GLICERIALDEHID-3-FOSZFÁT (G3P): SZERKEZET, FUNKCIÓK - BIOLÓGIA - 2025

A glicerraldehid-3-foszfát (GAP) a glikolízis metabolitja (a név a görög eredetű; glikó = édes vagy cukor; lízis = szakadás), amely egy anyagcsere-útvonal, amely a glükóz-molekulát két piruvát-molekulává alakítja energiát termelnek adenozin-trifoszfát (ATP) formájában.

A sejtekben a glicerraldehid-3-foszfát összekapcsolja a glikolízist a glükoneogenezissel és a pentóz-foszfát útvonallal. A fotoszintetikus szervezetekben a szén-dioxid rögzítéséből származó 3-foszfát-glicerraldehidet cukrok bioszintéziséhez használják. A májban a fruktóz-metabolizmus GAP-t eredményez, amelyet beépítenek a glikolízisbe.

Forrás: Benjah-bmm27

Szerkezet

A glicerialdehid-3-foszfát egy három szénatomot tartalmazó foszforilezett cukor. Empirikus képlet C ₃ H ₇ O ₆ P. A aldehidcsoportot (-CHO) a szén-1 (C-1), a hidroxi-metilén-csoport (CHOH) a szén-2 (C-2) és a hidroxi-metil-csoport (-CH ₂ OH) jelentése szénatom 3 (C3). Ez utóbbi kötést képez a foszfátcsoporttal (foszfoészter kötés).

A glicerraldehid-3-foszfát konfigurációja a C-2 királisnál. Megállapodás szerint a királis szén vonatkozásában a Fischer-kivetítésben az aldehidcsoport felfelé, a hidroxi-metil-foszfát-csoport lefelé, a hidroxil-csoport lefelé. jobbra és a hidrogénatom balra.

jellemzők

A gliceráldehid-3-foszfát molekulatömege 170,06 g / mol. A szabványos Gibbs-mentes energiaváltozást (ΔGº) minden reakcióhoz úgy kell kiszámítani, hogy összeadják a termékek szabad energiájának változását, és levonják a reagensek szabad energiájának változásainak összegét.

Ily módon meghatározzuk a gliceráldehid-3-foszfát képződésének szabad energiaváltozását (ΔGº), amely -1,285 KJ × mol ^-1. Megállapodás szerint 25 ºC és 1 atm normál állapotban a tiszta elemek szabad energiája nulla.

Jellemzők

Glikolízis és glükoneogenezis

A glikolízis minden sejtben megtalálható. Két fázisra oszlik: 1) az energiabefektetés és a nagy foszfátcsoport-átviteli potenciállal rendelkező metabolitok, például a gliceráldehid-3-foszfát (GAP) szintézise; 2) ATP szintézis lépés a magas foszfátcsoport-átviteli potenciállal rendelkező molekulákból.

A glicerialdehid-3-foszfát és a dihidroxi-aceton-foszfát fruktóz-1,6-bisz-foszfátból képződik, amelyet az aldolaz enzim katalizál. A Glicerialdehid-3-foszfátot a GAP dehidrogenáz enzim által katalizált reakció révén 1,3-bisz-foszfo-gliceriddé (1,3BPG) alakítják.

A GAP dehidrogenáz katalizálja az aldehid szénatomjának oxidációját és átad egy foszfátcsoportot. Így vegyes anhidrid (1,3BPG) képződik, amelyben az acilcsoport és a foszforatom hajlamos a nukleofil támadási reakcióra.

Ezután a 3-foszfo-glicerát-kináz által katalizált reakcióban az 1,3BPG átviszi a foszfátcsoportot az 1. szénatomból az ADP-be, és így ATP-t képez.

Mivel az aldoláz, a GAP-dehidrogenáz és a 3-foszfo-glicerát-kináz által katalizált reakciók egyensúlyban vannak (ΔGº ~ 0), reverzibilisek, így a glükoneogenezis (vagy új glükózszintézis) útvonal részét képezik.).

