DIHYDROKSIASETONIFOSFAATTI (DHAP): OMINAISUUDET JA SOVELLUKSET - KEMIA - 2025

Fosfaatti dihydroksiasetonia on kemiallinen yhdiste lyhenteillä lyhennetty DHAP. Se on välituote elävien organismien joihinkin aineenvaihduntareiteihin, kuten glykolyyttiseen hajoamiseen tai glykolyysiin, samoin kuin kasvien Calvin-kiertoon.

Biokemiallisesti DHAP on aldolaasientsyymin vaikutuksen fruktoosi-1,6-bisfosfaattiin (FBP) vaikutusta aiheuttava aldolaasientsyymi, joka aiheuttaa aldolyyttisen hajoamisen, joka johtaa kahteen kolmehiiliyhdisteeseen: DHAP ja glyseraldehydi-3-fosfaattiin (GAP)..

Lähde: David T. Macpherson

Calvin-jaksossa aldolaasi suorittaa käänteisen reaktion kondensoimalla DHAP-molekyylejä GAP-molekyylien kanssa heksoosin muodostamiseksi.

ominaisuudet

DHAP luokitellaan molekyyleihin, jotka tunnetaan nimellä ketotrioosit. Nämä ovat monosakkarideja, jotka koostuvat kolmesta hiiliketjusta (trioseista) karbonyyliryhmän ollessa keskeisessä hiilessä (C2).

GAP ja DAHP ovat funktionaalisia isomeerejä ja muodostavat yksinkertaisimmat hiilihydraatit biologisesti aktiivisissa orgaanisissa molekyyleissä.

Vaikka monien yleisten hiilihydraattien, kuten GAP: n ja DHAP: n, kemiallinen rakenne ovat aldehydejä ja ketoneja, niille annetaan termi hiilihydraatti, viitaten sakkaridien suoriin johdannaisiin.

DHAP glykolyysissä

Glykolyysissä sarja reaktioita hajottaa glukoosin pyruvaatiksi. Tämä hajoaminen tapahtuu asteittain 10 peräkkäisessä vaiheessa, joissa on mukana erilaisia ​​entsyymejä ja tuotetaan erilaisia ​​välituotteita, jotka kaikki ovat fosforyloituneet.

DHAP ilmestyy glykolyysiin tämän prosessin neljännessä reaktiossa, joka koostuu FBP: n hajottamisesta kolmen hiilen kahdeksi hiilihydraatiksi (trioseiksi), joista vain GAP jatkaa glykolyysijaksoa, kun taas DHAP tarvitsee muunnetaan GAP: ksi seuraamaan tätä reittiä.

Tätä reaktiota katalysoi aldolaasi (fruktoosibisfosfaatti-aldolaasi), joka suorittaa aldolilompetuksen FBP: n C3- ja C4-hiilien välillä.

Tämä reaktio tapahtuu vain, jos jaettavassa heksoosissa on karbonyyliryhmä C2: ssa ja hydroksyyli C4: ssä. Tästä syystä glukoosi-6-fosfaatin (G6P) isomeroituminen fruktoosi-6-fosfaatiksi (F6P) tapahtuu aiemmin.

DHAP on myös mukana viidennessä glykolyysireaktiossa, käsittelemällä sen isomeroitumista GAP: ksi entsyymin trioosifosfaatti-isomeraasi tai TIM avulla. Tällä reaktiolla glukoosin hajoamisen ensimmäinen vaihe saadaan päätökseen.

Aldolaas-reaktio

Aldolien hajoamisessa syntyy kaksi välituotetta, joissa DHAP muodostaa 90% seoksesta tasapainossa.

Aldolaaseja on kahta tyyppiä: a) tyypin I aldolaasia on läsnä eläin- ja kasvisoluissa, ja sille on tunnusomaista Schiff-emäksen muodostuminen entsymaattisesti aktiivisen kohdan ja FBP: n karbonyylin välille. b) Tyypin II alldolaasi löytyy joistakin bakteereista ja sienistä, sen aktiivisessa kohdassa on metalli (yleensä Zn).

Aldolin pilkkominen alkaa substraatin tarttumiselta aktiiviseen kohtaan ja protonin poistamiseen P-hydroksyyliryhmästä muodostaen protonisoidun Schiffin emäksen (imiiniumkationi). C3- ja C4-hiilien hajoaminen saa aikaan GAP: n vapautumisen ja välituotteen, nimeltään enamiini, muodostumisen.

