Caratteristiche pentoose, biosintesi, funzioni

IL Pentosas Sono monosaccaridi che hanno cinque carboni e la cui formula empirica è C₅H₁₀O₅. Simile ad altri monosaccaridi, il pentosio sono zuccheri poliidrossilati che possono essere aldose (se hanno un gruppo di aldeide) o ketosas (se hanno un gruppo Cetona).

Una delle destinazioni metaboliche del glucosio negli animali e nelle piante vascolari è l'ossidazione attraverso il pentosio fosfato per produrre 5-fosfato ribosio, un pentosio che farà parte del DNA.

Fonte: Neurotoger [dominio pubblico]

Altri percorsi trasformano il glucosio (mediante azione di isomerasi, chinasi ed epicherasi) nel pentosio di xilulosio e arabuso, che hanno funzioni strutturali. La sua fermentazione per i microrganismi è importante in biotecnologia.

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Caratteristiche

In tutti i monosaccaridi, incluso il pentosio, la configurazione assoluta del centro chirale più lontano dal carbonilo carbone della pentosasi (C-4) può essere quella della d-gliceraldeide o della L-glicentealdeide. Ciò determina se il pentosio è un enantiomero d o l.

Le aldopentasi hanno tre centri chirali (C-2, C-3, C-4) mentre i chetus hanno due centri chirali (C-3, C-4).

In natura, il pentosio con configurazione D è più abbondante del pentosio con configurazione L. Gli aldopentosas con configurazione d sono: arabuso, lixo, ribosio e xilosio. Le cetopentasi con configurazione D sono: ribulosa e xilulosio.

Le pentosasi possono essere pedalate dalle reazioni carboniliche della funzione di aldeide o cetona, con un gruppo idrossile secondario in una reazione intramolecolare, per formare emiaceti o emiceti ciclici. I pentosas possono formare piran o furana.

Il gruppo aldeide delle aldopentasi, come in tutte le aldose. Il prodotto formato si chiama acido aldonico. Questo acido monocarbossilico può sperimentare una seconda ossidazione, che si verifica nel carbonio 6, un alcool primario, che viene convertito in acido dicarbossilico, chiamato acido aldarico.

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Pentosas come componenti strutturali

L'analisi della composizione della cellulosa e della lignina rivela che entrambe le sostanze sono costituite da esaus e pentosas, essendo hexos uguali o più abbondanti (fino a due volte) rispetto al pentosio.

Cellulosa ed emicellulosa si trova sulla parete cellulare delle piante. Le microfibrille cristalline di cellulosa circondano l'emicellulosa amorfa, essendo incorporata in una matrice di lignina. La cellulosa è composta principalmente da glucosio e altri zuccheri come celeste, screpoli e Zestray.

L'emicellulosa è un'eteropolisa di brevi ramificazioni composte da esasssi, d-glicosio, d-galattosio e mosease D e pentosas, principalmente D-xilosa e d-yrabinosa.

Nei rifiuti lignocellulosici, la proporzione di xilosio è maggiore di quella di arabuso. I pentosas rappresentano il 40% degli zuccheri totali (esosi + pentosas). I tipi di legno sono differenziati dalle sostituzioni possedute da Xilanos.

L'emicellulosa è classificata in base ai residui di zucchero che ha. Il tipo e la quantità di emicellulosa variano ampiamente a seconda della pianta, del tipo di tessuto, dello stato di crescita e delle condizioni fisiologiche. Il d-xilano è il pentosio più abbondante in alberi decidui e conifere.

Biosintesi di Pentosas

In natura, i pentosas più abbondanti sono D-xilosio, l-arabinosa e d-libosio e d-arabinolo e ribitol pentitols. Altro pentosio sono molto rari o non ci sono.

Nelle piante, il ciclo di Calvin è una fonte di zuccheri fosforilati come D-FrUcease-6-fosfato, che può essere trasformato in D-Glucosio-6-fosfato. Una fosfogomutasi catalizza l'interconversione di d-glucosio-6-fosfato in d-glucosio-1-fosfato.

