אג"ח אסתר מוגדר הקשר בין קבוצת אלכוהול (-OH) וקבוצת חומצה קרבוקסילית (-COOH), שהוקמה על ידי החיסול של מולקולת מים (H 2 O) (Futura-מדעי ,, SF).
המבנה של אתיל אצטט מוצג באיור 1. קשר האסטר הוא הקשר היחיד הנוצר בין החמצן של החומצה הקרבוקסילית לפחמן של האתנול.
איור 1: מבנה של אתיל אצטט.
R-COOH + R'-OH → R-COO-R '+ H 2 O
באיור החלק הכחול מתאים לחלק של התרכובת שמקורו באתנול והחלק הצהוב מתאים לחומצה אצטית. קשר האסטר מסומן בעיגול האדום.
הידרוליזה של קשר האסטר
כדי להבין טוב יותר את אופי קשרי האסטר, מוסבר מנגנון התגובה של ההידרוליזה של תרכובות אלה. קשר האסטר חלש יחסית. במדיום חומצי או בסיסי, הוא מתייבש ומייצר אלכוהול וחומצה קרבוקסילית בהתאמה. מנגנון התגובה של הידרוליזה של אסטרים נחקר היטב.
במדיום בסיסי, הידרוקסיד נוקלאופילי תוקף תחילה על האלקטרופילית של אסתר C = O, מפר את הקשר π ויוצר את הביניים הטטראדראלי.
ואז מתמוטט הביניים, תוך רפורמה ב- C = O, וכתוצאה מכך אובדן הקבוצה העוזבת, האלוקוקסיד, RO-, שמוביל לחומצה הקרבוקסילית.
לבסוף, תגובת חומצה / בסיס היא שיווי משקל מהיר מאוד שבו האלקוקסיד, RO- מתפקד כבסיס המפרגן את החומצה הקרבוקסילית, RCO2H, (טיפול חומצי יאפשר להשיג את החומצה הקרבוקסילית מהתגובה).
איור 2: הידרוליזה של קשר האסטר במדיום בסיסי.
המנגנון של ההידרוליזה של קשר האסטר במדיום חומצי הוא קצת יותר מסובך. תגובת חומצה / בסיס מתרחשת תחילה, מכיוון שיש לך רק נוקלאופיל חלש ואלקטרופיל לקוי אתה צריך להפעיל את האסטר.
הגיבוש של האסטר הקרבוניל הופך אותו ליותר אלקטרופילי. בשלב השני, החמצן במים מתפקד כנוקלאופיל על ידי תקיפת האלקטרופיל C ב- C = O, כאשר האלקטרונים נעים לכיוון יון ההידרוניום, ויוצרים את הביניים הטטרידרלי.
בשלב השלישי מתרחשת תגובת חומצה / בסיס, המגנה את החמצן שהגיע ממולקולת המים כדי לנטרל את המטען.
בשלב הרביעי מתרחשת תגובת חומצה / בסיס נוספת. אתה צריך להוציא את ה- OCH3, אך אתה צריך להפוך אותה לקבוצה עוזבת טובה באמצעות הגנה.
בשלב החמישי הם משתמשים באלקטרונים מחמצן סמוך כדי לעזור "לדחוף" את הקבוצה העוזבת, לייצר מולקולת אלכוהול ניטראלית.
בשלב האחרון מתרחשת תגובת חומצה / בסיס. דיפרוטונציה של יון ההידרוניום חושפת את C = O קרבוניל במוצר החומצה הקרבוקסילית ומחדשת את זרז החומצה (ד"ר איאן האנט, SF).
סוגי אסתר
אסתר פחמן
אסתרי פחמן הם הנפוצים ביותר מסוג זה של תרכובת. האסטר הפחמתי הראשון היה אתיל אצטט או נקרא גם אתיל אתנואט. בעבר תרכובת זו כונתה אתר חומץ, ששמו בגרמנית הוא Essig-Äther שכיווץו נגזר משם של תרכובת מסוג זה.
אסטרים נמצאים בטבע והם נמצאים בשימוש נרחב בתעשייה. לאסתרים רבים יש ריחות פרי אופייניים, ורבים נמצאים באופן טבעי בשמנים אתרים של צמחים. זה הוביל גם לשימוש נפוץ שלו בניחוחות וריחות מלאכותיים כאשר ריחות מנסים לחקות.
כמה מיליארדי קילוגרמים של פוליאסטר מיוצרים בתעשייה מדי שנה, מוצרים חשובים כמות שהם; פוליאתילן טרפטלטל, אסתרי אקרילט ותאית תאית.
