Ribuloseegenskaper, struktur og funksjoner

663
Charles McCarthy

De ribulose er et monosakkaridsukker eller karbohydrat som inneholder fem karbonatomer og en ketonfunksjonell gruppe i sin struktur, og det er derfor det er inkludert i gruppen ketopentoser.

Fire- og fem-karbon ketoser er navngitt ved å sette inn infiks “ul”I navnet på den tilsvarende aldosen. Så D-ribulose er ketopentosen som tilsvarer D-ribose, en aldopentose.

Fishers projeksjon for ribulose (Kilde: NEUROtiker [Public domain] via Wikimedia Commons)

Dette sukkeret deltar i D-ribuloseformen som et mellomledd i forskjellige metabolske veier, som for eksempel i Calvin-syklusen. Mens bare i noen bakterier av slekter som Acetobacter Y Gluconobacter L-ribose oppnås som det endelige metabolske produktet. Av denne grunn brukes disse mikroorganismene til syntese på industrielt nivå..

Noen forbindelser avledet fra ribulose er et av de viktigste mellomproduktene i pentosefosfatveien. Denne veien er ment å generere NADPH, en viktig kofaktor som fungerer i nukleotidbiosyntese..

Det er industrielle mekanismer for å syntetisere L-ribulose som en isolert forbindelse. Den første isolasjonsmetoden som den ble oppnådd med besto av Levene og La Forge-metoden for isolering av ketoser fra L-xylose..

Til tross for de store fremskrittene innen industrielle metoder for syntese og rensing av kjemiske forbindelser, oppnås ikke L-ribulose som et isolert monosakkarid, oppnådd i kombinerte fraksjoner av L-ribose og L-arabinose..

Metoden for å oppnå L-ribulose mest brukt for tiden er rensing fra Gluconobacte frateurii IFO 3254. Denne arten av bakterier er i stand til å overleve under sure forhold og har en oksidasjonsvei fra ribitol til L-ribulose..

Artikkelindeks

  • 1 Funksjoner
  • 2 Struktur
  • 3 funksjoner
    • 3.1 Pathose av pentosefosfat
    • 3.2 Calvin-syklus
    • 3.3 Funksjoner i bakterier
  • 4 Referanser

Kjennetegn

Ribulose som et syntetisert, ekstrahert og renset reagens som ofte finnes som L-ribulose, er et fast, hvitt og krystallinsk organisk stoff. Som alle karbohydrater er dette monosakkaridet løselig i vann og har de typiske egenskapene til polare stoffer.

Som vanlig for resten av sakkaridene, har ribulose samme antall karbon og oksygenatomer, og dobbelt så mye i hydrogenatomer..

Den vanligste formen der ribulose kan finnes i naturen er i forbindelse med forskjellige substituenter og danner komplekse strukturer, generelt fosforylerte, slik som ribulose 5-fosfat, ribulose 1,5-bisfosfat, blant andre..

Disse forbindelser fungerer generelt som mellommenn og transportører eller "bærere" for fosfatgrupper i de forskjellige cellulære metabolske banene som de deltar i..

Struktur

Ribulosemolekylet har et sentralt skjelett med fem karbonatomer og en ketongruppe på karbonet i C-2-stillingen. Som tidligere nevnt posisjonerer denne funksjonelle gruppen den i ketoser som ketopentose.

Den har fire hydroksylgrupper (-OH) festet til de fire karbonene som ikke er festet til ketongruppen, og disse fire karbonene er mettet med hydrogenatomer.

Ribulosemolekylet kan representeres i henhold til Fisher-projeksjonen i to former: D-ribulose eller L-ribulose, hvor L-formen er stereoisomeren og enantiomeren av D-formen og omvendt..

Klassifiseringen av D- eller L-formen avhenger av orienteringen av hydroksylgruppene i det første karbonatomet etter ketongruppen. Hvis denne gruppen er orientert mot høyre side, tilsvarer molekylet i Fishers representasjon D-ribulose, ellers hvis det er mot venstre side (L-ribulose).

I Haworth-projeksjonen kan ribulose være representert i to ekstra strukturer avhengig av orienteringen av hydroksylgruppen i det anomere karbonatomet. I β-stillingen er hydroksylen orientert mot den øvre delen av molekylet; mens posisjonen α orienterer hydroksylen mot bunnen.

