GLICERIN-3-FOSZFÁT: SZERKEZET, JELLEMZŐK, FUNKCIÓK - BIOLÓGIA - 2025

A glicerin-3-foszfát egy olyan glicerin-molekula, amelynek észteres kötődése van egy foszfátcsoporttal, számos funkciója van az anyagcserében és a biomembránok egy része. Ez a molekula metabolitként szolgál a glükoneogenezis, a triacilglicerin bioszintézis és a második hírvivő bioszintézis, például a diacil-glicerin (DAG) számára.

A glicerin-3-foszfát további funkciói a glicerofoszfolipidek, például a kardiolipin, a plazmalogének és az alkilacil-glicerofoszfolipidek bioszintézise. Ezen kívül részt vesz egy shuttle-ben, amely lehetővé teszi a NAD ⁺ regenerálódását a citoszolban.

Forrás: Mzaki

Felépítés és jellemzők

A glicerin-3-foszfát empirikus képlete C ₃ H ₉ O ₆ P, és három szénatomot tartalmaz. Az 1. és 3. szénatom (C-1 és C-3) hidroxi-metil-csoportokat (-CH2OH) alkot, míg a 2. szénatom (C-2) hidroxi-metilén-csoportot (-CHOH) alkot. A C-3 hidroxi-metil-csoport oxigénatomja észterkötést képez a foszfátcsoporttal.

Vannak szinonimák a 3-foszfát-glicerinre, például 1,2,3-propán-triol, 1- (dihidrogén-foszfát) és 2,3-dihidroxi-propil-dihidrogén-foszfát, 3-foszfo-glicerin. Molekulatömege 172,07 g / mol.

A glicerin-3-foszfát foszfátcsoportjának hidrolíziséből származó Gibbs-szabad energiaváltozás (ΔGº) -9,2 KJ / mol.

Ez a metabolit glikolízis közbenső terméké alakul. Ha a sejtek energiaterhelése magas, akkor a glikolízissel történő áramlás csökken és a dihidroxi-aceton-foszfát (DHAP) szolgál kiindulási anyagként a bioszintézis útjaihoz.

Jellemzők

Glükoneogenezis és a pentóz-foszfát útja

A glicerin metabolitként szolgál az anabolikus utakhoz. Ehhez két lépésben glikolitikus közbenső termékké kell átalakulni, amelyekben a glicerin-kináz és a glicerin-foszfát-dehidrogenáz enzimek szükségesek a dihidroxi-aceton-foszfát intermedier (DHAP) előállításához.

A glicerin-kináz enzim katalizálja a foszfátcsoport átvitelét az ATP-ből (adenozin-trifoszfát) a glicerinbe, glicerin-3-foszfátot és ADP-t (adenozin-difoszfát) képezve. Ezután a glicerin-3-foszfát-dehidrogenáz egy oxidációs-redukciós reakciót katalizál, amelynek során a glicerin-3-foszfát C-2-je oxidálódik, és két elektronot veszít.

A redukált glicerin-3-foszfát elektronjai a NAD ⁺ -ba (oxidálva) kerülnek, DHAP-t (oxidált) és NADH-t (redukált) képezve. A DHAP a glikolízis közbenső metabolitja, amely szénvázokat biztosít az anabolikus folyamatokhoz, például glikogén és nukleotid bioszintézishez.

A glükoneogenezis során képződött glükóz-6-foszfát a glikogén bioszintéziséhez vagy a pentóz-foszfát útjához vezethet. A máj glikogénbioszintézise során a 6-foszfát glükóz-1-foszfáttá alakul. A pentóz-foszfát út során a glükóz-6-foszfát ribóz-5-foszfáttá alakul.

Triacilglicerin bioszintézis

A triacilglicerinek semleges (töltés nélküli) lipidek, amelyek zsírsav-észtereket tartalmaznak kovalensen kötődve a glicerinnel. A triacil-glicerineket zsírsav-acil-CoA-észterekből és glicerin-3-foszfátból vagy DHAP-ból állítják elő.

A gliceroneogenezis a glicerin új bioszintézise az oxaloacetátból, glükoneogenezis enzimek felhasználásával. A piruvát-karboxiláz a piruvátot oxaloacetáttá alakítja, és a foszfoenolpiruvát-karboxi-kinázzá (PEPCK) az oxaloacetátot foszfoenolpiruváttá, glikolitikus közbenső termékké alakítja.

A foszfoenolpiruvát folytatja a DHAP bioszintézise felé vezető glükoneogenezis utat, amelyet glicerinné alakítanak glicerin-3-foszfát-dehidrogenáz és egy foszfatáz, amely a foszfátcsoportot hidrolizálja. Az így képződött glicerint a triacil-glicerinek bioszintéziséhez használják.

Az éhezés időszakában a májba jutó zsírsavak 30% -át újratermelik triacilglicerinekké és nagyon alacsony sűrűségű lipoproteinekként (VLDL) exportálják.

