GLICERALDEHID 3-FOSFAT (G3P): STRUKTURA, FUNKCIJE - BIOLOGIJA - 2026

Gliceraldehid 3-fosfat (DKP) je metabolit glikolize (ime izvira iz grški; glicos = sladko ali sladkorja; liza = pretrganje), ki je metabolična pot, da molekule pretvori glukoze v dve molekuli piruvata do proizvajajo energijo v obliki adenozin trifosfata (ATP).

V celicah gliceraldehid 3-fosfat povezuje glikolizo z glukoneogenezo in pentose fosfatno potjo. V fotosintetskih organizmih se za biosintezo sladkorjev uporablja gliceraldehidni 3-fosfat, ki prihaja iz fiksacije ogljikovega dioksida. V jetrih metabolizem fruktoze proizvaja GAP, ki je vgrajen v glikolizo.

Vir: Benjah-bmm27

Struktura

Gseceraldehid 3-fosfat je fosforilirani sladkor, ki vsebuje tri ogljika. Njegova empirična formula je C ₃ H ₇ O ₆ P. Aldehidna skupina (-CHO) je ogljik 1 (C-1), hidroksimetilenska skupina (-CHOH) je ogljik 2 (C-2) in hidroksimetilna skupina ( CH ₂ OH) je ogljik 3 (C3). Slednji tvori vez s fosfatno skupino (fosfoesterska vez).

Konfiguracija gliceraldehidnega 3-fosfata pri kiralnem C-2 je D. Po dogovoru glede kiralnega ogljika je v Fischerjevi projekciji aldehidna skupina predstavljena navzgor, hidroksimetilfosfatna skupina navzdol, hidroksilna skupina proti desno in atom vodika na levi.

značilnosti

Glicerraldehid 3-fosfat ima molekularno maso 170,06 g / mol. Standardno Gibbsovo spremembo proste energije (ΔGº) za vsako reakcijo je treba izračunati tako, da se doda sprememba proste energije produktov in odšteje seštevek spremembe proste energije reaktantov.

Na ta način se določi variacija proste energije (ΔGº) tvorbe gliceraldehidnega 3-fosfata, kar je -1,285 KJ × mol ^-1 . Po dogovoru je v standardnem stanju 25 ° C in 1 atm prosta energija čistih elementov enaka nič.

Lastnosti

Glikoliza in glukoneogeneza

Glikoliza je prisotna v vseh celicah. Razdeljen je v dve fazi: 1) faza vlaganja energije in sinteze metabolitov z velikim potencialom prenosa fosfatnih skupin, kot je gliceraldehid 3-fosfat (GAP); 2) Korak sinteze ATP iz molekul z velikim potencialom prenosa fosfatne skupine.

Gliceraldehid 3-fosfat in dihidroksiaceton fosfat nastajata iz fruktoze 1,6-bisfosfata, reakcije, ki jo katalizira encim aldolaza. Gseceraldehid 3-fosfat se pretvori v 1,3-bisfosfoglicerat (1,3BPG) z reakcijo, katalizirano z encimom GAP dehidrogenazo.

GAP dehidrogenaza katalizira oksidacijo ogljikovega atoma aldehida in prenese fosfatno skupino. Tako nastane mešani anhidrid (1,3BPG), v katerem sta acilna skupina in atom fosforja nagnjeni k nukleofilni reakciji napada.

Nato v reakciji, katalizirani s 3-fosfoglicerat kinazo, 1,3BPG prenese fosfatno skupino iz ogljika 1 v ADP in tvori ATP.

Ker so reakcije, katalizirane z aldolazo, GAP dehidrogenazo in 3-fosfoglicerat kinazo, v ravnovesju (ΔGº ~ 0), so reverzibilne in so tako del poti glukoneogeneze (ali nove sinteze glukoze ).

