DIHIDROXI-ACETON-FOSZFÁT (DHAP): JELLEMZŐK ÉS ALKALMAZÁSOK - KÉMIA - 2026

A foszfát-dihidroxi-aceton kémiai vegyület, rövidítve DHAP. Intermedier az élő organizmusok bizonyos anyagcsere útjaiban, például a glikolitikus lebomlás vagy a glikolízis során, valamint a növények Calvin-ciklusában.

Biokémiailag a DHAP egy aldoáz enzim fruktóz-1,6-biszfoszfáton (FBP) kifejtett hatásának terméke, amely aldolitikus lebontást eredményez, két kétszén vegyületet eredményezve: DHAP és glicerindehid-3-foszfát (GAP)..

Forrás: David T. Macpherson

A Calvin-ciklusban az aldoláz végrehajtja a fordított reakciót, amikor a DHAP molekulákat GAP molekulákkal kondenzálja, hogy hexózt képezzen.

jellemzők

A DHAP-t a ketotriozoknak nevezett molekulákba sorolják be. Ezek monoszacharidok, amelyek három szénláncból (triózból) állnak, a karbonilcsoporttal a központi szénnél (C2).

A GAP és a DAHP funkcionális izomerek és képezik a legegyszerűbb szénhidrátokat a biológiailag aktív szerves molekulákban.

Noha sok szokásos szénhidrát, például GAP és DHAP kémiai szerkezete aldehidek és ketonok, a szénhidrát kifejezést kapják, utalva a szacharidok közvetlen származékaira.

DHAP a glikolízisben

A glikolízis során számos reakció lebontja a glükózt piruváttá. Ez a lebomlás fokozatosan, egymást követő 10 lépésben történik, ahol különböző enzimek lépnek közbe, és különféle intermedierek állnak elő, amelyek mindegyike foszforilált.

A DHAP a glikolízis során jelenik meg ennek a folyamatnak a negyedik reakciójában, amely az FBP három szén (trióz) két szénhidráttá történő lebontásából áll, amelyek közül csak a GAP folytatja a glikolízis sorozatát, míg a DHAP-nak szüksége van átalakul GAP-ra, hogy ezt az utat kövesse.

Ezt a reakciót egy aldoláz (fruktóz-biszfoszfát-aldoláz) katalizálja, amely az FBP C3 és C4 szénatomjai között aldolos hasítást hajt végre.

Ez a reakció csak akkor következik be, ha az elosztandó hexóznak karbonilcsoportja van C2-en és hidroxilcsoportja C4-nél. Ezért a glükóz-6-foszfát (G6P) izomerizációja fruktóz-6-foszfáttá (F6P) történik korábban.

A DHAP szintén részt vesz a glikolízis ötödik reakciójában, azaz annak trióm-foszfát-izomeráz vagy TIM enzim általi izomerizációja GAP-ként. Ezzel a reakcióval befejeződik a glükóz lebontásának első fázisa.

Aldolase reakció

Az aldolos bomlás során két közbenső termék képződik, ahol a DHAP az elegy 90% -át teszi ki egyensúlyi állapotban.

Kétféle aldoláz létezik: a) az I. típusú aldoáz jelen van az állati és növényi sejtekben, és az jellemzi, hogy Schiff-bázis képződik az enzimatikus aktív hely és az FBP karbonilja között. b) A II típusú aldolase megtalálható néhány baktériumban és gombában, az aktív helyén fém van (általában Zn).

Az aldol hasítás azzal kezdődik, hogy a szubsztrátum tapad az aktív helyhez, és egy protont eltávolítanak a β-hidroxilcsoportból, és így protonált Schiff-bázist képeznek (iminium kation). A C3 és C4 szénatomok lebontása a GAP felszabadulását és egy enamin nevű közbenső termék képződését eredményezi.

