ALDEHYD GLICERYNOWY: BUDOWA, CHARAKTERYSTYKA, FUNKCJE - BIOLOGIA - 2026

Aldehydu jest tylko trzy - monosacharydy węgla, który w tym czasie jedynym triozy. Jest również aldotriozą, ponieważ ma grupę aldehydową. Słowo aldehyd glicerynowy pochodzi od połączenia gliceryny i aldehydu. Dzieje się tak, ponieważ aldehyd glicerynowy jest podobny do gliceryny, ale węgiel (C-1) jest aldehydem.

Chemiczną syntezę aldehydu glicerynowego prowadzi się różnymi metodami, na przykład przy użyciu enzymów. Gliceraldehyd jest dość reaktywną cząsteczką, zdolną do tworzenia wiązań poprzecznych między białkami.

Źródło: DrTW w holenderskiej Wikipedii

Struktura

Aldehyd glicerynowy posiada centrum asymetrii lub chiralności (atom węgla 2, C-2). Tworzy dwa enancjomery D (prawostronny) i L (lewoskrętny), które obracają płaszczyznę światła spolaryzowanego w przeciwnych kierunkach: D-gliceraldehyd obraca go w prawo, a L-gliceraldehyd w lewo.

Specyficzna skręcalność optyczna D-gliceraldehydu w temperaturze 25 ° C wynosi + 8,7 °, a właściwa skręcalność optyczna D-gliceraldehydu w 25 ° C wynosi -8,7 °. D-gliceraldehyd często występuje w naturze, głównie jako 3-fosforan aldehydu glicerynowego.

Konfiguracja L-gliceraldehydu jest stosowana jako standardowe odniesienie dla węglowodanów. Cukry D są bogate w cząsteczki biologiczne. Atom węgla 3 (C-3) aldehydu glicerynowego jest grupą hydroksymetylenową (-CH ₂ OH).

cechy

Kryształy aldehydu glicerynowego są bezbarwne i mają słodki smak. Wzór empiryczny tego cukru to C ₃ H ₆ O _3, a jego masa cząsteczkowa wynosi 90 g / mol.

W roztworze wodnym DL-gliceraldehyd występuje głównie w postaci aldehydrolu, który jest uwodnioną formą aldehydu. Krystaliczny DL-gliceraldehyd jest dimeryczny.

Analiza kryształów gliceraldehydu za pomocą promieni rentgenowskich wykazała, że ​​posiadają one pierścienie 1,4-dioksanowe ze wszystkimi podstawnikami w orientacji równikowej.

W roztworze wodnym aldehyd glicerynowy ulega samoutlenianiu z wytworzeniem wolnych rodników 1-hydroksyalkilowych i półproduktów redukujących ditlen, takich jak ponadtlenek, nadtlenek wodoru i rodniki hydroaksjalne. Jest to związane z szybkim zużyciem tlenu.

Szybkość zużycia tlenu powoli spada w obecności dysmutazy ponadtlenkowej. Sugeruje to, że podczas samoutleniania aldehydu glicerynowego powstaje ponadtlenek. Ograniczającym etapem samoutleniania aldehydu glicerynowego jest szybkość enolizacji aldehydu glicerynowego

Synteza D-gliceraldehydu jest katalizowana przez pierwszorzędowe i drugorzędowe aminokwasy, co jest korzystne przy niskich wartościach pH (3 do 4).

cechy

W powiązaniach między białkami

Interakcja białko-białko jest molekularnym mechanizmem wielu złożonych procesów biologicznych. Te interakcje mogą być przejściowe, być interakcją białek na szlaku metabolicznym lub translacją sygnału.

Chemiczne wiązania krzyżowe są bezpośrednią metodą identyfikacji przejściowych i stabilnych interakcji białko-białko.

Technika sieciowania między białkami polega na tworzeniu wiązań kowalencyjnych, do których stosuje się środki mające dwufunkcyjne grupy reaktywne, które reagują z grupami aminowymi i sulfhydrylowymi reszt aminokwasowych białek.

W szczególności, środki reagują z pierwszorzędowymi grupami aminowymi (takimi jak epsilon-aminowa reszty lizyny) i tworzą wiązania poprzeczne zarówno w obrębie podjednostki białka, jak i między podjednostkami białka.

Istnieje wiele dostępnych w handlu środków sieciujących. Chociaż aldehyd glicerynowy jest środkiem sieciującym, istnieją inne, bardziej popularne środki, takie jak aldehyd glutarowy. Dzieje się tak, ponieważ aldehyd glutarowy utrzymuje strukturalną sztywność białka, co jest ważnym wymogiem w wielu badaniach.

Innymi popularnymi środkami są homobifunkcjonalne imidoestry, które różnią się długością ramienia dystansującego pomiędzy ich reaktywnymi grupami. Niektóre przykłady imidoestrów to apimidan dimetylu (DMA), suberimidan dimetylu (DMS) i pimilimidan dimetylu (DMP).

