赤藓：特征，结构，功能 - 生物学

所述赤藓糖是单糖，具有四个碳的，与所述经验式C ₄ H ^ ₈ Ò ₄。有两种衍生自甘油醛的四碳糖（四糖）：赤藓糖和海藻糖，两者都是多羟基醛（醛糖）。赤藓糖是唯一的一种多羟基酮（酮症）的蔗糖。它衍生自二羟基丙酮。

在三种四面体（赤藓糖，海藻糖，赤藓糖）中，最常见的是赤藓糖，其存在于代谢途径中，例如戊糖磷酸途径，卡尔文循环或必需的和芳香族氨基酸生物合成途径。

资料来源：Ed（Edgar181）

结构体

赤藓糖的碳原子一（C-1）是醛基（-CHO）的羰基碳。碳原子2和3（C-2和C-3）是两个羟基亚甲基（-CHOH），它们是仲醇。碳原子4（C-4）是伯醇（-CH ₂ OH）。

具有D构型的糖（例如赤藓糖）比具有L构型的糖更丰富，赤藓糖具有两个不对称中心的手性碳C-2和C-3。

在赤藓糖的费舍尔投影中，距离醛的羰基最远的不对称碳具有D-甘油醛构型。因此，右侧显示了C-3的羟基（-OH）。

D-赤藓糖在不对称碳C-2周围的构型不同于D-赤藓糖：在Fisher图中，D-赤藓糖的羟基（-OH）在右侧。相反，在D-treosa上，它在左侧。

在D-赤藓糖上添加羟甲基会产生一个新的手性中心。形成两个D-构型的五碳糖（戊糖），即：D-核糖和D-阿拉伯糖，其C-2构型不同。

在细胞中，赤藓糖为4-磷酸赤藓糖的形式，由其他磷酸化糖产生。糖的磷酸化具有提高其水解能潜力（或吉布斯能量变异，ΔG）的功能。

糖中磷酸化的化学功能是伯醇（-CH ₂ OH）。赤藓糖4-磷酸的碳来自葡萄糖。

在糖酵解期间（或葡萄糖分子的能量分解），葡萄糖中C-6的伯羟基通过转移三磷酸腺苷（ATP）的磷酸基团而被磷酸化。该反应被己糖激酶催化。

另一方面，短糖例如D-赤藓糖的化学合成通过4，6-0-亚乙基-O-葡萄糖高碘酸酯的氧化而发生，然后缩醛环的水解。

或者，尽管不能在水溶液中进行，但是可以使用四乙酸酯，其切割α-二醇并且还比高碘酸根离子具有更高的立体特异性。O-葡萄糖在乙酸存在下被氧化，形成2,3-二-O-甲酰基-D-赤藓糖，其水解产生D-赤藓糖。

除赤藓糖外，单糖在结晶或溶液中呈环状形式。

4-磷酸赤藓糖在以下代谢途径中起重要作用：磷酸戊糖途径，加尔文循环以及必需和芳香族氨基酸生物合成途径。磷酸赤藓糖在每种途径中的作用描述如下。

磷酸戊糖途径的目的是产生NADPH和5-磷酸核糖，NADPH是细胞的还原能力，是通过氧化反应生物合成核酸所必需的。该途径的起始代谢产物是6-磷酸葡萄糖。

过量的5-磷酸核糖转化为糖酵解中间体。为此，需要两个可逆步骤：1）异构化和差向异构反应; 2）切割反应并形成CC键，将戊糖，5-磷酸木酮糖和5-磷酸核糖转变为果糖6-磷酸酯（F6P）和3-磷酸甘油醛（GAP）。

第二步是通过转醛糖酶和转酮酶进行的。Transaldolase催化从七庚糖7-磷酸到GAP 的三个碳原子（C ₃单元）的转移，生成赤藓糖4-磷酸（E4P）。

转酮醇酶催化两个碳原子（C ₂单元）从木酮糖5-磷酸转移到E4P，并形成GAP和F6P。

在光合作用的过程中，光提供了ATP和NADPH的生物合成所必需的能量。碳固定反应使用ATP和NADPH来减少二氧化碳（CO ₂）并通过加尔文循环形成磷酸三糖。然后，在加尔文循环中形成的三糖被转化为蔗糖和淀粉。

卡尔文循环分为以下三个阶段：1）将CO ₂固定在3-磷酸甘油酸中；2）将3-磷酸甘油酸酯转化为GAP；3）由磷酸三糖再生核糖1,5-二磷酸。

在卡尔文循环的第三阶段，形成了E4P。含有焦磷酸硫胺素（TPP）且需要Mg ⁺²的转酮醇酶，催化C ₂单元从F6P向GAP 的转移，并形成戊糖木酮糖5-磷酸（Xu5P）和蔗糖E4P。

醛缩酶通过醛醇缩合结合Xu5P和E4P以形成庚糖七庚糖1,7-双磷酸酯。然后进行两个酶促反应，最终产生三糖和五糖。

4-磷酸赤藓糖和磷酸烯醇丙酮酸是色氨酸，苯丙氨酸和酪氨酸生物合成的代谢前体。在植物和细菌中，分支酸生物合成首先发生，这是芳香族氨基酸生物合成的中间产物。

分支酸酯的生物合成通过七个反应进行，所有这些反应均由酶催化。例如，步骤6是由酶5-烯醇丙酮莽草酸-3-磷酸，这是竞争性由草甘膦抑制催化（^- COO-CH ₂ -NH-CH ₂ -PO ₃ ^-2）。后者是拜耳-孟山都备受争议的除草剂RoundUp中的活性成分。

Chorismate是通过涉及六个酶催化步骤的代谢途径进行色氨酸生物合成的前体。分支酸通过另一途径为酪氨酸和苯丙氨酸的生物合成提供服务。