Pot pentoznega fosfata in cikel Calvin

Na poti pentoznega fosfata nastaneta gceraldehidni 3-fosfat (GAP) in fruktozni 6-fosfat (F6P) z rezanjem reakcij in tvorbo CC vezi iz pentoz, 5-fosfata in 5-fosfata in riboze 5 -fosfat.

Gliceraldehid 3-fosfat lahko sledi poti glukoneogeneze in tvori glukozni 6-fosfat, ki nadaljuje pot pentoznega fosfata. Glukoza se lahko popolnoma oksidira, da dobimo šest CO ₂ molekuli z oksidativno korak poti pentoza-fosfata.

V ciklu Calvin se CO ₂ fiksira kot 3-fosfoglicerat v reakciji, ki jo katalizira ribuloza bisfosfat karboksilaza. 3-fosfoglicerat se nato zmanjša z NADH z delovanjem encima, imenovanega GAP dehidrogenaza.

2 molekuli GAP sta potrebni za biosintezo heksoze, na primer glukoze, ki se uporablja za biosintezo škroba ali celuloze v rastlinah.

Presnova fruktoze

Encim fruktokinaza katalizira fosforilacijo fruktoze z ATP pri C-1 in tvori fruktozo 1-fosfat. Aldolaza A, ki jo najdemo v mišicah, je specifična za fruktozo 1,6-bisfosfat kot substrat. Aldolaza B najdemo v jetrih in je specifična za fruktozo 1-fosfat kot substrat.

Aldolaza B katalizira razgradnjo aldola fruktoze 1-fosfata in tvori dihidroksiaceton fosfat in gliceraldehid. Gliceraldehidna kinaza katalizira fosforilacijo gliceraldehida z ATP in tvori glikolitični vmesni produkt, gliceraldehid 3-fosfat (GAP).

Na drugačen način se gliceraldehid pretvori v glicerol z alkoholno dehidrogenazo, ki uporablja NADH kot substrat darovalca elektronov. Glicerol kinaza nato fosforilira glicerol skozi ATP in tvori glicerol fosfat. Slednji presnovk se ponovno oksidira in tvori dihidroksiaceton fosfat (DHAP) in NADH.

DHAP se pretvori v GAP z encimom triozno fosfatno izomerazo. Na ta način se fruktoza pretvori v presnovke glikolize. Vendar lahko fruktoza, ki se daje intravensko, povzroči resno škodo, ki sestoji iz drastičnega izčrpavanja znotrajceličnega fosfata in ATP. Laktacidoza se celo pojavi.

Škoda s fruktozo je posledica tega, da nima nastavljenih vrednosti, kot jih ima katabolizem glukoze. Najprej fruktoza vstopi v mišice prek GLUT5, ki je neodvisen od insulina.

Drugič, fruktoza se neposredno pretvori v GAP in tako zaobide regulacijo encima foshofrukt kinaza (PFK) na začetku glikolize.

Via Entner-Doudoroff

Glikoliza je univerzalna pot katabolizma glukoze. Vendar pa nekatere bakterije alternativno uporabljajo pot Entner-Doudoroff. Ta pot vključuje šest korakov, kataliziranih z encimi, v katerih se glukoza pretvori v GAP in piruvat, ki sta dva končna produkta te poti.

GAP in piruvat se pretvorita v etanol z alkoholnimi reakcijami fermentacije.

Reference

1. Berg, JM, Tymoczco, JL, Stryer, L. 2015. Biochemistry. Kratek tečaj. WH Freeman, New York.
2. Miesfeld, RL, McEvoy, MM 2017. Biokemija. WW Norton, New York.
3. Nelson, DL, Cox, MM 2017. Lehningerjevi principi biokemije. WH Freeman, New York.
4. Salway JG 2004. Presnova na prvi pogled. Blackwell, Malden.
5. Voet, D., Voet, JG, Pratt, CW 2008. Osnove biokemije: življenje na molekularni ravni. Wiley, Hoboken.