אלדוסות: מאפיינים, סוגים, מספר פחמימות - ביולוגיה - 2025

Aldoses הם מונוסכרידים שיש קבוצת אלדהיד הטרמינל. הם סוכרים פשוטים מכיוון שלא ניתן לבצע הידרוליזה כדי לייצר סוכרים פשוטים אחרים. יש להם בין שלושה לשבעה אטומי פחמן. בדומה לקטוזות, אלדוזות הן סוכרים פולי-הידריים.

בטבע, האלדוזות הנפוצות ביותר הן ערבינוז, גלקטוז, גלוקוז, מנוזה, ריבוז וקסילוזה. באורגניזמים פוטוסינתטיים הביוסינתזה של סוכרים אלה מתרחשת מפרוקטוז-6-פוספט, סוכר ממחזור קלווין. אורגניזמים הטרוטרופיים מקבלים גלוקוז וגלקטוז מהמזון שלהם.

מקור: NEUROtiker

מאפיינים

ב aldohexoses, כל הפחמימות הן כיראליות, למעט פחמן 1 שהוא הפחמן הפחמני בקבוצת האלדהיד (C-1), כמו גם פחמן 6 שהוא אלכוהול ראשוני (C-6). כל הפחמימות הכיראליות הן אלכוהולים משניים.

בכל האלדוזות, התצורה המוחלטת של המרכז הכיראלי הרחוק יותר מהפחמן הקרבונילי בקבוצת האלדהיד יכולה להיות זו של D-glyceraldehyde או L-glyceraldehyde. זה קובע אם האלדוז הוא אננטרימר D או L.

באופן כללי, אלדוזות עם n- פחמימות שיש בהן 2 סטריואיזומרים ^n-2 . בטבע, אלדוזות עם תצורת D נפוצות יותר מאשר אלדוזות עם תצורת L.

תפקוד האלדהיד של האלדוזות מגיב עם קבוצת הידרוקסיל משנית בתגובה intramolecular ליצירת המיאטטל מחזורי. המחזור של האלדוז ממיר את הפחמן הקרבונילי למרכז כיראלי חדש, המכונה פחמן אנומר. מיקום התחליף -OH על הפחמן האנומרי קובע את תצורת D או L.

האלדוזות שהאטום הפחמן האנומרי שלהן לא יצרו קשרים גליקוזידיים נקראות הפחתת סוכרים. הסיבה לכך היא שאלדוזות יכולות לתרום אלקטרונים, להפחית לסוכן מחמצן או מקבל אלקטרונים. כל האלדוזות מפחיתים סוכרים.

סוגי אלדוזות ותפקידיהן

גלוקוז כמקור האנרגיה העיקרי עבור יצורים חיים

גליקוליזה היא הדרך המרכזית האוניברסלית לקטבוליזם של גלוקוז. תפקידו לייצר אנרגיה בצורה של ATP. פירובט, הנוצר בגלייקוליזה, יכול ללכת במסלול התסיסה הלקטית (בשריר השלד) או במסלול התסיסה האלכוהולית (בשמרים).

פירובט יכול גם להיות מחומצן במלואו לפחמן דו חמצני באמצעות תהליך המכונה נשימה. זה מקיף את מתחם הפירובאט דהידרוגנאז, את מחזור הקרבס ואת שרשרת התובלה האלקטרונית. בהשוואה לתסיסה, הנשימה מייצרת ATP הרבה יותר לשומה של גלוקוז.

גלוקוז וגלקטוז כמרכיבים באי-דיסכרידים

הגלוקוז קיים בדיסכרידים כמו צלוביוז, איזומלט, לקטוז, מלטוז וסוכרוז.

הידרוליזה של לקטוז, סוכר הקיים בחלב, מייצרת D-גלוקוז ו- D-galactose. שתי הסוכרים מקושרים בצורה קוולנטית על ידי קשר של פחמן 1 מגלקטוז (תצורת β, עם פחמן 4 של גלוקוז). לקטוז הוא צמצום הסוכר מכיוון שהפחמן האנומרי של הגלוקוז זמין, גל (ß 1 -> 4) Glc.

סוכרוז הוא אחד מתוצרי הפוטוסינתזה והוא הסוכר השופע ביותר בצמחים רבים. הידרוליזה מייצרת D- גלוקוזה ו- D- פרוקטוזה. סוכרוז אינו סוכר המפחית.

גלוקוז כמרכיב בפוליסכרידים

גלוקוז קיים בפוליסכרידים המשמשים כחומרים עתודות אנרגיה, כמו עמילן וגליקוגן בצמחים ויונקים, בהתאמה. זה קיים גם בפחמימות המשמשות כתמיכה מבנית, כמו תאית וכיטין מצמחים וחסרי חוליות, בהתאמה.

עמילן הוא פוליסכריד השמורה של צמחים. הוא נמצא כגרגירים בלתי מסיסים המורכבים משני סוגים של פולימרים גלוקוזיים: עמילוזה ועמילופקטין.

אמילוזה היא שרשרת לא מסועפת של שאריות D-גלוקוזות צמודות (α 1 -> 4). אמילופקטין הוא שרשרת מסועפת של שאריות גלוקוז (α 1 -> 6).

