DIHIDROKSIACETONA FOSFĀTS (DHAP): RAKSTURLIELUMI UN PIELIETOJUMS - ĶĪMIJA - 2025

Fosfāts dihydroxyacetone ir ķīmisks savienojums saskaņā ar saīsinājumi saīsināto DHAP. Tas ir starpprodukts dažos dzīvo organismu metabolisma ceļos, piemēram, glikolītiskā noārdīšanās vai glikolīze, kā arī Kalvina ciklā augos.

Bioķīmiski DHAP ir aldolazes enzīma iedarbības produkts uz fruktozes-1,6-bisfosfātu (FBP), kas izraisa aldolītisku sadalīšanos, iegūstot divus trīs oglekļa savienojumus: DHAP un glicerraldehīda 3-fosfātu (GAP). .

Avots: David T. Macpherson

Kalvina ciklā aldolāze veic apgrieztu reakciju, kondensējot DHAP molekulas ar GAP molekulām, veidojot heksozi.

raksturojums

DHAP klasificē molekulās, kas pazīstamas kā ketotriozes. Tie ir monosaharīdi, ko veido trīs oglekļa virknes (triozes) ar karbonilgrupu centrālajā ogleklī (C2).

GAP un DAHP ir funkcionālie izomēri un no bioloģiski aktīvajām organiskajām molekulām veido vienkāršākos ogļhidrātus.

Lai arī daudzu parasto ogļhidrātu, piemēram, GAP un DHAP, ķīmiskā struktūra ir aldehīdi un ketoni, tiem tiek dots termins ogļhidrāti, kas attiecas uz tiešiem saharīdu atvasinājumiem.

DHAP glikolīzē

Glikolīzē virkne reakciju glikozi noārda līdz piruvātam. Šī noārdīšanās notiek pakāpeniski desmit secīgos posmos, kad iejaucas dažādi fermenti un tiek ražoti dažādi starpprodukti, kas visi ir fosforilēti.

DHAP parādās glikolīzē šī procesa ceturtajā reakcijā, kas sastāv no FBP sadalīšanas divos trīs oglekļa ogļhidrātos (triozēs), no kuriem tikai GAP turpina glikolīzes secību, savukārt DHAP ir nepieciešams jāpārveido par GAP, lai sekotu šim ceļam.

Šo reakciju katalizē aldolāze (fruktozes bisfosfāta aldolāze), kas veic aldola šķelšanos starp FBP C3 un C4 oglekļiem.

Šī reakcija notiek tikai tad, ja dalāmajai heksozei ir karbonilgrupa pie C2 un hidroksilgrupa pie C4. Šī iemesla dēļ iepriekš notiek glikozes-6-fosfāta (G6P) izomerizācija fruktozes 6-fosfātā (F6P).

DHAP ir iesaistīts arī piektajā glikolīzes reakcijā, kas nodarbojas ar tās izomerizāciju uz GAP ar fermenta triozes fosfāta izomerāzes vai TIM palīdzību. Ar šo reakciju tiek pabeigta pirmā glikozes sadalīšanās fāze.

Aldolase reakcija

Aldolu sadalījumā tiek iegūti divi starpprodukti, kur DHAP līdzsvara stāvoklī veido 90% no maisījuma.

Pastāv divu veidu aldolāzes: a) I tipa aldolāze atrodas dzīvnieku un augu šūnās, un to raksturo Šifa bāzes veidošanās starp fermentatīvi aktīvo vietu un FBP karbonilgrupa. b) Aldolase II tips ir atrodams dažās baktērijās un sēnītēs, aktīvajā vietā tam ir metāls (parasti Zn).

Aldola šķelšanās sākas ar substrāta saķeri ar aktīvo vietu un protona noņemšanu no β-hidroksilgrupas, veidojot protonētu Šifa bāzi (imīnija katjonu). C3 un C4 oglekļa sadalīšanās rada GAP izdalīšanos un starpprodukta, ko sauc par enamīnu, veidošanos.

