GLICEROLIO 3-FOSFATAS: STRUKTŪRA, SAVYBĖS, FUNKCIJOS - BIOLOGIJA - 2025

Glicerolis 3-fosfato yra glicerolis molekulė, turinti esterio jungtį su fosfato grupės, turinti daugybę funkcijų, medžiagų apykaitos ir iš dalies biomembranes. Ši molekulė tarnauja kaip gliukoneogenezės, triacilglicerolio biosintezės ir antrosios pasiuntinių biosintezės metabolitas, pavyzdžiui, diacilglicerolis (DAG).

Kitos glicerolio 3-fosfato funkcijos yra glicerofosfolipidų, tokių kaip kardiolipinas, plazmalogenai ir alkilacilglicerofosfolipidai, biosintezė. Be to, jis dalyvauja šaudykloje, kuris leidžia NAD ⁺ regeneruoti citozolyje.

Šaltinis: Mzaki

Struktūra ir charakteristikos

Glicerolio 3-fosfato empirinė formulė yra C ₃ H ₉ O ₆ P ir joje yra trys anglies atomai. 1 ir 3 anglies atomai (C-1 ir C-3) sudaro hidroksimetilo grupes (-CH2OH), o anglies atomas 2 (C-2) sudaro hidroksimetileno grupę (-CHOH). C-3 hidroksimetilo grupės deguonies atomas sudaro esterinį ryšį su fosfato grupe.

Yra 3 glicerolio-fosfato sinonimai, tokie kaip 1,2,3-propantriolis, 1- (dihidrofosfatas) ir 2,3-dihidroksipropil-dihidrogeno fosfatas, 3-fosfoglicerolis. Jo molekulinė masė yra 172,07 g / mol.

Glicso 3-fosfato fosfato grupės hidrolizės metu standartinis Gibbs energijos pokytis (ΔGº) yra –9,2 KJ / mol.

Šis metabolitas virsta glikolizės tarpiniu produktu. Kai ląstelių energijos krūvis yra didelis, srautas per glikolizę sumažėja ir dihidroksiacetono fosfatas (DHAP) yra pradinė medžiaga biosintetiniams keliams.

funkcijos

Gliukoneogenezė ir pentozės fosfato kelias

Glicerolis yra metabolitas anaboliniams keliams. Tam jis turi būti paverstas glikolitiniu tarpiniu produktu per du etapus, kuriems reikalingi fermentai glicerolio kinazė ir glicerolio fosfato dehidrogenazė, kad būtų gautas tarpinis tarpinis junginys (DHAP).

Fermento glicerolio kinazė katalizuoja fosfato grupės perkėlimą iš ATP (adenozino trifosfato) į glicerolį, sudarydama glicerolio 3-fosfatą ir ADP (adenozino difosfatą). Tada glicerolio 3-fosfato dehidrogenazė katalizuoja oksidacijos-redukcijos reakciją, kurios metu oksiduojasi glicerolio 3-fosfato C-2, prarandant du elektronus.

Iš glicerolio 3-fosfato (redukuoto) elektronai perkeliami į NAD ⁺ (oksiduotas), formuojant DHAP (oksiduotas) ir NADH (redukuotas). DHAP yra tarpinis glikolizės metabolitas, kuris suteikia anglies griaučius anaboliniams keliams, tokiems kaip glikogeno ir nukleotidų biosintezė.

Gliukoneogenezės metu susidaręs gliukozės 6-fosfatas gali pereiti į glikogeno biosintezę arba į pentozės fosfato kelią. Glikogeno biosintezės metu kepenyse gliukozės 6-fosfatas virsta gliukozės 1-fosfatu. Pentozės fosfato vartojimo metu gliukozės 6-fosfatas virsta ribozės 5-fosfatu.

Triacilglicerolio biosintezė

Triacilgliceroliai yra neutralūs (neįkrauti) lipidai, turintys riebalų rūgščių esterius, kovalentiškai sujungtus su gliceroliu. Triacilgliceroliai yra sintetinami iš riebalų acil-CoA esterių ir glicerolio 3-fosfato arba DHAP.

Gliceroneogenezė yra nauja glicerolio biosintezė iš oksaloacetato, naudojant gliukoneogenezės fermentus. Piruvato karboksilazė paverčia piruvatu į oksaloacetatą, o fosfoenolpiruvato karboksikinazė (PEPCK) paverčia oksaloacetatą fosfoenolpiruvatu, glikolitiniu tarpiniu produktu.

Fosfoenolpiruvaatas tęsia gliukoneogenezės kelią link DHAP biosintezės, kuris paverčiamas gliceroliu glicerolio 3-fosfato dehidrogenazės ir fosfatazės pagalba, kuri hidrolizuoja fosfato grupę. Tokiu būdu susidaręs glicerolis yra naudojamas triacilglicerolių biosintezei.

Badavimo metu 30% riebalų rūgščių, patenkančių į kepenis, yra esterifikuojamos į triacilglicerolius ir eksportuojamos kaip labai mažo tankio lipoproteinai (VLDL).

Nors adipocitai neatlieka gliukoneogenezės, jie turi fermentą fosfoenolpiruvato karboksikinazę (PEPCK), kuris dalyvauja glicerolgenezėje, būtinoje triacilglicerolio biosintezei.

