GLYCERALDEHYD: STRUKTURA, VLASTNOSTI, FUNKCE - BIOLOGIE - 2025

Glyceraldehyd je jen tři - uhlík monosacharid, který v té době jediným trioso. Je to také aldotrioza, protože má aldehydovou skupinu. Slovo glyceraldehyd pochází z kombinace glycerinu a aldehydu. Je to proto, že glyceraldehyd je podobný glycerinu, ale uhlík (C-1) je aldehyd.

Chemická syntéza glyceraldehydu se provádí různými metodami, například za použití enzymů. Glyceraldehyd je poměrně reaktivní molekula, která je schopna vytvářet zesítění mezi proteiny.

Zdroj: DrTW na holandské Wikipedii

Struktura

Glyceraldehyd má asymetrické nebo chirální centrum (atom uhlíku 2, C-2). Tvoří dva enantiomery D (pravotočivý) a L (levotočivý), které otáčí rovinou polarizovaného světla v opačných směrech: D-glyceraldehyd to otočí doprava a L-glyceraldehyd doleva.

Specifická optická rotace D-glyceraldehydu při 25 ° C je +8,7 ° a specifická optická rotace D-glyceraldehydu při 25 ° C je -8,7 °. D-glyceraldehyd se v přírodě často vyskytuje, hlavně jako glyceraldehyd 3-fosfát.

Konfigurace L-glyceraldehydu se používá jako standardní reference pro uhlohydráty. D-cukry oplývají biologickými molekulami. Uhlík 3 (C-3) atom glyceraldehyd je hydroxymethylenová skupina (-CH ₂ OH).

vlastnosti

Krystaly glyceraldehydu jsou bezbarvé a sladké. Empirický vzorec tohoto cukru je C ₃ 'H ₆ O ₃ a jeho molekulová hmotnost je 90 g / mol.

Ve vodném roztoku je DL-glyceraldehyd přítomen hlavně jako aldehydrol, což je hydratovaná forma aldehydu. Krystalický DL-glyceraldehyd je dimerní.

Analýza krystalů glyceraldehydu rentgenovými paprsky ukázala, že obsahují 1,4-dioxanové kruhy se všemi substituenty v rovníkové orientaci.

Ve vodném roztoku glyceraldehyd podléhá autoxidaci za vzniku 1-hydroxyalkylových volných radikálů a meziproduktů redukujících dioxygen, jako jsou superoxid, peroxid vodíku a hydroaxiální radikály. To je spojeno s rychlou spotřebou kyslíku.

Rychlost spotřeby kyslíku pomalu klesá v přítomnosti superoxiddismutázy. To naznačuje, že během autoxidace glyceraldehydu dochází k tvorbě superoxidu. Limitujícím krokem autoxidace glyceraldehydu je rychlost enolizace glyceraldehydu

Syntéza D-glyceraldehydu je katalyzována primárními a sekundárními aminokyselinami, přičemž je upřednostňována při nízkých hodnotách pH (3 až 4).

Funkce

V síťování mezi proteiny

Interakce protein-protein je molekulární mechanismus mnoha komplexních biologických procesů. Tyto interakce mohou být přechodné, může to být interakce proteinů v metabolické cestě nebo translace signálu.

Chemické zesítění jsou přímou metodou pro identifikaci přechodných a stabilních interakcí protein-protein.

Technika zesíťování mezi proteiny spočívá v tvorbě kovalentních vazeb, pro které se používají činidla, která mají bifunkční reaktivní skupiny, které reagují s aminoskupinami a sulfhydrylovými skupinami aminokyselinových zbytků proteinů.

Konkrétně činidla reagují s primárními aminoskupinami (jako je epsilon-amino lysinových zbytků) a vytvářejí zesítění jak v proteinové podjednotce, tak mezi proteinovými podjednotkami.

Existuje celá řada komerčně dostupných zesíťovacích činidel. Přestože je glyceraldehyd zesíťovacím činidlem, existují i ​​další populárnější činidla, jako je glutaraldehyd. Je to proto, že glutaraldehyd udržuje strukturální rigiditu proteinu, což je důležitý požadavek v mnoha studiích.

Jinými oblíbenými činidly jsou homobifunkční imidoestery, které se liší délkou rozpěrného ramene mezi svými reaktivními skupinami. Některé příklady imidoesterů jsou dimethyl apimidát (DMA), dimethyl suberimidát (DMS) a dimethyl pimilimidát (DMP).

