ERYTHROSA: KARAKTERISTIK, STRUKTUR, FUNGSI - BIOLOGI - 2025

The erythrose adalah monosakarida, memiliki empat karbon, dengan para rumus empiris C ₄ H ₈ O ₄ . Ada dua gula empat karbon (tetroses) yang berasal dari gliseraldehida: eritrosa dan treose, keduanya merupakan polihidroksi-aldehida (aldosis). Eritrulosa adalah satu-satunya tetrosa yang merupakan polihidroksi keton (ketosis). Itu berasal dari dihydroxyacetone.

Dari tiga tetroses (eritrosa, treose, eritrulosa) yang paling umum adalah eritrosa, yang ditemukan di jalur metabolisme seperti jalur pentosa fosfat, siklus Calvin, atau jalur biosintesis asam amino esensial dan aromatik.

Sumber: Ed (Edgar181)

Struktur

Atom karbon satu (C-1) dari eritrosa adalah karbon karbonil dari gugus aldehida (-CHO). Atom karbon 2 dan 3 (C-2 dan C-3) adalah dua gugus hidroksimetilen (-CHOH), yang merupakan alkohol sekunder. Atom karbon 4 (C-4) adalah alkohol primer (-CH ₂ OH).

Gula dengan konfigurasi D, seperti eritrosa, lebih melimpah daripada gula dengan konfigurasi L. Erythrose memiliki dua karbon kiral C-2 dan C-3 yang merupakan pusat asimetris.

Dalam proyeksi Fisher dari eritrosa, karbon asimetris terjauh dari gugus karbonil aldehida memiliki konfigurasi D-gliseraldehida. Oleh karena itu, gugus hidroksil (-OH) dari C-3 digambarkan di sebelah kanan.

D-eritrosa berbeda dari D-treose dalam konfigurasi di sekitar karbon asimetris C-2: dalam plot Fisher, gugus hidroksil (-OH) dari D-eritrosa ada di sebelah kanan. Sebaliknya, di D-treosa berada di sebelah kiri.

Penambahan gugus hidroksimetilen ke D-eritrosa menciptakan pusat kiral baru. Terbentuk dua gula lima karbon (pentosa) konfigurasi D, yaitu: D-ribosa dan D-arabinosa, yang berbeda konfigurasi C-2.

karakteristik

Dalam sel, eritrosa dalam bentuk eritrosa 4-fosfat dan dihasilkan dari gula terfosforilasi lainnya. Fosforilasi gula memiliki fungsi untuk meningkatkan potensial energi hidrolisisnya (atau variasi energi Gibbs, ΔG).

Fungsi kimiawi yang terfosforilasi dalam gula adalah alkohol primer (-CH ₂ OH). Karbon eritrosa 4-fosfat berasal dari glukosa.

Selama glikolisis (atau pemecahan molekul glukosa menjadi energi), gugus hidroksil utama C-6 dalam glukosa difosforilasi dengan mentransfer gugus fosfat dari adenosin trifosfat (ATP). Reaksi ini dikatalisis oleh enzim heksokinase.

Di sisi lain, sintesis kimiawi gula pendek, seperti D-eritrosa, terjadi melalui oksidasi periodat 4,6-0-etilidena-O-glukosa, yang diikuti oleh hidrolisis cincin asetal.

Sebagai alternatif, meskipun tidak dapat dilakukan dalam larutan berair, tetraasetat dapat digunakan, yang memotong a-diol dan juga lebih stereospesifik daripada ion periodat. O-glukosa dioksidasi dengan adanya asam asetat, membentuk 2,3-di-O-formil-D-erythrose, yang hidrolisisnya menghasilkan D-erythrose.

Dengan pengecualian eritrosa, monosakarida berada dalam bentuk siklik ketika dikristalisasi atau dalam larutan.

Fungsi

Erythrose 4-fosfat memainkan peran penting dalam jalur metabolisme berikut: jalur fosfat pentosa, siklus Calvin, dan jalur biosintesis asam amino esensial dan aromatik. Peran eritrosa 4-fosfat di masing-masing jalur ini dijelaskan di bawah ini.