Sen jälkeen enamiini stabiloituu, jolle muodostuu imiiniumkationi, joka hydrolysoituu, jolla DHAP lopulta vapautetaan ja vapaa entsyymi regeneroidaan.

Soluissa, joissa on tyypin II aldolaasia, Schiffin emäksen muodostumista ei tapahdu, koska se on metalli-kaksiarvoinen kationi, yleensä Zn2 ⁺, joka stabiloi enamiinivälituotteen DHAP: n vapauttamiseksi.

TIM-reaktio

Kuten mainittiin, DHAP: n tasapainokonsentraatio on korkeampi kuin GAP: n, joten DHAP-molekyylit muuttuvat GAP: ksi, koska jälkimmäistä käytetään seuraavassa glykolyysireaktiossa.

Tämä muutos tapahtuu TIM-entsyymin ansiosta. Tämä on glykolyyttisen hajoamisprosessin viides reaktio ja siinä glukoosin C1- ja C6-hiileistä tulee GAP: n C3-hiilejä, kun taas C2- ja C5-hiileistä tulee glukoosin C2 ja C3 ja C4. heistä tulee GAP: n C1.

TIM-entsyymiä pidetään "täydellisenä entsyyminä", koska diffuusio säätelee reaktion nopeutta, mikä tarkoittaa, että tuote muodostuu yhtä nopeasti kuin entsyymin aktiivinen kohta ja sen substraatti yhdistyvät.

DHAP: n GAP: ksi muuttumisen reaktiossa muodostuu välituote nimeltään enedioli. Tämä yhdiste kykenee luopumaan hydroksyyliryhmien protoneista TIM-entsyymin aktiivisen kohdan jäännökseksi.

DHAP Calvin-jaksossa

Calvin-sykli on fotosynteettinen hiilen pelkistys (PCR), joka muodostaa kasvien fotosynteesiprosessin tumman vaiheen. Tässä vaiheessa prosessin kevyessä vaiheessa saatuja tuotteita (ATP ja NADPH) käytetään hiilihydraattien valmistukseen.

Tässä jaksossa muodostuu kuusi GAP-molekyyliä, joista kaksi muutetaan DHAP: ksi isomeroimalla, TIM-entsyymin vaikutuksen avulla, käänteisessä reaktiossa sen kanssa, joka tapahtuu glykolyysin hajoamisessa. Tämä reaktio on palautuva, vaikka tasapaino tämän syklin tapauksessa ja toisin kuin glykolyysi, siirtyy kohti GAP: n muutosta DHAP: ksi.

Nämä DHAP-molekyylit voivat sitten seurata kahta reittiä, toinen on aldolaasin katalysoima aldolikondensaatio, jossa se kondensoituu GAP-molekyylin kanssa muodostaen FBP.

Toinen reaktio, jonka yksi DHAP: ista voi toteuttaa, on fosfaattihydrolyysi, jota katalysoi sedoheptuloosibisfosfataasi. Viimeksi mainitulla tavalla se reagoi erytroosin kanssa muodostaen sedoheptuloosi-1,7-bisfosfaattia.

DHAP glukoneogeneesissä

Glukoneogeneesissä jotkut ei-glukidiset yhdisteet, kuten pyruvaatti, laktaatti ja jotkut aminohapot muuttuvat glukoosiksi. Tässä prosessissa DHAP ilmestyy jälleen isomeroimalla GAP-molekyyli TIM: n vaikutuksesta, ja sitten aldolikondensaation kautta siitä tulee FBP.

Viitteet

1. Bailey, PS, ja Bailey, CA (1998). Orgaaninen kemia: käsitteet ja sovellukset. Toim. Pearson Education.
2. Devlin, TM (1992). Biokemian oppikirja: kliinisillä korrelaatioilla. John Wiley & Sons, Inc.
3. Garrett, RH, & Grisham, CM (2008). Biokemia. Toim. Thomson Brooks / Cole.
4. Nelson, DL, & Cox, MM (2006). Lehninger Biokemian periaatteet 4. painos. Ed Omega. Barcelonassa.
5. Rawn, JD (1989). Biokemia (nro 577,1 RAW). Toim. Interamericana-McGraw-Hill
6. Voet, D., ja Voet, JG (2006). Biokemia. Panamerican Medical Ed.