Noha az adipociták nem hajtják végre a glükoneogenezist, a foszfoenolpiruvát-karboxi-kináz (PEPCK) enzimet tartalmaznak, amely részt vesz a triacilglicerin bioszintéziséhez szükséges gliceringenezisben.

Általános glicerofoszfolipidek

A glicerofoszfolipidek glicerin-3-foszfát-triészterek, amelyekben a foszfát a poláris feje. A C-1 és C-2 észterkötéseket képez telített zsírsavakkal, például palmitáttal vagy sztearáttal, és egyszeresen telítetlen zsírsavval, például oleáttal. Ez a leírás megfelel a foszfatidátnak, amely a legegyszerűbb glicerofoszfolipid.

Az eukarióta sejtmembránokban a foszfatidát a leggyakoribb glicerofoszfolipidek prekurzoraként szolgál, amelyek a foszfatidil-kolin, a foszfatidil-szerin, a foszfatidil-etanol-amin és a foszfatidil-inozitol.

A lipidek (glicerofoszfolipidek, szfingofoszfolipidek, szfingoglikolipidek, koleszterin) eloszlása ​​a sejtmembránokban nem egyenletes. Például az eritrocita membrán belső monorétege gazdag glicerofoszfolipidekben, míg a külső monoréteg gazdag szfingolipidekben.

A glicerofoszfolipidek fontosak, mivel részt vesznek a sejtek jelátvitelében. A foszfolipáz enzimek, például a foszfolipáz C hatására, amely a foszfatidil-inozitol-4,5-biszfoszfát (PPI2) C-3 szintjén megszakítja az észterkötést, az inozitol-1,4,5-trifoszfát jelző molekulái és diacil-glicerin (DAG).

A kígyó méregek gyakran tartalmaznak foszfolipáz A2 enzimeket, amelyek lebontják a glicerofoszfolipideket. Ez szövetkárosodást okoz a membránok repedésével. A felszabadult zsírsavak tisztítószerként működnek.

Kevésbé általános glicerofoszfolipidek

Az eukarióta sejtek membránjai más foszfolipideket, például kardiolipint, plazmalogéneket és alkilacil-glicerofoszfolipideket tartalmaznak.

A kardiolipin egy foszfolipid, amelyet először izoláltak a szívszövetből. Bioszintéziséhez két foszfatidil-glicerin molekula szükséges. A plazmalogének szénhidrogénláncokat tartalmaznak, amelyek vinil-éter kötéssel kapcsolódnak a C-1 glicerinnel. Emlősökben a glicerofoszfolipidek 20% -a plazmalogének.

Az alkil-ciklo-glicerofoszfolipidekben egy alkil-szubsztituenst éter kötéssel kapcsolódnak a glicerin C-1-hez. Ezek a glicerofoszfolipidek kevésbé elõnyösek, mint a plazmalogének.

NAD regeneráció

A repülő rovarok vázizma, agya és izma a glicerin-3-foszfát transzfert használja. A glicerin-3-foszfát főként két izoenzimből áll: glicerin-3-foszfát-dehidrogenázból és flavoprotein-dehidrogenázból.

A glicerin-3-foszfát-dehidrogenáz katalizálja a citoszol NADH oxidációját. Ezt a NADH-t glikolízis útján állítják elő, gliceráldehid-3-foszfát-dehidrogenáz (GAPDH) által katalizált lépésben. A glicerin-3-foszfát-dehidrogenáz katalizálja két elektron átvitelét a NADH-ból (redukált) a dihidroxi-aceton-foszfát-szubsztrátra (oxidált).

A glicerin-3-foszfát-dehidrogenáz katalízisének termékei NAD ⁺ (oxidált) és glicerin-3-foszfát (redukált). Ez utóbbit a mitokondriumok belső membránjában található flavoproteindehidrogenáz oxidálja. Ily módon a DHAP újrahasznosul.

A flavoprotein-dehidrogenáz elektronokat ad fel az elektronszállító láncba. Emiatt a citoszolban lévő NADH 1,5 ATP molekula bioszintézisére szolgál az elektronszállító lánc oxidatív foszforilezésével. A NAD ⁺ regenerációja a citoszolban lehetővé teszi a glikózis folytatódását. A GAPDH a NAD ^{+ -ot} használja szubsztrátumként.

Irodalom

1. Berg, JM, Tymoczco, JL, Stryer, L. 2015. Biokémia: rövid tanfolyam. WH Freeman, New York.
2. Lodish, H., Berk, A., Zipurski, SL, Matsudaria, P., Baltimore, D., Darnell, J. 2003. Celluláris és molekuláris biológia. Szerkesztő Médica Panamericana, Buenos Aires.
3. Miesfeld, RL, McEvoy, MM 2017. Biokémia. WW Norton, New York.
4. Nelson, DL, Cox, MM 2017. Lehninger biokémiai elvek. WH Freeman, New York.
5. Voet, D., Voet, JG, Pratt, CW, 2008. A biokémia alapjai: élet molekuláris szinten. Wiley, Hoboken.