קשר האסטר של אסטרים קרבוקסיליים אחראי להיווצרות הטריגליצרידים באורגניזמים חיים.
הטריגליצרידים נמצאים בכל התאים, אך בעיקר ברקמת השומן, הם מאגר האנרגיה העיקרי שיש לגוף. Triacylglycerides (TAGs) הם מולקולות גליצרול המקושרות לשלוש חומצות שומן באמצעות קשר אסטר. חומצות השומן הקיימות ב- TAG רוויות בעיקר (Wilkosz, 2013).
איור 3: טריגליצריד הנוצר על ידי גליצרול ושלוש חומצות שומן המקושרות באמצעות קשר אסטר.
Triacylglycerides (טריגליצרידים) מסונתזים כמעט בכל התאים. הרקמות העיקריות לסינתזה של TAG הן המעי הדק, הכבד והאדיפוציטים. למעט המעיים והאדיפוציטים, סינתזת TAG מתחילה בגליצרול.
גליצרול זורק תחילה באמצעות גליצרול קינאז ואז חומצות שומן מופעלות (acyl-CoAs שומני) משמשים כמצעים לתוספת חומצות שומן המייצרות חומצה פוספטידית. קבוצת הפוספט מוסרת וחומצת השומן האחרונה מוסיפה.
איור 4: אסתור של פוספט של גליצרול 3 ליצירת חומצה פוספטידית.
במעי הדק, TAGs תזונתיים מיוצרים הידרוליזה על מנת לשחרר חומצות שומן ומונואקילגלצרידים (MAG) לפני ספיגתם של enterocytes. MAGs Enterocyte משמשים כמצעים לאצילציה בתהליך דו-שלבי המייצר TAG.
בתוך רקמת השומן אין ביטוי של גליצרול קינאז, כך שאבן הבניין של TAG ברקמה זו היא החומר הבין גליקוליטי, דיהידרוקסיצטון פוספט, DHAP.
DHAP מצטמצם ל גליצרול-3-פוספט על ידי ציטוזולי גליצרול-3-פוספט dehydrogenase, ותגובת הסינתזה של TAG הנותרת זהה לכל שאר הרקמות.
אסתר זרחן
אסטרים זרחתיים מיוצרים על ידי יצירת קשר אסטר בין אלכוהול לחומצה זרחתית. בהתחשב במבנה החומצה, אסטרים אלה יכולים להיות מונו, די ומחולקים בשילוב.
איור 5: מבנה טריסטר החומצה הזרחנית.
סוגים אלה של קשרי אסטר נמצאים בתרכובות כמו פוספוליפידים, ATP, DNA ו- RNA.
פוספוליפידים מסונתזים על ידי היווצרות קשר אסטר בין אלכוהול לפוספט חומצה פוספטידית (1,2-דיאקילגלצירול 3-פוספט). לרוב הפוספוליפידים יש חומצת שומן רוויה ב- C-1 וחומצה שומנית בלתי רוויה ב- C-2 של עמוד השדרה גליצרול.
האלכוהולים הנפוצים ביותר (סרין, אתנולמין וכולין) מכילים גם חנקן שניתן לטעון באופן חיובי, ואילו גליצרול ואינוזיטול אינם מכילים (King, 2017).
איור 6: מבנה של פוספוליפיד. קשר האסטר מסומן בעיגול האדום.
אדנוזין טריפוספט (ATP) היא מולקולה שמשמשת כמטבע האנרגיה בתא. מולקולה זו מורכבת ממולקולת אדנין המקושרת למולקולת הריבוזה עם שלוש קבוצות פוספט (איור 8).
איור 7: מולקולת ATP. קשר האסטר מסומן בעיגול האדום.
שלוש קבוצות הפוספטים של המולקולה נקראות גמא (γ), בטא (β) ואלפא (α), והאחרון מאריך את קבוצת ההידרוקסיל C-5 של ריבוז.
הקשר בין ריבוז לקבוצת α-phosphoryl הוא קשר פוספואסטר מכיוון שהוא כולל אטום פחמן ואטום זרחן, בעוד שקבוצות ה- β ו- γ-phosphoryl ב- ATP קשורות באמצעות קשרי פוספואנהידרידים שאינם כוללים אטומי פחמן. .
