FADH ₂ участват в глюкозен катаболизъм, по-специално в окислително-редукционни реакции. NADPH е един от продуктите на окисление на глюкоза в пътя на пентоза фосфат. Той е източник на намаляване на мощността в пътищата на биосинтеза на клетките.

Арабинозата и ксилозата като структурни компоненти

Клетъчната стена на растенията е съставена от целулоза и хемицелулоза. Последният се състои от хетерополизахариди, които имат къси клони, съставени от хексози, D-глюкоза, D-галактоза и D-маноза, и пентози като D-ксилоза и D-арабиноза.

В растенията цикълът на Калвин е източник на фосфорилирани захари, като D-фруктоза-6-фосфат, който може да се трансформира в D-глюкоза-6-фосфат. Този метаболит се превръща чрез няколко етапа, ензимно катализиран, в UDP-ксилоза и UDP-арабиноза, които служат за биосинтеза на хемицелулозата.

Въглероден брой aldoses

Alldotriose

Това е три-въглеродна алдоза, с D- или L-глицералдехидна конфигурация. Има само една захар: глицералдехид.

Aldotetrosa

Това е четири-въглеродна алдоза, с D- или L-глицералдехидна конфигурация. Пример: D-еритроза, D-трезора.

Aldopentose

Това е пет-въглероден алдоза, с D- или L-глицералдехидна конфигурация. Примери: D-рибоза, D-арабиноза, D-ксилоза.

алдохексозните

Това е шест въглероден алдоза, с D- или L-глицералдехидна конфигурация. Примери: D-глюкоза, D-маноза, D-галактоза.

Препратки

1. Cui, SW 2005. Хранителни въглехидрати: химия, физични свойства и приложения. CRC Press, Бока Ратон.
2. Heldt, HW 2005. Растителна биохимия. Elsevier, Амстердам.
3. Liptak, A., Szurmai, Z., Fügedi, P., Harangi, J. 1991. Наръчник на CRC за олигозахариди: том III: по-високи олигозахариди. CRC Press, Бока Ратон.
4. Lodish, H., et al. 2016. Молекулярна клетъчна биология. WH Freeman, Ню Йорк.
5. Nelson, DL, Cox, MM 2017. Принципи на Лехингер в биохимията. WH Freeman, Ню Йорк.
6. Stick, RV, Williams, SJ 2009. Въглехидрати: основните молекули на живота. Elsevier,
7. Voet, D., Voet, JG, Pratt, CW 2008. Основи на биохимията - живот на молекулярно ниво. Уили, Хобокен.