A ribulóz szerkezetében öt szénatomot és keton funkciós csoportot tartalmazó monoszacharid cukor vagy szénhidrát, tehát a ketopentózok csoportjába tartozik.
A négy és öt szénatomszámú ketózokat úgy nevezzük el, hogy az ul szöveget beillesztjük a megfelelő aldóz nevébe. Tehát a D-ribulóz a ketopentóz, amely megfelel a D-ribóznak, az aldopentóznak.
Fisher előrejelzése a ribulózról (Forrás: NEUROtiker a Wikimedia Commons segítségével)
Ez a cukor közreműködik a D-ribulóz formában különböző anyagcsere-folyamatokban, például például a kalvin-ciklusban. Míg csak a nemzetségek néhány baktériumában, például az Acetobacterben és a Gluconobacterben, az L-ribozt kapják végső anyagcseretermékként. Ezért ezeket a mikroorganizmusokat ipari szintézisükhöz használják.
Néhány, a ribulózból származó vegyület az egyik fő közbenső termék a pentóz-foszfát útjában. Ennek az útnak a célja a NADPH előállítása, amely egy fontos kofaktor, amely a nukleotidok bioszintézisében működik.
Vannak ipari mechanizmusok az L-ribulóz izolált vegyületként történő szintetizálására. Az első izolációs módszer, amellyel előállították, a Levene és a La Forge izolációs módszeréből állt az L-xilózt tartalmazó ketózokból.
A kémiai vegyületek szintézisének és tisztításának ipari módszereiben elért nagy előrelépések ellenére az L-ribulózt nem nyerik izolált monoszacharidként, amelyet L-ribóz és L-arabinóz kombinált frakcióiban állítanak elő.
Az L-ribulóz előállítására jelenleg alkalmazott módszer a G luconobacte frateurii IFO 3254 tisztítása. Ez a baktériumfaj savas körülmények között képes túlélni, és oxidációs útvonala van a ribitoltól az L-ribulózig.
jellemzők
A ribola, mint szintetizált, extrahált és tisztított reagens, amelyet gyakran L-ribulózként ismernek el, szilárd, fehér és kristályos szerves anyag. Mint minden szénhidrát, ez a monoszacharid oldódik vízben, és a poláris anyagok jellemző tulajdonságaival rendelkezik.
A többi szacharid esetében szokásos módon a ribulóz azonos számú szén- és oxigénatommal rendelkezik, kétszer ennyi mennyiségű hidrogénatomban.
A leggyakoribb forma, amelyben a ribuloóz megtalálható a természetben, különböző szubsztituensekkel kombinálva, és általában foszforilezett komplex szerkezeteket képez, mint például a ribulóz-5-foszfát, a ribulóz-1,5-biszfoszfát.
Ezek a vegyületek általában közvetítőként és transzporterként vagy "vivőanyagként" működnek a foszfátcsoportok számára a különféle sejtes metabolikus útvonalakban, amelyben részt vesznek.
Szerkezet
A ribulózmolekula öt szénatomos központi vázával és a szénatomon egy C-2 helyzetű ketoncsoporttal rendelkezik. Mint korábban kijelentettük, ez a funkcionális csoport ketopentóz-ként pozicionálja a ketózokban.
Négy hidroxilcsoporttal (-OH) kapcsolódik a négy szénatomhoz, amelyek nem kapcsolódnak a ketoncsoporthoz, és ez a négy szénatom hidrogénatomokkal telített.
A ribulózmolekula a Fisher-vetítés szerint két formában ábrázolható: D-ribulóz vagy L-ribulóz, az L-forma a D-forma sztereoizomerje és enantiomerje, és fordítva.
A D vagy L forma osztályozása az első szénatom hidroxilcsoportjainak orientációjától függ a ketoncsoport után. Ha ez a csoport a jobb oldalra orientálódik, akkor a Fisher reprezentációjában levő molekula D-ribulóznak felel meg, egyébként, ha balról van (L-ribulóz).
A Haworth-vetítésben a ribulóz két további szerkezetben is képviselhető, az anomer szénatom hidroxilcsoportjának tájolásától függően. Β helyzetben a hidroxil a molekula felső része felé irányul; míg az α helyzet a hidroxilcsoportot az alja felé irányítja.
Így a Haworth-előrejelzés szerint négy lehetséges forma lehet: β-D-ribulóz, α-D-ribulóz, β-L-ribulóz vagy α-L-ribulóz.
