ALDOSAS: ZNAČILNOSTI, VRSTE, ŠTEVILO OGLJIKOV - BIOLOGIJA - 2026

V aldoz so monosaharidi imajo terminalno aldehidno skupino. So preprosti sladkorji, saj jih ni mogoče hidrolizirati, da bi ustvarili druge enostavnejše sladkorje. Imajo med tremi in sedmimi atomi ogljika. Tako kot ketoze so tudi aldozi polihidrični sladkorji.

V naravi so najpogostejše aldoze arabinoza, galaktoza, glukoza, manoza, riboza in ksiloza. V fotosintetskih organizmih biosinteza teh sladkorjev poteka iz fruktoze-6-fosfata, sladkorja iz ciklusa Calvin. Heterotrofni organizmi dobivajo glukozo in galaktozo iz svoje hrane.

Vir: NEUROtiker

značilnosti

V aldoheksozi so vsi ogljiki kiralni, razen ogljika 1, ki je karbonilni ogljik aldehidne skupine (C-1), kot tudi ogljik 6, ki je primarni alkohol (C-6). Vsi kiralni ogljiki so sekundarni alkoholi.

V vseh aldozah je absolutna konfiguracija kiralnega centra, ki je najbolj oddaljena od karbonilnega ogljika aldehidne skupine, lahko tista iz D-gliceraldehida ali L-gliceraldehida. To določa, ali je aldoza enantiomer D ali L.

Na splošno so aldoze z n-ogljiki, ki imajo 2 ^n-2 stereoizomera. V naravi so aldosi s konfiguracijo D obilnejši kot aldosi s konfiguracijo L.

Aldehidna funkcija aldoz reagira s sekundarno hidroksilno skupino v intramolekularni reakciji in tvori ciklični hemiacetal. Ciklizacija aldoze pretvori karbonilni ogljik v novo kiralno središče, imenovano anomerni ogljik. Položaj -OH substituenta na anomernem ogljiku določa konfiguracijo D ali L.

Aldoze, katerih anomerični atom ogljika ni tvoril glikozidnih vezi, imenujemo reducirajoči sladkorji. To je zato, ker aldozi lahko dajejo elektrone, reducirajo na oksidacijsko sredstvo ali sprejemnik elektronov. Vsi aldozi zmanjšujejo sladkorje.

Vrste aldos in njihove funkcije

Glukoza kot glavni vir energije za živa bitja

Glikoliza je univerzalna osrednja pot katabolizma glukoze. Njegova funkcija je proizvajati energijo v obliki ATP. Piruvat, ki nastane pri glikolizi, lahko sledi poti mlečne fermentacije (v skeletnih mišicah) ali poti alkoholne fermentacije (v kvasu).

Piruvat se lahko tudi v celoti oksidira do ogljikovega dioksida s postopkom, znanim kot dihanje. Zajema kompleks piruvat dehidrogenaze, Krebsov cikel in elektronsko transportno verigo. V primerjavi s fermentacijo dihanje proizvede veliko več ATP na mol glukoze.

Glukoza in galaktoza kot sestavni deli v disaharidih

Glukoza je prisotna v disaharidih, kot so celobioza, izomalt, laktoza, maltoza in saharoza.

Hidroliza laktoze, sladkorja, ki je prisoten v mleku, proizvaja D-glukozo in D-galaktozo. Oba sladkorja sta kovalentno povezana z vezjo ogljika 1 galaktoze (β konfiguracija, z ogljikom 4 glukoze). Laktoza je reducirajoči sladkor, ker je na voljo anomerni ogljik glukoze, Gal (β 1 -> 4) Glc.

Saharoza je eden od produktov fotosinteze in je v številnih rastlinah najpogostejši sladkor. Hidroliza proizvaja D-glukozo in D-fruktozo. Saharoza ne zmanjšuje sladkorja.

Glukoza kot sestavina polisaharidov

Glukoza je prisotna v polisaharidih, ki služijo kot snovi rezerve energije, kot sta škrob in glikogen v rastlinah. Prisotna je tudi v ogljikovih hidratih, ki služijo kot strukturna podpora, kot sta celuloza in hitin iz rastlin in nevretenčarji.

Škrob je rezervni polisaharid rastlin. Najdemo ga kot netopna zrnca, sestavljena iz dveh vrst polimerov glukoze: amiloze in amilopektina.

Amiloza je nerazvejena veriga povezanih ostankov D-glukoze (α 1 -> 4). Amilopektin je razvejena veriga ostankov glukoze (α 1 -> 6).

