GLYCERALDEHYD: ŠTRUKTÚRA, VLASTNOSTI, FUNKCIE - BIOLÓGIE - 2024

Glyceraldehyd je len tri - uhlík monosacharid, ktorý v tom čase jediným trojosou. Je to tiež aldotróza, pretože má aldehydovú skupinu. Slovo glyceraldehyd pochádza z kombinácie glycerínu a aldehydu. Dôvodom je, že glyceraldehyd je podobný glycerínu, ale uhlík (C-1) je aldehyd.

Chemická syntéza glyceraldehydu sa uskutočňuje rôznymi spôsobmi, napríklad s použitím enzýmov. Glyceraldehyd je pomerne reaktívna molekula, ktorá je schopná vytvárať zosieťovanie medzi proteínmi.

Zdroj: DrTW na holandskej Wikipédii

štruktúra

Glyceraldehyd má asymetrické alebo chirálne centrum (atóm uhlíka 2, C-2). Vytvára dva enantioméry D (pravák) a L (ľavák), ktoré otáčajú rovinou polarizovaného svetla v opačných smeroch: D-glyceraldehyd ju mení doprava a L-glyceraldehyd doľava.

Špecifická optická rotácia D-glyceraldehydu pri 25 ° C je +8,7 ° a špecifická optická rotácia D-glyceraldehydu pri 25 ° C je -8,7 °. D-glyceraldehyd sa v prírode často vyskytuje, hlavne ako glyceraldehyd-3-fosfát.

Konfigurácia L-glyceraldehydu sa používa ako štandardná referencia pre uhľohydráty. D-cukry oplývajú biologickými molekulami. Uhlík 3 (C-3) atóm glyceraldehyd je hydroxymethylenová skupina (-CH ₂ OH).

vlastnosti

Kryštály glyceraldehydu sú bezfarebné a sladké. Empirický vzorec tohto cukru je C ₃ H ₆ O ₃ a jeho molekulová hmotnosť je 90 g / mol.

Vo vodnom roztoku je DL-glyceraldehyd prítomný hlavne ako aldehydrol, ktorý je hydratovanou formou aldehydu. Kryštalický DL-glyceraldehyd je dimérny.

Analýza kryštálov glyceraldehydu rôntgenovým žiarením ukázala, že majú 1,4-dioxánové kruhy so všetkými substituentmi v rovníkovej orientácii.

Vo vodnom roztoku glyceraldehyd podlieha autoxidácii za vzniku 1-hydroxyalkylových voľných radikálov a medziproduktov redukujúcich dioxygén, ako sú superoxid, peroxid vodíka a hydroaxiálne radikály. To je spojené s rýchlou spotrebou kyslíka.

Rýchlosť spotreby kyslíka sa pomaly znižuje v prítomnosti superoxiddismutázy. To naznačuje, že počas autooxidácie glyceraldehydu sa vytvára superoxid. Limitujúcim krokom autooxidácie glyceraldehydu je rýchlosť enolizácie glyceraldehydu

Syntéza D-glyceraldehydu je katalyzovaná primárnymi a sekundárnymi aminokyselinami, pričom sa uprednostňuje pri nízkych hodnotách pH (3 až 4).

Vlastnosti

V sieťovaní medzi proteínmi

Interakcia proteín-proteín je molekulárny mechanizmus mnohých komplexných biologických procesov. Tieto interakcie môžu byť prechodné, môžu to byť interakcie proteínov v metabolickej dráhe alebo translácia signálu.

Chemické zosieťovania sú priamou metódou na identifikáciu prechodných a stabilných interakcií proteín-proteín.

Technika zosieťovania medzi proteínmi spočíva v tvorbe kovalentných väzieb, pre ktoré sa používajú činidlá, ktoré majú bifunkčné reaktívne skupiny, ktoré reagujú s aminoskupinami a sulfhydrylovými skupinami aminokyselinových zvyškov proteínov.

Konkrétne činidlá reagujú s primárnymi aminoskupinami (ako je epsilon-amino lyzínových zvyškov) a vytvárajú zosieťovanie tak v proteínovej podjednotke, ako aj medzi proteínovými podjednotkami.

Existuje široká škála komerčne dostupných zosieťovacích činidiel. Aj keď je glyceraldehyd zosieťovacím činidlom, existujú aj ďalšie populárnejšie činidlá, ako je glutaraldehyd. Je to preto, že glutaraldehyd si zachováva štrukturálnu rigiditu proteínu, čo je dôležitá požiadavka v mnohých štúdiách.

Ďalšími obľúbenými činidlami sú homobifunkčné imidoestery, ktoré sa líšia dĺžkou rozperného ramena medzi svojimi reaktívnymi skupinami. Niektoré príklady imidoesterov sú dimetylpyrimidát (DMA), dimetyl suberimidát (DMS) a dimetyl pimilimidát (DMP).