I følge Haworth-projeksjonen kan det således være fire mulige former: β-D-ribulose, α-D-ribulose, β-L-ribulose eller α-L-ribulose.

Haworth-projeksjon for ribulofuranose (Kilde: NEUROtiker [Public domain] via Wikimedia Commons)

Funksjoner

Pentose fosfat vei

De fleste celler, spesielt de som deler seg raskt og raskt, for eksempel benmarg, tarmslimhinne og tumorceller, bruker ribulose-5-fosfat, som er isomerisert til ribose-5-fosfat i den oksidative banen til pentosefosfat, for å produsere nukleinsyrer (RNA og DNA) og koenzymer som ATP, NADH, FADH2 og koenzym A.

Denne oksidative fasen av pentosefosfat inkluderer to oksidasjoner som omdanner glukose 6-fosfat til ribulose 5-fosfat, og reduserer NADP + til NADPH.

I tillegg aktiverer ribulose-5-fosfat indirekte fosfofruktkinase, et essensielt enzym i glykolytisk vei..

Calvin syklus

Calvin-syklusen er karbonfikseringssyklusen som finner sted i fotosyntetiske organismer etter de første reaksjonene av fotosyntese..

Det er bevist ved å markere metoder i tester utført av forskjellige forskere at ved å markere karbon i C-1-posisjonen til ribulose-1,5-bisfosfat, blir karbondioksid fiksert i dette mellomproduktet under Calvin-syklusen, noe som gir opprinnelse til to 3-fosfoglyseratmolekyler: en merket og en umerket.

RuBisCO (Ribulose 1,5-bisfosfat karboksylase / oksygenase) regnes som det mest vanlige enzymet på planeten og bruker ribulose 1,5-bisfosfat som substrat for å katalysere inkorporeringen av karbondioksid og produksjonen av 1,3-difosfoglyserat i. calvin-syklusen.

Nedbrytningen av dette ustabile mellomproduktet, 1,3-difosfoglyserat, av seks karbonatomer, katalyseres også av RuBisCO, som er den som formidler dannelsen av to molekyler med 3 karbonatomer (3-fosfoglyserat).

Funksjoner i bakterier

Enol-1-ELLER-karboksyfenylamino-1-deoksyribulosefosfat deltar som en mellommetabolitt i biosyntese av tryptofan fra korismat i bakterier og planter. I dette trinnet frigjøres ett molekyl karbondioksid og et vann, og det produserer også et molekyl med indol-3-glyserolfosfat..

Bakterier bruker L-ribulose også i banene som brukes til etanolmetabolisme. I tillegg har disse mikroorganismene et enzym kjent som L-arabinose-isomerase, som modifiserer arabinose for å syntetisere L-ribulose..

L-ribulosekinase fosforylerer denne metabolitten nedstrøms for å danne L-ribulose-5-fosfat, som kan komme inn i pentosefosfatveien for produksjon av sukker for nukleinsyreryggraden og andre essensielle molekyler.

Referanser

  1. Ahmed, Z. (2001). Produksjon av naturlige og sjeldne pentoser ved bruk av mikroorganismer og enzymer derav. Electronic Journal of Biotechnology, 4(2), 13-14.
  2. Ahmed, Z., Shimonishi, T., Bhuiyan, S. H., Utamura, M., Takada, G., & Izumori, K. (1999). Biokjemisk fremstilling av L-ribose og L-arabinose fra ribitol: en ny tilnærming. Tidsskrift for biovitenskap og bioteknologi, 88(4), 444-448
  3. Finch, P. (red.). (2013). Karbohydrater: strukturer, synteser og dynamikk. Springer Science & Business Media.
  4. Murray, R., Bender, D., Botham, K. M., Kennelly, P. J., Rodwell, V., & Weil, P. A. (2012). Harpers Illustrated Biochemistry 29 / E. Ed Mc Graw Hill LANGE, Kina
  5. Nelson, D. L., Lehninger, A. L., & Cox, M. M. (2008). Lehninger prinsipper for biokjemi. Macmillan.
  6.  Stick, R. V. (2001). Karbohydrater: de søte molekylene i livet. Elsevier.

Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.