Erythrosa: características, estrutura, funções - Ciência - 2023

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o eritrose é um monossacarídeo, possuindo quatro carbonos, cuja fórmula empírica é C₄H₈OU₄. Existem dois açúcares de quatro carbonos (tetroses) que são derivados do gliceraldeído: eritrose e treose, ambos sendo polihidroxialdeídos (aldoses). A eritrulose é a única tetrose que é uma poli-hidroxicetona (cetose). É derivado da diidroxiacetona.

Das três tetroses (eritrose, treose, eritrulose), a mais comum é a eritrose, que é encontrada em vias metabólicas como a via da pentose fosfato, o ciclo de Calvin ou as vias de biossíntese de aminoácidos essenciais e aromáticos.

Estrutura

O carbono um (C-1) da eritrose é o carbono carbonílico de um grupo aldeído (-CHO). Os átomos de carbono 2 e 3 (C-2 e C-3) são dois grupos hidroximetileno (-CHOH), que são álcoois secundários. O átomo de carbono 4 (C-4) é um álcool primário (-CH₂OH).

Açúcares com configuração D, como a eritrose, são mais abundantes do que açúcares com configuração L.A eritrose tem dois carbonos quirais C-2 e C-3, que são centros assimétricos.

Na projeção de Fisher da eritrose, o carbono assimétrico mais distante do grupo carbonila do aldeído tem a configuração D-gliceraldeído. Portanto, o grupo hidroxila (-OH) de C-3 está representado à direita.

A D-eritrose difere da D-treose na configuração em torno do carbono assimétrico C-2: no gráfico de Fisher, o grupo hidroxila (-OH) da D-eritrose está à direita. Pelo contrário, na D-treosa está à esquerda.

A adição de um grupo hidroximetileno à D-eritrose cria um novo centro quiral. Formam-se dois açúcares de cinco carbonos (pentoses) de configuração D, a saber: D-ribose e D-arabinose, que diferem na configuração C-2.

Caracteristicas

Nas células, a eritrose está na forma de eritrose 4-fosfato e é produzida a partir de outros açúcares fosforilados. A fosforilação de açúcares tem a função de elevar seu potencial de energia de hidrólise (ou variação de energia de Gibbs, ΔG).

A função química que é fosforilada em açúcares é o álcool primário (-CH₂OH). Os carbonos do 4-fosfato da eritrose vêm da glicose.

Durante a glicólise (ou quebra da molécula de glicose para obter energia), o grupo hidroxila primário de C-6 na glicose é fosforilado pela transferência de um grupo fosfato do trifosfato de adenosina (ATP). Esta reação é catalisada pela enzima hexoquinase.

Já a síntese química de açúcares curtos, como a D-eritrose, ocorre por meio da oxidação do periodato 4,6-0-etilideno-O-glicose, seguida pela hidrólise do anel acetal.

Alternativamente, embora não possa ser realizado em solução aquosa, pode-se usar o tetraacetato, que corta os dióis e também é mais estereoespecífico que o íon periodato. A O-glicose é oxidada na presença de ácido acético, formando 2,3-di-O-formil-D-eritrose, cuja hidrólise produz D-eritrose.

Com exceção da eritrose, os monossacarídeos estão em sua forma cíclica quando cristalizados ou em solução.

Função

O 4-fosfato de eritrose desempenha um papel importante nas seguintes vias metabólicas: via da pentose fosfato, ciclo de Calvin e vias de biossíntese de aminoácidos essenciais e aromáticos. O papel da eritrose 4-fosfato em cada uma dessas vias é descrito abaixo.

Via da pentose fosfato

O propósito da via da pentose fosfato é produzir NADPH, que é o poder redutor das células, e ribose 5-fosfato, necessária para a biossíntese de ácidos nucléicos por meio de reações oxidativas. O metabólito inicial dessa via é a glicose 6-fosfato.

O excesso de ribose 5-fosfato é convertido em intermediários glicolíticos. Para isso, são necessárias duas etapas reversíveis: 1) reações de isomerização e epimerização; 2) reações de corte e formação de ligações C-C que transformam pentoses, xilulose 5-fosfato e ribose 5-fosfato, em frutose 6-fosfato (F6P) e gliceraldeído 3-fosfato (GAP).

A segunda etapa é realizada por transaldolases e transcetolases. A transaldolase catalisa a transferência de três átomos de carbono (unidade C₃) de sedoheptulose 7-fosfato para GAP, produzindo eritrose 4-fosfato (E4P).

A transcetolase catalisa a transferência de dois átomos de carbono (unidade C₂) de 5-fosfato de xilulose para E4P e forma GAP e F6P.

Ciclo de Calvin

No curso da fotossíntese, a luz fornece a energia necessária para a biossíntese de ATP e NADPH. As reações de fixação de carbono usam ATP e NADPH para reduzir o dióxido de carbono (CO₂) e formam fosfato triose através do ciclo de Calvin. Em seguida, as trioses formadas no ciclo de Calvin são transformadas em sacarose e amido.

O ciclo de Calvin é dividido nas seguintes três fases: 1) fixação de CO₂ em 3-fosfoglicerato; 2) transformação de 3-fosfoglicerato em GAP; e 3) regeneração de ribulose 1,5-bisfosfato a partir de triose fosfato.

No terceiro estágio do ciclo de Calvin, o E4P é formado. Transcetolase que contém pirofosfato de tiamina (TPP) e requer Mg⁺², catalisando a transferência de uma unidade C₂ de F6P a GAP, e formando xilulose 5-fosfato pentose (Xu5P) e E4P tetrose.

Uma aldolase combina, por condensação aldólica, Xu5P e E4P para formar heptose sedoheptulose 1,7-bifosfato. Em seguida, seguem duas reações enzimáticas que finalmente produzem trioses e pentoses.

Vias para a biossíntese de aminoácidos essenciais e aromáticos

4-fosfato de eritrose e fosfoenolpiruvato são os precursores metabólicos para a biossíntese de triptofano, fenilalanina e tirosina. Em plantas e bactérias, a biossíntese de corismato, que é um intermediário na biossíntese de aminoácidos aromáticos, ocorre primeiro.

A biossíntese do corismato ocorre por meio de sete reações, todas catalisadas por enzimas. Por exemplo, a etapa 6 é catalisada pela enzima 5-enolpiruvilshikimato-3-fosfato, que é inibida competitivamente pelo glifosato (^–COO-CH₂-NH-CH₂-PO₃^-2) Este último é o ingrediente ativo do controverso herbicida RoundUp da Bayer-Monsanto.

O corismato é o precursor da biossíntese do triptofano por meio de uma via metabólica que envolve seis etapas catalisadas por enzimas. Por outra via, o corismato atua na biossíntese de tirosina e fenilalanina.

Referências

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Collins, P.M. 1995. Monosaccharides. Sua química e seus papéis em produtos naturais. John Wiley and Sons. Chichester.
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