A pentóz-foszfát út és a Calvin-ciklus

A pentóz-foszfát útjában a glicerraldehid-3-foszfát (GAP) és a fruktóz-6-foszfát (F6P) képződik reakciók vágásával és CC-kötések kialakításával, pentózokból, xilulóz-5-foszfátból és ribózból 5 -foszfát.

A glicerraldehid-3-foszfát képes követni a glükoneogenezis útvonalat, és glükóz-6-foszfátot képezhet, amely folytatja a pentóz-foszfát útját. Glükóz lehet teljesen oxidáljuk és hat CO ₂ molekulák keresztül oxidatív lépésben a pentóz-foszfát-útvonal.

A Calvin-ciklus, a CO ₂ van rögzítve, mint a 3-foszfoglicerát, a reakció által katalizált ribulóz-bifoszfát-karboxiláz. A 3-foszfo-glicerátot ezután a NADH redukálja egy GAP dehidrogenáz nevű enzim hatására.

2 GAP molekulára van szükség egy olyan hexóz, például glükóz bioszintéziséhez, amelyet növényekben a keményítő vagy a cellulóz bioszintéziséhez használnak.

Fruktóz anyagcsere

A fruktokináz enzim a fruktóznak az ATP-vel történő foszforilációját katalizálja C-1-en, így fruktóz-1-foszfátot képez. Az izomban található Aldolase A specifikus a fruktóz-1,6-biszfoszfátra, mint szubsztrátumra. Az Aldolase B megtalálható a májban, és szubsztrátként a fruktóz-1-foszfátra specifikus.

Az Aldolase B katalizálja a fruktóz-1-foszfát aldolos bomlását, és dihidroxi-aceton-foszfátot és glicerindehidet állít elő. A glicerraldehid-kináz katalizálja a gliceráldehid foszforilációját ATP-vel, glikolitikus közbenső termékként glicerialdehid-3-foszfátot (GAP) képezve.

Más módon, a glicerraldehidet alkohol-dehidrogenáz alakítja át glicerinné, amely NADH-t elektron donor szubsztrátumként használja fel. A glicerin-kináz ezután az ATP-n keresztül foszforilálja a glicerint, glicerin-foszfáttá alakulva. Ez utóbbi metabolit reoxidálódik, dihidroxi-aceton-foszfátot (DHAP) és NADH-t képezve.

A DHAP-t a trióz-foszfát-izomeráz enzim alakítja GAP-ra. Ily módon a fruktóz a glikolízis metabolitjaivá alakul. Az intravénásan beadott fruktóz azonban súlyos károkat okozhat, amelyek az intracelluláris foszfát és az ATP drasztikus kimerülését jelentik. Tejsavas acidózis is előfordul.

A fruktóz károsodása annak a ténynek köszönhető, hogy a glükóz-katabolizmus általában nem rendelkezik az előírt pontokkal. Először a fruktóz az izomtól független GLUT5-en keresztül jut az izmokba.

Másodszor, a fruktóz közvetlenül átalakul GAP-ra, és így megkerüli a foszfofrukt kináz (PFK) enzim szabályozását a glikolízis kezdetén.

Entner-Doudoroff útján

A glükolízis az egyetemes út a glükóz katabolizmusához. Néhány baktérium azonban alternatívaként az Entner-Doudoroff útvonalat használja. Ez az út hat lépésből áll, amelyeket enzimek katalizálnak, amelyekben a glükózt GAP-ként és piruváttá alakítják, amelyek ezen út két végtermékei.

A GAP-t és a piruvátot alkoholos erjesztési reakciók segítségével etanolmá alakítják.

Irodalom

1. Berg, J. M., Tymoczco, J. L., Stryer, L. 2015. Biokémia. Rövid tanfolyam. WH Freeman, New York.
2. Miesfeld, RL, McEvoy, MM 2017. Biokémia. WW Norton, New York.
3. Nelson, DL, Cox, MM 2017. Lehninger biokémiai elvek. WH Freeman, New York.
4. Salway JG 2004. Metabolizmus áttekintés. Blackwell, Malden.
5. Voet, D., Voet, JG, Pratt, CW, 2008. A biokémia alapjai: élet molekuláris szinten. Wiley, Hoboken.