V síťování mezi želatinovými mikrokuličkami

Želatinové mikrosféry mají potenciál sloužit pro řízené uvolňování léčiva. Je to proto, že tyto mikrosféry nejsou toxické a jejich produkty se snadno vylučují. Želatina je však rozpustný polymer, takže musí být chemicky modifikována, aby sloužila jako systém pro dodávání léčiva.

D, L-glyceraldehyd lze považovat za netoxické zesíťující činidlo (letální dávka, LD50 ip u potkanů ​​je 2000 mg / kg). Dále je v lidském těle D-glyceraldehyd fosforylován triosovou kinázou. Tímto způsobem se vytvoří glyceraldehyd 3-fosfát, který vstupuje do glykolýzy.

Zpracování želatinových mikrosfér D, L-glyceraldehydem po dobu 24 hodin vytváří mikrosféry se sníženým počtem volných zbytků aminokyselin lysinu. Proto byla hodnocena schopnost mikrosfér prodloužit, například, účinek clodinin hydrochloridu, který je antihypertenzivní.

Mikrosféry byly podány subkutánní injekcí albínským morčatům a potkanům. Po injekci se systolický krevní tlak snížil po dobu dvou hodin a následně obnovil svou základní hodnotu. Tkáně v místě vpichu byly analyzovány a nebyly nalezeny žádné mikrosféry, ačkoli byl pozorován zánět.

Při prebiotických reakcích

Za prebiotických podmínek - jako jsou podmínky předpokládané ranou Zemí - mohl formaldehyd sloužit pro syntézu glyceraldehydu, chemického meziproduktu, který se podílí na chemických procesech, které by mohly vést k životu.

Předchozí hypotéza je založena na skutečnosti, že jak glykolýza, tak fotosyntéza obsahují glyceraldehyd 3-fosfát jako metabolický meziprodukt.

Byl navržen chemický model, který vysvětluje biosyntézu glyceraldehydu z formaldehydu cyklickou cestou. Syntéza glyceraldehydu se provádí přidáním formaldehydu k triose (glyceraldehyd ↔ dihydroxyaceton) za vzniku tetózy (ketotetosy ↔ aldotetózy) za vzniku glykoaldehydu, prekurzoru glyceraldehydu.

Přidání formaldehydu do glykoaldehydu dokončí cyklus. K syntéze dvou molekul triosy dochází ze šesti molekul formaldehydu.

Obecně se předpokládá, že prebiotická syntéza cukrů se podílí na Formosově reakci, ve které se formaldehyd v přítomnosti malého množství glykoaldehydu převádí na cukry kondenzací aldolu.

Bylo navrženo, že prebiotická oxidace cukrů (glykoaldehyd, triosy, tetrosy) produkuje polyhydroxykyseliny, které působí jako autokatalytické látky.

Konverze glyceraldehydu na kyselinu mléčnou a kyselinu glycerovou, což je oxid závislý na hydroxidu železa, naznačuje, že oligoestery těchto hydroxykyselin probíhaly na povrchu tohoto materiálu.

Reference

1. Breslow, R., Ramalingam, V., Appayee, C. 2013. Katalýza syntézy glyceraldehydu primárními nebo sekundárními aminokyselinami za prebiotických podmínek jako funkce pH. Původ Life Evolution Biosphera. DOI 10.1007 / s11084-013-9347-0.
2. Carey, FA, Giuliano, RM 2016. Organická chemie. McGraw-Hill, New York.
3. Robyt, JF 1998. Základy chemie uhlohydrátů. Springer, New York.
4. Thornalley, P., Wolff, S., Crabbe, J., Stern, A. 1984. Autoxidace glyceraldehydu a dalších jednoduchých monosacharidů za fyziologických podmínek katalyzovaná ionty pufru. Biochimica et Biophysica Acta, 797, 276–287.
5. Vandelli, MA, Rivas, F., Guerra, P., Forni, F., Arletti, R. 2001. Želatinové mikrosféry zesítěné D, L-glyceraldehydem jako potenciálním systémem dodávání léčiv: příprava, charakterizace, in vitro a in vivo studie. International Journal of Pharmaceutics, 215, 175–184.
6. Weber, AL 1987. Triose model: glyceraldehyd jako zdroj energie a monomerů pro prebiotické kondenzační reakce. Origins of Life, 17, 107-119.