GLICERLDEHIDĂ 3-FOSFAT (G3P): STRUCTURĂ, FUNCȚII - BIOLOGIE - 2025

Gliceraldehid 3-fosfat (GAP) este un metabolit al glicolizei (numele provine din limba greacă; glicos = dulce sau zahăr; liză = ruptura), care este o cale metabolică care molecula convertește glucoza in doua molecule de piruvatului produc energie sub formă de adenosină trifosfat (ATP).

În celule, gliceraldehida 3-fosfat conectează glicoliza cu gluconeogeneza și calea fosfatului pentoză. În organismele fotosintetice, gliceraldehida 3-fosfat, provenită din fixarea dioxidului de carbon, este utilizată pentru biosinteza zaharurilor. În ficat, metabolismul fructozei produce GAP, care este încorporat în glicoliză.

Sursa: Benjah-bmm27

Structura

Gliceraldehida 3-fosfat este un zahăr fosforilat care are trei atomi de carbon. Formula sa empirică este C ₃ H ₇ O ₆ P. Gruparea aldehidă (-CHO) este carbon 1 (C-1), gruparea hidroximetilen (CHOH) este carbon 2 (C-2) și gruparea hidroximetil ( -CH ₂ OH) este carbon 3 (C3). Acesta din urmă formează o legătură cu grupul fosfați (legătura fosfester).

Configurația gliceraldehidei 3-fosfat la C-2 chiral este D. Prin convenție, în ceea ce privește carbonul chiral, în proiecția Fischer grupa aldehidă este reprezentată în sus, grupa hidroximetilfosfat în jos, grupa hidroxil în jos. la dreapta și atomul de hidrogen la stânga.

caracteristici

Glicerldehida 3-fosfat are o masă moleculară de 170,06 g / mol. Schimbarea standard de energie liberă Gibbs (ΔGº) pentru orice reacție trebuie calculată adăugând schimbarea energiei libere a produselor și scăzând suma schimbării energiei libere a reactanților.

În acest fel, se determină variația de energie liberă (ΔGº) de formare a gliceraldehidei 3-fosfat, care este -1,285 KJ × mol ^-1 . Prin convenție, în starea standard de 25ºC și 1 atm, energia liberă a elementelor pure este zero.

Caracteristici

Glicoliza și gluconeogeneza

Glicoliza este prezentă în toate celulele. Este împărțit în două faze: 1) faza de investiții energetice și sinteza metaboliților cu potențial ridicat de transfer de grupe de fosfați, cum ar fi gliceraldehida 3-fosfat (GAP); 2) Etapa de sinteză a ATP din molecule cu potențial ridicat de transfer de grupe de fosfați.

Gliceraldehida 3-fosfat și dihidroxiacetona fosfat sunt formate din 1,6-bisfosfat fructoză, o reacție catalizată de enzima aldolază. Gliceraldehida 3-fosfat este transformată în 1,3-bisfosfogliccerat (1,3BPG), printr-o reacție catalizată de enzima GAP dehidrogenază.

GAP dehidrogenază catalizează oxidarea atomului de carbon al aldehidei și transferă o grupare fosfat. Astfel, se formează o anhidridă mixtă (1,3BPG) în care grupa acil și atomul de fosfor sunt predispuse la reacția de atac nucleofil.

În continuare, într-o reacție catalizată de 3-fosfoglicratul kinazei, 1,3BPG transferă gruparea fosfat din carbonul 1 în ADP, formând ATP.

Deoarece reacțiile catalizate de aldolază, GAP dehidrogenază și 3-fosfoglicrat kinază sunt în echilibru (ΔGº ~ 0), sunt reversibile, făcând astfel parte din calea gluconeogenezei (sau a noii sinteze a glucozei). ).

Calea fosfatului pentoză și ciclul Calvin

Pe calea fosfatului pentoza, gliceraldehida 3-fosfat (GAP) și fructoza 6-fosfat (F6P) sunt formate prin reacții de tăiere și formarea de legături CC, din pentoze, xiluloză 5-fosfat și riboză 5 -fosfat.

Glicerldehida 3-fosfat poate urma calea gluconeogenezei și poate forma 6-fosfat de glucoză, care continuă calea fosfatului pentoză. Glucoza poate fi complet oxidată pentru a produce șase molecule de CO ₂ prin etapa oxidativă a căii fosfatului de pentoză.

În ciclul Calvin, CO ₂ este fixat sub formă de 3-fosfoglicrat, într-o reacție catalizată de bifosfat de carboxilază de ribuloză. 3-fosfoglicratul este apoi redus de NADH prin acțiunea unei enzime numite GAP dehidrogenază.

2 molecule GAP sunt necesare pentru biosinteza unei hexoze, cum ar fi glucoza, care este utilizată pentru biosinteza amidonului sau celulozei din plante.

Metabolizarea fructozei

Enzima fructokinaza catalizează fosforilarea fructozei prin ATP la C-1, formând fructoza 1-fosfat. Aldolază A, care se găsește în mușchi, este specifică pentru fructoza 1,6-bisfosfat ca substrat. Aldolază B se găsește în ficat și este specifică pentru fructoza 1-fosfat ca substrat.

Aldolaza B catalizează descompunerea aldolului fructozei 1-fosfat și produce fosfat dihidroxiacetonă și gliceraldehidă. Gliceraldehida kinază catalizează fosforilarea gliceraldehidei prin ATP, formând un intermediar glicolitic, gliceraldehida 3-fosfat (GAP).

Într-un mod diferit, gliceraldehida este transformată în glicerol printr-o alcool dehidrogenază care folosește NADH ca substrat donator de electroni. Glicerol kinaza apoi fosforilează glicerolul prin ATP, formând glicerol fosfat. Ultimul metabolit este reoxidat, formând dihidroxiacetona fosfat (DHAP) și NADH.

DHAP este transformat în GAP de enzima triose fosfat izomeraza. În acest fel, fructoza este transformată în metaboliți ai glicolizei. Cu toate acestea, fructoza administrată intravenos poate provoca daune grave, constând în epuizarea drastică a fosfatului intracelular și a ATP. Chiar apare acidoză lactică.

Deteriorarea fructozei se datorează faptului că nu are punctele stabilite pe care le are în mod normal catabolismul glucozei. În primul rând, fructoza intră în mușchi prin GLUT5, care este independent de insulină.

În al doilea rând, fructoza este convertită direct în GAP și astfel ocolește reglarea enzimei fosfofruct kinazei (PFK) la începutul glicolizei.

Via Entner-Doudoroff

Glicoliza este calea universală pentru catabolismul glucozei. Cu toate acestea, unele bacterii folosesc alternativ calea Entner-Doudoroff. Această cale implică șase etape catalizate de enzime, în care glucoza este transformată în GAP și piruvat, care sunt două produse finale ale acestei căi.

GAP și piruvat sunt transformate în etanol prin reacții de fermentație alcoolică.

Referințe

1. Berg, JM, Tymoczco, JL, Stryer, L. 2015. Biochimie. Un curs scurt. WH Freeman, New York.
2. Miesfeld, RL, McEvoy, MM 2017. Biochimie. WW Norton, New York.
3. Nelson, DL, Cox, MM 2017. Principiile biochimiei Lehninger. WH Freeman, New York.
4. Salway JG 2004. Metabolism dintr-o privire. Blackwell, Malden.
5. Voet, D., Voet, JG, Pratt, CW 2008. Fundamentele biochimiei: viața la nivel molecular. Wiley, Hoboken.