GLYSEROLI-3-FOSFAATTI: RAKENNE, OMINAISUUDET, TOIMINNOT - BIOLOGIA - 2025

Glyseroli-3-fosfaatti on glyseroli-molekyyliin, jossa on esterisidos fosfaattiryhmä, jolla on useita toimintoja, aineenvaihduntaan ja osa biomembraanien. Tämä molekyyli toimii metaboliittina glukoneogeneesille, triasyyliglyserolin biosynteesille ja toiselle lähettiläiden biosynteesille, kuten diasyyliglyseroli (DAG).

Muut glyseroli-3-fosfaatin toiminnot ovat glyserofosfolipidien, kuten kardiolipiinin, plasmallogeenien ja alkyylisyyliglyserofosfolipidien, biosynteesi. Lisäksi se osallistuu sukkulaan, jonka avulla NAD ⁺ voidaan regeneroida sytosolissa.

Lähde: Mzaki

Rakenne ja ominaisuudet

Empiirinen kaava on glyseroli-3-fosfaatti on C ₃ H ₉ O ₆ P ja sillä on kolme hiiliatomia. Hiiliatomit 1 ja 3 (C-1 ja C-3) muodostavat hydroksimetyyliryhmiä (-CH2OH), kun taas hiiliatomi 2 (C-2) muodostaa hydroksimetyleeniryhmän (-CHOH). C-3: n hydroksimetyyliryhmän happiatomi muodostaa esterisidoksen fosfaattiryhmän kanssa.

Glyseroli-3-fosfaatilla on synonyymejä, kuten 1,2,3-propaanitrioli, 1- (di- vetyfosfaatti) ja 2,3-dihydroksipropyylidivetyfosfaatti, 3-fosfoglyseroli. Sen molekyylipaino on 172,07 g / mol.

Gibbsin vapaa energianmuutos (ΔGº) glyseroli-3-fosfaatin fosfaattiryhmän hydrolyysistä on -9,2 KJ / mol.

Tämä metaboliitti muuttuu glykolyysin välituotteeksi. Kun solun energiakuormitus on korkea, virtaus glykolyysiin vähenee ja dihydroksiasetonifosfaatti (DHAP) toimii lähtöaineena biosynteettisiin reiteihin.

ominaisuudet

Glukoneogeneesi ja pentoosifosfaattireitti

Glyseroli toimii metaboliittina anabolisiin reiteihin. Tätä varten se on muutettava glykolyyttiseksi välituotteeksi kahden vaiheen kautta, jotka vaativat entsyymejä glyserolikinaasia ja glyserolifosfaattidehydrogenaasia dihydroksiasetoni-fosfaattivälituotteen (DHAP) muodostamiseksi.

Glyserolikinaasientsyymi katalysoi fosfaattiryhmän siirtymistä ATP: stä (adenosiinitrifosfaatti) glyseroliin muodostaen glyseroli-3-fosfaatin ja ADP: n (adenosiinidifosfaatti). Seuraavaksi glyseroli-3-fosfaattidehydrogenaasi katalysoi hapetus-pelkistysreaktiota, jossa glyseroli-3-fosfaatin C-2 hapetetaan, menettäen kaksi elektronia.

Glyseroli-3-fosfaatista (pelkistetyt) elektronit siirretään NAD ^{+: iin} (hapetettu), muodostaen DHAP (hapettunut) ja NADH (pelkistetty). DHAP on välinen glykolyysi-metaboliitti, joka tarjoaa hiilirungot anabolisille reiteille, kuten glykogeenin ja nukleotidien biosynteesille.

Glukoneogeneesillä muodostettu glukoosi-6-fosfaatti voi siirtyä glykogeenibiosynteesiin tai pentoosifosfaattireittiin. Maksan glykogeenibiosynteesin aikana glukoosi-6-fosfaatti muuttuu glukoosi-1-fosfaatiksi. Pentoosifosfaattireitin aikana glukoosi-6-fosfaatti muuttuu riboosi-5-fosfaatiksi.

Triasyyliglyserolin biosynteesi

Triasyyliglyserolit ovat neutraaleja (lataamattomia) lipidejä, joissa on rasvahappoestereitä, jotka on kovalenttisesti sitoutunut glyseroliin. Triasyyliglyserolit syntetisoidaan rasva-asyyli-CoA-estereistä ja glyseroli-3-fosfaatista tai DHAP: sta.

Glyseroneogeneesi on uusi glyserolin biosynteesi oksaloasetaatista, käyttäen glukoneogeneesi-entsyymejä. Pyruvaattikarboksylaasi muuttaa pyruvaatin oksaloasetaatiksi, ja fosfoenolipyruvaattikarboksikinaasi (PEPCK) muuttaa oksaloasetaatin fosfoenolipyruvaatiksi, glykolyyttiseksi välituotteeksi.

Fosfoenolipyruvaatti jatkaa glukoneogeneesireittiä kohti DHAP: n biosynteesiä, joka muuttuu glyseroliksi glyseroli-3-fosfaattidehydrogenaasin ja fosfataasin avulla, joka hydrolysoi fosfaattiryhmän. Siten muodostunutta glyserolia käytetään triasyyliglyserolien biosynteesiin.

Nälänhätäaikoina 30% maksaan tulevista rasvahapoista esteröidään uudelleen triasyyliglyseroleiksi ja viedään erittäin matalatiheyksisiksi lipoproteiineiksi (VLDL).