Pēc tam enamīns tiek stabilizēts, izveidojot imīnija katjonu, kas tiek hidrolizēts, ar kuru beidzot tiek atbrīvots DHAP un tādējādi reģenerēts brīvais enzīms.

Šūnās ar II tipa aldolāzi Šifa bāze neveidojas, jo tā ir metāla divvērtīgs katjons, parasti Zn ²⁺ , kas stabilizē enamīna starpproduktu, lai atbrīvotu DHAP.

TIM reakcija

Kā minēts, DHAP līdzsvara koncentrācija ir augstāka nekā GAP, tāpēc DHAP molekulas tiek pārveidotas par GAP, jo pēdējās tiek izmantotas nākamajā glikolīzes reakcijā.

Šī transformācija notiek, pateicoties TIM fermentam. Šī ir glikolītiskās sadalīšanās procesa piektā reakcija, un tajā glikozes C1 un C6 ogleklis kļūst par GAP C3 oglekli, bet C2 un C5 ogleklis kļūst par C2 un C3 un C4 glikozei tie kļūst par GAP C1.

TIM enzīmu uzskata par “perfektu enzīmu”, jo difūzija kontrolē reakcijas ātrumu, kas nozīmē, ka produkts veidojas tikpat ātri, cik vienlaicīgi nonāk fermenta aktīvā vieta un tā substrāts.

DHAP pārveidošanas reakcijā uz GAP veidojas starpprodukts, ko sauc par enediolu. Šis savienojums spēj atdot hidroksilgrupu protonus par TIM enzīma aktīvās vietas atlikumu.

DHAP Kalvina ciklā

Kalvina cikls ir fotosintētiskā oglekļa samazināšanas (PCR) cikls, kas veido fotosintēzes procesa tumšo fāzi augos. Šajā posmā produktus (ATP un NADPH), kas iegūti procesa vieglajā fāzē, izmanto ogļhidrātu iegūšanai.

Šajā ciklā tiek veidotas sešas GAP molekulas, no kurām divas, pateicoties TIM fermenta darbībai, izomerizācijas procesā tiek pārveidotas par DHAP apgrieztā reakcijā ar to, kas notiek glikolīzes sadalīšanās laikā. Šī reakcija ir atgriezeniska, kaut arī līdzsvars šī cikla gadījumā un atšķirībā no glikolīzes tiek pārvietots uz GAP pārvēršanu DHAP.

Šīs DHAP molekulas pēc tam var iet pa diviem ceļiem, viens ir aldola kondensāts, ko katalizē aldolāze, kurā tas kondensējas ar GAP molekulu, veidojot FBP.

Otra reakcija, ko var veikt viens no DHAP, ir fosfātu hidrolīze, ko katalizē sedoheptulozes bisfosfatāze. Pēdējā veidā tas reaģē ar eritrozi, veidojot sedoheptulozes 1,7-bifosfātu.

DHAP glikoneoģenēzē

Glikoneoģenēzē daži neslikīdi savienojumi, piemēram, piruvāts, laktāts un dažas aminoskābes, tiek pārveidoti par glikozi. Šajā procesā DHAP atkal parādās, izdalot GAP molekulu ar TIM darbību, un pēc tam ar aldola kondensāciju tas kļūst par FBP.

Atsauces

1. Beilija, PS un Beilija, Kalifornija (1998). Organiskā ķīmija: jēdzieni un pielietojumi. Ed Pearon izglītība.
2. Devlin, TM (1992). Bioķīmijas mācību grāmata: ar klīniskajām korelācijām. John Wiley & Sons, Inc.
3. Garrett, RH, & Grisham, CM (2008). Bioķīmija. Ed. Thomson Brooks / Cole.
4. Nelsons, DL, & Cox, MM (2006). Lehingera bioķīmijas principi, 4. izdevums. Eds Omega. Barselona.
5. Rawn, JD (1989). Bioķīmija (Nr. 577.1 RAW). Ed. Interamericana-McGraw-Hill
6. Voet, D., & Voet, JG (2006). Bioķīmija. Panamerican Medical Ed.