גליקוגן הוא פוליסכריד השמורה של בעלי חיים. גליקוגן דומה לאמילופקטין בכך שיש לו שרשרת של שאריות גלוקוז (α 1 -> 4), אך עם ענפים רבים נוספים (α 1 -> 6).

תאית היא חלק מדופן התא של הצמחים, בעיקר בגבעולים ובמרכיבים המרכיבים את העץ בגוף הצמח. בדומה לעמילוזה, התאית היא שרשרת של שאריות גלוקוז לא מסועפות. יש לו בין 10,000 ל 15,000 יחידות גלוקוז D, המקושרים באמצעות 1 -> 4 קשרים.

צ'יטין מורכב מיחידות גלוקוז שעברו שינוי, כמו N-acetyl-D-glucosamine. הם מקושרים באמצעות 1 -> 4 קשרים.

Mannose כמרכיב של גליקופרוטאינים

גליקופרוטאינים מחזיקים באוליגוסכרידים אחד או יותר. בדרך כלל נמצאים גליקופרוטאינים על פני קרום הפלזמה. ניתן לחבר אוליגוסכרידים לחלבונים באמצעות שאריות סרין ותראונין (מקושרות O) או לשאריות אספרגין או גלוטמין (N- מקושרות).

לדוגמה, בצמחים, בבעלי חיים ואוקריוטות חד-תאיות, מבשר האוליגוסכרידים המקושר N-N מתווסף לתכנית הרשת האנדופלסמית. יש לו סוכרים הבאים: שלוש גלוקוזות, תשעה מנוזות ושני N-acetylglucosamines, אשר כתוב Glc ₃ Man ₉ (GlcNac) ₂ .

ריבוז בחילוף החומרים

אצל בעלי חיים וצמחים וסקולריים ניתן לחמצן את הגלוקוזה באמצעות פוספט פנטוז לייצור 5-פוספט ריבוז, פנטוזה שתהווה חלק מחומצות גרעין. באופן ספציפי, ריבוז הופך לחלק מ- RNA, ואילו deoxyribose הופך לחלק מ- DNA.

ריבוז הוא גם חלק ממולקולות אחרות, כמו אדנוזין טריפוספט (ATP), ניקוטין אמיד אדנין דינוקלוטיד (NADH), פלבין אדנין דינוקלוטיד (FADH ₂ ), וניקוזינומיד אדנין ניקוטין-דינוקלוטיד (NADPH).

ATP היא מולקולה שתפקידה לספק אנרגיה בתהליכים שונים בתאים. NADH ו- FADH ₂ משתתפים בקטבוליזם של גלוקוז, במיוחד בתגובות redox. NADPH הוא אחד מתוצרי חמצון הגלוקוזה במסלול הפוספט פוסוז. זהו מקור להפחתת הכוח במסלולי הביוסינתזה של התאים.

Arabinose ו- Xylose כמרכיבים מבניים

דופן התא של הצמחים מורכבת מתאית והמיסלולוזה. האחרון מורכב מטרופוליסכרידים שיש להם ענפים קצרים המורכבים מהקסוזות, D-גלוקוז, D-galactose ו- D-mannose, ופנטוזות כמו D-xylose ו- D-arabinose.

בצמחים מחזור קלווין הוא מקור לסוכרים זרחניים, כמו D- פרוקטוז-6-פוספט, הניתן להפוך ל- D- גלוקוז-6-פוספט. מטבוליט זה מומר בכמה שלבים, מנותזים אנזימטיים, ל- UDP-Xylose ו- UDP-Arabinose המשמשים לביוסינתזה של המיסילולוזה.

מספר פחמן של אלדוזות

אלדוטריוז

זוהי אלדוז בן שלוש פחמן, עם תצורת D- או L-glyceraldehyde. יש רק סוכר אחד: גליצראלדהיד.

Aldotetrosa

זוהי אלדוז עם ארבע פחמן, עם תצורת D- או L-glyceraldehyde. דוגמה: D-erythrose, D-treose.

אלדופנטוז

זוהי אלדוז בן חמש פחמן, עם תצורת D- או L-glyceraldehyde. דוגמאות: D-ribose, D-arabinose, D-Xylose.

אלדהוקסוזה

זהו אלדוז בן שש פחמן, עם תצורת D- או L-glyceraldehyde. דוגמאות: D-גלוקוז, D-mannose, D-galactose.

הפניות

1. Cui, SW 2005. פחמימות מזון: כימיה, תכונות פיזיות ויישומים. הוצאת CRC, בוקה רטון.
2. Heldt, HW 2005. ביוכימיה צמחית. Elsevier, אמסטרדם.
3. Liptak, A., Szurmai, Z., Fügedi, P., Harangi, J. 1991. מדריך CRC של אוליגוסכרידים: נפח III: אוליגוסכרידים גבוהים יותר. הוצאת CRC, בוקה רטון.
4. Lodish, H., et al. 2016. ביולוגיה תאי מולקולרית. WH פרימן, ניו יורק.
5. נלסון, DL, קוקס, MM 2017. עקרונות הלינגר של ביוכימיה. WH פרימן, ניו יורק.
6. Stick, RV, Williams, SJ 2009. פחמימות: המולקולות החיוניות של החיים. Elsevier,
7. Voet, D., Voet, JG, Pratt, CW 2008. יסודות הביוכימיה - חיים ברמה המולקולרית. וויילי, הובוקן.