Tetroses: características, eritrose, síntese, derivados - Ciência - 2023

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Tetroses: características, eritrose, síntese, derivados - Ciência
Tetroses: características, eritrose, síntese, derivados - Ciência

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As tetrous são monossacarídeos de quatro carbonos, cuja fórmula empírica é C4H8OU4. Existem dois tipos de tetroses: aldoses (têm um grupo aldeído terminal, carbono 1 ou C-1) e cetoses (têm um grupo cetona no carbono 2, C-2).

As tetroses não foram encontradas como produtos naturais, mas podem ser encontradas em sua forma reduzida, como o eritritol, que é um tetrahidroxialcool. Nos líquenes, o eritritol é sintetizado por descarboxilação do ácido D-arabônico.

Treoses não são uma parte estrutural dos seres vivos. No entanto, as treoses, como a eritrose, são encontradas nas vias metabólicas.

Caracteristicas

Em aldotetroses, existem dois átomos de carbono quirais, C-2 e C-3, e carbono 6 (C-6). Enquanto nos cetotetrosses existe apenas um átomo de carbono quiral, o carbono 3 (C-3).


Açúcares, como a tetrose, com a configuração D são mais abundantes do que os açúcares com a configuração L.

Existem duas aldotetrose com configuração D (D-eritrose e D-treose) e uma cetotetrose com configuração D (D-eritrulose).

As projeções de Fischer são feitas orientando a molécula em uma conformação eclipsada com um grupo aldeído acima. Os quatro átomos de carbono definem a cadeia principal da projeção, sendo dispostos verticalmente. Os links horizontais apontam para fora e os links verticais apontam para trás.

Ao contrário dos monossacarídeos que possuem cinco ou mais carbonos, que sofrem reações intramoleculares para formar hemiacetais e hemicetais, as tetroses não podem formar estruturas cíclicas.

Eritrose no metabolismo

A eritrose é a única tetrose encontrada no metabolismo de muitos organismos. As vias metabólicas em que se encontra são:


- Via da pentose fosfato

- Ciclo de Calvin

- Vias de biossíntese de aminoácidos essenciais e aromáticos.

Em todas essas vias metabólicas, a eritrose participa como um éster de fosfato, a eritrose 4-fosfato. O papel da eritrose 4-fosfato nessas vias é descrito abaixo.

Eritrose na via da pentose fosfato e no ciclo de Calvin

Ambas as vias metabólicas têm em comum a biossíntese de eritrose 4-fosfato com a participação das enzimas transcetolase e transaldolases.

Ambas as enzimas catalisam a transferência de um pequeno fragmento de carbono de uma cetose do doador para uma aldose aceitadora para produzir uma nova aldose de cadeia mais curta e uma cetose de cadeia mais longa.

Na via da pentose fosfato, a biossíntese de eritrose-4-fosfato ocorre a partir de dois substratos, sedoheptulose 7-fosfato, uma ceto-heptose e gliceraldeído 3-fosfato, uma aldotriose, que são convertidos em eritrose 4- fosfato, uma aldotetrose e frutose 6-fosfato, uma cetohexose, por catálise de uma transaldolase.


No ciclo de Calvin, a biossíntese de eritrose-4-fosfato ocorre a partir de dois substratos, frutose 6-fosfato, uma cetohexose e gliceraldeído 3-fosfato, bem como uma aldotriose. Estes são convertidos em eritrose 4-fosfato, uma aldotetrose, e xilulose 5-fosfato, uma cetopentose, por catálise de uma transcetolase.

A biossíntese de eritrose 4-fosfato na via da pentose fosfato visa a biossíntese de gliceraldeído 3-fosfato e frutose 6-fosfato, que pode continuar pela via gliconeogênica e pela via da pentose fosfato. A biossíntese de eritrose 4-fosfato no ciclo de Calvin permite a substituição da ribulose 1,5 bifosfato para reiniciar o ciclo com a fixação de CO2.

Eritrose: biossíntese de aminoácidos essenciais e aromáticos

Em bactérias, fungos e plantas, a biossíntese dos aminoácidos aromáticos fenilalanina, tirosina e triptofano começa com os precursores fosfoenolpiruvato e eritrose 4-fosfato. Esses precursores são convertidos primeiro em chiquimato e depois em corismato, uma sequência de sete etapas catalisada por enzimas.

Do corismato há uma bifurcação. Por um lado, uma via culmina na biossíntese do triptofano, por outro, o corismato produz tirosina e fenilalanina.

Como a biossíntese de aminoácidos aromáticos ocorre apenas em plantas e microrganismos, essa via é direcionada por herbicidas, como o glifosato, que é o ingrediente ativo do RoundUp. Este último é um produto comercial da Monsanto, que atualmente pertence à empresa Bayer.

O glifosato é um inibidor competitivo em relação ao fosfoenolpiruvato na reação da 5-enolpiruvilshikimato 3-fosfato sintase (EPSP).

O eritritol é um derivado da eritrose

O eritritol é a forma reduzida de eritrose e compartilha características funcionais com outros polióis, como estabilidade relativa em ambientes ácidos e alcalinos, alta estabilidade ao calor, sabor semelhante à sacarose (baixo teor calórico), não possuindo potencial carcinogênico, entre outros recursos.

