DIHIDROKSIACETONO FOSFATAS (DHAP): CHARAKTERISTIKOS IR PRITAIKYMAS - CHEMIJA - 2025

Fosfatas Dihydroxyacetone yra cheminis junginys pagal sutrumpintų DHAP sutrumpinimų. Tai yra tarpinė dalis kai kurių gyvų organizmų metabolinių procesų, tokių kaip glikolitinis skilimas ar glikolizė, taip pat augalų Kalvino cikle.

Biochemiškai DHAP yra aldolazės fermento, veikiančio fruktozės-1,6-bisfosfatą (FBP), produktas, sukeliantis aldolitinį skilimą, dėl kurio susidaro du trys anglies junginiai: DHAP ir glicerraldehido 3-fosfatas (GAP). .

Šaltinis: Davidas T. Macphersonas

Kalvino cikle aldolazė vykdo atvirkštinę reakciją, kondensuodama DHAP molekules su GAP molekulėmis ir sudarydama heksozę.

charakteristikos

DHAP klasifikuojamas molekulėse, žinomose kaip ketotriozės. Tai yra monosacharidai, sudaryti iš trijų anglies grandinių (triozių) su karbonilo grupe ties centrine anglimi (C2).

GAP ir DAHP yra funkciniai izomerai ir sudaro paprasčiausius angliavandenius biologiškai aktyviose organinėse molekulėse.

Nors daugelio įprastų angliavandenių, tokių kaip GAP ir DHAP, cheminė struktūra yra aldehidai ir ketonai, jiems suteikiamas terminas angliavandeniai, turintys omenyje tiesioginius sacharidų darinius.

DHAP glikolizėje

Glikolizėje daugybė reakcijų skaido gliukozę į piruvatą. Šis skaidymas vyksta laipsniškai per 10 iš eilės einančių etapų, kai dalyvauja skirtingi fermentai ir gaminami įvairūs tarpiniai produktai, kurie visi yra fosforilinami.

DHAP pasirodo glikolizėje ketvirtojoje šio proceso reakcijoje, kurią sudaro FBP suskaidymas į du angliavandenius iš trijų anglių (triozių), iš kurių tik GAP tęsia glikolizės seką, o DHAP reikia būti pakeista į GAP, kad galėtų eiti šiuo keliu.

Šią reakciją katalizuoja aldolazė (fruktozės bisfosfato aldolazė), kuri skaido aldolį tarp FBP C3 ir C4 anglies.

Ši reakcija įvyksta tik tuo atveju, jei dalijama heksozė turi karbonilo grupę C2 ir hidroksilą prie C4. Dėl šios priežasties anksčiau įvyksta gliukozės-6-fosfato (G6P) izomerizacija į fruktozės 6-fosfatą (F6P).

DHAP taip pat dalyvauja penktojoje glikolizės reakcijoje, tiriant jos izomerizaciją į GAP fermento triozės fosfato izomerazės arba TIM būdu. Po šios reakcijos užbaigiama pirmoji gliukozės skaidymo fazė.

Aldolase reakcija

Suskaidant aldolį, gaunami du tarpiniai produktai, kuriuose DHAP pusiausvyroje sudaro 90% mišinio.

Yra dviejų rūšių aldolazės: a) I tipo aldolazė yra gyvūnų ir augalų ląstelėse ir pasižymi Schiffo bazės susidarymu tarp fermentinės aktyviosios vietos ir FBP karbonilo. b) II tipo aldolazė randama kai kuriose bakterijose ir grybuose, jos aktyviojoje vietoje yra metalas (paprastai Zn).

Aldolio skilimas prasideda nuo substrato adhezijos prie aktyviosios vietos ir protono pašalinimo iš β-hidroksilo grupės, formuojant protonuotą Šifo bazę (iminiumo katijoną). Skirstant C3 ir C4 anglies junginius, išsiskiria GAP ir susidaro tarpinis produktas, vadinamas enaminu.