UDP-glucosio Enzys fosforilaSA catalizza la formazione di UDP-glucosa dall'uridina-trifosfato (UTP) e D-glucosa-1-fosfato. La reazione che segue è costituita da una riduzione dell'ossido, dove la NAD⁺ Accetta elettroni UDP-glucosio, che diventa UDP-glucuronato. Quest'ultimo sperimenta una decarbossilazione e viene convertita in UDP-xilosa.

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L'UDP-Arabinosa 4-Epimerasi catalizza la conversione dell'UDP-Xilosa in UDP-Yarabinosa, essendo una reazione reversibile. Entrambi i subscut UDP (UDP-Xilosa e UDP-Arabinosa) possono essere usati per la biosintesi dell'emicellulosa.

Il ciclo di Calvin produce anche fosfato di pentosio come il ribosio a 5-fosfato, un aldosa, il ribulosio a 5-fosfato o un chetosio, che servono a riparare l'anidride carbonica.

In Escherichia coli, La l-arabinosa viene convertita in l-libuloso da un'isomerasi L-arabosa. Quindi, la L-Libul viene prima trasformata in 5-fosfato L-Libul e poi in D-Xilulosa 5-fosfato mediante l'azione delle L-lebulokine e l-libulosa epimerasi 5-fosfato.

Fermentazione del pentosio per produrre etanolo

L'etanolo è prodotto commercialmente per fermentazione e per sintesi chimica. La produzione di etanolo di fermentazione richiede che i microrganismi utilizzino esoso e pentous come fonte di energia. Ottenere l'etanolo dal pentosio è maggiore se entrambi gli zuccheri sono presenti in grandi quantità.

Molti organismi, come lieviti, funghi filamentosi e batteri, possono fermentare xilosio e arabuso a temperature tra 28 ºC e 65 ºC e con un pH tra 2 e 8, producendo alcol.

Alcuni ceppi di Candida sp. Hanno la capacità di crescere solo da D-Xilosa, l'etanolo è il principale prodotto di fermentazione. I lieviti che fermentano meglio lo xilosio con l'etanolo sono Bretanomyces sp., Candida sp., Hansenula sp., Kluyveromyces sp., Pachysolen sp. E Saccharomici sp.

Il fungo filamentoso Fusarium oxysporum Fermenta glucosio in etanolo, producendo anidride carbonica. Questo fungo è anche in grado di convertire D-xilosio in etanolo. Tuttavia, ci sono altri funghi la cui capacità di fermentazione del d-xilosa è maggiore. Questi includono Mucor sp. E Neurospora crassa.

Molti batteri possono usare l'emicellulosa come fonte di energia, ma la fermentazione degli zuccheri produce altre sostanze oltre all'etanolo, come acidi organici, chetoni e gas.

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Pentosas più comuni: struttura e funzione

Ribosa

Simbolo delle costole. È un aldopentosa e l'enantiomero D-libosio è più abbondante del L-Libose. Solubile in acqua. È un metabolita del percorso di pentosa fosfato. Il ribosio fa parte dell'RNA. Deossi-cibosio fa parte del DNA.

Arabinosio

Simbolo ARA. È un aldopentosa, l'enantiulo arabuloso L è più abbondante della d-arabinosa. Arabinoso fa parte della parete cellulare delle piante.

Xilosio

Simbolo xyl. È un aldopentosa, l'enantiomer d-xilosa è più abbondante di l-xilosa. È presente nella parete cellulare delle piante ed è abbondante in molti tipi di legno. È anche presente nel guscio di semi di cotone e La Concha de Pacana.

Ribulosa

Strofinare il simbolo. È uno zea, l'enantiomero D-libuloso è più abbondante della L-Libulosa. È un metabolita della strada pentosa fosfato ed è presente nelle piante e negli animali.

Riferimenti

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