O eritritol é capaz de suprimir bactérias nocivas e reduzir a placa dentária. Ao contrário de outros polióis, incluindo o sorbitol e o xilitol, o eritritol é rapidamente absorvido no intestino delgado, não é metabolizado e é excretado na urina. O consumo frequente de eritritol reduz a incidência de cáries e restaura a superfície dentária.

Estudos com eritritol, xilitol e sorbitol mostraram que esses açúcares diferem em sua eficácia contra as cáries. O xilitol e o sorbitol são menos eficazes na prevenção da cárie dentária e da doença periodontal.

Síntese prebiótica de tetroses

A síntese de monossacarídeos no mundo pré-biótico deve ter desempenhado um papel essencial na origem da vida, uma vez que esses compostos são fontes de energia e componentes de outras biomoléculas.

Formaldeído (CH2= O), o carboidrato mais simples, está entre os mais abundantes das ~ 140 moléculas interestelares conhecidas. Na atmosfera da Terra Primitiva, foi gerado pela ação da radiação ionizante, da luz ultravioleta e de descargas elétricas nas moléculas de metano, amônia e água.

O formaldeído teria precipitado da atmosfera, juntando-se às correntes de água quente (60–80 ° C) que teriam erodido as rochas da Terra, carregando íons de cálcio.

Esses íons teriam catalisado uma reação que converte uma molécula de formaldeído e uma molécula de formaldeído protonado (CH2= OH+) em um glicolaldeído protonado (HOCH2CH = OH+).

O glicolaldeído protonado teria interagido com o formaldeído para produzir trioses+, que teria interagido novamente com o formaldeído para produzir tetrosas+. A repetição desta autocatálise teria produzido monossacarídeos com números de carbono mais elevados.

As quiralidades dos tetrosses e outros monossacarídeos poderiam refletir as quiralidades dos aminoácidos presentes no meio aquoso, que também teriam atuado como catalisadores para a formação de monossacarídeos.

Referências

  1. Carey, F. A., Giuliano, R. M. 2016. Organic Química. McGraw-Hill, Nova York.
  2. Cui, S. W. 2005. Carboidratos alimentares: química, propriedades físicas e aplicações. CRC Press, Boca Raton.
  3. Cui, S. W. 2005. Carboidratos alimentares: química, propriedades físicas e aplicações. CRC Press, Boca Raton.
  4. Gardner, T. S. 1943. O problema da formação de carboidratos na natureza. Journal of Organic Chemistry, 8, 111-120.
  5. Jalbout, A. F. 2008. Síntese prebiótica de açúcares simples por uma reação de formose interestelar. Origins of Life and Evolution of the Biosphere, 38, 489-497.
  6. Kim, H.-J., et al. 2011. Síntese de carboidratos em ciclos prebióticos guiados por minerais. Journal of the American Chemical Society, 133, 9457–9468.
  7. Lambert, J. B., Gurusamy-Thangavelu, S. A., Ma, K. 2010. A reação de formose mediada por silicato: síntese de baixo para cima de silicatos de açúcar. Science, 327, 984-986.
  8. Lamour, S., Pallmann, S., Haas, M., Trapp, O. 2019. Formação de açúcar pré-biótico sob condições não aquosas e aceleração mecanoquímica. Life 2019, 9, 52; doi: 10.3390 / life9020052.
  9. Linek, K., Fedoroňko, M. 1972. The interconversion of the D-tetroses in pyridine. Carbohydrate Research, 21, 326-330.
  10. Nelson, D. L., Cox, M. M. 2017. Lehninger Principles of Biochemistry. W. H. Freeman, Nova York.
  11. Pizzarello, S., Shock, E. 2010. A composição orgânica dos meteoritos carbonáceos: a história evolutiva à frente da bioquímica. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology, 2010; 2: a002105.
  12. Pizzarello, S., Weber, A. L. 2010. Sínteses estereosseletivas de açúcares pentose sob condições prebióticas realistas. Origins of Life and Evolution of the Biosphere, 40, 3-10.
  13. Sinnott, M. L. 2007. Química de carboidratos e estrutura e mecanismo bioquímico. Royal Society of Chemistry, Cambridge.
  14. Stick, R. V., Williams, S. J. 2009. Carboidratos: as moléculas essenciais da vida. Elsevier, Amsterdã.
  15. Tomasik, P. 2004. Propriedades químicas e funcionais dos sacarídeos alimentares. CRC Press, Boca Raton.
  16. Voet, D., Voet, J. G., Pratt, C. W. 2008. Fundamentos de bioquímica - vida a nível molecular. Wiley, Hoboken.
  17. Nelson, D. L., Cox, M. M. 2017. Lehninger Principles of Biochemistry. W. H. Freeman, Nova York.
  18. Pizzarello, S., Weber, A. L. 2004. Aminoácidos pré-bióticos como catalisadores assimétricos. Science, 3003, 1151.
  19. Sinnott, M. L. 2007. Carbohydrateochemical and bioquímica structure and mecan. Royal Society of Chemistry, Cambridge.
  20. Stick, R. V., Williams, S. J. 2009. Carboidratos: as moléculas essenciais da vida. Elsevier, Amsterdã.