GRIFEROL 3-FOSFAT: STRUCTURĂ, CARACTERISTICI, FUNCȚII - BIOLOGIE - 2025

Glicerol 3-fosfat este o moleculă de glicerol având o legătură ester cu o grupare fosfat, având numeroase funcții în metabolismul și o parte a biomembranelor. Această moleculă servește ca metabolit pentru gluconeogeneză, biosinteză de triacilglicerol și a doua biosinteză de mesagerie, cum ar fi diacilglicerolul (DAG).

Alte funcții ale glicerolului 3-fosfat sunt biosinteza glicerofosfolipidelor, cum ar fi cardiolipina, plasmalogenele și alchilclicglicerofosfolipidele. Mai mult, participă la o navetă care permite regenerarea NAD ⁺ în citosol.

Sursa: Mzaki

Structura și caracteristicile

Formula empirică glicerol 3-fosfat este C ₃ H ₉ O ₆ P și are trei atomi de carbon. Atomii de carbon 1 și 3 (C-1 și C-3) formează grupări hidroximetil (-CH2OH), în timp ce atomul de carbon 2 (C-2) formează o grupare hidroximetilenă (-CHOH). Atomul de oxigen al grupării hidroximetil din C-3 formează o legătură ester cu o grupare fosfat.

Există sinonime pentru glicerol 3-fosfat, cum ar fi 1,2,3-propanetriol, 1- (dihidrogen fosfat) și 2,3-dihidroxipropil dihidrogen fosfat, 3-fosfoglicerol. Greutatea sa moleculară este de 172,07 g / mol.

Schimbarea standard de energie liberă Gibbs (ΔGº) din hidroliza grupării fosfat a glicerolului 3-fosfat este de -9,2 KJ / mol.

Acest metabolit este transformat într-un intermediar al glicolizei. Când încărcarea de energie celulară este mare, fluxul prin glicoliză este diminuat și fosfatul dihidroxiacetonei (DHAP) servește ca materie primă pentru căile biosintetice.

Caracteristici

Gluconeogeneza și calea fosfatului pentoză

Glicerolul servește ca metabolit pentru căile anabolice. Pentru a face acest lucru, acesta trebuie transformat într-un intermediar glicolitic prin două etape de care enzimele glicerol kinaza și glicerol fosfat dehidrogenază trebuie să formeze intermediarul dihidroxiacetona-fosfat (DHAP).

Enzima glicerol kinază catalizează transferul unei grupe fosfat din ATP (adenozina trifosfat) la glicerol, formând glicerol 3-fosfat și ADP (adenozina difosfat). În continuare, glicerolul 3-fosfat dehidrogenază catalizează o reacție de oxidare-reducere, în care C-2 al glicerolului 3-fosfat este oxidat, pierzând doi electroni.

Electronii din glicerolul 3-fosfat (redus) sunt transferați în NAD ⁺ (oxidat), formând DHAP (oxidat) și NADH (redus). DHAP este un metabolit intermediar al glicolizei care oferă scheleturi de carbon pentru căile anabolice, cum ar fi glicogenul și biosinteza nucleotidelor.

6-fosfat de glucoză format prin gluconeogeneză poate trece la biosinteza glicogenului sau la calea fosfatului pentoză. În timpul biosintezei glicogenului din ficat, glucoza 6-fosfat este transformată în glucoză 1-fosfat. În timpul căii fosfatului pentoză, 6-fosfat de glucoză este transformat în ribos 5-fosfat.

Biosinteză de triacilglicerol

Triacilglicerolii sunt lipide neutre (neîncărcate) care posedă esteri de acizi grași legați covalent la glicerol. Triacilglicerolii sunt sintetizați din esteri acil-CoA grași și glicerol 3-fosfat sau DHAP.

Gliceroneogeneza este noua biosinteză a glicerolului din oxaloacetat, folosind enzime gluconeogeneză. Piruvatul carboxilază transformă piruvatul în oxaloacetat, iar fosfenolpiruvatul carboxinaza (PEPCK) transformă oxaloacetatul în fosfenolpiruvat, un intermediar glicolitic.

Fosfenolpiruvatul continuă calea gluconeogenezei spre biosinteza DHAP, care este transformată în glicerol prin glicerol 3-fosfat dehidrogenază și o fosfatază care hidrolizează grupa fosfat. Glicerolul astfel format este utilizat pentru biosinteza triacilglicerolilor.

În timpul perioadelor de înfometare, 30% dintre acizii grași care intră în ficat sunt reesterificați în triacilgliceroli și exportați ca lipoproteine ​​cu densitate foarte mică (VLDL).