Az enamint ezt követően stabilizálják, amikor egy iminium kation képződik, amelyet hidrolizálnak, amellyel a DHAP végül felszabadul, és így a szabad enzim regenerálódik.

A II. Típusú aldoázzal rendelkező sejtekben a Schiff-bázis képződése nem fordul elő. Fémes kétértékű kation, általában Zn ²⁺, amely stabilizálja az enamin közbenső terméket a DHAP felszabadítása céljából.

TIM reakció

Mint már említettük, a DHAP egyensúlyi koncentrációja magasabb, mint a GAPé, tehát a DHAP molekulák átalakulnak GAP-ként, mivel utóbbi felhasználásra kerül a következő glikolízis reakcióban.

Ez az átalakulás a TIM enzimnek köszönhető. Ez a glikolitikus lebontási folyamat ötödik reakciója, amelyben a glükóz C1 és C6 szénatomjai a GAP C3 szénatomjává válnak, míg a C2 és C5 szénatomok a glükóz C2 és C3 és C4 szénré válnak. a GAP C1-jévé válnak.

A TIM enzimet "tökéletes enzimnek" tekintik, mivel a diffúzió szabályozza a reakció sebességét, ami azt jelenti, hogy a termék ugyanolyan gyorsan képződik, amikor az enzim aktív helye és szubsztrátja összekapcsolódik.

A DHAP GAP-ra történő átalakulásának reakciója során egy enediolnak nevezett közbenső termék képződik. Ez a vegyület képes felszabadítani a hidroxilcsoportok protonjait a TIM enzim aktív helyének maradékává.

DHAP a kalvin-ciklusban

A kalvin-ciklus a fotoszintézis-szén redukciós (PCR) ciklus, amely a növényekben a fotoszintézis folyamatának sötét fázisát alkotja. Ebben a szakaszban az eljárás könnyű szakaszában kapott termékeket (ATP és NADPH) szénhidrátok előállítására használják.

Ebben a ciklusban hat GAP molekulát képeznek, amelyek közül kettő a TIM enzim hatására izomerizációval DHAP-ké alakul át, fordított reakcióban a glikolízis lebomlásával járó reakcióval. Ez a reakció megfordítható, bár az egyensúly ebben a ciklusban és a glikolízissel ellentétben a GAP DHAP-ként való átalakulása felé tolódik el.

Ezek a DHAP-molekulák ezután két úton haladhatnak, az egyik egy aldoláz által katalizált aldolkondenzáció, amelyben egy GAP-molekulával kondenzálva FBP-t képez.

A másik reakció, amelyet a DHAP-k egyikében elvégezhetnek, egy foszfát-hidrolízis, amelyet egy sedoheptulóz-biszfoszfatáz katalizál. Ez utóbbi módon eritrozzal reagál, így sedoheptulóz-1,7-biszfoszfátot képez.

DHAP a glükoneogenezisben

A glükoneogenezis során néhány nem-glukidos vegyület, például piruvát, laktát és néhány aminosav glükózdá alakul. Ebben a folyamatban a DHAP ismét megjelenik egy GAP molekula izomerizációján keresztül a TIM hatására, majd egy aldol-kondenzáción keresztül FBP -vé válik.

Irodalom

1. Bailey, PS és Bailey, CA (1998). Szerves kémia: fogalmak és alkalmazások. Ed. Pearson Education.
2. Devlin, TM (1992). Biokémia tankönyv: klinikai összefüggésekkel. John Wiley & Sons, Inc.
3. Garrett, RH és Grisham, CM (2008). Biokémia. Ed. Thomson Brooks / Cole.
4. Nelson, DL, & Cox, MM (2006). Lehninger Biokémia alapelvei 4. kiadás. Ed Omega. Barcelona.
5. Rawn, JD (1989). Biokémia (577.1 számú RAW). Szerkesztő: Interamericana-McGraw-Hill
6. Voet, D. és Voet, JG (2006). Biokémia. Panamerican Medical Ed.