W sieciowaniu między mikrosferami żelatyny

Mikrosfery żelatynowe mogą potencjalnie służyć do kontrolowanego uwalniania leku. Dzieje się tak, ponieważ te mikrosfery nie są toksyczne, a ich produkty są łatwo wydalane. Jednak żelatyna jest rozpuszczalnym polimerem, więc musi być zmodyfikowana chemicznie, aby służyła jako system dostarczania leków.

D, L-gliceraldehyd można uznać za nietoksyczny środek sieciujący (dawka śmiertelna LD50 ip u szczurów wynosi 2000 mg / kg). Ponadto w organizmie ludzkim D-gliceraldehyd jest fosforylowany przez kinazę triozową. W ten sposób powstaje 3-fosforan aldehydu glicerynowego, który ulega glikolizie.

Traktowanie mikrosfer żelatynowych D, L-gliceraldehydem przez 24 godziny prowadzi do powstania mikrosfer o zmniejszonej liczbie wolnych reszt aminokwasowych lizyny. Dlatego oceniano zdolność mikrosfer do przedłużania, na przykład, działania przeciwnadciśnieniowego chlorowodorku klodyniny.

Mikrosfery podawano podskórnie świnkom morskim albinosom i szczurom. Po wstrzyknięciu skurczowe ciśnienie krwi obniżało się przez dwie godziny, a następnie powracało do wartości wyjściowej. Analizowano tkanki w miejscu wstrzyknięcia i nie znaleziono mikrosfer, chociaż obserwowano stan zapalny.

W reakcjach prebiotycznych

W warunkach prebiotycznych - takich jak te zakładane przez wczesną Ziemię - formaldehyd mógł służyć do syntezy gliceraldehydu, chemicznego związku pośredniego zaangażowanego w procesy chemiczne, które mogły zapoczątkować życie.

Poprzednia hipoteza opiera się na fakcie, że zarówno glikoliza, jak i fotosynteza zawierają gliceraldehyd 3-fosforan jako metaboliczny półprodukt.

Zaproponowano model chemiczny wyjaśniający biosyntezę gliceraldehydu z formaldehydu na drodze cyklicznej. Synteza aldehydu glicerynowego odbywa się poprzez dodanie formaldehydu do triozy (aldehyd glicerynowy ↔ dihydroksyacetonu) w celu wytworzenia tetrozy (ketotetroza ↔ aldotetroza), z wytworzeniem glikoaldehydu, prekursora aldehydu glicerynowego.

Dodanie formaldehydu do glikoaldehydu kończy cykl. Synteza dwóch cząsteczek triozy zachodzi z sześciu cząsteczek formaldehydu.

Ogólnie uważa się, że prebiotyczna synteza cukrów bierze udział w reakcji formozy, w której formaldehyd w obecności niewielkiej ilości glikoaldehydu jest przekształcany w cukry w reakcjach kondensacji aldolowej.

Zaproponowano, że w wyniku prebiotycznego utleniania cukrów (glikoaldehydu, triozy, tetrozy) powstają polihydroksykwasy, które działają jak substancje autokatalityczne.

Przekształcenie aldehydu glicerynowego w kwas mlekowy i kwas glicerynowy, tlenek zależny od wodorotlenku żelaza, sugeruje, że oligoestry tych hydroksykwasów zachodziły na powierzchni tego materiału.

Bibliografia

1. Breslow, R., Ramalingam, V., Appayee, C. 2013. Catalysis of gliceraldehyde synthesis by pierwszorzędowe lub drugorzędowe aminokwasy w warunkach prebiotycznych w funkcji pH. Origin Life Evolution Biosphera. DOI 10.1007 / s11084-013-9347-0.
2. Carey, FA, Giuliano, RM 2016. Chemia organiczna. McGraw-Hill, Nowy Jork.
3. Robyt, JF 1998. Essentials of Carbohydrate Chemistry. Springer, Nowy Jork.
4. Thornalley, P., Wolff, S., Crabbe, J., Stern, A. 1984. Samoutlenianie aldehydu glicerynowego i innych prostych monosacharydów w warunkach fizjologicznych katalizowanych przez jony buforowe. Biochimica et Biophysica Acta, 797, 276–287.
5. Vandelli, MA, Rivas, F., Guerra, P., Forni, F., Arletti, R. 2001. Żelatynowe mikrosfery usieciowane D, L-gliceraldehydem jako potencjalny system dostarczania leków: przygotowanie, charakterystyka, in vitro i in vivo studia. International Journal of Pharmaceutics, 215, 175–184.
6. Weber, AL 1987. Model triozowy: aldehyd glicerynowy jako źródło energii i monomery w reakcjach kondensacji prebiotycznej. Origins of Life, 17, 107-119.