Deși adipocitele nu realizează gluconeogeneza, ele dețin enzima fosfenolpiruvat carboxinazică (PEPCK), care participă la glicerologeneza necesară pentru biosinteza triacilglicerinei.

Glicerofosfolipide obișnuite

Glicerofosfolipidele sunt glicerol 3-fosfat, în care fosfatul este capul polar. C-1 și C-2 formează legături esterice cu acizi grași saturați, cum ar fi palmitatul sau steratul, și un acid gras monoinsaturat, cum ar fi oleatul. Această descriere corespunde fosfatidatului, care este cel mai simplu glicerofosfolipid.

În membranele celulare eucariote, fosfatidatul servește ca un precursor pentru cele mai frecvente glicerofosfolipide, care sunt fosfatidilcolina, fosfatidilserina, fosfatidiletanolamina și fosfatidilinositolul.

Distribuția lipidelor (glicerofosfolipide, sfingofosfolipide, sfingoglicolipide, colesterol) nu este uniformă. De exemplu, monostratul interior al membranei eritrocitelor este bogat în glicerofosfolipide, în timp ce monostratul exterior este bogat în sfingolipide.

Glicerofosfolipidele sunt importante deoarece participă la semnalizarea celulară. Prin acțiunea enzimelor fosfolipazei, cum ar fi fosfolipaza C, care rupe legătura esteră la nivelul C-3 de fosfatidilinositol-4,5-bifosfat (PPI2), moleculele de semnalizare inozitol 1,4,5-trifosfat și diacilglicerol (DAG).

Adesea, veninele de șarpe conțin enzime fosfolipază A2, care descompun glicerofosfolipidele. Acest lucru provoacă leziuni tisulare prin ruperea membranelor. Acizii grași eliberați acționează ca detergenți.

Glicerofosfolipide mai puțin obișnuite

Membranele celulelor eucariote conțin alte fosfolipide, cum ar fi cardiolipina, plasmalogene și alchilclicglicerofosfolipide.

Cardiolipina este un fosfolipid care a fost mai întâi izolat de țesutul cardiac. Biosinteza sa necesită două molecule de fosfatidilglicerol. Plasmalogenele conțin lanțuri de hidrocarburi legate de glicerol C-1 printr-o legătură cu eter vinilic. La mamifere, 20% din glicerofosfolipide sunt plasmalogene.

La alchilclicglicerofosfolipide, un substituent alchil este atașat la C-1 al glicerolului prin legătură cu eter. Aceste glicerofosfolipide sunt mai puțin abundente decât plasmalogenele.

Regenerarea NAD

Mușchiul scheletului, creierul și mușchiul insectelor zburătoare folosesc naveta 3-fosfat glicerol. Glicerolul 3-fosfat constă în principal din două izoenzime: glicerol 3-fosfat dehidrogenază și o flavoproteină dehidrogenază.

Glicerolul 3-fosfat dehidrogenaza catalizează oxidarea NADH-ului citosolic. Acest NADH este produs în glicoliză, în etapa catalizată de gliceraldehidă 3-fosfat dehidrogenază (GAPDH). Glicerolul 3-fosfat dehidrogenaza catalizează transferul a doi electroni de la NADH (redus) la substratul fosfat dihidroxiacetonei (oxidat).

Produsele catalizei glicerolului 3-fosfat dehidrogenazei sunt NAD ⁺ (oxidat) și glicerol 3-fosfat (redus). Aceasta din urmă este oxidată de o flavoproteină dehidrogenază găsită în membrana internă a mitocondriei. În acest fel, DHAP este reciclat.

Flavoproteina dehidrogenază cedează electroni lanțului de transport al electronilor. Din această cauză, NADH în citosol este utilizat pentru biosinteza 1,5 molecule ATP prin fosforilarea oxidativă în lanțul de transport al electronilor. Regenerarea NAD ⁺ în citosol permite glicozelor să continue. GAPDH folosește NAD ⁺ ca substrat.

Referințe

1. Berg, JM, Tymoczco, JL, Stryer, L. 2015. Biochimie: un curs scurt. WH Freeman, New York.
2. Lodish, H., Berk, A., Zipurski, SL, Matsudaria, P., Baltimore, D., Darnell, J. 2003. Biologie celulară și moleculară. Editorial Médica Panamericana, Buenos Aires.
3. Miesfeld, RL, McEvoy, MM 2017. Biochimie. WW Norton, New York.
4. Nelson, DL, Cox, MM 2017. Principiile biochimiei Lehninger. WH Freeman, New York.
5. Voet, D., Voet, JG, Pratt, CW 2008. Fundamentele biochimiei: viața la nivel molecular. Wiley, Hoboken.