Vaikka adiposyytit eivät suorita glukoneogeneesiä, niillä on entsyymi fosfoenolipruvaattikarboksikinaasi (PEPCK), joka osallistuu glyseroligeneesiin, joka tarvitaan triasyyliglyserolin biosynteesiin.

Yleiset glyserofosfolipidit

Glyserofosfolipidit ovat glyseroli-3-fosfaattiestereitä, joissa fosfaatti on polaarinen pää. C-1 ja C-2 muodostavat esterisidoksia tyydyttyneiden rasvahappojen, kuten palmu- tatin tai steraatin, ja monityydyttymättömien rasvahappojen, kuten oleaatin kanssa. Tämä kuvaus vastaa fosfatidaattia, joka on yksinkertaisin glyserofosfolipidi.

Eukaryoottisissa solumembraaneissa fosfatidaatti toimii edeltäjänä yleisimmille glyserofosfolipideille, jotka ovat fosfatidyylikoliini, fosfatidyyliseriini, fosfatidyylietanoliamiini ja fosfatidyylinositoli.

Lipidien (glyserofosfolipidit, sfingofosfolipidit, sfingoglykolipidit, kolesteroli) jakautuminen solukalvoissa ei ole tasaista. Esimerkiksi erytrosyyttikalvon sisäinen yksikerros on rikas glyserofosfolipideissä, kun taas ulommassa yksikerroksessa on runsaasti sfingolipidejä.

Glyserofosfolipidit ovat tärkeitä, koska ne osallistuvat solujen signalointiin. Fosfolipaasi-entsyymien, kuten fosfolipaasi C: n, vaikutuksesta, joka hajottaa fosfatidyyli-inositoli-4,5-bisfosfaatin (PPI2) C-3-tason esterisidoksen, signaloivat molekyylit inositoli-1,4,5-trifosfaatti ja diasyyliglyseroli (DAG).

Käärmeen myrkyt sisältävät usein fosfolipaasi A2 -entsyymejä, jotka hajottavat glyserofosfolipidejä. Tämä aiheuttaa kudosvaurioita repeämällä kalvoja. Vapautuneet rasvahapot toimivat pesuaineina.

Harvemmin esiintyvät glyserofosfolipidit

Eukaryoottisolujen membraanit sisältävät muita fosfolipidejä, kuten kardiolipiini, plasmalogeenejä ja alkyylisyyliglyserofosfolipidejä.

Kardiolipiini on fosfolipidi, joka eristettiin ensin sydänkudoksesta. Sen biosynteesi vaatii kahta fosfatidyyliglyserolimolekyyliä. Plasmalogeenit sisältävät hiilivetyketjut, jotka on kytketty glyseroli C-1: een vinyylieetterisidoksella. Nisäkkäissä 20% glyserofosfolipideistä on plasmallogeenejä.

Alkyylisyyliglyserofosfolipideissä alkyylisubstituentti kiinnittyy glyserolin C-1: een eetterisidoksella. Nämä glyserofosfolipidit ovat vähemmän runskaita kuin plasmalogeenit.

NAD-regeneraatio

Lentävien hyönteisten luusto, aivot ja lihakset käyttävät glyseroli-3-fosfaatti-sukkulaa. Glyseroli-3-fosfaatti koostuu pääasiassa kahdesta isoentsyymistä: glyseroli-3-fosfaattidehydrogenaasista ja flavoproteiinidehydrogenaasista.

Glyseroli-3-fosfaattidehydrogenaasi katalysoi sytosolisen NADH: n hapettumista. Tätä NADH: ta tuotetaan glykolyysissä, vaiheessa, jota katalysoi glyseraldehydi-3-fosfaattidehydrogenaasi (GAPDH). Glyseroli-3-fosfaattidehydrogenaasi katalysoi kahden elektronin siirtymistä NADH: sta (pelkistetty) dihydroksiasetonifosfaattisubstraattiin (hapettunut).

Glyseroli-3-fosfaattidehydrogenaasin katalyytin tuotteet ovat NAD ⁺ (hapettunut) ja glyseroli-3-fosfaatti (pelkistetty). Jälkimmäinen hapetetaan flavoproteiinidehydrogenaasilla, jota löytyy mitokondrioiden sisäkalvosta. Tällä tavoin DHAP kierrätetään.

Flavoproteiinidehydrogenaasi luovuttaa elektroneja elektronien kuljetusketjuun. Tämän vuoksi sytosolissa oleva NADH palvelee 1,5 ATP-molekyylin biosynteesiä oksidatiivisella fosforylaatiolla elektronin kuljetusketjussa. NAD ⁺: n regeneraatio sytosolissa mahdollistaa glykoosin jatkumisen. GAPDH käyttää NAD ⁺: ta substraattina.

Viitteet

1. Berg, JM, Tymoczco, JL, Stryer, L. 2015. Biokemia: lyhyt kurssi. WH Freeman, New York.
2. Lodish, H., Berk, A., Zipurski, SL, Matsudaria, P., Baltimore, D., Darnell, J. 2003. Solu- ja molekyylibiologia. Toimittaja Médica Panamericana, Buenos Aires.
3. Miesfeld, RL, McEvoy, MM 2017. Biokemia. WW Norton, New York.
4. Nelson, DL, Cox, MM 2017. Lehningerin biokemian periaatteet. WH Freeman, New York.
5. Voet, D., Voet, JG, Pratt, CW 2008. Biokemian perusteet: elämä molekyylitasolla. Wiley, Hoboken.