GLYCERALDEHYD 3-FOSFAT (G3P): STRUKTUR, FUNKSJONER - BIOLOGI - 2026

Den glyseraldehyd 3-fosfat (GAP) er en metabolitt av glykolyse (navn kommer fra det greske, glicos = søt eller sukker; lysis = ruptur), som er en metabolsk vei som konverterer glukose-molekylet i to molekyler av pyruvat til produsere energi i form av adenosintrifosfat (ATP).

I celler forbinder glyceraldehyd 3-fosfat glykolyse med glukoneogenese og pentosefosfatveien. I fotosyntetiske organismer brukes glyseraldehyd 3-fosfat, som kommer fra fiksering av karbondioksid, til biosyntese av sukker. I leveren produserer fruktose-metabolisme GAP, som er inkorporert i glykolyse.

Kilde: Benjah-bmm27

Struktur

Glyceraldehyd 3-fosfat er et fosforylert sukker som har tre karbonatomer. Dets empiriske formel er C ₃ H ₇ O ₆ P. aldehydgruppe (-CHO) er 1-karbon (C-1), den hydroksymetylengruppe (CHOH) er karbon 2 (C-2) og hydroksymetylgruppen ( -CH ₂ OH) er karbon 3 (C3). Sistnevnte danner en binding med fosfatgruppen (fosfoesterbinding).

Konfigurasjonen av glyseraldehyd 3-fosfat ved chiral C-2 er D. Ved konvensjon, i forhold til chiralt karbon, er aldehydgruppen i Fischer-projeksjonen representert oppover, hydroksymetylfosfatgruppen nedover, hydroksylgruppen nedover. til høyre og hydrogenatom til venstre.

kjennetegn

Glyceraldehyd 3-fosfat har en molekylmasse på 170,06 g / mol. Standard Gibbs fri energiendring (ΔGº) for enhver reaksjon må beregnes ved å legge til endringen i produktenees frie energi, og trekke summen av endringen i reaktantenes frie energi.

På denne måten bestemmes den frie energivariasjonen (ΔGº) for dannelse av glyseraldehyd 3-fosfat, som er -1 285 KJ × mol ^-1 . I standard tilstand 25oC og 1 atm er den frie energien til de rene elementene null.

Egenskaper

Glykolyse og glukoneogenese

Glykolyse er til stede i alle celler. Det er delt inn i to faser: 1) fase av energiinvestering og syntese av metabolitter med et høyt potensiale for overføring av fosfatgruppen, slik som glyceraldehyd 3-fosfat (GAP); 2) ATP-syntesesteg fra molekyler med høyt fosfatgruppeoverføringspotensial.

Glyceraldehyd 3-fosfat og dihydroksyacetonfosfat dannes fra fruktose 1,6-bisfosfat, en reaksjon katalysert av enzymet aldolase. Glyceraldehyd 3-fosfat omdannes til 1,3-bisfosfoglycerat (1,3BPG), gjennom en reaksjon katalysert av enzymet GAP dehydrogenase.

GAP dehydrogenase katalyserer oksidasjonen av aldehydets karbonatom og overfører en fosfatgruppe. Således dannes et blandet anhydrid (1,3BPG) der acylgruppen og fosforatomet er utsatt for den nukleofile angrepsreaksjonen.

Deretter overfører 1,3BPG i en reaksjon katalysert av 3-fosfoglyceratkinase fosfatgruppen fra karbon 1 til ADP, og danner ATP.

Fordi reaksjonene katalysert av aldolase, GAP dehydrogenase og 3-fosfoglyceratkinase er i likevekt (ΔGº ~ 0), er de reversible, og er derfor en del av glukoneogenese (eller ny glukosesyntese) -vei. ).

Pentosefosfatveien og Calvin-syklusen

I pentosefosfatveien dannes glyceraldehyd 3-fosfat (GAP) og fruktose 6-fosfat (F6P) ved kuttreaksjoner og dannelse av CC-bindinger, fra pentoser, xylulose 5-fosfat og ribose 5 fosfat.

Glyceraldehyd 3-fosfat kan følge glukoneogenesebanen og danne glukose 6-fosfat, som fortsetter pentosefosfatveien. Glukose kan oksideres fullstendig for å produsere seks CO ₂ -molekyler gjennom det oksidative trinnet i pentosefosfatveien.

I Calvin-syklusen blir CO ₂ fikset som 3-fosfoglyserat, i en reaksjon katalysert av ribulosebisfosfatkarboksylase. 3-fosfoglyseratet reduseres deretter med NADH gjennom virkningen av et enzym kalt GAP-dehydrogenase.

2 GAP-molekyler er nødvendige for biosyntesen av en heksose, for eksempel glukose, som brukes til biosyntesen av stivelse eller cellulose i planter.

Fruktose metabolisme

Fruktokinase-enzymet katalyserer fosforylering av fruktose ved ATP ved C-1, og danner fruktose 1-fosfat. Aldolase A, funnet i muskler, er spesifikk for fruktose 1,6-bisfosfat som et underlag. Aldolase B finnes i leveren og er spesifikk for fruktose 1-fosfat som et underlag.

Aldolase B katalyserer aldol-nedbrytningen av fruktose 1-fosfat og produserer dihydroksyacetonfosfat og glyseraldehyd. Glyceraldehydkinase katalyserer fosforylering av glyseraldehyd ved ATP, og danner et glykolytisk mellomprodukt, glyceraldehyd 3-fosfat (GAP).

På en annen måte blir glyseraldehyd omdannet til glyserol av en alkoholdehydrogenase som bruker NADH som et elektrondonorsubstrat. Glyserolkinase fosforylerer deretter glyserol gjennom ATP, og danner glyserolfosfat. Den sistnevnte metabolitten blir oksoksidert, og danner dihydroksyacetonfosfat (DHAP) og NADH.

DHAP konverteres til GAP av enzymet triose fosfatisomerase. På denne måten blir fruktose omdannet til metabolitter av glykolyse. Imidlertid kan fruktose gitt intravenøst ​​forårsake alvorlig skade, bestående av drastisk uttømming av intracellulært fosfat og ATP. Melkesyre acidose forekommer til og med.

Skadene av fruktose skyldes at den ikke har settpunktene som glukosekatabolisme normalt har. Først kommer fruktose inn i musklene gjennom GLUT5, som er uavhengig av insulin.

For det andre konverteres fruktose direkte til GAP og omgår dermed reguleringen av enzymet fosfofruktkinase (PFK) i begynnelsen av glykolysen.

Via Entner-Doudoroff

Glykolyse er den universelle veien for glukosekatabolisme. Noen bakterier bruker imidlertid alternativt Entner-Doudoroff-banen. Denne traseen involverer seks trinn katalysert av enzymer, hvor glukose transformeres til GAP og pyruvat, som er to sluttprodukter av denne traseen.

GAP og pyruvat blir omdannet til etanol ved alkoholiske fermenteringsreaksjoner.

referanser

1. Berg, JM, Tymoczco, JL, Stryer, L. 2015. Biokjemi. Et kort kurs. WH Freeman, New York.
2. Miesfeld, RL, McEvoy, MM 2017. Biokjemi. WW Norton, New York.
3. Nelson, DL, Cox, MM 2017. Lehninger-prinsippene for biokjemi. WH Freeman, New York.
4. Salway JG 2004. Metabolisme på et øyeblikk. Blackwell, Malden.
5. Voet, D., Voet, JG, Pratt, CW 2008. Grunnleggende om biokjemi: liv på molekylært nivå. Wiley, Hoboken.