Vėliau enaminas stabilizuojamas, dėl kurio susidaro imino katijonas, kuris hidrolizuojamas, su kuriuo DHAP galutinai išsiskiria ir tokiu būdu regeneruojamas laisvasis fermentas.

Ląstelėse, kuriose yra II tipo aldolazė, Schiffo bazė nesusidaro. Tai yra metalo dvivalentis katijonas, paprastai Zn ²⁺ , kuris stabilizuoja enamino tarpinį junginį, kad išlaisvintų DHAP.

TIM reakcija

Kaip minėta, pusiausvyros koncentracija DHAP yra didesnė nei GAP, todėl DHAP molekulės virsta GAP, nes pastarosios yra naudojamos sekančioje glikolizės reakcijoje.

Ši transformacija vyksta dėl TIM fermento. Tai yra penktoji glikolitinio skaidymo proceso reakcija, kurioje C1 ir C6 angliavandeniliai tampa GAP C3 angliavandeniliais, o C2 ir C5 angliavandeniliai tampa C2 ir C3 bei C4 gliukoze. jie tampa GAP C1.

TIM fermentas laikomas „tobulu fermentu“, nes difuzija kontroliuoja reakcijos greitį, o tai reiškia, kad produktas susidaro taip pat greitai, kaip ir aktyvioji fermento vieta bei jo substratas.

Reaguojant DHAP virsmui GAP, susidaro tarpinis produktas, vadinamas enedioliu. Šis junginys gali atsisakyti hidroksilo grupių protonų, kad susidarytų TIM fermento aktyviosios vietos liekana.

DHAP Kalvino cikle

Kalvino ciklas yra fotosintetinės anglies redukcijos (PGR) ciklas, kuris sudaro tamsiąją fotosintezės proceso fazę augaluose. Šiame etape produktai (ATP ir NADPH), gauti lengvoje proceso fazėje, naudojami angliavandeniams gaminti.

Šiame cikle suformuojamos šešios GAP molekulės, iš kurių dvi, veikiant TIM fermentui, izomerizacijos būdu virsta DHAP atvirkštine reakcija į tą, kuri vyksta skiliant glikolizei. Ši reakcija yra grįžtamoji, nors pusiausvyra šio ciklo atveju ir skirtingai nuo glikolizės keičiasi GAP virsmu DHAP.

Tada šios DHAP molekulės gali eiti dviem keliais: viena yra aldolazės katalizuojama aldolio kondensacija, kurioje ji kondensuojasi su GAP molekulėmis ir sudaro FBP.

Kita reakcija, kurios gali imtis vienas iš DHAP, yra fosfato hidrolizė, katalizuojama sedoheptuliozės bisfosfataze. Pastaruoju būdu jis reaguoja su eritroze, sudarydamas sedoheptuliozės 1,7-bisfosfatą.

DHAP gliukoneogenezėje

Gliukoneogenezėje kai kurie ne gliucidiniai junginiai, tokie kaip piruvatas, laktatas ir kai kurios aminorūgštys virsta gliukoze. Šiame procese DHAP vėl atsiranda, izomerizuojant GAP molekulę, veikiant TIM, o po kondensacijos aldolyje jis tampa FBP.

Nuorodos

1. Bailey, PS ir Bailey, CA (1998). Organinė chemija: sąvokos ir taikymo būdai. Ed Pearson švietimas.
2. Devlin, TM (1992). Biochemijos vadovėlis: su klinikinėmis koreliacijomis. John Wiley & Sons, Inc.
3. Garrett, RH ir Grisham, CM (2008). Biochemija. Ed. Thomsonas Brooksas / Cole'as.
4. Nelsonas, D. L. ir Coxas, MM (2006). Lehningerio biochemijos principai, 4-asis leidimas. Edas Omega. Barselona.
5. Rawn, JD (1989). Biochemija (Nr. 577.1 RAW). Ed. Interamericana-McGraw-Hill
6. Voet, D., & Voet, JG (2006). Biochemija. Panamerican Medical Ed.