Pentous Charakterystyka, biosynteza, funkcje

Pentosas Są to monosacharydy, które mają pięć węgli i których formuła empiryczna to c₅H₁₀ALBO₅. Podobnie jak inne monosacharydy, pentoza to cukry polihydroksylowane, które mogą być aldoza (jeśli mają grupę aldehydu) lub ketosów (jeśli mają grupę Cetona).

Jednym z metabolicznych miejsc glukozy u zwierząt i roślin naczyniowych jest utlenianie przez fosforan pentozowy w celu wytworzenia rybozy 5-fosforanu, pentozę, która będzie częścią DNA.

Źródło: Neuropoger [domena publiczna]

Inne szlaki przekształcają glukozę (przez działanie izomeraz, kinazy i epicherazy) w ksylulozę i arabinną pentozę, które mają funkcje strukturalne. Jego fermentacja mikroorganizmów jest ważna w biotechnologii.

[TOC]

Charakterystyka

We wszystkich monosacharydach, w tym pentozie, bezwzględna konfiguracja centrum chiralnego dalej od węgla węglowego pentosazy (C-4) może być podstawą D-gliceraldehydu lub L-gliceraldehydu. To określa, czy pentoza jest enantiomerem d lub l.

Aldopentazy mają trzy centra chiralne (C-2, C-3, C-4), podczas gdy ketusy mają dwa centra chiralne (C-3, C-4).

W naturze pentose z konfiguracją D są bardziej obfite niż pentose z konfiguracją L. Aldopentosas z konfiguracją D to: arabinne, lixowe, rybozy i ksylozy. Cetopentazy z konfiguracją D to: Ribulosa i ksyluloza.

Pentosazy można jeździć na cyklu przez reakcje karbonylowe funkcji aldehydu lub cetony, z wtórną grupą hydroksylową w reakcji wewnątrzcząsteczkowej, tworząc hemicetal lub cykliczne hemicetale. Pentosas mogą tworzyć pirany lub furany.

Grupa aldehydu aldopentaz, jak we wszystkich aldozach. Utworzony produkt nazywa się kwas aldonowy. Ten kwas monokarboksylowy może doświadczyć drugiego utleniania, który występuje w węglu 6, pierwotnym alkoholu, przekształcanym w kwas dikarboksylowy, zwany kwasem aldarowym.

Może ci służyć: flora i fauna Entre Ríos: Reprezentatywne gatunki

Pentosas jako składniki strukturalne

Analiza składu celulozy i ligniny ujawnia, że ​​obie substancje składają się z sześciokątnych i pentosas, będąc równym lub bardziej obfitym sześciokątnym (do dwóch razy) niż pentoza.

Celuloza i hemiceluloza występuje na ścianie komórkowej roślin. Krystalozowe mikrofibryle celulozy otaczają amorficzną hemicelulozę, osadzoną w matrycy ligniny. Celuloza składa się głównie z glukozy i innych cukrów, takich jak Celobious, Zstrive i Zestray.

Hemiceluloza jest heteropolizą krótkich konsekwencji złożonych z heksossów, d-glikozy, d-galaktozy i d-mosease i pentosas, głównie D-Xilosa i D -rrabinosa.

W odpadach lignocelulozowych odsetek ksylozy jest większy niż w arabinach. Pentosas reprezentuje 40% całkowitej cukru (hexosas + pentosas). Rodzaje drewna są zróżnicowane przez podstawienia posiadane przez Xilanos.

Hemiceluloza jest klasyfikowana zgodnie z resztami cukru. Rodzaj i ilość hemicelulozy różnią się znacznie w zależności od rośliny, rodzaju tkanki, stanu wzrostu i warunków fizjologicznych. D-Xilano jest najliczniejszą pentozą na drzewach liściastych i drzew iglastych.

Biosynteza pentosas

W naturze najliczniejszymi pentosami są d-ksyloza, l-arabinosa i d-liboza oraz pentitolowie d-arabinol i rybitol. Inne pentose są bardzo rzadkie lub nie ma.

W roślinach cykl Calvin jest źródłem fosforylowanych cukrów, takich jak d-fruceaza d-fosforan, które można przekształcić w d-glukozo-6-fosforan. Fosfogomutaza katalizuje interkonwersję d-glukozo-6-fosforanu w fosforanach d-glukozy-1-fosforanu.

UDP-glukoza enzys fosforilasa katalizuje tworzenie UDP-glukozy z trifosforanu urydyny (UTP) i D-glukozy-1-fosforanu. Następująca reakcja składa się z redukcji tlenku, w którym NAD⁺ Zaakceptuj elektrony glukozy UDP, które stają się UDP-glukuronato. Ten ostatni doświadcza dekarboksylacji i jest przekonwertowany na UDP-Xilosa.