V priečnych väzbách medzi želatínovými mikrosférami

Želatínové mikrosféry majú potenciál slúžiť na kontrolované uvoľňovanie liečiva. Dôvodom je skutočnosť, že tieto mikrosféry nie sú toxické a ich výrobky sa ľahko vylučujú. Želatína je však rozpustný polymér, takže musí byť chemicky modifikovaná, aby slúžila ako systém na dodávanie liečiva.

D, L-glyceraldehyd sa môže považovať za netoxické sieťovacie činidlo (letálna dávka, LD50 ip u potkanov je 2000 mg / kg). Ďalej, v ľudskom tele je D-glyceraldehyd fosforylovaný triózovou kinázou. Týmto spôsobom sa vytvorí glyceraldehyd-3-fosfát, ktorý vstupuje do glykolýzy.

Spracovaním želatínových mikrosfér D, L-glyceraldehydom počas 24 hodín sa získajú mikrosféry so zníženým počtom voľných aminokyselinových zvyškov lyzínu. Preto sa hodnotila schopnosť mikrosfér predlžovať napríklad účinok clodinín hydrochloridu, ktorý je antihypertenzívny.

Mikrosféry boli podávané subkutánnou injekciou albínskym morčatám a potkanom. Po injekcii sa systolický krvný tlak znížil na dve hodiny a následne sa obnovila východisková hodnota. Tkanivá v mieste vpichu boli analyzované a nezistili sa žiadne mikrosféry, hoci sa pozoroval zápal.

Pri prebiotických reakciách

Za prebiotických podmienok, ako sú podmienky predpokladané začiatkom Zeme, mohol formaldehyd slúžiť na syntézu glyceraldehydu, chemického medziproduktu, ktorý sa podieľa na chemických procesoch, ktoré by mohli viesť k životu.

Predchádzajúca hypotéza je založená na skutočnosti, že glykolýza aj fotosyntéza obsahujú glyceraldehyd 3-fosfát ako metabolický medziprodukt.

Navrhol sa chemický model, ktorý vysvetľuje biosyntézu glyceraldehydu z formaldehydu cyklickou cestou. Syntéza glyceraldehydu sa uskutočňuje pridaním formaldehydu do triózy (glyceraldehyd - dihydroxyacetón) za vzniku tetózy (ketotetóza - aldotetóza), za vzniku glykoaldehydu, prekurzora glyceraldehydu.

Pridanie formaldehydu do glykoaldehydu dokončí cyklus. K syntéze dvoch molekúl triózy dochádza zo šiestich molekúl formaldehydu.

Všeobecne sa predpokladá, že prebiotická syntéza cukrov je zapojená do Formosovej reakcie, pri ktorej sa formaldehyd v prítomnosti malého množstva glykoaldehydu konvertuje na cukry kondenzačnými reakciami aldolu.

Navrhuje sa, že prebiotická oxidácia cukrov (glykoaldehyd, triózy, tetrozy) produkuje polyhydroxykyseliny, ktoré pôsobia ako autokatalytické látky.

Premena glyceraldehydu na kyselinu mliečnu a kyselinu glycerínovú, oxid závislý od hydroxidu železa, naznačuje, že oligoestery týchto hydroxykyselín sa uskutočňovali na povrchu tohto materiálu.

Referencie

1. Breslow, R., Ramalingam, V., Appayee, C. 2013. Katalýzy syntézy glyceraldehydu primárnymi alebo sekundárnymi aminokyselinami za prebiotických podmienok ako funkcia pH. Pôvod Life Evolution Biosphera. DOI 10,1007 / s11084-013-9347-0.
2. Carey, FA, Giuliano, RM 2016. Organická chémia. McGraw-Hill, New York.
3. Robyt, JF 1998. Základy chemie uhľohydrátov. Springer, New York.
4. Thornalley, P., Wolff, S., Crabbe, J., Stern, A. 1984. Autoxidácia glyceraldehydu a ďalších jednoduchých monosacharidov za fyziologických podmienok katalyzovaná tlmivými iónmi. Biochimica et Biophysica Acta, 797, 276 - 287.
5. Vandelli, MA, Rivas, F., Guerra, P., Forni, F., Arletti, R. 2001. Želatínové mikrosféry zosieťované s D, L-glyceraldehydom ako potenciálnym systémom dodávania liečiva: príprava, charakterizácia, in vitro a in vivo štúdií. International Journal of Pharmaceutics, 215, 175 - 184.
6. Weber, AL 1987. Triose model: glyceraldehyd ako zdroj energie a monoméry prebiotických kondenzačných reakcií. Origins of Life, 17, 107-119.