Glikogen je rezervni polisaharid živali. Glikogen spominja na amilopektin, saj ima verigo ostankov glukoze (α 1 -> 4), vendar z veliko več vejami (α 1 -> 6).

Celuloza je del celične stene rastlin, zlasti v steblih in lesno tvorilnih sestavnih delih rastlinskega telesa. Podobno kot amiloza je celuloza veriga nerazvejanih ostankov glukoze. Ima med 10.000 in 15.000 enot D-glukoze, ki jih povezujejo β 1 -> 4 vezi.

Hitin je sestavljen iz spremenjenih glukoznih enot, kot je N-acetil-D-glukozamin. Povezani so z vezmi β 1 -> 4.

Mannoza kot sestavina glikoproteinov

Glikoproteini imajo en ali več oligosaharidov. Glikoproteini običajno najdemo na površini plazemske membrane. Oligosaharidi se lahko vežejo na beljakovine preko ostankov serina in treonina (O-vezani) ali na ostanke asparagina ali glutamina (N-vezani).

Na primer, pri rastlinah, živalih in enoceličnih evkariontih se v endoplazemski retikulum doda N-vezan predhodnik oligosaharida. Vsebuje naslednje sladkorje: tri glukoze, devet manoz in dva N-acetilglukozamina, kar piše Glc ₃ Man ₉ (GlcNac) ₂ .

Riboza v presnovi

Pri vaskularnih živalih in rastlinah se glukoza lahko oksidira s pentoznim fosfatom, da nastane riboza 5-fosfat, pentoza, ki bo del nukleinskih kislin. Konkretno riboza postane del RNK, deoksiriboza pa del DNK.

Riboza je tudi del drugih molekul, kot so adenozin trifosfat (ATP), nikotinamid adenin dinukleotid (NADH), flavin adenin dinukleotid (FADH ₂ ) in fosforilirani adenin nikotinamid dinukleotid (NADPH).

ATP je molekula, katere funkcija je zagotavljanje energije v različnih procesih v celicah. NADH in FADH ₂ sodelujeta pri katabolizmu glukoze, zlasti v redoks reakcijah. NADPH je eden od produktov oksidacije glukoze na poti pentoznega fosfata. Je vir zmanjšanja moči v biosinteznih poteh celic.

Arabinoza in ksiloza kot strukturni sestavni deli

Celična stena rastlin je sestavljena iz celuloze in hemiceluloze. Slednji je sestavljen iz heteropolisaharidov, ki imajo kratke veje, sestavljene iz heksoz, D-glukoze, D-galaktoze in D-manoze, ter pentoze, kot sta D-ksiloza in D-arabinoza.

V rastlinah je cikel Calvin vir fosforiliranih sladkorjev, kot je D-fruktoza-6-fosfat, ki se lahko pretvori v D-glukozo-6-fosfat. Ta metabolit se v več stopnjah, encimsko kataliziran, pretvori v UDP-ksilozo in UDP-arabinozo, ki služita za biosintezo hemiceluloze.

Ogljikovo število aldoz

Alldotriose

To je tri-ogljikov aldoza z D- ali L-gliceraldehidno konfiguracijo. Obstaja samo en sladkor: gliceraldehid.

Aldotetrosa

Gre za štiri ogljikov aldozo z D- ali L-gliceraldehidno konfiguracijo. Primer: D-eritroza, D-treza.

Aldopentoza

Gre za pet-ogljikov aldozo z D- ali L-gliceraldehidno konfiguracijo. Primeri: D-riboza, D-arabinoza, D-ksiloza.

Aldoheksoza

To je šest-ogljikov aldoza z D- ali L-gliceraldehidno konfiguracijo. Primeri: D-glukoza, D-manoza, D-galaktoza.

Reference

1. Cui, SW 2005. Živilski ogljikovi hidrati: kemija, fizikalne lastnosti in aplikacije. CRC Press, Boca Raton.
2. Heldt, HW 2005. Rastlinska biokemija. Elsevier, Amsterdam.
3. Liptak, A., Szurmai, Z., Fügedi, P., Harangi, J. 1991. Priročnik CRC o oligosaharidih: zvezek III: višji oligosaharidi. CRC Press, Boca Raton.
4. Lodish, H. in sod. 2016. Molekularna celična biologija. WH Freeman, New York.
5. Nelson, DL, Cox, MM 2017. Lehningerjevi principi biokemije. WH Freeman, New York.
6. Stick, RV, Williams, SJ 2009. Ogljikovi hidrati: bistvene molekule življenja. Elsevier,
7. Voet, D., Voet, JG, Pratt, CW 2008. Osnove biokemije - življenje na molekularni ravni. Wiley, Hoboken.