Może ci służyć: oddychanie skóry: charakterystyka i przykłady zwierząt

4-epimeraza UDP-arabinosa katalizuje konwersję UDP-Xilosa w UDP-Yarabinosa, będąc odwracalną reakcją. Zarówno podwozory UDP (UDP-Xilosa i UDP-Arabinosa) mogą być stosowane do biosyntezy hemicelulozy.

Cykl Calvin wytwarza również fosforan pentozowy, taki jak ryboza 5-fosforanowa, aldosa, rybuloza 5-fosforanowa lub ketoza, które służą do naprawy dwutlenku węgla.

W Escherichia coli, L-arabinosa jest przekształcana w L-libulous przez izomerazę L-arabinę. Następnie L-Libulous jest najpierw przekształcany w 5-fosforan L-libulous, a następnie w 5-fosforanach D-Xilulosa przez działanie L-libulokin i epimherazy 5-fosforanowej L-libulous 5-fosforan.

Fermentacja pentozy w celu wytworzenia etanolu

Etanol jest wytwarzany na rynku przez fermentację i syntezę chemiczną. Fermentacja Produkcja etanolu wymaga, aby mikroorganizmy wykorzystywały sześciokoszerne i pentowe jako źródło energii. Uzyskanie etanolu z pentozy jest większe, jeśli oba cukry są obecne w dużych ilościach.

Wiele organizmów, takich jak drożdże, grzyby nitkowate i bakterie, mogą fermentować ksylozę i arabinę w temperaturach od 28 ° C do 65 ° C oraz z pH między 2 a 8, wytwarzając alkohol.

Niektóre szczepy Candida sp. Mają zdolność do wzrostu tylko z D-Xilosa, a etanol jest głównym produktem fermentacji. Drożdże, które najlepiej fermentować ksylozę do etanolu, są Bretanomyces sp., Candida sp., Hansenula sp., Kluyveromyces sp., Pachysolen sp. I Sacharyzacje sp.

Grzyb nitkowaty Fusarium oxysporum glukoza fermenta do etanolu, wytwarzając dwutlenek węgla. Ten grzyb jest również w stanie przekształcić d-ksylozę na etanol. Istnieją jednak inne grzyby, których zdolność fermentacji D-Xilosa jest większa. Obejmują one Mucor sp. I Neurospora Crassa.

Wiele bakterii może wykorzystywać hemicelulozę jako źródło energii, ale fermentacja cukrów wytwarza inne substancje oprócz etanolu, takie jak kwasy organiczne, ketony i gazy.

Może ci służyć: relacje troficzne: koncepcja i przykłady

Najczęstsze pentosas: struktura i funkcja

Ribosa

Symbol żebra. Jest to aldopentosa, a enancjomer d-libozy jest bardziej obfity niż l-liboza. Rozpuszczalny w wodzie. Jest to metabolit ścieżki fosforanowej pentosa. Ribose jest częścią RNA. Deoxi-liboza jest częścią DNA.

Arabinoza

Symbol ARA. Jest to aldopentosa, enantiulo L-arabino jest bardziej obfite niż d-arabinosa. Arabino jest częścią ściany komórkowej roślin.

Ksyloza

Symbol ksylowy. Jest to aldopentosa, enantiomer D-Xilosa jest bardziej obfity niż L-Xilosa. Jest obecny w ścianie komórkowej roślin i jest obfity w wielu rodzajach drewna. Jest również obecny w bawełnianej skorupce i La Concha de Pacana.

Ribulosa

Symbol pocierania. To Zea, enancjomer D-Libuls jest bardziej obfity niż L-libulous. Jest to metabolit drogi fosforanowej pentosa i jest obecny u roślin i zwierząt.

Bibliografia

1. Cui, s. W. 2005. Węglowodany żywnościowe: chemia, właściwości fizyczne i zastosowania. CRC Press, Boca Raton.
2. Holdt, godz. W. 2005. Biochemia roślin. Elsevier, Amsterdam.
3. Nelson, zm. L., Cox, m. M. 2017. Zasady biochemii lehninger. W. H. Freeman, Nowy Jork.
4. Preiss, J. 1980. Biochemia roślin Kompleksowa tresse, tom 3 - węglowodany: struktura i funkcja. Academic Press, Nowy Jork.
5. Singh, a., Mishra, s. 1. 1995. Mikrobial zużycia pentozy: aktualne zastosowania w biotechnologii. Elsevier, Amsterdam.
6. Sinnott, m. L. 2007. Chemia węglowodanów i struktura i mechanizm biochemii. Royal Society of Chemistry, Cambridge.
7. Stick, r. V., Williams, s. J. 2009. Węglowodany: niezbędne cząsteczki życia. Elsevier, Amsterdam.
8. Voet, d., Voet, J. G., Pratt, c. W. 2008. Podstawy biochemii - życie na poziomie molekularnym. Wiley, Hoboken.