Jalur pentosa fosfat

Tujuan dari jalur pentosa fosfat adalah untuk menghasilkan NADPH, yang merupakan kekuatan pereduksi sel, dan ribosa 5-fosfat, yang diperlukan untuk biosintesis asam nukleat melalui reaksi oksidatif. Metabolit awal jalur ini adalah glukosa 6-fosfat.

Ribosa 5-fosfat yang berlebihan diubah menjadi zat antara glikolitik. Untuk ini, diperlukan dua langkah reversibel: 1) reaksi isomerisasi dan epimerisasi; 2) reaksi pemotongan dan pembentukan ikatan CC yang mengubah pentosa, xilulosa 5-fosfat dan ribosa 5-fosfat, menjadi fruktosa 6-fosfat (F6P) dan gliseraldehida 3-fosfat (GAP).

Langkah kedua dilakukan oleh transaldolase dan transketolase. Transaldolase mengkatalisis transfer tiga atom karbon (unit C ₃ ) dari sedoheptulosa 7-fosfat ke GAP, menghasilkan eritrosa 4-fosfat (E4P).

Transketolase mengkatalisis transfer dua atom karbon (unit C ₂ ) dari xilulosa 5-fosfat ke E4P dan membentuk GAP dan F6P.

Siklus Calvin

Dalam proses fotosintesis, cahaya menyediakan energi yang diperlukan untuk biosintesis ATP dan NADPH. Reaksi fiksasi karbon menggunakan ATP dan NADPH untuk mereduksi karbon dioksida (CO ₂ ) dan membentuk triosa fosfat melalui siklus Calvin. Kemudian, triosa yang terbentuk dalam siklus Calvin diubah menjadi sukrosa dan pati.

Siklus Calvin dibagi menjadi tiga tahap berikut: 1) fiksasi CO ₂ dalam 3-fosfogliserat; 2) transformasi 3-fosfogliserat menjadi GAP; dan 3) regenerasi ribulosa 1,5-bifosfat dari triosa fosfat.

Pada tahap ketiga siklus Calvin, terbentuk E4P. Sebuah transketolase yang mengandung tiamin pirofosfat (TPP) dan membutuhkan Mg ⁺² , mengkatalisis transfer unit C ₂ dari F6P ke GAP, dan membentuk xylulose pentose 5-phosphate (Xu5P) dan E4P tetrose.

Sebuah aldolase menggabungkan, dengan kondensasi aldol, Xu5P dan E4P untuk membentuk heptosa sedoheptulosa 1,7-bifosfat. Kemudian ikuti dua reaksi enzimatik yang akhirnya menghasilkan triosa dan pentosa.

Jalur untuk biosintesis asam amino esensial dan aromatik

Erythrose 4-phosphate dan phosphoenolpyruvate adalah prekursor metabolik untuk biosintesis triptofan, fenilalanin, dan tirosin. Pada tumbuhan dan bakteri, biosintesis korismat berlangsung pertama, yang merupakan perantara dalam biosintesis asam amino aromatik.

Biosintesis korismat terjadi melalui tujuh reaksi, semuanya dikatalisasi oleh enzim. Misalnya, langkah 6 dikatalisis oleh enzim 5-enolpyruvylshikimate-3-fosfat, yang secara kompetitif dihambat oleh glifosat ( ^- COO-CH ₂ -NH-CH ₂ -PO ₃ ^-2 ). Yang terakhir adalah bahan aktif dalam herbisida RoundUp kontroversial Bayer-Monsanto.

Korismat adalah prekursor biosintesis triptofan melalui jalur metabolisme yang melibatkan enam langkah yang dikatalisasi oleh enzim. Melalui jalur lain, korismat melayani biosintesis tirosin dan fenilalanin.

Referensi

1. Belitz, HD, Grosch, W., Schieberle, P. 2009. Kimia Pangan, Springer, New York.
2. Collins, PM 1995. Monosakarida. Kimia dan Perannya dalam Produk Alami. John Wiley dan Sons. Chichester.
3. Miesfeld, RL, McEvoy, MM 2017. Biokimia. WW Norton, New York.
4. Nelson, DL, Cox, MM 2017. Prinsip Lehninger dari biokimia. WH Freeman, New York.
5. Voet, D., Voet, JG, Pratt, CW 2008. Dasar-dasar biokimia: kehidupan di tingkat molekuler. Wiley, Hoboken.