A ribulofuranóz Haworth-vetítése (Forrás: NEUROtiker a Wikimedia Commons segítségével)
Jellemzők
Pentóz-foszfát út
A legtöbb sejt, különösen a folyamatosan és gyorsan osztódó sejtek, mint például a csontvelő, a bélnyálkahártya és a tumorsejtek, ribulóz-5-foszfátot használnak, amelyet ribóz-5-foszfáttá izomerizálnak a pentóz-foszfát oxidatív útja nukleinsavak (RNS és DNS) és koenzimek, például ATP, NADH, FADH2 és A koenzim előállítására.
A pentóz-foszfát ezen oxidációs fázisa két oxidációt foglal magában, amelyek a glükóz-6-foszfátot ribulóz-5-foszfáttá alakítják, redukálva a NADP + -ot NADPH-ra.
Ezenkívül a ribulóz-5-foszfát közvetett módon aktiválja a foszfrukt kinázt, amely a glikolitikus út alapvető enzime.
Calvin ciklus
A kalvin-ciklus a szén-rögzítési ciklus, amely a fotoszintézisű organizmusokban zajlik a fotoszintézis első reakciója után.
A különféle kutatók által elvégzett tesztek módszerével végzett jelölésekkel bebizonyosodott, hogy a szén jelölésével a ribulóz-1,5-biszfoszfát C-1 helyzetében a szén-dioxid rögzíthető ebben a közbenső termékben a kalvin-ciklus során, így két 3-foszfo-glicerát molekula eredetét képezi: az egyik címkézett és a másik nem jelölt.
A RuBisCO-t (ribulóz-1,5-biszfoszfát-karboxiláz / oxigénáz) tekintik a legszélesebb körű enzimnek a bolygón, és szubsztrátként ribulóz-1,5-bisz-foszfátot használ fel a szén-dioxid beépülésének és az 1,3-difoszfo-glicerát előállításának katalizálására. a Calvin-ciklusban.
A hat szénatomot tartalmazó instabil köztitermék, az 1,3-difoszfo-glicerát lebontását a RuBisCO katalizálja, amely közvetíti a két szénatomot tartalmazó két molekula (3-foszfo-glicerát) képződését.
Funkciók a baktériumokban
Az enol-1-O-karboxi-fenil-amino-1-dezoxiribulóz-foszfát közbenső metabolitként vesz részt a tripszofán bioszintézisében a korizátumból baktériumokban és növényekben. Ebben a lépésben egy molekula szén-dioxidot és egy vizet szabadul fel, és szintén előállít egy molekulát indol-3-glicerin-foszfátot.
A baktériumok az L-ribulózt is használják az etanol-anyagcseréhez használt útvonalakban. Ezenfelül ezek a mikroorganizmusok tartalmaznak egy L-arabinóz-izomeráz néven ismert enzimet, amely az arabinózt az L-ribulóz szintézisére módosítja.
Az L-ribulóz-kináz ezt a lejjebb levő metabolitot foszforilálja L-ribulóz-5-foszfáttá, amely beléphet a pentóz-foszfát útjába a nukleinsav gerincének és más alapvető molekulák cukroinak előállításához.
Irodalom
- Ahmed, Z. (2001). Természetes és ritka pentózok előállítása mikroorganizmusok és enzimeik felhasználásával. Electronic Journal of Biotechnology, 4. (2), 13–14.
- Ahmed, Z., Shimonishi, T., Bhuiyan, SH, Utamura, M., Takada, G., és Izumori, K. (1999). L-ribóz és L-arabinóz biokémiai előállítása ribitolból: új megközelítés. A biológiai tudomány és a biomérnöki tudományos folyóirat, 88 (4), 444-448
- Finch, P. (Szerkesztés). (2013). Szénhidrátok: szerkezetek, szintézisek és dinamika. Springer Tudományos és Üzleti Média.
- Murray, R., Bender, D., Botham, KM, Kennelly, PJ, Rodwell, V., és Weil, PA (2012). Harpers Illustrated Biochemistry 29 / E. Ed Mc Graw Hill LANGE, Kína
- Nelson, DL, Lehninger, AL, és Cox, MM (2008). A biokémia Lehninger alapelvei. Macmillan.
- Stick, RV (2001). Szénhidrátok: az élet édes molekulái. Elsevier.