לכל הפוספואנהידרו אנרגיה פוטנציאלית כימית ניכרת, ו- ATP אינו יוצא מן הכלל. ניתן להשתמש באנרגיה פוטנציאלית זו ישירות בתגובות ביוכימיות (ATP, 2011).
קשר פוספודיאסטר הוא קשר קוולנטי בו קבוצת פוספט מחוברת לפחמנים סמוכים דרך קשרי אסטר. הקשר הוא תוצאה של תגובת עיבוי בין קבוצת הידרוקסיל של שתי קבוצות סוכר וקבוצת פוספט.
הקשר הדיאסטר בין חומצה זרחתית ושתי מולקולות סוכר ב- DNA ו- RNA עמוד השדרה קושר בין שני נוקלאוטידים זה לזה ליצירת פולימרים אוליגונוקלאוטידים. הקשר הפוספודיאסטר קושר פחמן 3 'לפחמן 5' ב- DNA ו- RNA.
(בסיס 1) - (ריבוז) -OH + HO-P (O) 2-O- (ריבוז) - (בסיס 2)
(בסיס 1) - (ריבוז) - O - P (O) 2 - O- (ריבוז) - (בסיס 2) + H 2 O
במהלך התגובה של שתיים מקבוצות ההידרוקסיל בחומצה זרחתית עם קבוצת הידרוקסיל בשתי מולקולות אחרות, נוצרים שני קשרי אסטר בקבוצת פוספודיאסטר. תגובת עיבוי בה אבדה מולקולה אחת של מים מייצרת כל קשר אסטר.
במהלך הפילמור של נוקליאוטידים ליצירת חומצות גרעין, קבוצת ההידרוקסיל בקבוצת הפוספט נצמדת לפחמן 3 של סוכר של נוקליאוטיד אחד ליצירת קשר אסטר לפוספט של נוקלאוטיד אחר.
התגובה יוצרת קשר פוספודיאסטר ומסלקת מולקולת מים (היווצרות קשר פוספודיסטר, SF).
אסטר גופרית
אסטרים גופרתיים או תיאוסטרים הם תרכובות עם הקבוצה התפקודית RS-CO-R '. הם תוצר הייצור בין חומצה קרבוקסילית לתיול או עם חומצה גופרתית (Block, 2016).
איור 8: מבנה גנרי של תאסטר. קשר האסטר מסומן בעיגול האדום.
בביוכימיה התיאוסטרים הידועים ביותר הם נגזרות של קו-אנזים A, למשל אצטיל-CoA.
אצטיל קו-אנזים A או אצטיל-CoA (איור 8) היא מולקולה שמשתתפת בתגובות ביוכימיות רבות. זוהי מולקולה מרכזית במטבוליזם של ליפידים, חלבונים ופחמימות.
תפקידו העיקרי הוא העברת קבוצת האצטיל למחזור חומצות לימון (מחזור קרבס) שיחמצן לייצור אנרגיה. זוהי גם מולקולת המבשר לסינתזה של חומצות שומן והיא תוצר של השפלה של חומצות אמינו מסוימות.
איור 9: מבנה CoA של אצטיל.
חומצות השומן המופעלות על ידי CoA שהוזכרו לעיל הן דוגמאות נוספות לתיאוסטרים שמקורם בתא השריר. חמצון של תיאוסטרים-חומצת שומן-CoA מתרחש למעשה בגופים שלפוחיים נפרדים הנקראים מיטוכונדריה (תומפסון, 2015).
הפניות
- ATP. (2011, 10 באוגוסט). התאושש מ- learbiochemistry.wordpress: learningbiochemistry.wordpress.com.
- בלוק, א '(2016, 22 באפריל). תרכובת אורגנו-גופרית. נשלח מ- britannica: britannica.com.
- איאן האנט. (SF). הידרוליזה של אסטרים. התאושש מ- chem.ucalgary.ca: chem.ucalgary.ca.
- Futura-Sciences,. (SF). קשר אסתר. התאושש מ- futura-sciences.us.
- קינג, MW (2017, 16 במרץ). חומצה שומנית, טריגליצרידים וסינתזת פוספוליפידים וחילוף חומרים. התאושש מ- themedicalbiochemistrypage.org.
- היווצרות קשר זרחני. (SF). התאושש מ- biosyn: biosyn.com.
- תומפסון, TE (2015, 19 באוגוסט). ליפיד. התאושש מ בריטניקה: britannica.com.
- Wilkosz, R. (2013, 6 בנובמבר). היווצרות אגרות חוב בסינתזה של ליפידים. התאושש מ- wisc-online.com.