Dažni glicerofosfolipidai

Glicerofosfolipidai yra glicerolio 3-fosfato bandytojai, kuriuose fosfatas yra polinė galva. C-1 ir C-2 sudaro esterinius ryšius su sočiosiomis riebalų rūgštimis, tokiomis kaip palmitatas arba steratas, ir mononesočiosiomis riebalų rūgštimis, tokiomis kaip oleatas. Šis apibūdinimas atitinka fosfatidatą, kuris yra paprasčiausias glicerofosfolipidas.

Eukariotų ląstelių membranose fosfatidatas tarnauja kaip įprastų glicerofosfolipidų, kurie yra fosfatidilcholinas, fosfatidilserinas, fosfatidil-etanolaminas ir fosfatidilinozitolis, pirmtakas.

Lipidų (glicerofosfolipidų, sfingofosfolipidų, sfingoglikolipidų, cholesterolio) pasiskirstymas ląstelių membranose nėra vienodas. Pavyzdžiui, vidiniame eritrocitų membranos sluoksnyje gausu glicerofosfolipidų, tuo tarpu išoriniame monosluoksnyje gausu sfingolipidų.

Glicerofosfolipidai yra svarbūs, nes jie dalyvauja signalizuojant ląsteles. Veikiant fosfolipazės fermentams, tokiems kaip fosfolipazė C, kuris skaido esterinį ryšį fosfatidilinozitol-4,5-bisfosfato (PPI2) C-3 lygyje, signalizuojančios molekulės inozitol 1,4,5-trifosfatas ir diacilglicerolis (DAG).

Dažnai gyvatės nuoduose yra fosfolipazės A2 fermentų, kurie skaido glicerofosfolipidus. Dėl to audiniai gali pažeisti plyšdami membranoms. Išsiskiriančios riebiosios rūgštys veikia kaip plovikliai.

Mažiau paplitę glicerofosfolipidai

Eukariotų ląstelių membranose yra kitų fosfolipidų, tokių kaip kardiolipinas, plazmalogenai ir alkilacilglicerofosfolipidai.

Kardiolipinas yra fosfolipidas, kuris pirmą kartą buvo išskirtas iš širdies audinio. Jos biosintezei reikalingos dvi fosfatidilglicerolio molekulės. Plasmalogeniuose yra angliavandenilių grandinės, sujungtos su gliceroliu C-1 vinilo eterio jungtimi. Žinduoliuose 20% glicerofosfolipidų yra plazmalogenai.

Alkilacilglicerofosfolipiduose alkilo pakaitas prie glicerolio C-1 yra prijungtas eteriniu ryšiu. Šie glicerofosfolipidai yra mažiau gausūs nei plazmalogenai.

NAD regeneracija

Skeleto raumenys, smegenys ir skraidančių vabzdžių raumenys naudoja glicerolio 3-fosfato šaudyklę. Glicerolio 3-fosfatas daugiausia susideda iš dviejų izofermentų: glicerolio 3-fosfato dehidrogenazės ir flavoproteino dehidrogenazės.

Glicerolio 3-fosfato dehidrogenazė katalizuoja citozolinio NADH oksidaciją. Šis NADH gaminamas glikolizės metu, katalizuojant glicerraldehido 3-fosfato dehidrogenazės (GAPDH). Glicerolio 3-fosfato dehidrogenazė katalizuoja dviejų elektronų perkėlimą iš NADH (redukuoto) į dihidroksiacetono fosfato substratą (oksiduotą).

Glicerolio 3-fosfato dehidrogenazės katalizės produktai yra NAD ⁺ (oksiduotas) ir glicerolio 3-fosfatas (redukuotas). Pastarąją oksiduoja flavoproteinų dehidrogenazė, randama vidinėje mitochondrijų membranoje. Tokiu būdu DHAP perdirbamas.

Flavoproteinų dehidrogenazė atiduoda elektronus į elektronų pernešimo grandinę. Dėl šios priežasties citozolyje esantis NADH naudojamas 1,5 ATP molekulių biosintezei oksidacinio fosforilinimo būdu elektronų pernešimo grandinėje. NAD ⁺ regeneracija citozolyje leidžia tęsti glikozę. GAPDH naudoja NAD ⁺ kaip pagrindą.

Nuorodos

1. Bergas, JM, Tymoczco, JL, Stryer, L. 2015. Biochemija: trumpas kursas. WH Freeman, Niujorkas.
2. Lodish, H., Berk, A., Zipurski, SL, Matsudaria, P., Baltimore, D., Darnell, J. 2003. Ląstelinė ir molekulinė biologija. Redakcija Médica Panamericana, Buenos Airės.
3. Miesfeld, RL, McEvoy, MM 2017. Biochemija. „WW Norton“, Niujorkas.
4. Nelsonas, DL, Cox, MM 2017. Lehningerio biochemijos principai. WH Freeman, Niujorkas.
5. Voet, D., Voet, JG, Pratt, CW 2008. Biochemijos pagrindai: gyvenimas molekuliniame lygmenyje. Vilis, Hobokenas.